Расчет аэрации

Вентиляция

– это организованный естественным или искусственным путем обмен воздуха в помещениях, т.е. удаление загрязненного и подача очищенного свежего уличного воздуха. Естественная вентиляция предусматривает самопроизвольный воздухообмен 3-мя способами:

• за счет разности температур (и плотностей) воздуха внутри и  снаружи помещений;
• за счет внешней ветровой нагрузки здания;
• за счет ветровой нагрузки  и разности температур (плотностей) воздуха.

Давление, заставляющее воздух двигаться при аэрации, рассчитывают как Pe = (ρвн - ρн)*h, Па. Здесь  ρвн, ρн – плотность воздуха внутри/снаружи помещения, кг/м³; h – вертикальное расстояние от центра приточного до центра вытяжного проема, м. Pe – давление, необходимое для преодоления сопротивления перемещению воздуха непосредственно по вентилируемому помещению, придания ему скорости, достаточной для выброса наружу. При определенных скоростях ветра снаружи здания, из-за уменьшения скорости движения воздуха, на наветренной стороне образуется зона избыточного давления, на подветренной и над кровлей – зона пониженного давления (разрежения). Т.е. из-за этой разности давлений наружный воздух через одни проемы наветренной стороны попадает в помещение, а удаляется через другие с противоположной, подветренной стороны. Для того, чтобы рационально использовать оба фактора – тепловое и  ветровое давление при аэрации, необходима оптимальная организация движения потоков воздуха, разработка схем открытия проемов и фрамуг аэрационных фонарей.

Массовый расход воздуха

Lм, поступающий через приточные проемы, определяют как Lм = 3,6*Q/(c*(tуд – tпр)), кг/ч. Где Q – теплоизбытки внутри помещения, Вт; с– массовая удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*°С); tуд, Lм – температуры удаляемого (вытяжного) и приточного (подаваемого) воздуха, °С.  tпр – справочная величина, принимаемая по параметрам воздуха А. 

Температуру tуд считают как tуд = tуд + ΔT*(H - hрз). Где  tрз – температура рабочей зоны помещения, определяемая санитарными нормами; ΔT – температурный градиент по высоте помещения, °С/м (в пределах 0,5…1,5); H – высота центра вытяжных проемов от уровня пола, м; hрз -  высота рабочей зоны, принимается равной 2 м. Аэрация здания путем открывания фрамуг аэрационных фонарей относительно надежна и эффективна, тем более этим процессом можно управлять дистанционно.

Рассмотрим вариант расчета бесканальной аэрации. Сначала принимают величину площади нижних проемов, затем задают схему аэрации. Примерно посередине помещения по высоте принимают уровень равных давлений, где оно равно нулю.

Давление воздуха

P1 на уровне нижних проемов считают как P1 = h1*( ρн - ρср). Где ρср - плотность воздуха при средней температуре воздуха помещении, кг/м³; h1 – высота плоскости равных давлений от нижних проемов, м. Средняя температура воздуха помещении tср = (tрз +tуд)/2, °С.

На уровне центров верхних проемов, выше плоскости равных давлений, создается избыточное давление воздуха P2. Оно вызывает удаление (вытяжку) воздуха. Общее давление, способствующее воздухообмену при аэрации, Pe = P1 + P2. 

Скорость воздуха V1 в центре нижних проемов определяют как V1 = Lo/( μ1F1), м/с. Где  Lo – объемный расход воздуха, м3/ч; μ1 – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створки и угла ее открытия (μ1 = 0,6 если угол 90°, μ1 = 0,32 если угол 30°); F1 – принятая площадь нижних проемов, м².

Потери давления

 ΔP1 нижних  проемов ΔP1 = 0,5 *V12* ρн / g, Па. Приняв, Pe = P1 + P2 = h*( ρн - ρср), температуру удаляемого воздуха tуд = tрз +(10…15)°С, определяют плотности ρн и ρср. 

Избыточное давление в плоскости верхних проемов P2 = Pе – P1, Па.

Площадь верхних проемов F2 = Lo/( μ2*V2²) = Lo/( μ2*(2*Р2*g /ρср)½), м².

Расчет площади сечения шахт канальной аэрации похож на изложенный с той разницей, что необходим учет потерь давления: на трение и в местных сопротивлениях.