На главную
ГЛАВА XIII
ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР ВНУТРИ И СНАРУЖИ ПОМЕЩЕНИЯ
Выше мы указывали на непрерывное естественное вентилирование помещений вследствие разности температур внутри и снаружи помещения; остановимся на этом несколько подробнее.
Всем конечно известно, что такое тяга в печи — это движение нагретого воздуха вверх по трубе. Чем на улице холоднее, а в печи жарче, тем тяга лучше. Далее, чем дымоходы чище и прямее и чем труба выше, тем тяга лучше. Отчего же получается тяга в трубе?
Начнем с того, что воздух имеет вес (об этом мы упоминали, говоря о давлении). Доказывается это взвешиванием на весах стеклянного сосуда, из которого затем выкачивают воздух, и сосуд становится легче. Опыты показывают, что теплый воздух легче холодного, и чем температура воздуха выше, тем он легче, поэтому например вверху помещения всегда теплее, чем у пола, так как воздух, нагревшись, поднимается к потолку. Когда мы говорим, что теплый воздух легче холодного, то мы конечно должны сравнивать вес двух одинаковых объемов воздуха; в технике всегда сравнивают вес 1 м3.
Все тела сравнивают по весу с весом воды при +4° С; цифра, показывающая отношение веса тела к весу такого же объема воды, называется удельным весом.
Например удельный вес ртути — 13,6, железа — 7,8, воды при +4° — 1,0, воздуха — 0,0013; указанный нами удельный вес взят для сухого воздуха при температуре около 0°; 1 м3 сухого воздуха при —20° С весит 1,39 кг, при 0° — 1,29 кг, при +20° — 1,20 кг, а при +40° — 1,12 кг. Таким образом горячий воздух в трубе В и холодный воздух снаружи ее B1 имеют разный вес при том же объеме (фиг. 127) и потому не могут находиться в равновесии и должны притти в движение, т. е. более тяжелый холодный воздух будут выдавливать из трубы горячий воздух кверху и, нагреваясь, также будет стремиться вверх, образуя движение воздуха, которое и называется тягой. Такая же тяга всегда создается в тех случаях, когда воздух помещения теплее наружного, конечно сила тяги уменьшается с уменьшением разности внутренней и наружной температуры; поэтому в теплую погоду тяга бывает слабее.
Для вытягивания воздуха из нагретых помещений иногда достаточно бывает устроить вверху (в потолке или под потолком) отверстие, над которым для увеличения тяги можно поставить трубу. Высокая труба, или как ее называют, вытяжная шахта улучшает вытяжку, потому что увеличивает столб нагретого воздуха. Например вытяжка устроена из помещения с температурой +35° при наружной температуре —20°; имеются две шахты: первая шахта вмещает 1 м3 воздуха, а вторая — 4 м3 воздуха. В этом случае во второй шахте тяга будет лучше, так как создающий тягу вес холодного воздуха в первой шахте будет меньше- В самом деле, в первой шахте тягу создавать будет лишь разница в весах 1 м3 теплого и холодного воздуха, а во второй шахте — разница в весах 4 м3. Именно:
1 м3 внутреннего воздуха при температуре +35°" весит 1,14 кг; 1 м3 наружного при температуре —20° весит 1,39 кг.
Таким образом разность весов в первой шахте составляет всего 0,25 кг.
Теперь определим разность весов во второй шахте.
4 м3 внутреннего воздуха ори температуре +35° весят 1,14 x 4 = 4,56 кг.
4 м3 наружного воздуха при температуре —20° весят 1,39 x 4 = 5,56 кг.
Разность весов холодного и теплого воздуха во второй шахте: 1,0 кг.
Этот простой расчет показывает, что чем больше труба, тем тяга лучше, в нашем примере тяга во второй шахте сильнее в 4 раза.
Улучшения тяги без увеличения размеров вытяжной шахты можно достигнуть, увеличивая разность температур внутреннего и наружного воздуха. Для этого под самой шахтой помещается какой-нибудь нагревательный прибор, например из тех, которые обычно употребляются при центральном отоплении (фиг. 128), или пропускается горячая труба отопления. Нагретый прибором воздух устремляется в вытяжную шахту, увлекая за собой воздух из помещения. Такой способ называется устройством теплового побуждения тяги.
Для лучшего использования подогрева воздуха следует предохранить его от быстрого охлаждения в шахте; поэтому лучше работают те вытяжные шахты, у которых стенки сделаны из материалов, сохраняющих тепло, таковы например двойные деревянные стенки, изнутри обитые железом по войлоку, а снаружи оштукатуренные. Для предохранения от попадания дождя и снега над шахтой ставится зонт (колпак).
Вентиляция с использованием разности температур внутреннего и наружного воздуха дает хороший результат и применяется главным образом там, где по условиям производства происходит большое выделение тепла в помещение, например литейные, кузницы ит. п.
2. ДЕФЛЕКТОРЫ
Другим видом организованной естественной вентиляции является устройство с использованием силы ветра. Для этого над вытяжными отверстиями или шахтами делаются насадки такой формы, чтобы воздух из них лучше выдувался ветром. Такие насадки называются дефлекторами.
Дефлекторы имеют много различных конструкций; практика выделила из них несколько наиболее удачных, о которых мы скажем ниже. Улучшение вытяжки при дефлекторах происходит потому, что устроенные в них щели и углы расположены таким образом, чтобы ветер не мог задувать в шахту и отражался бы в сторону выступами, а в щелях создавалось разрежение, вследствие которого воздух выходит из шахты. Чем сильнее движение воздуха, тем больше эта тяга.
