ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ

Вентиляционные системы здания и их производительность выбира­ют в результате расчета воздухообмена. Подход к решению этой задачи зависит от вида систем, а также от способов раздачи воздуха и удаления его из помещения. Производительность систем местной вентиляции опре­деляется специфическими требованиями (технологическими и санитар­но-гигиеническими), изложенными в гл. XIV, а общеобменной вентиля­ции— решением уравнений балансов, рассмотренных в гл. IV. При рас­чете общеобменной вентиляции должны быть известны количество воз­духа, подаваемого в помещение и удаляемого из него местной вентиля­цией, а также воздухообмен помещения со смежными помещениями и через неплотности в наружных ограждениях. Если перетекание воздуха между помещениями здания не регламентировано нормами, то расход его через проемы оценивают ориентировочно при анализе воздушного режима здания (см. гл. XVII).

Рассчитываемый воздухообмен принято называть по виду вредных выделений, для борьбы с которыми он предназначен. Например, возду­хообмен по избыткам явного тепла, по избыткам полного тепла, по вла - говыделениям, по вредным веществам и т. д.-

Для определения требуемой производительности систем общеобмен­ной вентиляции по заданному виду вредных выделений необходимо ре­шить соответствующую систему из двух уравнений — уравнения балан - 1 са вредных выделений и уравнения баланса воздуха в помещении.

Определение производительности систем общеобменной вентиля­ции в общем случае. Пусть в уравнениях (IV. l), (IV.5), (IV.6), (IV. 10) и (IV.12) Gni и Gyi — искохмые производительности соответственно при­точной и вытяжной систем общеобменной вентиляции. Если количество воздуха, подаваемого и удаляемого остальными п—1 приточными и m—1 вытяжными системами, задано, то, решая попарно уравнения (IV. 1) и (IV.5), (IV.1) и (IV.6), (IV.1) и (IV.10), (IV.1) и (IV.12), можно най­ти требуемую производительность систем общеобменной вентиляции со­ответственно по избыткам полного тепла, по избыткам явного тепла, по влаговыделениям, по вредным веществам.

В общем случае расчет воздухообмена, например по избыткам яв­ного тепла, заключается в следующем.

Из уравнения (IV.1)

M п

Gni = Gyi+ £ Gy}- £ Gnt. (VIII. 1)

J—2 і—2

Подставляя это выражение в уравнение (IV.6) с выделением чле­на Gyi, получают:

M Т! і п п

AQ»+cP{Gyi + S Gj - 2 Gn{)tnl + cp(Z Gn. tn.-Gyltyl - /=2 і—2 і =2

M ~~~~

- S бу//у/) = 0. (VIII.2)*

/=2

Решая это уравнение относительно Gyi, находят требуемую произ­водительность вытяжной системы общеобменной вентиляции по избыт­кам явного тепла, кг/ч:

П m

Aq; + ср Е Gni (* п. - *п1)- Ср£ <?у/ <*у/ - гп1)

Q ______________________________________________________________ (VIII 3)

Ср Ууі — ^Пі)

По уравнениям (VIII. 1) и (VIII.3) определяется производитель­ность систем общеобменной вентиляции в массовых единицах, а для аэродинамического расчета воздуховодов и подбора оборудования не­обходимо знать производительность в объемных единицах. Пересчет производительности вентиляционных систем из массовых в объёмные единицы (м3/ч) осуществляется по известным формулам:

Lnx^Gm/pai (VIII.4)

Ці = Gyi/pyj. (VIII. 5)

Общеобменная вытяжка, рассчитанная по избыткам полного тепла, составляет, кг/ч:

П m

AQ; S (/п| - /п1) - SG,/ (/у, - 'п1)

Gyi =--------------------------------- —------------- ----------------------------------- . (VIII.6)

'yi — Jm

Общеобменная вытяжка, рассчитанная по влаговыделениям, состав­ляет, кг/ч:

П m

Мвл + £ Gni (dm - dnl)/ 1000- £ Gyj (dyj - dm)/1000

=---------------------------------------------- ~--------------------- Та----- 7~T,1Ш----------------------------- ' (VIII-7>

(dyi — dnl)/1000

Где Мвл — влаговыделения в помещении, кг/ч.

Требуемый общеобменный приток Gni по избыткам полного тепла или по влаговыделениям определяется из уравнения баланса воздуха по формуле' (VIII.1).

Пересчет воздухообмена в объемные единицы (м3/ч) в этом случае также проводят по формулам (VIII.4) и (VIII.5).

Воздухообмен, рассчитанный для одного помещения по избыткам явного или полного тепла и влаговыделениям, должен быть одинаков.

Q' выражено в кДж/ч (см. сноску на с. 29).

