4.3. Природна вентиляція
Природна вентиляція – система вентиляції, переміщення повітря при якій
здійснюється завдяки виникаючій різниці тисків усередині і зовні приміщення,
називається природною вентиляцією. Різниця тисків обумовлена різницею
щільності зовнішнього та внутрішнього повітря (гравітаційний тиск чи тепловий
напір ∆РТ) і вітровим напором (∆РВ),
що діє на будову. Розрахунок теплового напору можна провести за формулою:
∆РТ = gh( pз – pв) (Па)
де g – прискорення вільного падіння, м/с2;
h – вертикальна відстань
між центрами припливного та витяжного отворів, м;
pз і pв – густина зовнішнього і внутрішнього повітря, кг/м3.
При дії вітру на поверхнях будинку з навітряної сторони
утворюється надлишковий тиск, на підвітряній стороні – розрідження.
Вітровий напір може бути розрахований за формулою:
∆РВ = кп (v 2В рЗ)/2, (Па),
де кп
– коефіцієнт
аеродинамічного опору будинку (визначається емпіричним шляхом);
v в – швидкість вітрового потоку, м/с.
Неорганізована природна
вентиляція (інфільтрація) здійснюється зміною
повітря в приміщеннях через нещільності в елементах будівельних конструкцій
завдяки різниці тиску зовні й усередині приміщення. Такий повітрообмін залежить
від ряду випадкових факторів (сили та напрямку вітру, різниці температур
зовнішнього і внутрішнього повітря, площі, через яку відбувається
інфільтрація). Для житлових будинків інфільтрація досягає 0,5–0,75, а в
промислових будинках 1–1,5 обсягу приміщень у годину. Для надійного постійного
повітрообміну необхідно застосовувати організовану природну вентиляція.
Організована природна вентиляція
(аерація) може бути витяжна
без організованого припливу повітря (канальна аерація) і витяжна з
організованим припливом повітря (канальна та безканальна аерація). Канальна
природна витяжна вентиляція без організованого припливу повітря широко
застосовується в житлових і адміністративних будинках. Розрахунковий
гравітаційний тиск таких систем вентиляцій визначають при температурі
зовнішнього повітря +5°С, вважаючи, що весь тиск падає в тракті витяжного
каналу, при цьому опір входу повітрю в будинок не враховується. При розрахунку
мережі повітроводів насамперед роблять орієнтований підбір їх площин, виходячи з допустимих швидкостей руху повітря в
каналах верхнього поверху 0,5 – 0,8 м/с, у каналах нижнього поверху і у
забірних каналах 1,0 м/с, у витяжній шахті 1-1,5 м/с.
Рис. 5. Дефлектор
Для збільшення тиску в системах природної вентиляції
на даху будівлі витяжні шахти обладнуються насадками-дефлекторами,
які розташовують у зоні ефективної дії вітру (рис. 5).
Посилення тяги відбувається завдяки розрідженню, яке
виникає при обтіканні дефлектора потоком повітря, що набігає. Орієнтовно
продуктивність дефлектора може бути розрахована за формулою:
L Д = 1131,73 •D 2 • vв, (м3/ч),
де D – діаметр підвідного
патрубка, (м);
vв – швидкість вітру, (м/с).
Як правило, організована природна загальнообмінна
вентиляція виробничих приміщень здійснюється в результаті надходження і
видалення повітря через фрамуги вікон та аераційні ліхтарі D безканальна аерація
(рис. 6).
Рис.6. – Аерація
приміщень
Повітрообмін регулюють різним ступенем відкривання
фрамуг (у залежності від температури зовнішнього повітря чи швидкості і
напрямку вітру). Цей спосіб вентиляції знайшов застосування в промислових
будинках, що характеризуються технологічними процесами з великими тепловиділеннями
(прокатні, ливарні, ковальські цехи).
Основною перевагою аерації є можливість здійснювати
великі повітрообміни без витрат механічної енергії.
До недоліків аерації слід віднести те, що в теплий період року її ефективність
може істотно знижуватись через зниження перепаду температур зовнішнього і
внутрішнього повітря, а також те, що повітря, яке надходить у приміщення, не
піддається попередньому очищенню, підігріву чи охолодженню в залежності від
пори року, а повітря, що видаляється, в окремих випадках може забруднювати
повітряну атмосферу.