ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУХА В ВЕНТИЛЯЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ. ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ВОЗДУХООБМЕНА

При определении производительности систем общеобменной венти­ляции проводят расчет воздухообмена для трех периодов года: холод­ного, переходного и теплого. Для систем кондиционирования воздуха расчет воздухообмена принято проводить для двух периодов года — холодного и теплого с последующим анализом круглогодичного режима работы. По результатам расчетов для различных условий подбирают вентиляционное оборудование: вентиляторы, фильтры, калориферы, воз­духоохладители, оросительные камеры и пр.

Рис. VIII. 1. Построение процессов изменения состояния воздуха в / — d-диаграмме для расчетных периодов года при общеобменной вентиляции

1 — холодный период: 2 — переходный период; 3 — теплый период; н — точка, характеризующая параметры наружно­го воздуха; л —то же, приточного воз­духа; в — то же, внутреннего воздуха; у — то же, воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения; п', в', у' — точки, характеризующие параметры воздуха в холодный период после пересчета на расчетный воздухооб­мен; ех п, £п. п, ет п —угловые коэф­фициенты лучей процесса в помещении соответственно для холодного, пере­ходного и теплого периода

Воздухообмен в боль­шой степени определяется выбором параметров возду­ха (наружного, в рабочей зоне помещения, приточного и удаляемого из помеще­ния). Рассмотрим рекомен­дуемые значения этих пара­метров.

Параметры наружного воздуха. Температура и энтальпия наруж­ного воздуха (точка н на рис. VIII. 1) принимаются по рекомендациям СНиП [45] в соответствии с географическим расположением объекта. Влагосодержание определяется по / — d-диаграмме. Различают два варианта расчетных наружных условий для вентиляции — параметры климата категорий А и Б:

Для холодного периода года параметры А принимают при общеобменной вентиляции, параметры Б — для систем общеобмен­ной вентиляции, совмещенной с отоплением, или при наличии местных отсосов в помещении, для систем воздушного душирования, а также для систем кондиционирования воздуха;

Для переходного периода года для всех районов страны принимают /Н = 4-10°С, фй=г70% (энтальпию и влагосодержание возду­ха принимают по /—d-диаграмме);

Для теплого периода года параметры А принимают для любых вентиляционных систем (в том числе для систем вентиляции с адиабатическим увлажнением воздуха), параметры Б—для систем кондиционирования воздуха.

Параметры воздуха в рабочей зоне помещения. В соответствии со СНиП [45] различают внутренние условия для двух периодов года — теплого и холодного (сюда же относят переходный пери­од). Для большинства помещений при общеобменной вентиляции па­раметры внутреннего воздуха — точка в в /— d-диаграмме (рис. VII 1.1) —ограничиваются лишь температурой tB (температура в обслу­живаемой зоне помещения). Для помещений со значительными Елаго - выделениями дополнительно задается максимально допустимая отно­сительная влажность внутреннего воздуха. В качестве расчетных пара­метров воздуха нри общеобменной вентиляции принимают допустимые параметры. Ддя проектирования систем кондиционирования возду­
ха принимают оптимальные параметры (сочетания tB и <рв). Значения расчетных параметров приведены в гл. I.

Параметры приточного воздуха. Температуру приточного воздуха (точка п на рис. VIII. 1) вентиляционных систем для увеличения асси­миляции им теплоизбытков желательно принимать как можно более низкой. Это сокращает требуемый воздухообмен. Однако при выборе значения tn для холодного периода года следует учитывать недопустимость дискомфортных условий, что осуществляют следую­щим образом:

А) при высоте помещений жилых и общественных зданий до 3 м принимают tu ниже tB на 2—3°С; при высоте помещений более 3 м (за­лы, классы, аудитории и т. п.) — ниже tB на 4—6° С. Большее понижение значения tn возможно, но при его выборе необходимо гарантировать со­блюдение заданных СНиП [45] параметров воздуха в обслуживаемой зоне помещения, подтвердив это расчетом приточной струи (см. гл. IX). Эти рекомендации распространяются и на кондиционируемые поме­щения;

Б) в помещениях промышленных зданий определяют £п расчетом из условия, чтобы поток воздуха из приточного отверстия (насадка), достигнув рабочего места, имел температуру на 1—1,5° С ниже tB, при подаче воздуха в верхнюю зону помещения или в его нижнюю зону опус - ками, но в отдалении от рабочих мест принимают на 6—10° С ниже tB; для приточных систем, подающих воздух для компенсации местных от­сосов в цехах со значительными избытками тепла, принимают £П=5°С (при подаче воздуха в отдалении от рабочих мест); для систем душиро - вания параметры приточного воздуха tu, фп, а также скорость его подачи определяют специальным расчетом.

На температуру приточного воздуха в холодный период года на­кладывается также ограничение из-за недопустимости конденсации водяных паров внутреннего воздуха на приточном воздуховоде.

