Основы расчета естественной вентиляции

Воздухообмен в помещении можно осуществлять естествен­ным путем через форточки или вентиляционные каналы за счет разности температур и давлений внутри помещения и вне его. Та­кая вентиляция называется естественной или аэрацией.

Естественная вентиляция может быть не организованной, когда воздух подается в помещение и удаляется из него за счет фильтрации через неплотности и поры наружных ограждений. Естественная вентиляция считается организованной, если она имеет устройства, позволяющие регулировать направление воз­душных потоков и величину воздухообмена (вытяжные каналы, шахты, форточки и фрамуги зданий, аэрационные фонари и др.).

Естественная вентиляция позволяет подавать и удалять из помещений большие объемы воздуха без применения вентиля­торов. Недостатком является зависимость ее эффективности от температуры наружного воздуха, силы и направления ветра.

Подачу приточного воздуха с помощью естественной венти­ляции в теплый период года следует предусматривать на высоте не менее 0,3 м и не выше 1,8 м, а в холодный период года — не менее 4 м от уровня пола (рис.3.1). Общая площадь каналов для подачи воздуха через боковые световые проемы должна быть не менее 20% площади световых проемов, а фрамуги и жалюзи должны иметь устройства, обеспечивающие направление приточ­ного воздуха вверх в холодный период года и вниз" в теплый пе­риод года.

Перепад давления (Нт), создаваемый за счет разности плот­ности наружного (более тяжелого) и внутреннего (более легкого) воздуха и обеспечивающий движение воздуха, определяется из уравнения

, (1)

где — высота между серединами приточных и вытяжных про­емов, м;

— плотности наружного воздуха и воздуха внутри помещения, кг/м3.

Рис.3.1. Схема аэрации зданий за счет разности плотности воздуха: а — в теплый период года; б — в холодный

Плотность воздуха, находящегося внутри помещения (ρ_внутр.) и снаружи (ρ_наруж.) рассчитывается по формулам соответственно:

кг/м³, (2)

кг/м³, (3)

где , — температура воздуха внутри и снаружи поме­щения, °С.

Величина теплового напора (Н_т) растет с увеличением вы­соты между осями приточных и вытяжных проемов (h_п) и разно­сти температур наружного и внутреннего воздуха.

---------------------------------------------------------------

При расчете аэрации определяется площадь верхних и нижних вытяжных проемов. Вначале задаются площадью нижних проемов. Приводится схема аэрации помещения. В зависимости от площади открытия верхних вытяжных и нижних приточных фрамуг в помещении устанавливается уровень равных давлений (примерно посередине высоты здания) (Рисунок 1). Давление в этой плоскости равно нулю. Следовательно, на уровне центра нижних проемов создается давление:

, (4)

где – средняя плотность воздуха в помещении, соответствующая средней температуре воздуха в помещении, кг/м³;

– высота от плоскости равных давлений до верхних проемов, м.

Средняя температура воздуха в помещении

, (5)

где – температуры воздуха в рабочей зоне и воздуха, уходящего из помещения, С°

Выше плоскости равных давлений существует избыточное давление, Па, которое на уровне центра верхних проемов равно:

. (6)

Рисунок 1 - Схема аэрации помещения

Это давление вызывает вытяжку воздуха. Общая величина давления, при котором происходит воздухообмен в помещении, равна:

. (7)

Определяем скорость воздуха в нижних проемах, м/с:

, (8)

где L – необходимый воздухообмен, м³/ч;

μ – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок и угла их от-крытия (для створок, открытых на 90°, μ=0,6; на 30° – μ=0,32);

F – площадь нижних проемов, м².

Далее определяем потери давления, Па, в нижних проемах:

, (9)

Определяем по формуле (7), принимая температуру уходящего воздуха и определяем по формулам (2)–(3) соответствующие температурам t_н и t_ср.п..

Находим избыточное давление в плоскости верхних вытяжных проемов:

, (10)

Определяем требуемую площадь верхних проемов (м²):

. (11)