Аэрация

А. ПОЗДНЕВ

Без воздуха человек, как и всякое другое существо, не может жить. Самочувствие человека, его настроение, работоспособность, здоровье и в конечном счете жизнь зависят в первую очередь от того, каким воздухом он дышит. Когда мы говорим, что нам трудно дышать, нам жарко, душно — это значит, что воздуха либо недостаточно, либо он недоброкачественный.

Большую часть своей жизни мы проводим в закрытых помещениях — дома, на работе, в клубах, театрах, кино, на собраниях и т. д. Сидя в этих огромных каменных мешках, мы невольно, одним своим присутствием отравляем воздух, которым сами же дышим. Наше тело выделяет огромное количество вредностей: в сутки — около 3 тысяч калорий тепла, до 1200 граммов водяных паров и — что особенно вредно — свыше полукубометра углекислоты.

Мы не говорим уже о других вредностях, которыми насыщен воздух наших помещений — угар, пыль, папиросный дым и т. д. Все это еще больше ухудшает условия, которыми мы окружены и которые в науке принято называть «метеорологическим режимом помещений».

Вопрос об этом «метеорологическом режиме помещений» неизбежно должен был встать сыздавна, еще тогда, когда первобытный человек оградил себе часть пространства и стал жить в закрытом помещении. Конечно, первобытный человек мог решить эту задачу только интуитивно, чутьем, — и вот в шалашах и пещерах появляются дыры, отверстия, назначение которых — выпускать наружу загрязненный воздух, а внутрь впускать — свежий. Подобное же решение проблемы воздухообмена мы видим и в современных примитивных жилищах, — например в юртах кочевников.

*

Когда человек переселился в дома, воздух помещений начали проветривать более совершенным, хотя тоже весьма простым способом. Мы знаем, например, что зимой достаточно открыть на некоторое время форточку, чтобы освежить воздух комнаты, т. е. чтобы из комнаты было удалено лишнее тепло, излишняя влажность я загрязненность, расслабляющие человека. Форточка и окно в этом случае оказываются вполне удовлетворительным средством проветривания: ведь и тепла, которое надо удалить из жилого помещения, не так уж много, да и сама кубатура помещения невелика — каких-нибудь 100—200 кубометров.

Но конечно не везде задача воздухообмена может решаться столь просто. Развитие техники привело к созданию производственных помещений большой кубатуры, к сооружению цехов, в которых производственный процесс связан с выделением большого количества тепла, вредных газов и т. д. Форточками и окнами здесь делу не только не поможешь, но часто и навредишь, потому что врывающийся в помещение свежий воздух, прежде чем унести вредные газы наружу, может сам разнести их по всему цеху.

Усложненные производственные требования породили механическую вентиляцию. Сущность ее в общих словах заключается в том, что механическим побуждением загрязненный воздух искусственно вытягивается из помещения, а свежий воздух механическим путем искусственно нагнетается внутрь помещения.

В оздоровлении труда и быта механическая вентиляция сыграла очень большую роль. Однако сегодня в новых гигантских цехах и она оказывается уже беспомощной. В новых цехах назрела необходимость в каком-то новом средстве воздухообмена. Вот об этом средстве, о так называемой аэрации, мы и будем говорить, осветив предварительно те новые отличительные черты нашего строительства, которые диктуют необходимость применения аэрации.

*

Первая характерная особенность нашего промышленного строительства заключается в гигантских размерах сооружений. Кубатуру современных цехов приходится измерять не тысячами и десятками тысяч, а сотнями тысяч кубометров.

Вот несколько характерных примеров.

Объем кузнечного цеха автозавода им. Сталина в Москве выражается в 100 тыс. кубометров. Объем механосборочного цеха Горьковского автозавода — 600 тысяч кубометров. Вагонный цех Тагильского завода — 1,5 миллионов кубометров. Салдинский цех — 1,6 миллионов кубометров и т. д.

Грандиозные объемы! Мы, конечно, перечислили далеко не все цехи-гиганты. Без боязни преувеличения, можно сказать, что у нас нет почти ни одного нового крупного завода, цехи которых измерялись бы меньше, чем в несколько сот тысяч кубометров.

Если принять округленно, что 1 кубометр воздуха весит 1 килограмм, то ясно, что при огромной кубатуре цехов даже однократное освежение воздуха цеха потребует «перекачки» сотен тонн воздуха. Но в том-то и дело, что освежать воздух (выпускать загрязненный и впускать свежий) приходится не однократно, а весьма и весьма часто. Почему?

*

Для того чтобы ответить этот вопрос, надо рассказать о второй отличительной особенности наших промышленных гигантов.