Для переходного периода года принимают tn на 0,5—1°С выше расчетной температуры наружного воздуха для этого периода (учитывается подогрев воздуха в воздуховодах).

Для теплого периода года температура приточного возду - *ха совпадает с температурой наружного воздуха (параметры климата категории А).

Остальные параметры приточного воздуха — энтальпию, влагосо­держание, относительную влажность — определяют по / — rf-диаграм­ме. Для холодною периода года (линия 1 - на рис. VIII. 1) точка п на­ходится на пересечении линии d=const (нагрев в калорифере), прохо­дящей через точку н, с изотермой, соответствующей рассмотренным вы­ше требованиям к температуре приточного воздуха. Для переходного пе­риода года (линия 2 на рис. VIII. 1) точка п находится на линии d== = const, проходящей через точку н, на 0,5—1° С выше ее. Для теплого периода года (линия 3 на рис. VIII.1) точка п совпадает с точкой «.

Параметры воздуха, удаляемого из помещения. К сожалению, воп­рос о значениях параметров воздуха, удаляемого из помещения, до сих пор недостаточно полно изучен для решения вентиляции различных производств. Температура воздуха в верхней зоне помещения (точка у на рис. VIII. 1) зависит от многих факторов — высоты и теплонапряжен - ности помещения, способов подачи и удаления воздуха, расположения технологического оборудования и др. Обычно значения параметров уда­ляемого воздуха принимают на основании экспериментов с учетом на­копленного опыта проектирования вентиляции помещений. В случае отсутствия экспериментальных данных можно воспользоваться сведе­
ниями о среднем увеличении температуры внутреннего воздуха по вы­соте помещений — grad t (табл. VIII.2). При этом точка у находится на пересечении соответствующего луча процесса в помещении, проведенно­го из точки п, с'изотермой, проходящей выше изотермы /B=const на величину (Ядом— 1,5) gradf.

Таблиця VIII.2

Градиенты температуры воздуха по высоте помещений жилых и общественных зданий

Удельные избытки явного тепла

Grad t, °С/м

Примечание. Меньшие величины grad t цаны для расчета вентиляции в холодный период года, большие — в теплый.

При рециркуляции роздуха построение процесса изменения со­стояния воздуха в вентиляционной системе и помещении для холодно­го периода года показано на рис. VIII.2, а, б. Выбор варианта забора

СI,)

.100%

Рис. VIII.2. Построение процессов изменения состояния воздуха в I — d-диаграмме для холодного периода года при общеобменной вентиляции с рециркуляцией внутреннего воздуха

А — при заборе рециркуляционного воздуха из верхней зоны помещения (с параметрами, характе­ризуемыми точкой у); б — то же, из рабочей зоны (с параметрами, характеризуемыми точкой в)

Рециркуляционного воздуха из рабочей или из верхней зоны помеще­ния производится с учетом характера распределения по помещению вредных выделений.

Процесс изменения состояния воздуха построен на рис. VIII.2 при условии, что угловые коэффициенты нижней и верхней зон помещения одинаковы.

Точка с соответствует параметрам смеси рециркуляционного и на­ружного воздуха. Если температура смеси окажется ниже требуемой температуры притока, смесь нагревают в калорифере (линия сп) если
же температура смеси окажется выше требуемой температуры прито­ка, смесь охлаждают, увеличивая долю наружного воздуха. Точки с и п в последнем случае совмещаются, а линия смешения ун или вн сов­падает с лучом процесса в помещении.

Для нахождения положения точки с при расчете системы вентиля­ции с рециркуляцией необходимо определить количество свежего (наружного) воздуха, подаваемого в помещение. Требуемое количе­ство наружного воздуха определяют по количеству углекислого газа, выделяемого при дыхании людьми, находящимися в помещении, по формуле (VIII. 12^) табл. VIII.1. При этом санитарные нормы [40] предусматривают, чтобы подача в помещение свежего воздуха была не менее 2Q м3/ч на человека при объеме помещения более 20 м3 на че­ловека или 30 м3/ч на человека при меньшем объеме помещения. Кроме того, наружный воздух должен составлять не менее 10% общего коли­чества приточного воздуха, подаваемого в помещение. В расчете прини­мается большая величина из полученных по указанным рекомендациям.

Пример V1I1.2. Определить количество наружного воздуха, которое требуется по­давать при вентиляции класса размером 12X5,8X3,3 (п) м, если в нем находятся 40 учащихся и учитель.

