АЭРАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Аэрация применяют:
а) в цехах со значительными тепловыделениями;
б) в случае, когда естественный приток наружного воздуха в здание не вызывает в нем появления тумана, а также образования конденсата на стенах, покрытиях и остеклении фонарей, углы наклона которых к горизонту менее 55;
в) при отсутствии необходимости (по условиям технологического процесса) предварительной обработки приточного вентиляционного воздуха (нагрев, охлаждение, увлажнение, обеспыливание и пр.).
Естественный приток наружного воздуха в помещение при аэрации осуществляется:
а) в теплый период года – через проемы на возможно более низкой отметке, например через проемы в полу (с пропуском воздуха через подвалы или по специальному каналу), а также через проемы в стенах, располагаемых на уровне 0,3 – 1,8 м от пола до низа проема. В случае значительных тепловыделений – через проемы в два или более яруса, а также через ворота и раздвижные стены; при этом предпочтение следует отдавать подаче воздуха через проемы в нижних ярусах, ворота и раздвижные стены;
б) в переходный и холодный периоды года – в высоких зданиях через проемы, расположенные на уровне не ниже 4м от пола до низа проема. В цехах высотой около 4м - через проемы на уровне не ниже 3м от пола до низа проема с устройством козырьков или других отражателей, направляющих воздух вверх. Проемы следует размещать в обеих продольных стенах, причем продольные стены зданий должны быть свободны от пристроек;
в) в многопролетных цехах - через проемы в наружных стенах и через фонари примыкающих пролетов, если в этих пролетах тепловыделения меньше, чем в аэрируемых пролетах, а средняя концентрация пыли и газов в них не превышает 30% максимально допустимой в рабочей зоне. Для достижения эффективности аэрации «холодные» пролеты рекомендуется отделять от «горячих» перегородками, не доведенными до пола на минимально допустимую по техническим соображениям величину (2 – 3м);
г) в случае расположения источников тепла в непосредственной близости к одной из наружных стен – через проемы в этой стене, расположенные преимущественно против разрывов между источниками тепла, и через проемы в противоположной стене, расположенные против этих источников.
Естественное удаление воздуха из помещений производится через незадуваемые фонари и шахты, снабженные дефлекторами.
Рекомендуется применять в одно- и двухпролетных зданиях и возвышенных частях многопролетных зданий для вытяжки, как правило, аэрационные фонари незадуваемого типа (рис.12.1.а), а в многопролетных зданиях – незадуваемые аэрационно-световые П-образные фонари (рис.12.1.б).
Аэрационно-световые фонари считаются незадуваемыми в следующих случаях: а) если здание, на котором они расположены, окружено более высокими зданиями при условии, что расстояние между зданиями не более чем в 5 раз больше высоты наветренного здания;
Рис.12.1 Конструкции фонарей
б) если внешняя сторона крайнего фонаря глухая, или створки на ней закрыты, или она защищена парапетом или ветрозащитной панелью, а расстояние от этого фонаря до смежных с ним фонарей одинаковой высоты не превышает пяти высот фонаря. В обоих случаях фонари устраиваются без ветроотбойных щитов.
Следует учитывать, что П-образный аэрационно-световой фонарь без ветрозащитных панелей дешевле незадуваемого аэрационного фонаря.
Аэрационно-световые фонари рекомендуется применять при переменном во времени поступлении тепла и, особенно, при длительных перерывах, но при обязательном механизированном управлении открывающихся фрамуг.
Механизмы открывания оконных и фонарных переплетов предусматриваются строительной частью проекта.
При расчете аэрации в качестве движущей силы, как правило, учитывается только тепловое давление. Влияние ветра учитывается только качественно, как фактор, который может ухудшать аэрацию.
Исходными данными для расчета являются: размеры зданий, расположение и конструкции створок, проемов и фонарей, шахт, размещение источников тепла, теплоизбытки и удельные тепловыделения, температура наружного воздуха, величина коэффициента m.
Расчет состоит в определении температур внутреннего воздуха, весовых расходов аэрационного воздуха, располагаемых давлений, потерь давления на проход воздуха через аэрационные проемы и фонари и площадей аэрационных проемов.
Температура воздуха в рабочей зоне t р.з. для теплого периода года определяется по формуле
(12.1)
В переходный и холодный периоды года температуру воздуха в рабочей зоне принимают в зависимости от тепловыделений, влаговыделений и степени тяжести работы.