Дело в том, что увеличение объема промышленных зданий неизменно связано с увеличением интенсивности производственного процесса: в огромных цехах ставятся печи и другие агрегаты, которые работают значительно быстрее и производительнее, чем агрегаты обычных цехов. Естественно, что это повышает соответственно и количество производственных тепловыделений. Если, например, в старых цехах на каждый кубометр здания приходилось по 30—35 калорий тепла в час, то в цехах-гигантах тепловыделения на 1 кубометр доходят до 200—250 калорий в час и даже больше.

Чтобы установить в цехе нормальную температуру, надо, конечно, эти колоссальные тепловые лавины систематически и непрерывно удалять. Может ли механическая вентиляция справиться с воздухообменом такой мощности?

Обратимся к примеру.

Объем кузницы автозавода им. Сталина, как мы говорили, составляет 100 тыс. кубометров. Исследования показали, что в летнее время нормальные условия в этом цехе могут быть созданы лишь в том случае, если в течение часа воздух помещения будет освежен не менее чем 42 раза. Это значит, что в час надо перекачать 4 200 000 кубометров, т. е. больше 4 тыс. тонн воздуха —  вес 250 вагонов!

Вот с какими грандиозными величинами приходится иметь дело, когда речь идет о нормальных здоровых условиях труда. И не надо быть большим специалистом, чтоб заранее признать недопустимым устройство в кузнице ЗИС механической вентиляции: для того чтоб выкачивать 4 тыс. тонн воздуха , в час, потребовалась бы вентиляционная установка мощностью не менее чем в 1 тыс. лошадиных сил!.. Напомним для сопоставления, что мощность машин большого волжского парохода выражается всего в 300—400 лошадиных сил...

А ведь кузница ЗИС — далеко не крупнейшее наше предприятие!..

Но быть может такие колоссальные воздухообмены можно производить при помощи обычного проветривания, т. е. открыванием настежь всех окон, дверей и ворот?

*

Для того чтоб понять безуспешность и этих попыток, мы расскажем о третьей особенности современных цехов-гигантов. Эта особенность заключается в том, что в гигантских промышленных зданиях главную роль играют не стены, как в обычных зданиях, а кровля, крыша, покрытие.

С первого взгляда это кажется невероятным, потому что все мы привыкли считать стены главной частью здания. Однако обратимся к нашему рис. 1, на котором представлены две схемы: обычного здания и здания современного цеха-гиганта.

Рис. 1. Схематический вид зданий обычного цеха и современного цеха-гиганта

Рисунок слева показывает обычное здание с обычным для него размерами: длина по фасаду — 100 метров, ширина с торца —  10 метров и вышина — 15 метров (средняя вышина трехэтажного дома). Общая площадь стен такого здания будет: \(100\times15\times2+10\times15\times2=3300\) квадратных метров.

Площадь же, подлежащая покрытию кровлей, выразится в \(100\times10=1000\) квадратных метров, т. е. в 3,3 раза меньше.

Обратимся к рисунку справа, показывающему схему цеха-гиганта с обычными для него размерами по длине и по ширине в 200 метров и при вышине здания в 10 метров. Ясно, что в этом случае общая площадь стен выразится в \(200\times10\times4=8000\) квадратных метров, а площадь кровли в \(20\times200=40000\) квадратных метров, т. е. в 5 раз больше!

Это отнюдь не преувеличенные цифры. В действительности в современных цехах-гигантах площадь кровли больше площади стен в 10—12 раз. Значит, если бы мы даже открыли настежь все отверстия в стенах (окна, ворота, двери), то и в этом случае мы не добились бы успеха, так как самих этих отверстий было бы просто недостаточно, чтобы «переработать» такие колоссальные объемы воздуха.

Для установления в цехах-гигантах нормальных трудовых условий передовая американская техника выдвинула новое мощное средство — аэрацию. Аэрация — это то же проветривание здания, но от обычного «форточного» и «оконного» проветривания оно отличается тем, что процесс воздухообмена происходит здесь не самотеком, а организованно при помощи специальных средств управления.

*

Однако надо ли управлять проветриванием? Ведь если, допустим, в помещении душно и жарко, то, казалось бы, самый простой выход — открыть возможно больше окон и дверей, и воздух сам собой освежится.

На самом деле это не так. На рис. 2 показано заводское помещение, в котором раскрыты все окна в стенах и кровле здания. Мы видим, что идущий справа ветер входит в помещение снизу и, увлекая лишь незначительную часть загрязненного воздуха, проходит помещение насквозь. Воздух же, входящий сверху, вовсе пролетает помещение, не задевая испорченной атмосферы цеха. Фотография, помещенная под схемой, показывает, во что превращается цех, проветриваемый так неорганизованно, неуправляемо. Это не цех, а застойное болото дыма, копоти, пыли.