Решение. 1. По требованиям санитарных норм при объеме помещения на одно­го человека 12X5,8X3,3/(40+1) =230/41 =5,7 м3<20 м3 подача в помещение свежего воздуха должна быть не менее LH = 30-41 = 1230 м^/ч

2. Количество углекислого газа, выделяемого людьми, определяют по формуле Мвр = 2тСОз пл. Взрослый человек выделяет 35 г/ч СОг, дети выделяют по 18 г/ч. Следовательно, МВр = 18-40+35-1 =755 г/ч. Для детских учреждений ПДК по СОг равна 1,5 г/м3, т. е Су= 1,5 г/м3. Концентрация С02 в наружном возАухе (не централь­ный район) составляет 0,75 г/м3, т. е Сп = 0,75 г/м3. Требуемая производительность си­стемы общеобменной вентиляции по С02, согласно формуле (VIII.12"') табл. VIII.1, при условии ружрп составит

L =_J1bp_ = 755 юю мз/ч, с°2 Су —Сп 1,5 — 0,75

Т. е меньше ранее определенной величины LH. Следовательно, принимаем LH —1230 м3/ч.

Выбор расчетного воздухообмена. После расчета воздухообмена необходимо провести анализ полученной требуемой производительно­сти системы общеобменной вентиляции в разные периоды года. В отли­чие от производительности систем местной вентиляции, которая не изменяется в течение года, требуемая производительность систем обще­обменной вентиляции меняется по сезонам (иногда в широких пре­делах).

Для систем с естественным побуждением движения воздуха сезон­ное изменение производительности достигается эксплуатационным ре­гулированием. Для этих систем расчетным является такой воздухо­обмен, для осуществления которого требуется большее сечение кана­лов или большая площадь открываемых проемов. Как правило, это воздухообмен, определенный для теплого периода года (аэрация) или периода с £Н=5°С (системы канальной вентиляции).

Для систем с механическим побуждением движения воздуха вы­бор расчетного (для подбора оборудования) воздухообмена сложнее. Этот выбор производят по воздухообмену, определенному в объемных единицах для трех расчетных периодов года. На практике встречают­ся самые разнообразные сочетания требуемого воздухообмена для различных периодов года и разные способы его обеспечения. Рассмот­рим наиболее часто встречающиеся случаи.

1. Открывание окон и проветривание помещения не допускается (помещение чистое или здание расположено в за­грязненном районе, или окна помещения выходят на автомагистраль и т. п.). В этом случае для подбора вентилятора, фильтра и других эле­ментов вентиляционной системы принимается больший из требуемого воздухообмена для холодного, переходного и теплого периодов года.

2. В помещении возможно проветривание (аэра­ция) в теплый период года (здание находится в зеленой зоне, нет жестких требований к чистоте и микроклимату в помещении — большинство помещений промышленных и общественных зданий). Производительность механической приточной системы вентиляции для этих помещений принимается равной большему из требуемого воздухо­обмена для холодного и переходного периода года. Производитель­ность вытяжной системы в этом случае принимается равной большему из требуемого воздухообмена для трех периодов года. Иногда приточ­ная система может рассчитываться на зимний воздухообмен, а вытяж­ная — на летний. Летом при открытых окнах эта система обеспечит необходимый воздухообмен. В холодный период года такую вытяж­ную систему необходимо дросселировать, т. е. уменьшать ее производи­тельность.

Для помещений, в которых проветривание летом легко осуще­ствимо, например, возможно сквозное проветривание, производитель­ность вытяжной системы можно принимать равной производительности приточной. При этом необходимо проводить проверочный расчет воз­можности обеспечения требуемого воздухообмена проветриванием в летний период.

Для помещений, упомянутых в пп. 1 и 2, после выбора расчетного воздухообмена необходимо уточнить параметры приточного воздуха в холодный период года, если производительность приточной системы выбрана по воздухообмену, рассчитанному для переходного или летне­го периода (пунктирная линия на рис. VIII.1).

Расчет воздухообмена по нормативной кратности. Кратностью воз­духообмена называется отношение объема воздуха, подаваемого в по­мещение или удаляемого из него в течение 1 ч, к объему помещения. Эта величина часто используется для оценки правильности расчета воздухообмена в помещениях. Нормативная кратность используется для расчета воздухообмена в рядовых помещениях с избытками в основ­ном С02 и тепла. Расчетный воздухообмен помещения в этих случаях должен составлять, м3/ч:

Lp = КрУпош (VIII. 25)

Где Кр — нормативная кратность воздухообмена помещения, ч-1; Удом — объем помещения, м3.

Значения Кр для различных помещений приводятся в соответству­ющих главах СНиП. При этом указывается кратность но вытяжке и по притоку. Воздухообмен, рассчитываемый по его нормативной кратно­сти, должен обеспечиваться системами вентиляции. Если нормативные кратности воздухообмена по притоку и вытяжке для отдельных поме­щений не совпадают, количество воздуха, необходимого для полного баланса, подается в соседние помещения или помещения коридоров. При этом принято определять суммарные приток и вытяжку помеще­ний, выходящих в один общий шлюз (коридор). Разницу между сум­марными притоком и вытяжкой — «дебаланс» — следует подавать (при избыточной вытяжке) или удалять (при избыточном притоке) из об­щего шлюза. Исключение составляют жилые здания, вытяжка из по­мещений которых по существующим нормам компенсируется естествен­ным притоком через окна.