Из сказанного ясно, что успешное действие дефлекторов зависит от силы ветра и в безветренную погоду никакого усиления тяги дефлекторы не дают.
Из наиболее употребительных типов дефлекторов укажем следующие.
Дефлектор «Вольперт» (фиг. 129) отличается простотой конструкции и работает удовлетворительно при любом направлении ветра. У дефлекторов крупных размеров в борты конуса вверху и внизу закатывается проволока, лапки делаются обычно по 3 шт. из пачечного железа, причем сначала колпак приклепывается к конусу, а затем конус с колпаком к трубе.
Дефлектор «Грове» (фиг. 130) более сложен и работает удовлетворительно лишь при определенном направлении ветра, поэтому он хорошо применим на транспорте, например для вагонов, так как движение воздуха всегда направлено вдоль вагона. Семь частей, образующих дефлектор, называются ложками.
Ширина ложки в широком месте равна 3/4 диаметра трубы, на которую делается дефлектор. Ложки 1—7, 2—6 и 3—5 равны между собой. Длина каждой следующей по размеру ложки увеличивается на 1/4 предыдущей. Длина ложек 1 и 7 равна окружности трубы. Ложки слегка выбиваются на торце дерева и наклепываются на полосовое железо, которое затем выгибается, как показано на фиг. 130. Концы ложек имеют дыры диаметром 4—5 мм, которыми они нанизываются на заклепку для прикрепления к трубе.
Дефлектор «Робертсон» (фиг. 131) состоит из цилиндра (барабана) с двумя обручами из углового железа, внутри которого на полосовом железе укреплены 3 конусные части, как показано на рисунке, а под ним конусный пояс с закатанной по верхнему борту проволокой. Приводим таблицу 11 основных размеров и производительности дефлекторов «Робертсон» при скорости ветра 3—4 м/сек.
Дефлектор «Шанар-Этуаль» (фиг. 132) имеет форму семиконечной звезды, если смотреть в разрезе. При любом направлении ветра у дефлектора «Шанар» задувание возможно не более чем в 2 щели, а из 5 щелей воздух выходит наружу, т. е. обеспечивается постоянная тяга в зависимости от силы ветра. То количество воздуха в кубических метрах, которое будет вытягиваться дефлектором за 1 час, называется его «производительностью» при данной силе ветра; с усилением ветра производительность дефлектора будет увеличиваться. Ниже приводится таблица 12, в которой даны основные размеры и средняя производительность дефлекторов «Шанар» при обычном ветре (скорость ветра 3—4 м/сек).
Все дефлекторы, независимо от их типа, устанавливаются выше конька крыши и не ближе 5 м от соседних зданий, так как иначе их действие ухудшается и задувание ветра внутрь усиливается.
Дефлекторы могут или непосредственно сажаться на конек крыши, как например изображен дефлектор «Робертсон» (фит. 131), или помещаться на трубе, которая в случае значительной высоты укрепляется на крыше растяжками (фиг. 133). Проход вытяжной трубы через крышу должен быть выполнен таким образом, чтобы вода не могла проникать через щели. На крышу кладется лист железа, имеющий, манжет шириной 250 — 300 мм, одеваемый на трубу у ее основания. Все неплотности и щели тщательно промазываются суриковой замазкой. Изготовляются дефлекторы обычно из железа различной толщины в зависимости от размеров дефлектора; кроме того для малых размеров дефлекторов успешно идет фанера, которая затем тщательно прокрашивается для предохранения от сырости.
По своему действию дефлекторы «Робертсон» и «Шанар-Этуаль» в настоящее время считаются лучшими, однако необходимо отметить, что у дефлектора «Шанар-Этуаль» в мокрую и особенно снежную погоду часто происходит забивание дождя и снега через щели; внутренняя поверхность трубы покрывается влагой, которая стекает вниз, в помещения; такое же явление происходит при вытягивании сильно влажного воздуха, который, охлаждаясь в трубе, образует стекание выпавшей влаги. Вообще дефлектор «Шанар-Этуаль» для удаления влажного воздуха непригоден, так как зимой у него обмерзают щели, так что работа его прекращается; поэтому устанавливать его целесообразно лишь для удаления сухого воздуха. Что касается до выделения влаги из воздуха в вытяжных трубах, то это общее явление, и всегда должны приниматься меры для сбора и отвода образующейся влаги; для этого под трубой вешается поддон или в нижней части шахты (трубы) на стенках делается желобок из оцинкованного железа с уклоном к железной газовой трубе диаметром 1/2" которая отводит воду в ближайший трап или раковину.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое тяга в печи и отчего она происходит?
2. Какой воздух легче — холодный или теплый?
3. Что называется удельным весом?
4. Как используют для вентиляции разность температур воздуха внутри и снаружи помещения?
5. Что такое тепловое побуждение тяги?
6. Что такое дефлектор и почему он улучшает тягу?
7. Какие типы дефлекторов наиболее употребительны?
8. Какие типы дефлекторов считаются лучшими?
9. Что называется «производительностью» дефлектора и как она измеряется?
10. Как должен ставиться на крыше дефлектор?
11. Из какого материала изготовляются дефлекторы?
12. Как отводится конденсат из вытяжных шахт?