Если воздух поступает в аэрируемый цех только снаружи, его температуру при поступлении в рабочую зону для теплого периода года принимают равной наружной t п.р. = t н, а для переходного и холодного периодов определяют по формуле
(12.2)
При поступлении приточного воздуха из смежного помещения его температуру принимают соответственно равной температуре воздуха рабочей или верхней зоны этого помещения; при поступлении приточного воздуха снаружи и из одного или нескольких смежных помещений его температуру считают равной средневзвешенной (по весовым расходам воздуха).
Температуру воздуха, уходящего из рабочей зоны, принимают равной температуре воздуха рабочей зоны, а температуру воздуха, уходящего из верхней зоны помещения, определяют по формуле
(12.3)
Коэффициент m зависит от многих факторов: высоты здания, площадей приточных и вытяжных проемов, их коэффициентов местного сопротивления, размеров теплоисточников, их числа, расположения уровня притока воздуха и др. Опытами установлено, что величина коэффициента m более или менее постоянна для каждого производства.
Значение коэффициента m следует принимать по таблицам; при отсутствии в ней нужного помещения следует выбирать аналог по характеру производственного процесса.
Среднюю температуру воздуха внутри аэрируемого помещения при расположении теплоисточников в рабочей зоне следует принимать равной температуре уходящего воздуха t в = t ух, а при расположении теплоисточников по всей высоте здания (котлы в котельной электростанции и до.) – как среднюю из температур воздуха рабочей зоны и уходящего воздуха:
Весовые расходы воздуха через аэрационные проемы и фонари определяются на основании тепловых балансов, составленных для всего помещения в целом.
Расчет аэрации однопролетных зданий
Ниже приводятся данные по расчету аэрации однопролетного здания: для I варианта - тепловыделения сосредоточены преимущественно в рабочей зоне, а проемы располагаются на двух отметках; для II варианта - тепловыделения имются в двух зонах по высоте, а проемы расположены на трех отметках.
Расчеты аэрации для различных периодов года не имеют существенных различий, что видно из полного расчета для всех периодов года по I варианту. Поэтому расчет для II варианта и расчеты, приведенные в пп. 5.3-5.6, даются только для теплого периода года.
Расчет аэрации однопролетного здания по I варианту. Расстояние между осями проемов (рис.12.2) равно h м, а теплоизбытки в помещении Q ккал/ч, температура и удельный вес наружного воздуха tн и кг/м3, температура в рабочей зоне tр.з. Коэффициент m задается.
Рис.12.2 Схема аэрации однопролетного здания
1 и 2 – номера проемов
Температура уходящего воздуха в теплый период года согласно формуле (12.3) и условию, что
(12.4)
Весовой расход воздуха
(12.5)
Располагаемое давление
(12.6)
Потеря давления на проход воздуха через приточные проемы
(12.7)
где n - доля располагаемого давления, расходуемого на проход воздуха через приточные проемы
При расчете аэрации рекомендуется принимать максимально возможную площадь приточных проемов, а площадь проемов фонарей определять соответствующим расчетом. Скорости воздуха на притоке при этом будут меньше, и теплые потоки, восходящие от горячего оборудования, будут меньше размываться в рабочей зоне.
Потеря давления на проход воздуха через фонарь
(12.8)
Площадь приточных проемов в стене F1 и площадь проемов фонаря F2:
(12.9)
(12.10)
В случае ограниченной площади приточных (или вытяжных) проемов соответственно по формулам (12.9) и (12.10), решенных относительно Р1 или Р2, определяется давление, расходуемое на проход воздуха через заданные проемы, например:
(12.11)
где F1 - заданная площадь приточных проемов в м2.
Затем по формуле (12.8) определяется располагаемое давление для прохода воздуха через фонари (или приточные проемы).
При переходном и холодном периодах года проем I открывается на высоте не ниже 4 м от пола.
Температура уходящего воздуха вычисляется по формуле (12.3).
Далее расчет производится по тем же формулам, что и для теплого периода. Причем коэффициент n (доля располагаемого давления на проход воздуха через приточные проемы) для переходного периода в целях уменьшения площади открываемых проемов верхней зоны можно принимать большим, чем для теплого периода года.
При расчете степени открытия вытяжных отверстий в переходный период, а также приточных и вытяжных отверстий в холодный период задача может свестись (например, при открывании всех проемов одним механизмом) к определению углов открывания створок.
