При естественной вентиляции производственных помещений воздухообмен происходит за счет разности температур, а следовательно, и удельных весов воздуха внутри производственного помещения и вне его, т. е. работают под влиянием теплового напора и за счет воздействия ветра (ветровой напор).
Действие этих источников тем больше, чем больше разница температур в верхней и нижней зонах помещения и чем больше высота последнего.
Разность температур воздуха внутри помещения и снаружи вызывает поступление холодного воздуха в помещение и вытеснение из него теплого воздуха. При действии ветра с наветренной стороны здания создается избыточное давление и свежий воздух поступает в помещение. С заветренной стороны здания создается пониженное давление, вследствие чего происходит удаление теплого или загрязненного воздуха из помещения. Эти явления широко используются для естественной вентиляции в цехах с избыточными тепловыделениями. Однако большие воздухообмены, создаваемые естественной вентиляцией, не всегда обеспечивают должный гигиенический эффект.
При большой площади неплотностей в наружных ограждениях производственных зданий, открывании ворот и дверей в холодное время года вследствие теплового и ветрового напоров могут возникать сквозняки и переохлаждение рабочей зоны, а при большой удаленности рабочих мест от мест поступления наружного воздуха летом, наоборот, могут создаваться условия недостаточного проветривания рабочей зоны. С целью обеспечения нормального естественного проветривания требуется специальная организация воздухообмена и управление им.
Естественная вентиляция производственных помещений может быть неорганизованной и организованной.
При неорганизованой вентиляции (проветривании) поступление и удаление воздуха происходит через окна, форточки, специальные проемы, а также и через неплотности наружных ограждений (инфильтрация).
Организованная регулируемая - аэрация. Она осуществляется с помощью - аэрационных фонарей.
При отсутствии в перекрытиях зданий светоаэрационных фонарей естественная вентиляция может быть несколько улучшена с помощью специальных каналов или шахт, функционирующих под действием теплового напора. Для этого шахты снабжаются снециальными насадками – дефлекторами. Действие дефлекторов основано на том, что ветер, обдувая окружность насадки, создает в ней разрежение, благодаря чему дефлектор способствует подсасыванию воздуха через шахту. Для полного использования ветрового напора шахты необходимо размещать на самых высоких участках кровли. Шахты с дефлекторами применяются для удаления загрязненного или перегретого воздуха из помещений сравнительно небольшого объема (коровников, свинарников, сельскохозяйственных мастерских), а также для локализованного удаления горячих газов от кузнечных горнов, печей и т. д.
Наиболее рациональным способом естественного воздухообмена является аэрация. Она используется для проветривания цехов с большими теплоизбытками, способствуя удалению не только избыточного тепла, но вместе с ним и вредных паров и газов. Аэрируемые здания оборудуются тремя рядамиФ проемов, снабженных специальными фрамугами. В стенах зданий проёмы устраиваются на двух уровнях: на высоте 1 - 1,5 м от пола и на высоте 4 - 6 м от пола. В верхней части здания (обычно в перекрытии) оборудуются застекленные светоаэрационные фонари, проемы которых снабжены фрамугами, способными открываться на необходимую величину.
В летнее время свежий воздух поступает через открытые нижние проемы и удаляется через верхние. В зимнее время поступление наружного воздуха происходит через верхние проемы в стенах. Высота принимается с таким расчетом, чтобы холодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел достаточно нагреться за счет перемешивания с теплым воздухом помещения. Таким образом предупреждается переохлаждение работающих.
Воздухообмен регулируется изменением положения створок фрамуг. При расчете аэрации определяют необходимую площадь проемов. Расчет производят для летнего времени при безветрии, как наиболее неблагоприятном для аэрации.
Действие ветра обычно благоприятно сказывается на воздухообмене, усиливая его. Однако при определенных направлениях ветра происходит его задувание в верхние проемы фонарей здания, в результате чего потоки наружного воздуха смешиваются с пылью и газами и попадают в рабочую зону. Для исключения этого явления устраивают так называемые незадуваемые фонари, оборудованные ветрозащитными щитами.
Воздух, поступающий в цех при аэрации, может быть подвергнут охлаждению путем тонкого распыления воды с помощью форсунок в плоскости приточных проемов. Испаряясь, вода понижает температуру окружающего воздуха и несколько повышает его влажность. Применение искусственного охлаждения приточного воздуха аэрационных устройств особенно важно в южных районах страны.
Аэрируемые здания должны отвечать определенным архитектурно-строительным требованиям. Здание должно быть свободно по периметру, чтобы обеспечить возможность поступления в него наружного воздуха через аэрационные проемы. В виде исключения допускается пристройка, но не более 40% протяженности продольных стен.
Наилучшие условия аэрации создаются в однопролетных одноэтажных зданиях достаточной высоты. Допускается размещение аэрируемых цехов в верхних этажах многоэтажных зданий.
Большие затруднения встречаются при естественной вентиляции многопролетных зданий, ширина которых может достигать 100 - 200 м и более. В этих условиях подача свежего незагрязненного воздуха к рабочим местам, расположенным в центре помещения, практически невозможна. В этих случаях аэрацию осуществляют через специальные фонари конструкции Батурина, в которых приток и вытяжка разъединены (в то же время они являются незадуваемыми). Надо иметь в виду, что аэрация многопролетных зданий с притоком через отверстия в кровле при небольших избытках тепла в зимнее время может привести к переохлаждению рабочей зоны. В таких помещениях должна предусматриваться механическая вентиляция с подогревом воздуха.
Для управления аэрацией должны быть оборудованы надежные механизмы. Достоинством аэрации является возможность осуществления больших воздухообменов (до нескольких миллионов кубических метров в час). Устройство системы аэрации дешевле механических систем вентиляции, но значительно сложнее в управлении, так как зависит от погодных условий: величина воздухообмена может значительно колебаться в зависимости от скорости ветра, температурного режима внутри здания и других условий. В результате этого в летнее время эффективность проветривания может значительно снижаться вследствие повышения температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду. При аэрации не всегда бывает возможно осуществить подачу свежего воздуха на все рабочие места, особенно отдаленные.
Серьезным препятствием для использования аэрации является то, что наряду с теплоизбытками воздух соответствующих рабочих помещений содержит также вредные пары, газы и аэрозоли, выброс которых в наружную атмосферу без очистки недопустим. При использовании аэрации очистка вентиляционного воздуха невозможна.
