ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ
Строительные материалы, из которых построены ограждающие конструкции зданий, обладают той или иной пористостью, вследствие чего они в большей или меньшей степени воздухопроницаемы. Поэтому через стены, потолки и полы зданий, а также через оконные переплеты и случайные неплотности в них при разности давлений наружного и внутреннего воздуха в помещениях происходит воздухообмен путем так называемой инфильтрации.
Инфильтрация (а соответственно и количество проникающего в помещение наружного воздуха) тем больше, чем больше разность температур внутри и снаружи помещения и чем больше скорость ветра, т. е., следовательно, чем больше разность давлений внутреннего и наружного воздуха.
Опыт показывает, что инфильтрация, или, как ее иногда называют, естественная неорганизованная вентиляция в общественных и жилых зданиях, составляет от 0,5 до 1 кратности воздухообмена по отношению к кубатуре помещения, а в промышленных зданиях доходит до 1,5 кратности воздухообмена и более.
Инфильтрация иногда должна учитываться и при организации общего воздухообмена с помощью системы принудительной вентиляции. Так, если намечается создать в помещении однократный воздухообмен с помощью системы искусственной вытяжной вентиляции, то от организации притока воздуха можно отказаться, так как объем удаляемого из помещения воздуха может быть компенсирован инфильтрацией.
Существенным недостатком естественной вентиляции является непостоянство ее действия, т. е. ее зависимость от таких переменных величин, как сила ветра и раз ность температур.
Как уже указывалось, давление воздуха в помещении и давление наружного воздуха бывает различным. Под действием этой разности давлений воздух движется в направлении от большего к меньшему давлению. При этом в одной части помещения устанавливается давление больше наружного, а в другой — меньше. Количество же вытяжного воздуха в данном случае должно быть равно количеству инфильтрующего воздуха.
На рис. XVII. 1 изоббражен схематический разрез помещения, стены которого совершенно непроницаемы для воздуха. В одной из стен помещения, внизу над полом и вверху под потолком, имеются два отверстия на расстоянии h одно от другого.
Принимаем температуру внутреннего воздуха tB более высокой, чем температуру наружного воздуха tu. Тогда вследствие разности удельных весов воздуха, из которых удельный вес наружного воздуха ун больше удельного веса внутреннего воздуха ув, через нижнее отверстие наружный воздух будет входить в помещение, а через верхнее выходить из него.
Следовательно, давление внутреннего воздуха у верхнего отверстия больше, а у нижнего отверстия меньше, чем давление наружного воздуха.
Таким образом, в пределах высоты h имеется такая плоскость А — А, в которой давление внутреннего воздуха будет равно давлению наружного воздуха, т. е. в которой разность давлений равна нулю. Эту плоскость (см. рис. XVII. 1) называют нейтральной плоскостью, или нейтральной зоной, или плоскостью равных давлений. Она делит высоту h на две части
Давление, заставляющее воздух двигаться в указанном направлении от нижнего отверстия к верхнему, выражается формулой
В рассматриваемом примере (при незначительной толщине стенок помещения) можно считать, что все давление р будет расходоваться на создание лишь скоростей о верх в нижнем и верхнем отверстиях.
Так как воздух входит в нижнее отверстие при объемном весе уш а выходит через верхнее отверстие с объемным весом ув, то скоростные давления, соответствующие скоростям Онижн и оБерх, можно представить в виде
Из этого равенства следует, что при двух отверстиях в помещении нейтральная зона находится от отверстий на расстояниях, обратно пропорциональных квадратам их площадей.
В нашем примере (рис. XVIIЛ) для установления положения нейтральной зоны А—А необходимо знать расстояния ее до центров отверстий, т. е. значение
Из полученных уравнений следует, что если площадь нижнего отверстия меньше площади верхнего, то нейтральная плоскость лежит выше середины расстояния между центрами отверстий и ближе к большей площади. Если же, наоборот, площадь нижнего отверстия будет больше верхнего, то нейтральная зона будет находиться ниже середины расстояния между центрами отверстий.
При равенстве площадей верхнего и нижнего отверстий уравнения (XVII.9) и (XVII.8) примут вид:
Следовательно, в рассматриваемом примере (рис. XVII.1) нейтральная зона находится на равном расстоянии от центров отверстий.
При определении скоростей в формулах (XVII.4) « (XVII.5) принимались равными сопротивлению движения воздуха в нижнем и верхнем отверстиях помещения и одинаковые коэффициенты расхода р, а потому в приведенных формулах этот коэффициент не учитывался.
Коэффициент расхода р, характеризующий степень поджатая струи воздуха и местное сопротивление в отверстии, зависит от отношения площади отверстия к площади поперечного сечения окружающей ее воздушной среды (например, к площади поперечного сечения помещения). Значение коэффициента расхода р всегда меньше единицы, т. е.
Для ориентировочных расчетов можно принимать коэффициент расхода р как для приточного, так и для вытяжного отверстий одинаковым и равным 0,65.
Михайлов Федор Семенович ОТОПЛЕНИЕ И ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ - М.: Стройиздат, 1972.
