14. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ПОЛЕВЫХ ЩЕЛЕЙ-УБЕЖИЩ (ЛИСТЫ 56—60)
а) Определение потребного расхода тепла
Особенностью теплового режима полевых щелей является то, что они работают не постоянно, а только в известные моменты, когда в данной местности объявляется воздушная тревога.
В остальное время убежище оставляется без отопления и постепенно остывает. Отопление убежища возобновляется только после объявления новой воздушной тревоги.
Если перерывы в отоплении убежищ достигают нескольких дней, то температура внутренних поверхностей убежища (стен, пола, потолка) будет близка
к температуре соответствующих слоев грунта. Если же убежище имеет неплотно закрывающиеся двери и легко продувается холодными ветрами, то температура может быть еще ниже.
В таких условиях нельзя определять потребную мощность отопительных устройств по обычным методам. Количество тепла, определяемое по общеизвестной формуле:
не будет соответствовать действительной потребности в тепле. Так, например, для типовой конструкции перекрытия щели, состоящей из настила жердей толщиной 10 см и земляной засыпки 70 см, коэффициент теплопередачи будет равен:
К = 0,84 ккал/м2 град час.
Теплопотери через перекрытия при tв = 18° и tн = —30° составят:
0,84*1 (18+30) = 40 ккал/м2 час.
Потери через полы, заглубленные в землю на 3 м, по ОСТ 90008—39 следует брать (для условий Москвы) всего по 10—15 ккал/час с 1 м2.
Фактически же приходится иметь дело с нагреванием конструкций убежища, причем расход тепла выражается следующей формулой:
где ɑв — коэффициент теплоперехода от воздуха на внутреннюю поверхность ограждения в ккал/м2 град час;
F0 - площадь ограждения в м2;
tв —температура поверхности в °С.
Если принять в начальный момент температуру поверхности холодного убежища τв = 0°, то для стен и перекрытия потери тепла на 1 м2 будут составлять:
и для пола
Это количество тепла значительно больше того, что было определено выше.
Следует еще учесть, что, кроме прогрева наружных ограждений, потребуется известный расход тепла также и на прогрев предметов, находящихся внутри убежища, — столбов, балок, скамеек и пр.
По мере прогревания убежища τв будет повышаться и расход тепла соответственно уменьшению разности температур Δt=tв— τв также будет снижаться.
Для выявления динамики теплопоглощения произведены расчеты на прогрев стенок для трех случаев:
1- й случай. Стена из сырого грунта:
λ = 2 ккал/м град час;
с = 0,20 ккал/кг3
γ = 1900 кг/м3
2- й случай. Стена из более сухого грунта:
λ = 1,0 ккал/м град час;
с = 0,20 ккал/кг град;
γ = 1800 кг/м3.
3- й случай. Стена деревянная — толщина 5 см:
λ = 0,15 ккал/м град час;
с = 0,60 ккал/кг град;
γ = 560 кг/м3.
Температура воздуха принимается постоянной и равной +10°, а начальная температура стенки —0°.
Расчет производился по методу Шмидта. Выявленная в результате расчетов динамика поглощение тепла изображена кривыми (лист 56).
В первый момент теплопоглощение для всех трех стенок одинаково и равно 135 ккал/м2 час. Но далее расход тепла начинает падать, сначала по крутой кривой III, а затем падение замедляется.
В течение первого часа расход тепла на 1 м2 выражается:
1) для первой стенки 110 ккал
2) » второй » 100 »
3) » третьей » 70 »:
Наиболее выгодной оказывается деревянная стена.
Если принять более тонкие дощатые стенки, например 2,5 см, то первые 0,5 часа кривая будет такая же, но далее она пойдет более полого, примерно, так, как показано пунктиром (IIIа). Если вместе доски взять фанеру толщиной в 5 мм, то теплопоглощение пойдет, примерно, по кривой IIIб. Разница между последними тремя кривыми будет не очень значительна.
Деревянная обшивка убежища только тогда будет иметь положительное значение, когда она непосредственно соприкасается с поверхностью грунта, или что еще лучше, образует воздушный прослоек не сообщающийся с воздухом убежища. Если же между обшивкой и стенкой образуется воздушный прослоек, через который возможна свободная циркуляция воздуха убежища, то фактически такая дощатая обшивка уже не имеет значения и учитывать ее не приходится. Более того, она наряду с другим предметами, находящимися внутри убежища (столбами, балками, скамейками), будет интенсивно поглощать тепло, пока их температура не сравняется с температурой воздуха убежища.
С точки зрения «комфорта» для находящихся в убежище людей деревянная стенка с продуваемым воздушным прослойком является безусловно наиболее желательной, так как температура ее поверхности будет выше по сравнению с поверхностью деревянной обшивки при замкнутом прослойке и тем более по сравнению с обшивкой, непосредственно прилегающей к грунту.
