Природна вентиляція, її ефективність. Кратність повітрообміну

Природна вентиляція приміщень зумовлена різницею температур зовнішнього і внутрішнього повітря. Для посилення природної вентиляції проводять провітрювання приміщень через вікна, кватирки, фрамуги. Особливої уваги в цьому плані заслуговують, переважно в холодну пору року, фрамуги, їх влаштовують у верхній частині вікна і відкривають всередину під кутом 30-45°. Зовнішнє холодне повітря йде спочатку вгору до стелі, потім, змішуючись з повітрям приміщення і нагріваючись, опускається вниз. Кватирки в житлових приміщеннях роблять розміром не менше 0,3 м2.
На чистоту повітря в житлових приміщеннях впливають кількість людей, які знаходяться в приміщенні, інтенсивність виконуваної ними роботи, температура внутрішніх приміщень. Різноманітні побутові процеси - приготування їжі, прання білизни, опалювання печей тощо також призводять до погіршення якості повітря. Крім цього, істотним джерелом забруднення є тютюновий дим, в якому містяться продукти повного і неповного згоряння, а також сухої перегонки тютюну і паперу: оксид вуглецю, ціанисті сполуки, метиловий спирт, нікотин, кадмій тощо. При спалюванні 1 г тютюну в цигарках в повітря надходить 20-80 см3 оксиду вуглецю, а при спалюванні в люльці - від 53 до 109 см3.
Одним із важливих заходів щодо збереження чистоти повітря в житлах є вентиляція, тобто заміна забрудненого повітря чистим, атмосферним. Вентиляцію (повітрообмін) характеризують вентиляційний об'єм і кратність повітрообміну.
Вентиляційний об'єм - це кількість повітря (в м3), яке надходить у приміщення протягом 1 години. Він складається з інфільтраційного і вентиляційного повітр'я. Інфільтрація - це проникнення повітря через стіни, пори будівельних матеріалів, щілини в будівельних конструкціях тощо. Найбільш повітропроникними є шлакоблокові, керамзитобетонні, цегляні, дерев'яні стіни. Найменш повітропроникними - гранітні, мармурові. Другою складовою частиною вентиляційного об'єму є повітря, яке надходить у приміщення через спеціально передбачені для цього вентиляційні пристрої: кватирки, фрамуги, вікна, вентиляційні канали.
Відношення вентиляційного об'єму до об'єму приміщення характеризує інтенсивність вентиляції.
Кратність повітрообміну — це показник, який показує, скільки разів протягом години змінюється повітря в приміщенні. Враховуючи виділення діоксиду вуглецю людиною в спокої, вчені підрахували, що мінімальний об'єм вентиляції на одну людину в житлових приміщеннях повинен бути не меншим ЗО м3 за 1 годину. Оптимальні ж умови повітряного середовища для людини, що фізично працює, забезпечуються при об'ємі вентиляції 80-120 м3/год.
Коефіцієнт аерації (відношення площі підлоги до площі кватирки) повинен бути не меншим 1:50.
Найкращий ефект природної вентиляції досягається при наскрізному провітрюванні, коли вікна розкриті на протилежних сторонах будинку. При цьому кратність повітрообміну може досягати 25-100 разів на годину. На інтенсивність вентиляції також впливає різниця температур зовні і всередині приміщення, сила і напрямок вітру. Вітровий тиск з однієї сторони "заганяє" з допомогою інфільтрації повітря через пори і нещільності будівельного матеріалу і будівельних конструкцій, а з протилежної (підвітряної) "відсмоктує" його із приміщення.

Рис. Фрамуга
До засобів, які посилюють природну вентиляцію, відносять внут-рішньостінні вентиляційні канали. У житлових квартирах їх доречно влаштовувати у всіх приміщеннях, особливо на кухні, у ванній, туалеті. Істотним недоліком природної вентиляції є її нерівномірність, тому радикально покращити повітрообмін можна штучною вентиляцією. Особливо це стосується кухні або приміщення, де тривалий час знаходиться велика кількість людей.
Для забезпечення нормальних умов проживання і трудової діяльності необхідно, щоб концентрація діоксиду вуглецю (СО2) в приміщенні не перевищувала 0,1 % (1 л/м3). З цією метою кількість вентиляційного повітря на одну людину повинна становити (в м3/год): в житлових приміщеннях - 40-75; аудиторіях, театрах - 20-30; службових приміщеннях — 20-42; класах - 12-30; лікарняних палатах для дорослих - 60-75; палатах для дітей - 35; майстернях - 70; убиральнях - 60-100; кухнях - 200-300.
Обмін повітря в житлових приміщеннях не повинен перевищувати 2-3 об'ємів приміщення за 1 годину, інакше буде відчуватися протяг, у вбиральнях - 4-5 об'ємів.
Показником ефективності вентиляції приміщень є кратність повітрообміну — це число, яке показує, скільки разів упродовж однієї години повітря в приміщенні замінюється зовнішнім.
З цією метою необхідно дізнатись, скільки повітря витягується, чи потрапляє в приміщення через вентиляційний отвір протягом 1 години.
За допомогою анемометра визначають швидкість руху повітря.
Спочатку визначають площу вентиляційного отвору, для чого вимірюють розміри сторін (якщо отвір прямокутний) або діаметр (якщо отвір круглий). Пізніше, помноживши площу вентиляційного отвору на швидкість руху повітря і на час вентиляції, знаходять вентиляційний об'єм повітря.
Розрахунок проводять за формулою: V = ахвхЗбОО,
де а — площа вентиляційного отвору (в м2), в — швидкість руху повітря (в м/с), 3600 - перерахунок години на секунди.
Розділивши величину вентиляційного об'єму повітря на кубатуру приміщення (в м3), одержують кратність обміну повітря.
Доросла людина у стані спокою протягом години видихає 22,6 л вуглекислоти (діоксиду вуглецю), тим самим збільшуючи його концентрацію в повітрі приміщення. Чим інтенсивніша робота, тим більше вуглекислоти видихає людина (до 30-40 л/год).
Знаючи концентрацію вуглекислоти в атмосферному повітрі (0,4 л/м3), допустиму концентрацію вуглекислоти в повітрі (1 л/м3), можна розрахувати необхідний об'єм повітря на одну людину, або кубатуру приміщення.
Розрахунок проводять за формулою: X = А/а-а,
де X - необхідний об'єм повітря (в м3/год) на одну людину (кубатура приміщення), А - кількість видихуваної вуглекислоти однією дорослою людиною (22,6 л), а - допустима концентрація СО2 в приміщенні (1 л/м3), а[ — вміст СО2 в атмосферному повітрі (0,4 л/м3).
Розрахувавши, одержимо:
Х = 22,6/1,0-0,4 = 37,7м3,
де 37,7 м3 — це та кількість повітря, яка необхідна одній людині протягом години, або кубатура приміщення при відсутності вентиляції, щоб концентрація СО2 не перевищувала допустиму величину - 0,1 % (тобто 1 л/м3).
На основі цієї величини можна розрахувати і необхідну житлову площу на одну людину, розділивши необхідний об'єм на висоту приміщення (в середньому 3 м):
S = 37,7 м3/3 м = 12,5 м2.
Якщо врахувати кратність вентиляції за рахунок інфільтрації (1,5 раза), то житлова площа на 1 людину може бути зменшена (12,5 : 1,5 = 8,4м2) до 9 м2.