10790

110

производительностью каждой не менее 50 % от расчетной. В случае установки одной системы необходимо предусмотреть устройство резервного вентилятора.

2. Воздухораспределение следует осуществлять над рабочими местами или проездами так, чтобы было минимальное расстояние до зоны дыхания человека, и оно не мешало технологическому производству.

3.Запрещается устанавливать воздухораспределители над технологическим оборудованием.

4.Приточные струи следует направлять так, чтобы они не влияли на работу

местных отсосов.

Рециркуляция воздуха во всех отделениях гальванических цехов кроме машинного не допускается.

11. АЭРАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ 11.1. Общие сведения об аэрации

Естественная вентиляция устраивается в помещениях с избыточными тепловыделениями. Исторически сложилось так, что естественную вентиляцию «горячих» цехов, где для этой цели используют световые проемы, называют аэрацией. Поэтому и проемы называют

светоаэрационными.

Для естественной вентиляции помещений жилых, общественных и офисных зданий используют воздухопроницаемость наружных ограждений (окон, дверей), или устраивают в них специальные клапаны, а также проектируют системы каналов и шахт, по которым воздух удаляется из помещений. Принципиальной разницы между двумя описанными системами вентилирования нет. В обоих случаях движущей силой процесса является гравитационное давление, обусловленное разностью плотностей воздуха наружного и внутреннего, а также давление ветра. Однако, следуя установившейся традиции, рассмотрим их отдельно.

В горячих цехах теплоизбытки бывают столь велики, что потребные

111

воздухообмены достигают миллионов кубометров в час. В подобных случаях рационально использовать избыточную тепловую энергию для организации процесса вентилирования помещений.

Аэрацию устраивают в цехах большого объема при малом количестве постоянных рабочих мест, при пониженных требованиях к уровню комфорта, и если нет необходимости в предварительной обработке приточного воздуха.

Наиболее характерными производственными помещениями, где часто используют аэрацию являются цеха предприятий черной и цветной металлургии, кузнечные, термические и т.п.

Рис. 11.1 Схемы движений потоков в аэрируемых помещениях:

1- приточные фрамуги; 2 - фонари с вытяжными фрамугами; 3 - ветроотбойные шиты; 4 - напольные решетки

В основном аэрацию используют в теплый период года, но при больших теплоизбытках также и в переходный и даже в холодный периоды. Летом приток воздуха происходит непосредственно в рабочую зону через фрамуги, расположенные на высоте 0,3-1,8 м от пола, рис. 11.1-а. В переходный и холодный периоды через проемы на высоте достаточной для того, чтобы холодная струя успевала нагреться до входа ее в рабочую зону. Для этого проемы оборудуют конструктивными элементами, отклоняющими холодную струю вверх, рис. 11.1 - б. На рис. 11.1 в показан двухэтажный вариант здания цеха электролиза алюминия, где приток происходит в нижний технический

112

этаж. Воздух нагревается при контакте с днищами электролизеров и нагретыми коммуникациями и далее через напольные решетки поступает в рабочую зону.

Из помещений воздух удаляется через незадуваемые фонари, снабженные ветроотбойными щитами (рис. 11.2) или шахты с дефлекторами (рис. 11.3). При обтекании ветровым потоком ветроотбойного щита или дефлектора происходит срыв потока с острой кромки и над препятствием формируются зоны отрыва, внутри которых давление отрицательно. В результате фонарь или шахта устойчиво работают на вытяжку при любом направлении ветра и опрокидывания тяги»не происходит. В зоне отрыва на наветренной стороне давление положительно.

В табл. 11.1 приведены схемы и аэродинамические характеристики приточных аэрационных проемов.

Таблица 11.1

113

а)

б)

в)

с)

Рис. 11.2 Конструктивные схемы незадуваемых фонарей различных конструкций

а– конструкции КТИС; б – П–образный фонарь;

в– конструкции ЛенПСП; с – фонарь Батурина-Бранта

114

Рис. 11.3 Вытяжная шахта с дефлектором

1 - шахта с зонтом; 2 - дефлектор; 3 - узел прохода через перекрытие; 4 - поддон для сбора конденсата; 5 - зоны отрыва ветрового потока (на наветренной стороне давление положительно, над дефлектором и за ним – давление отрицательно)

11.2. Расчет аэрации

Задача расчета аэрации проектируемого здания состоит в том, чтобы для

заданных параметров наружного и внутреннего климата, известных значений

теплоизбытков Q определить необходимый воздухообмен, а также площади

приточных и вытяжных проемов принятой конструкции. Это-прямая задача.

Если проводится поверочный расчет для существующего здания, когда

известны конструкции, площади аэрационных проемов и теплоизбытки в

помещении, то целью расчета является определение воздухообмена и

параметров воздуха в рабочей зоне. Это - обратная задача.

