Аэрация зданий: конструктивное оформление, принцип расчета.
Аэрацией называют организованный воздухообмен в помещении. Его осуществляют через специальные предусмотренные отверстия с регулируемой площадью в наружных ограждениях с естественным побудителем движения воздуха, гравитационных сил и ветра. Аэрация может обеспечивать очень интенсивное проветривание помещения.воздухообмен называют организованный потому, что он позволяет осуществить заранее заданный проветривания и регулировать в соответствии с внутренними и внешними условиями. В большенстве случаев аэрацию зданий принимают совместно с механическими системами вентиляции.
1) для горячих цехов с большими избытками тепла (термические, кузнечные, машиностроительные заводы)
2) для ассимиляции (поглощения) избыточного тепла, особенно в теплый период.
Основное достоинство аэрации низкая эноргоемкость
Основной недостаток из-за малых гравитационных давлений нет возможности очистить аэрационный воздух.
Аэрацию запрещается применять для цехов в которых имеются источники выделения газов и паров вредных веществ из-за опасности отравления окружающей среды. В холдный период года для цехов где много людей так как можно простудится.
Расчет аэрации. Это определение требуемой площади вентиляционных фрамул (прямая задача), или определение расхода приточного и удаляемого воздуха при известных площадях фрамул.
Прямая задача (определение площадей F1 и F2). Известен требуемый воздухообмен Gпр=Gух=G. Геометрия вентиляционных проемов. Порядок расчета сводится к следующему.
1) задаемся скоростью V1=1м/с, и определяем площадь приточных проемов.
3) Т.к. h2=H-h1, то на основании соотношений определяем отношение h1/h2 найдем площадь вытяжных (аэрационных) проемов. 
.Обратная задача (метод избыточных давлений). Определение расхода воздуха проходящего под действием гравитационных сил, через аэрационные поверхности если известны их площади и расположение по вертикали.
4) Скорость воздуха в аэрационных отверстиях ∆P1=ξρV1/2 отсюда находим 
6) При вторичном несовпадении баланса давлений, то следует построить график зависимости и расходов от избыточного давления. Из этого графика определяется истинное значение (пересечение) Ризб одновременно расход G.
Створки верхнедодвесные принимают для притока и вытяжки открываются на угол не больше 45 градусов.
Створки на средней оси могут поворачиваться на 90 градусов. Их достоинства заключается в том, что они хорошо уравновешены и их можно удерживать в любом положении.
Створки на нижней оси предназначены для подачи холодного воздуха в холодный период, открываются на угол не более 30 градусов.
Вытяжные проемы для удаления воздуха помещения можно использовать верхнюю часть высоких окон, но чаще всего удаление воздуха осуществляется через аэрационные фонари.
Вытяжные шахты работают за счет естественного давления возникающего за счет разности температур воздуха в шахте и снаружи.
Краткие сведения об аэрации зданий
Аэрацией зданий называется организованный и управляемый естественный воздухообмен через открывающиеся фрамуги в окнах и вентиляционно-световые фонари с использованием теплового и ветрового давлений.
Аэрация широко применяется в производственных зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов кубических метров в 1 ч.
Гравитационное давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образующееся за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха, регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением и обозначается ризб; при этом ризб может быть как положительной, так и отрицательной величиной (рис. 14.12).
Очевидно, что превышение наружного давления над внутренним (при отрицательном значении ризб) обусловливает поступление воздуха через отверстие в наружном ограждении внутрь помещения, а превышение внутреннего давления над наружным (при положительном значении ризб), наоборот,—выход его из помещения. Если ризб = 0, то движения воздуха через отверстие не будет. Плоскость, где внутреннее избыточное давление равно нулю, называетсянейтральной зоной.
Рис. 14.12. Схема аэрации здания
Расстояния от нейтральной зоны до середины вытяжного и приточного отверстий обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий; при этом нейтральная зона располагается ближе к большему отверстию.
Если F1 = F2, то h1 = h2 = h/2. Следовательно, при равных отверстиях нейтральная зона находится посредине.