В этом случае определяют необходимые коэффициенты местных сопротивлений проемов по формулам:
(12.12)
(12.13)
Определив величины 
при помощи таблиц определяют углы створок 
.
Пример 12.1
Рассчитать аэрацию в однопролетном здании (см.рис.12.2) для теплого периода года, т.е. определить площадь проемов F1 и F2.
Дано: h = 10м, Q = 1 280 000 ккал/ч, температура наружного воздуха tн = 21,6 ºС (γн = 1,199 кг/м3), температура воздуха в рабочей зоне t р.з. = 26,6 ºС. Коэффициент m = 0.42 при f/F = 0.11 по таблице.
Конструкция створки оконного проема - одинарная верхнеподвижная (h/b = 0,5) с углом открытия α = 60º. Фонарь П-образный с ветрозащитными панелями, находящимися на относительном расстоянии = 1,5м, с углом открытия α = 70.
Решение:
По формуле (12.4):
Пример 12.2
Рассчитать аэрацию в однопролетном здании (рис. 12.2) для переходного периода, т.е. определить площади проемов F1 и F2.
Дано: h = 6 м; Q = 1 200 000 ккал/ч; tн = 10ºC (γн = 1,248 кг/м3); t р.з. = 17ºC; m = 0,42.
Решение:
По формуле (12.2) tп.р. = 17- 5 = 12ºC.
Расчет аэрации однопролетного здания по II варианту (рис.12.3) при условии, что в здании имеются тепловыделения в двух зонах, а проемы расположены на трех отметках.
При заданных расстояниях между осями проемов h1 и h2 в м, теплоизбытках в двух рабочих зонах помещения Q1 и Q2 в ккал/ч, параметрах наружного воздуха tн и γн, температуре воздуха в рабочих зонах tр.з.1 и tр.з.2 в град, коэффициентах m1 и m2 определяем площади приточных проемов F1 и F2 и проемов фонаря F3.
Температура уходящего воздуха из зоны:
высотой h1
(12.14)
высотой h2
(12.15)
Весовые расходы воздуха в кг/ч, проходящего через проемы 1, 2 и 3:
(12.16)
(12.17)
(12.18)
Температура уходящего из фонаря воздуха
(12.19)
Средняя температура воздуха в зоне высотой h1 равны 
,а в зоне высотой h2 составляет 
. Располагаемые давления в кГ/м:
(12.20)
(12.21)
Потери давления в кГ/м на проход воздуха через проемы и фонарь:
(12.22)
(12.23)
(12.24)
Площади F1, F2 и F3 вычисляются по формулам, аналогичным формулам (12.9) и (12.10).
По окончании расчета рекомендуется проверить, по всей ли высоте средние проемы работают на приток или вытяжку по методике, приведенной в примере 12.3.
По изложенному выше методу ведется расчет аэрации и однопролетных цехов с рабочими зонами, расположенными на трех и более отметках.
Если ширина обеих рабочих площадок, расположенных в верхней зоне, более 60% ширины здания, то расчет аэрации выполняется как для многоэтажного здания (см. п.12.5).
Пример 12.3. Рассчитать аэрацию в однопролетном здании с тепловыделениями в двух зонах и с проемами на трех отметках (см. рис. 12.3), т.е. определить площади проемов в боковом остеклении F1 и F2 и в фонаре F3.
Дано: h1 = 4м; h2 = 6м; Q1 = 1 280 000 ккал/ч; Q2 = 220 000 ккал/ч
Температура наружного воздуха tн = 21,6°C (γн = 1,199 кг/м3); температура воздуха в рабочих зонах tр.з.1 = 26.6°C и tр.з.2 = 24.6°C. Значения коэффициентов m1 = 0,42 и m2 = 0,68.
Конструкция створок бокового остекления - одинарная верхнеподвесная (h/b= 0,5) и углом открытия α= 60°. Фонарь П – образный с ветрозащитными панелями, находящимися на относительном расстоянии l/h= 1,5, углом открытия α= 70°.
Решение. По формулам (12.14) и (12.15):
При величине коэффициента n = 0,1 в формуле (12.2) положение нейтральной зоны будет на расстоянии 0,1 h2 = 0.6м выше оси проемов 2. Следовательно, при высоте проема F2 = 1.2 м последний будет работать полностью на приток при условии, что общая длина проемов L2 будет не менее 146/1,2=122 м.