Расчет естественной общеобменной вентиляции

Естественная вентиляция зданий и помещений обусловлена тепловым напором (разностью плотностей внутреннего и наружного воздуха) и ветровым напором. Согласно закону Гей— Люссака при нагревании воздуха на 1К его объем увеличивается на 1/273, а плотность соответственно уменьшается. Следовательно, тепловой напор тем больше, чем значительнее разница температур наружного и внутреннего воздуха. В соответствии с указаниями СНиП 2.04.05—91 ветровой напор надлежит учитывать только при решении вопросов защиты вентиляционных проемов от задувания. Поэтому естественную вентиляцию рассчитывают, основываясь только на действии теплового напора.

Естественная вентиляция зданий осуществляется посредством удаления загрязненного воздуха с помощью вытяжных труб (шахт) и поступления чистого наружного воздуха через приточные каналы или неплотности в строительных конструкциях (рис. 17.4).

Разность давлений, Па, на концах вытяжной трубы:

ΔH = gh(ρ_н - ρ_в)

где g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения; h— длина вытяжной трубы, м; Р_н> ρ_в — плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³: при нормальном атмосферном давлении и температуре Т (К) плотность воздуха ρ = 353/T (здесь 353 — переводной коэффициент).

Рис. 17.4. Схема действия естественной вентиляции зданий

Теоретическая скорость воздуха в вытяжной трубе, м/с,

v = √2ΔH/ρ_H.

Действительная скорость движения воздуха в трубе меньше теоретической, так как на своем пути он преодолевает сопротивление, зависящее от формы поперечного сечения трубы и качества поверхности ее стенок. Эту скорость рассчитывают по формуле

v_д =4,43ψ√h (ρ_н -ρ_в)/ρ_н

или

v_д =4,43ψ√h (Т_в - T_н)/T_н

где ψ = 0,32...0,65 — коэффициент, учитывающий сопротивление движению воздуха в вытяжной трубе; в расчетах принимают ψ = 0,5.

По найденному значению v_Д вычисляют суммарную площадь сечения вытяжных труб, м²,

S_т = L/(3600v_д),

где L — требуемый воздухообмен, м³/ч.

Число вытяжных шахт определяют, исходя из конструктивных размеров шахты:

п = S_т/S,

где S —площадь поперечного сечения шахты, м².

Для увеличения пропускной способности вытяжных шахт за счет использования энергии ветра на их верхних концах в некоторых случаях устанавливают дефлекторы (рис. 17.5). Дефлекторы устроены таким образом, что при обдувании их ветром площадь сечения участка, работающего на вытяжку, значительно больше, чем участка, работающего на приток (рис. 17.6). В результате разность давлений на концах вытяжной трубы увеличивается,

Рис. 17.5. Дефлекторы:
а —ЦАГИ: 7 —колпак, 2 —обечайка, 3— конус, 4 — диффузор, 5 —шахта; 6 — остроугольный: 1 —фланец, 2 —диффузор, 3 — колпак, 4— корпус, 5 —лапка; в — звездообразный: 1 — колпак, 2 — корпус, 3 — косынка для крепления корпуса к трубе

Рис. 17.6. Схема работы дефлекторов:
а — звездообразного (горизонтальный разрез); б— ЦАГИ (вертикальный разрез); + — зоны повышенного давления; зоны разрежения

поэтому воздухообмен также возрастает. Дефлектор подбирают по диаметру, м, вычисляемому по формуле

D = 0,0188√L_д/(k_эv_B),

где L _д — пропускная способность дефлектора, м³/ч; k_э — коэффициент эффективности: для цилиндрического дефлектора ЦАГИ k_э = 0,4, для звездообразного k_э = 0,42; v_B — скорость обдувающего дефлектор воздуха, м/с.