Силы, вызывающие естественную вентиляцию

Внутренний воздух, более теплый, чем наружный, всплывает к перекрытию помещения, создает здесь повышенное давление и вытекает наружу через проемы в крыше. В нижней зоне помещения благодаря оттеканию тепловых потоков возникает разрежение и через отверстия в стенах наружный воздух поступает внутрь.

Перепад давлений, вследствие которого происходит воздухообмен, называется тепловым, или гравитационным, давлением.

Величина теплового  давления равна произведению разности объемных весов наружного и внутреннего воздуха на расстояние по вертикали между приточными и вытяжными отверстиями. Чем больше эти величины, тем интенсивнее протекает процесс естественной вентиляции и тем меньшая площадь приточных и вытяжных проемов должна быть открыта для пропуска потребного количества вентиляционного воздуха.

При осуществлении естественной вентиляции, кроме теплового, большое значение имеет ветровое давление (рис. 54).

Если ветер на своем пути встречает здание, то на наветренной его части возникает положительное давление ( + ), а на подветренной и боковой сторонах — отрицательное (—).

Разность ветровых давлений используют для создания воздухообмена: через открытые окна, двери и другие отверстия, расположенные на наветренной стороне здания, воздух поступает внутрь помещения, а через отверстия, обращенные к подветренной стороне, происходит вытекание воздуха.

Сила и направление ветра существенно изменяются в разные периоды года, в разные месяцы и даже в течение одних суток. Вследствие этого возникают трудности при определении расчетной величины и направления действия ветрового давления. Поэтому при расчете необходимых для естественной вентиляции площадей вентиляционных проемов принято учитывать величину действующего теплового давления.

Вместе с тем необходимо помнить, что воздействие ветрового давления не всегда согласуется с действием теплового.

На рис. 55, а стрелками показаны направления усилий, вызывающих перемещение воздушных масс под воздействием ветрового, а на рис. 55,6 — теплового давления. При совмещении схем (рис. 55, б) выявляется, что в проемах 1 и 3 ветровое давление и тепловое давление действуют в одном направлении, а в проемах 2 и 4 — в противоположных. В результате возникает сквозное продувание воздуха через помещение. Вместе с тем потоки наружного воздуха, проникающие внутрь через наветренные вытяжные проемы, будучи более тяжелыми, чем внутренний теплый воздух в помещении, опускаются в рабочую зону.

Рис. 55. Направление усилий, вызывающих перемещение воздуха при естественной вентиляции. а — при воздействии ветрового потока; б — при наличии источников тепла; в — при действии ветрового потока и источников тепла; г — при действии ветрового потока и источников тепла и устранении их противоположного действия закрытием отдельных проемов. 1, 2, 3. 4 — проемы для поступления и удаления воздуха.

Это сказывается отрицательно на эффективности воздухообмена. Сквозное продувание через окна приводит к переносу вредных выделений из загрязненных зон помещения на чистые участки, а сквозное продувание фонаря затрудняет удаление через него использованного воздуха. Опускание в рабочую зону наружного воздуха, проникающего через наветренные вытяжные проемы, также снижает эффективность воздухообмена, так как способствует перемешиванию внутреннего воздуха и приводит к повышению в рабочей зоне температуры и концентраций газообразных примесей.

Вредное влияние несогласованного действия ветрового и теплового давления можно устранить, закрыв, например, полностью наветренные вытяжные створки 4 и прикрыв приточные наветренные створки 1 настолько, чтобы выровнять объемы воздуха, поступающего в помещение через приточные проемы, размещенные в обеих продольных стенках (рис. 55,г).