Поскольку при расчете теплопоглощения стенками убежища приходится задаваться рядом условий, от которых на практике возможны значительные отклонения, то и кривые, изображенные на листе 56, в известной мере условны. Тем не менее все же на основании этих расчетов можно наметить некоторые примерные нормы для определения теплопотерь убежищ.
Для убежищ полевого типа возможно принять следующие нормы теплопотерь:
1) для бревенчатого перекрытия убежища— 90 ккал/м2 час;
2) для стен без деревянной обшивки или с обшивкой, но при продуваемом воздушном прослойке— 90 ккал/м2 час,
3) для пола—60 ккал/м2 час,
4) для стен с деревянной обшивкой без воздушного прослойка или с замкнутым воздушным прослойком—75 ккал/м2 час;
5) то же для пола—50 ккал/м2 час.
Эти нормы могут быть приняты только для полевых убежищ, которые отапливаются не постоянно, а с перерывом. Для постоянно отапливаемых землянок теплопотери должны определяться по ОСТ 90008—39.
б) ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ОТОПЛЕНИЮ И ВЕНТИЛЯЦИИ УБЕЖИЩ
Для отопления щелей могут быть применены печи различных конструкций. Наиболее удобными в отношении портативности являются металлические печи.
Печи желательно ставить непосредственно у основного входа в убежище для того, чтобы уменьшить холодное дутье от двери. Для этого в стене устраивается специальная ниша, в которую, чтобы не стеснять прохода, и ставится печь (лист 57). При отсутствии ниши и затруднительности ее устройства можно ставить печь в конечных тупиках щели (лист 57).
Если стены и пол убежища обшиты сгораемым материалом (доски, фанера), то необходимо выполнять противопожарные мероприятия. Для защиты стен от возгорания лучше всего устраивать с трех сторон печи экран из несгораемого материала (кровельное железо, кирпич, бетон, асбофанера и пр.). Устройство экранов желательно и тогда, если стены убежища остаются без обшивки. Наличие экрана в этом случае уменьшит потери тепла на прогрев грунта вокруг печи и вследствие этого отопительный эффект печи повысится. Примеры устройства экранов из железа и кирпича для печи «Циклон-III» даны на листах 58—59.
Деревянный пол под печью обивается кровельным железом по войлоку (лист 59), а сверху выкладывается еще один ряд кирпича плашмя.
При пропуске дымовой трубы через деревянные конструкции перекрытия необходимо устройство специальных песочниц. Вместо песочниц можно применять устройство, изображенное на листе 59. Принцип этого устройства состоит в том, что через перекрытие убежища пропускается вторая труба большего диаметра, через которую свободно проходит конец дымовой трубы.
Эта наружная труба одновременно выполняет функции вытяжного вентиляционного канала, так как в свободное кольцевое пространство в ее нижнем конце под действием теплового побуждения от дымовой трубы будет засасываться воздух из убежища. Смесь воздуха с газами будет иметь достаточно низкую температуру, и опасность возгорания деревянных частей, непосредственно соприкасающихся с трубой, устраняется.
При отсутствии в убежище специальной приточной вентиляции воздух будет притекать через неплотности и щели в наружных дверях, что неизбежно вызовет образование холодной зоны у этих дверей и, кроме того, создаст токи холодного воздуха по полу убежища, весьма неприятные для находящихся в нем людей.
Для устранения этих нежелательных явлений возможно устройство приточной вентиляции по схеме, изображенной на листе 60. В отличие от предыдущей установки здесь добавлена еще третья труба (деревянная, квадратного сечения), а средняя труба несколько удлиняется как вверх, так и вниз.
Нижний конец деревянной трубы оставляется открытым, а верхний конец имеет крышку. Под крышкой, в боковых стенках трубы, устраиваются отверстия для забора свежего воздуха. Столб смеси воздуха и горячих газов в средней трубе создает вакуум.
Вследствие разрежения в помещении убежища, создаваемого работой вытяжной и дымовой труб, воздух будет притекать в убежище по наружной деревянной трубе. Этот воздух будет поступать в верхнюю зону убежища над печью и будет встречать восходящие здесь мощные конвекционные токи нагретого воздуха. Вследствие этого находящиеся в убежище люди не будут чувствовать холодного дутья.
На том же листе изображен другой вариант устройства, в котором средняя металлическая труба заменена деревянной с обшивкой внутри, в зоне выхода газов из дымовой трубы кровельным железом по войлоку на высоту 50 см. Этот вариант возможен только для печей, у которых температура уходящих газов невысока и устранена опасность вылета искр (печи типа «Циклон»).
Устройство выпуска дыма по схемам, изображенным на листах 59 и 60, полезно также и для маскировки дыма, так как смешение дыма с вытяжным воздухом ослабит его окраску и видимость выходящих из трубы газов уменьшится.