Рис. 2. Разные способы проветривания — в схеме и в натуре. Слева: открыты все отверстия в здании; справа, отверстия в кровле с наветренной стороны закрыты.

Справа показан умелый, организованный воздухообмен. Верхние отверстия фонаря с наветренной стороны плотно закрыты. Стало быть, свежий воздух может попасть в цех справа и отчасти слева только через открытые окна в стенах здания. Входя, он нагревается, подымается вверх и выходит через открытые отверстия кровли. Фотография этого цеха показывает, что если в предыдущем случае грязный воздух и дым застаивались в помещении, то сейчас они непрерывно и весьма активно удаляются, и воздух таким образом непрерывно освежается.

*

Как мы уже говорили, стены в современных широких цехах играют меньшую роль, чем покрытие. Стало быть вполне естественно, что при проветривании здания надо использовать, главным образом, не стены, а кровлю. Идя по этому пути, известный американский инженер-строитель Понд разработал такую кровлю, которая своим очертанием, своим профилем способствует естественному проветриванию.

Схема однопролетного цеха, покрытого кровлей Понда, показана на нашем рис. 3. Действие такой кровли очень простое: холодный воздух, входя в помещение через открытые окна, опускается вниз (так как холодный воздух тяжелее, чем внутренний, теплый). Но дальше, встречая на своем пути очаги тепла, воздух нагревается, становится легче, подымается вверх, увлекая за собой дым, и выходит наружу через фонарные отверстия в кровле.

Рис. 3. Действие кровли Понда при проветривании однопролетного цеха

Этот же принцип, но более развитый, применяется и в многопролетных цехах, что показано на рис. 4. Отличие многопролетного покрытия заключается в том, что кровля над очагами тепла (над печами, например) устраивается более высокой, а над участками, не имеющими очагов тепловыделений, — несколько пониженной.

Рис. 4. Действие кровли Понда при проветривании многопролетного цеха

Схематический рисунок иллюстрирует подобный воздухообмен: через низко расположенные отверстия в кровле воздух входит в помещение, далее он распространяется по цеху, доходит до очагов тепла и здесь, нагреваясь, уносится вместе с вредными выделениями через отверстия в высокой части кровли.

Рис. 5 показывает общий разрез здания цеха, покрытого кровлей Понда, а рис. 6 показывает здание с кровлей Понда. Это — стекольный завод Форда в штате Мичиган. Как видим, очертания кровли значительно отличаются от привычных очертаний наших цехов.

Рис. 5. Разрез цеха, покрытого кровлей Понда

Рис. 6. Стекольный завод Форда в штате Мичиган, покрытый кровлей Понда

*

Но, разумеется, одной только кровли мало для того, чтобы установить в цехе нормальный режим. Необходимо, чтобы фонари в кровле и фасадах здания открывались и закрывались именно тогда, когда это требуется. Задача эта — не простая. Открывание этих длиннейших, идущих в несколько ярусов, застекленных полотнищ — задача весьма сложная.

Руками и подпорками здесь не обойтись — пришлось бы содержать огромный штат людей специально для того, чтоб они бегали по крыше и открывали и закрывали застекленные переплеты фонарей. Но если принять во внимание, что длина всего застекления в современных цехах достигает нескольких километров, то станет ясно, что работа такого штата будет не только невыгодна, но и не эффективна.

Американцы и эту задачу решают весьма просто. Все фонари у них оборудованы специальными механизмами, которые позволяют снизу открыть целиком длинную застекленную секцию на определенный, нужный в данный момент угол. Правда, в Америке такое централизованное открывание фонарей большей частью осуществляется вручную, но у нас в Промстройпроекте инженеры Захаров, Шульце и Погожев уже сконструировали прекрасный электрический механизм, позволяющий регулировать открывание переплетов простым нажимом кнопки.

Рис. 7 показывает действие такого механизма (снято изнутри помещения). Верхний рисунок изображает закрытый переплет фонаря. На среднем — механизм в работе: система рычагов приподымает застекленную раму. На нижнем рисунке переплет полностью открыт.

Рис. 7. Действие механизмов для открывания переплетов

*

Однако и наличие механизмов не решает полностью задачу. Пожалуй, самое главное — это умение грамотно управлять механизмами в зависимости от метеорологических, атмосферных условий внутри и вне цеха. Недаром аэрацией называется организованное и управляемое проветривание здания.

Для того, чтобы ярче обрисовать ведущую роль человека в таком управлении и чтобы проиллюстрировать конкретное значение аэрации для нормального производственного режима, мы нарисуем перед читателем картину идеально аэрированного цеха.