Впрактике проектирования нестабильный ветер учитывают лишь как фактор, могущий ухудшить аэрацию, для чего предусматривают ветрозащитные конструкции вытяжных проемов. Дополнительное давление, создаваемое ветром в приточных проемах, не учитывают.

Существуют два метода расчета аэрации, в основе которых лежат разные представления о физике явлений, происходящих в вентилируемом помещении.

Впервом методе полагается, что в пределах рабочей зоны температура не изменяется и равна tв, далее она непрерывно возрастает по линейному или какому-либо иному закону до значения в центре вытяжного проема - рис. 11.4-

а.В результате формируется циркуляционное кольцо с центром нагрева (цн) в

приточном проеме и центром охлаждения (цо) в вытяжном. Соответствующее

115

такому представлению располагаемое давление в циркуляционном кольце равно

где Н - разность высот между центрами вытяжного и приточного проемов;

ρв - плотность воздуха в правой ветви циркуляционного кольца, которая может быть принята равной средней из значений плот ности в рабочей и верхней зонах помещения ρв =( ρух + ρрз) / 2.

Нагрев и охлаждение воздуха не происходят одномоментно в центрах проемов, но попытка учесть постепенный нагрев и охлаждение по соответствующим веткам циркуляционного кольца не приведет к существующему уточнению формулы (11.1).

Описанная картина соответствует ситуации, когда в помещении имеются рассредоточенные по площади источники теплоты малой мощности.

Второй метод соответствует случаю, когда в помещении имеются сосредоточенные теплоисточники большой мощности и реализуется распределение температур, показанное на рис. 11.4-б.

На определенной высоте Нm, формируется температурное перекрытие.

116

Вне конвективной струи температура постоянна и равна tв, на уровне

температурного перекрытия она резко возрастает до значения ty и далее остается постоянной. Тогда в циркуляционном кольце имеется два центра нагрева - в приточном проеме и при пересечении температурного перекрытия -

и один центр охлаждения - в вытяжном проеме.

Располагаемое давление в циркуляционном кольце в этом случае будет

равно

Координата Нm определяется из следующих соображений. Воздухообмен в помещении очевидно равен массовому расходу воздуха в конвективной струе на уровне Нm, Расход в струе над теплоисточником размерами в плане 2А×2В и

площадью Fо = 4АВ определяется по формуле

(11.5)

где QK - конвективная мощность теплоисточника, Вт.

Значения безразмерного множителя kL зависят от отношения размеров

теплоисточника в плане А/В, безразмерной вертикальной координаты z/b и

определяются по графику рис. 11.5.

Из выражений (11.4) и (11.5) находим

После определения воздухообмена и располагаемых давлений расчет по обоим методам одинаков.

117

Рис. 11.5 Значения коэффициента kL, входящего в формулу 11.6

Потери давления в циркуляционных кольцах слагаются из местных потерь на проход через приточные ∆Рп и вытяжные ∆Рух проемы.

Потери на трение не учитывают ввиду незначительной скорости движения воздуха в правом и левом полукольцах.

(11.7) Учитывая, что vn = G /Fn·ρn и vух = G /Fух·ρух, выражение (11.7) примет вид

(11.8) Долю располагаемого давления, затрачиваемого на преодоление сопротивления приточных проемов β обычно принимают относительно

малой (β = 0,1…0,4).

При этом скорость воздуха поступающего в помещение будет невысока, что исключит сквозняки в рабочей зоне. В вытяжных проемах наоборот желательно иметь более высокую скорость, что снизит опасность

опрокидывания тяги. Таким образом

118

Используя формулы (11.8) и (11.9), находим зависимости для определения площади приточных

(11.11)

и вытяжных проемов

(11.12) В этом случае углы открытия створок фрамуг заданы и следовательно значения известны ζух, и ζп Значения кмс приточных и вытяжных проемов в зависимости от конструкции фрамуг, фонарей и угла открытия створок приводятся в справочной литературе.

Иногда решают и другую задачу, когда заданы площади проемов. Тогда расчетом определяются значения ζп и ζух

(11.13)

(11.14) Изложенный порядок расчета соответствует прямой задаче. Если решается обратная задача, то значения площадей проемов и углы открытия фрамуг (а значит и значения ζ известны. Для определения воздухообмена могут быть

использованы формулы

(11.15) Расчет аэрации для переходного и холодного периодов по схеме

рис. 11.1-б сводится к определению условий истечения плоской струи, (высота проема, угол открытия фрамуги, скорость истечения), при которых будут обеспечены намеченная форма оси струи и нормируемые значения скорости и температуры при входе струи в рабочую зону. Для расчета используются