Заметим, что нейтральная зона в помещении может быть только при действии одних теплоизбытков; при ветре или ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает.
Связь между расходом воздуха, который протекает через отверстие, имеющее площадь F, и разностью давлений внутри и снаружи однопролетного цеха выражается формулой
где G — массовый секундный расход воздуха, кг/с; μ — коэффициент расхода, зависящий от условий истечения; ρ — плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м 3 ; Δр — разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.
Ориентировочное количество воздуха L, м 3 /ч, выходящего из цеха через 1 м 2 отверстия с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенах и фонарях и коэффициенте расхода μ = 0,6 можно определить по упрощенной формуле
где h — расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м; Δt — разность температур средней (по высоте) в помещении и наружной температурой, град.
Если значение μ будет иным, то для получения удельного воздухообмена нужно выражение для L (14.9) разделить на 0,6 и умножить на новое значение μ:
Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторонах — разрежение (рис. 14.13).
Рис. 14.13. Движение воздушных масс у здания, вертикальная (а) и горизонтальная (б) проекции
Ветровое давление на поверхности ограждения определяют из выражения
где k —аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Значения k определяют обычно путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания потоком воздуха в аэродинамической трубе. Можно полагать в среднем для наветренной стороны k =+0,8, а для заветренной k = — 0,6.
Большая роль в осуществлении аэрации зданий принадлежит инженеру-строителю. В связи с этим приводим наиболее важные рекомендации архитектурно-планировочного и конструктивного характера по аэрации производственных зданий.
I. В многопролетных цехах как приток, так и вытяжку воздуха целесообразно осуществлять преимущественно через открывающиеся фрамуги фонарей, в однопролетных цехах — приток через проемы в наружных стенах, а вытяжку — через фонари. Для регулирования поступления и выхода воздуха открывающиеся фрамуги и створки фонаря снабжаются специальными механизмами, управляемыми с пола.
2. При проектировании многопролетных производственных зданий необходимо учитывать количество и характер вредных веществ, выделяющихся в каждом пролете, и в связи с этим принимать решение о профиле крыши, форме фонаря, взаимном расположении их и высоте пролетов. При неудачном решении этих вопросов нельзя применять аэрацию, так как воздух на крыше перегрет и оказывается сильно загрязненным газами и пылью.
3. Проемы в зданиях со значительными теплоизбытками и выделениями вредных газов следует располагать по периметру зданий так, чтобы они прилегали к наружной стене наибольшей протяженности.
4. Для обеспечения достаточного притока чистого воздуха наилучшим планировочным решением является конструкция цехов с открытыми продольными наружными стенами, т. е. без пристроек. Бытовые помещения во многих случаях целесообразно размещать в торцах здания.
5. Большое значение при аэрации цеха имеет его высота. Для цехов с большими тепловыделениями высота их должна быть не меньше 10 м.
6. В зданиях, где аэрация осуществляется в летнее и зимнее время года, для подачи наружного воздуха зимой приточные отверстия должны быть размешены на высоте не менее 4 м от пола. При низких наружных температурах часть объема вентиляционного воздуха рекомендуется вводить в помещение вентилятором с подогревом его до 10 — 12°С.
В цехах небольшой высоты подача неподогретого воздуха допускается на отметке ниже 4м, но при условии устранения непосредственного воздействия холодного воздуха на работающих, например, с помощью козырьков, направляющих воздух вверх.
7. При аэрации воздух из цехов должен удаляться через незадуваемые фонари, а также через шахты круглого и квадратного сечений, снабженные дефлекторами.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 2.1. Расчетные величины коэффициентов теплоотдачи внутренних поверхностей ограждений αв
| Внутренняя поверхность ограждающих конструкций | αв, Вт/(м 2 К) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а между гранями соседних ребер h/a≤0,3 2. Потолков с выступающими ребрами при отношении h/a
Таблица 2.3. Термическое сопротивление замкнутых прослоек
|