Представьте себе, что в одном из уголков цеха находится обособленная конторка —  служба аэрации. В ней бессменно дежурит работник, на обязанности которого лежит непрерывное обеспечение цеха нормальными трудовыми условиями.

Примерно, через каждые 15—30 мин. он получает ряд необходимых для его работы сведений. Начальник производства сообщает ему об интенсивности производственного процесса: работают 5 печей, температура внутри цеха 32 градуса. Метеорологическая служба сообщает: на дворе температура воздуха 19 градусов, ветер дует по направлению северо-северо-востока со скоростью 3 метра в секунду.

На стенах конторки развешены заранее разработанные графики и таблицы, по которым работник (будем называть его аэратором) видит, что при тех данных, которые он только что получил, можно установить нормальный режим, если, во-первых, все переплеты высоких фонарей с подветренной стороны будут закрыты; нажим кнопки и фонари закрываются; если, во-вторых, переплеты в фасадном остеклении будут приоткрыты на 45 градусов, зажим новой кнопки —  и переплеты фасада приоткрываются на 45 градусов; если переплеты высоких фонарей с наветренной стороны будут раскрыты на 45 градусов, новый нажим соответствующей кнопки — и переплеты с наветренной стороны открываются и т. д. В цехе устанавливается нормальная бодрящая атмосфера. Но вот через 20—30 мин. аэратор получает новые сведения: одна из печей выдала металл, поэтому температура в некоторых пролетах цеха резко повысилась; в это же время ветер несколько ослабел и изменил направление. Аэратор вновь обращается к таблицам и быстро без труда, изменяя степень открытия отверстий в здании, выправляет изменившиеся условия в цехе.

Ясно, что при таком управлении здание цеха из мертвой строительной коробки превращается в единый, работающий, дышащий организм, который своим дыханием чутко реагирует на малейшие отклонения от нормального метеорологического режима внутри цеха.

*

К сожалению, у нас возможности аэрации остаются почти неиспользованными. У нас построено много замечательных гигантских цехов, но работать во многих из них очень трудно — дымно, пыльно, жарко, душно. Недальновидные проектировщики часто устанавливают в таких цехах механическую вентиляцию, но, как мы уже знаем, такая вентиляция не может успешно справиться с задачей. В лучшем случае она может лишь помочь удалить пылевые и вредные выделения из каких либо отдельных участков цеха.

К чему это приводит? Прежде всего падает производительность труда. Исследования показали, например, что в прокатных цехах производительность рабочих в летнее время надает на 25 процентов. Оборудование из-за запыленности преждевременно портится. Весь цех приобретает вид старой, задымленной, захламленной коптилки. Наконец, сами рабочие плохо себя чувствуют в такой обстановке и нередко покидают за вод, чтоб искать себе другую работу. Однако чаще рабочие, желая обеспечить себя свежим воздухом, начинают сами «исправлять атмосферу», и здесь-то вводится в действие так называемая «гаечная вентиляция»: берут гайку и выбивают ею стекла. Было бы еще полбеды, если бы это хоть сколько-нибудь помогло освежению воздуха. Но битье стекол не только не помогает делу, а даже приносит вред: создаются сквозняки, вредные газы разносятся по всему цеху и т. д.

Битье стекол — массовое и весьма распространенное явление на наших заводах. Мы убеждены, что каждый из читающих эти строки был свидетелем битья стекол, а может быть — чего греха таить — и сам их вышибал.

Поэтому, заканчивая очерк об аэрации, мы обращаемся к молодым рабочим, которые обычно всегда выступают застрельщиками новых начинаний.

— Товарищи, прежде чем взять в руки гайку и вышибить стекло в вашем цехе, вспомните все, что вы прочли в этом очерке и поймите, что выбитое стекло кроме вреда и ущерба ничего вам не даст. Лучше организуйтесь и добейтесь от администрации введения аэрации, которую многие консерваторы еще не признают.

Профиль кровли у нас в очень многих цехах позволяет осуществить аэрацию. Кое-где есть и механизмы. Если их нет, можно посмотреть на Всесоюзной строительной выставке, как они устроены, или запросить чертежи у Промстройпроекта. Изготовить механизмы по этим чертежам не представит ничего трудного. Нетрудно, конечно, будет найти людей, чтоб подготовить из них грамотных, квалифицированных аэраторов.

Таким путем вы решительно улучшите условия в вашем цехе, и он будет столь же бодрым, радостным и работоспособным, как например кузница автозавода им. Сталина, которую рабочие называют бальным залом, а не кузней.