Obliczanie aeracji jednonawowych hal fabrycznych (rys.176)

Aeracja zarówno jednonawowych, jak i wielonawowych hal fabrycznych powinna rozwiązywać dwa zadania.

l. Dla danego budynku przemysłowego, posiadającego wiadome źródła zanieczyszczeń, wydzielających się w jednostce czasu zgodnie z założonymi początkowym i końcowym stężeniami (przy zyskach ciepła temperatura powietrza wchodzącego do budynku z zewnątrz i temperatura powietrza zużytego, uchodzącego z budynku) określić potrzebną wymianę powietrza i potrzebne dla zrealizowania tej wymiany powierzchnie otworów w ścianach i w świetliku.

2. Dla danego budynku przemysłowego, przy założonych warunkach zewnętrznych, przy wiadomej powierzchni otworów i ich rozmieszczeniu, określić możliwą do zrealizowania wymianę powietrza i średnie stężenie (lub dla hali fabrycznej z wydzielaniem ciepła — średnią temperaturę w strefie roboczej).

Pierwsze zadanie należy rozwiązać przy projektowaniu budynków przemysłowych, drugie - przy obliczeniach kontrolnych naturalnej wymiany powietrza, np. przy projektowaniu wentylacji mechanicznej itp.

Zaczniemy od pierwszego zadania. Dane: temperatura powietrza zewnętrznego tj. (o godz.

13 w jednym z dni najgorętszego miesiąca według informacji stacji meteorologicznej); współczynniki aerodynamiczne
,
i
; teoretyczna prędkość powietrza w m/sek. Należy określić pola otworów
,
, i
dla niezbędnej wymiany powietrza.

Zadanie w większości przypadków rozwiązuje się w płaszczyźnie, tj. zakłada się, że zewnętrzne i wewnętrzne warunki są jednakowe na całej długości hali fabrycznej. W jednonawowych halach fabrycznych zakładamy, że są otwarte otwory w ścianach od stron nawietrznej i zawietrznej oraz od strony zawietrznej w świetliku. Otwarcie otworów w świetliku od strony nawietrznej doprowadza w większości przypadków do skierowania wznoszących się prądów w dół, do strefy roboczej (1,5÷2 m od podłogi) i powoduje jej zanieczyszczenie zużytym powietrzem. Otrzymaną według obliczeń powierzchnię otworów 2 należy zastosować i po drugiej stronie świetlika na wypadek zmiany kierunku wiatru.

Z równania bilansu ciepła lub innego zanieczyszczenia określa się potrzebną ilość powietrza

gdzie:
- zyski ciepła w nawie, kJ/h,

- ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu, kJ/(kgK);
= 1,005 kJ/(kgK),

- różnica temperatur wewnętrznej i zewnętrznej, K.

Najlepszą aerację będziemy mieli w tym przypadku, gdy powietrze będzie wchodziło z obydwu stron hali przez otwory 1 i 3 (rys.176). Odpowiednio do tego ustala się na takim schemacie przepływy powietrza: otwory 1 i 3 pracują jako nawiewne, otwór 2 - jako wyciągowy. Obraz przepływu zależy od ciśnienia wewnętrznego. Zmieniając stosunek powierzchni otwartych otworów można dobrać ciśnienie wewnętrzne, które będzie spełniało założone kierunki przepływu.

Przypuśćmy, że obliczaną wymianę powietrza chcemy zrealizować w taki sposób, aby równe ilości powietrza przepływały przez otwory l i 3, np.
.

Równanie bilansu wymiany powietrza

Weźmiemy do obliczeń za poziom odniesienia płaszczyznę przechodzącą przez środek dolnych otworów. Wewnętrzne nadciśnienie na tym poziomie oznaczymy przez p_x.

Napiszemy równanie dla ciśnień:

Otwór l

- ciśnienie zewnętrzne 0 +

wewnętrzne

- różnica ciśnień

Otwór 3

- ciśnienie zewnętrzne 0 +

wewnętrzne

- różnica ciśnień

Otwór 2

- ciśnienie wewnętrzne
-

zewnętrzne 0 -
+

- różnica ciśnień

Wprowadzamy ciśnienie fikcyjne
które pozwala na przedstawienie wewnętrznego ciśnienia
jako niezmiennego w stosunku do wysokości i wskutek tego odrzucenia z rozważań ciśnienia hydrostatycznego.

Określenie (wyznaczenie
nie przedstawia wówczas trudności, gdyż rzeczywiste zewnętrzne i fikcyjne ciśnienia są oznaczone w przekroju budynku przy odpowiednich otworach. Wielkość
powinna być niniejsza od
(wówczas otwór 3 będzie pracował jako nawiewny) i większa od

.

Po wyznaczeniu
określamy według strumieni masy i ciśnień potrzebne powierzchnie otworów:

[m²]

[m²]

[m²]

gdzie:
- strumień masy powietrza w poszczególnych otworach, kg/s,

,
- odpowiednio gęstość powietrza zewnętrznego i wewnętrznego, kg/m³,

- ciśnienia z obu stron otworu (różnica ciśnień na otworze), Pa.