Аэрация промышленных зданий. Тепловой и ветровой напор
В борьбе с избыточными тепловыделениями и нередко связанными с ними газовыделениями необходимо в первую очередь использовать возможности естественной вентиляции. Как указывалось в нашей статье о метеорологическом факторе, воздух помещения, соприкасаясь с нагретыми поверхностями оборудования и нагреваясь сам, поднимается в виде конвективных потоков в верхние зоны помещения, где температура его может на много градусов отличаться от температуры воздуха рабочей зоны.
Такое движение нагретого воздуха кверху и замещение его снизу воздухом более низкой температуры объясняются разницей объемных весов нагретого и холодного воздуха. Объемный вес, или вес 1 м3 воздуха, выраженный в килограммах, изменяется обратно пропорционально температуре воздуха. Таким образом, при одном и том же давлении единица объема нагретого воздуха весит меньше, чем холодного, причем разница объемных весов воздуха будет тем больше, чем больше разница их температур. При нагревании воздуха на Г его объем, по закону Гей-Люссака, расширяется на величину а, которая называется коэффициентом объемного расширения газов. Эта величина равна 1/273, или 0,003665.
При повышении температуры на 1° объем воздуха увеличивается на 1+at. Наоборот, при охлаждении на 1° объем воздуха уменьшается на 1/273 своего первоначального объема, уплотняется и становится тяжелее.
1 м3 воздуха при —20° весит больше 1 м3 воздуха при +20° на величину, равную разнице объемных весов, а именно 1,398—1,205 = 0,193 кг. Эта разница объемных весов и представляет то давление, которое оказывает слой или воздушный столб воздуха более низкой температуры на воздушный столб нагретого воздуха. Оно будет тем больше, чем больше высота воздушного столба. Это давление называется тепловым напором.
Благодаря разнице температур воздуха, а следовательно и разнице давлений, осуществляется естественная вентиляция в производственных зданиях и помещениях: холодный или менее нагретый наружный воздух входит в здание или помещение, вытесняя теплый воздух, который выходит наружу через отверстия в верхней зоне помещения. Большая разница температур в холодное или зимнее время способствует усилению естественного воздухообмена благодаря увеличению теплового напора.
Другим довольно важным фактором, способствующим поступлению наружного воздуха внутрь здания, является ветер. Ветер, заставляя воздух входить в здание с наветренной стороны, одновременно способствует удалению воздуха из здания с подветренной стороны. Это происходит благодаря тому, что ветер, ударяясь в стену здания с наветренной стороны и обтекая здание, создает разряжение и подсасывание на подветренной стороне. Напор, создаваемый ветром, называется ветровым напором.
Таким образом, вследствие суммарного действия на здание теплового и ветрового напора осуществляется естественная вентиляция производственных зданий и помещений. Величина этой естественной вентиляции далеко превосходит объем естественной вентиляции в жилых домах и зданиях общественного пользования. Происходит это благодаря тому, что в стенах и перекрытиях производственных зданий гораздо больше неплотностей и специально устраиваемых отверстий для поступления и выхода воздуха, чем в жилых домах и зданиях общественного пользования. Кроме того, огромное влияние на объем воздуха, поступающего в производственные здания путем естественной вентиляции, оказывают мощные источники выделения тепла, нередко находящиеся в производственных зданиях.
В ряде случаев естественная вентиляция, создавая 30—50-кратный и более воздухообмен в час, может быть причиной жалоб рабочих на резкие холодные токи воздуха в рабочей зоне помещения в холодный период года. В целях борьбы с подобными отрицательными явлениями устраивают тамбуры, шлюзы и воздушные или воздушнотепловые завесы у ворот и дверей постоянного пользования, а также устанавливают щиты у рабочих постов, расположенных вблизи дверей и ворот.