Расхождение между результатами расчетов объясняется неточностью определения энтальпии и влагосодержания по /—d-диаграмме. На прак­тике в этом случае за расчетную принимается большая из полученных по формулам (VIII.6) и (VIII.7) величин.

Общеобменная вытяжка, рассчитанная по вредным веществам, со­ставляет, кг/ч:

С пі С

Вр і

Рп і Рпі

1=2 ____________________________________ /=2

_ _ У/ Гп1

Hi =------------------------------------------- ~------------------------ г----------- 7J~J1------------------------------ (VIIL8)

Руї Рпх

Где Лівр — количество вредного вещества, поступающего в помещение, мг/ч; С — его концентрация, мг/м3.

Формула (VIII.8) применяется, если в помещении имеются избыт­ки тепла. Пересчет воздухообмена в объемные единицы в этом случае также проводится по формулам (VIII.4) и (VIII.5). Если избытки теп­ла в помещении отсутствуют или весьма незначительны и можно при­нять рп^рр. з^ру, то воздухообмен по вредным веществам удобнее

Определять непосредственно в объемных единицах, т. е. в м3/ч:

П m

. AfBP+ J] Lui (Cui —- СП1)— £ Ly}(Cyt — Сп1) 1=2 i=2 hi =---------------------------- - pr1 (VIII.9)

Lni = S Lyj— £ Lat. (VIII. I')

/=1 t=2

Для общественных зданий воздухообмен, рассчитанный по вредным веществам, обычно меньше воздухообмена, рассчитанного по теплоиз- быткам и влаговыделениям. Поэтому для этих зданий формулу (VIII.9) применяют для определения требуемого количества свежего (наружно­го) воздуха для систем с рециркуляцией.

Во многих промышленных цехах воздухообмен по вредным веще­ствам может оказаться определяющим. Поэтому для этих зданий рас­считывают воздухообмен по всем видам вредных выделений, принимая наибольшую из полученных величин.

Для оценки интенсивности воздухообмена в помещении применяет­ся удельная характеристика, называемая кратностью воздухообмена (отношение воздухообмена в объемных единицах к объему вентилируе­мого помещения):

Kp = Ln/V ПОм. (VIII. 10)

Частные случаи определения производительности систем общеоб­менной вентиляции

1. Отсутствие местной вентиляции (большинство поме­щений жилых и общественных зданий, некоторые производственные по­мещения— механические цехи и т. п.). Схема организации воздухооб­мена в помещении приведена в табл. VIII. 1 (случай I).

Для расчета воздухообмена по избыткам полного тепла необходимо решить систему уравнений:

До' _L g I — G I — 0; Ї

П иу у (VIII.11)

<?п — Gy = 0. J

Решение этой системы имеет вид, кг/ч:

Ey = Gn = AQ;/(/y-/n). (VIII.12)

Объемные расходы воздуха при этом определяются по формулам (VIII.4) и (VIII.5). Естественно, Ly=^=Ln, так как ру^рп.

Аналогичные формулы для расчета воздухообмена по влаге и из­быткам явного тепла для этого случая приведены в табл. VIII. L

2. Удаление воздуха из помещения на двух разных уровнях. К этому случаю относится большинство производственных помещений при наличии в них местных отсосов, забирающих воздух из рабочей зоны в количестве Gy2, кг/ч (см. случай 2 в табл. VIII.1). При­мером таких помещений могут служить деревообрабатывающие, обув­ные, малярные цехи и т п. В общественных зданиях также имеются помещения, в которых воздухообмен происходит по этой схеме. Приме­ром могут служить к^хни предприятий общественного питания. В неко­торых помещениях на двух разных уровнях — на уровне верхней Gyi и нижней Gy2 зоны — осуществляется общеобменная вытяжка (случай 2'). По описываемой схеме происходит воздухообмен в помещениях обе-^ денных залов (удаление воздуха на двух разных уровнях), в зритель­ных и актовых залах (расположение отверстий для рециркуляции воз­духа в нижней зоне помещения).

В этом случае для расчета воздухообмена по избыткам полного теп­ла используют систему уравнений:

< + <*„'„- Gyi 7У1 - Gy3 /У2 = 0; J (VIII 13)

G„ — Gyi — Gy2 = 0. j

Решение системы имеет вид, кг/ч:

0и= <-оу2{1 ,„) (vinj4)

'У1 — 'п

4 Gn = Gyi + Gy2. (VIII. 15)

В некоторых случаях при расчете воздухообмена по рассматривае­мой схеме бывает задано соотношение между величинами Gn и Gy2. Примером может служить обеденный зал столовой или ресторана, где соотношение указанных величин нормируется с целью создания некото­рого подпора для предотвращения перетекания в зал загрязненного воздуха из подсобных помещений Расход воздуха Оу2 выдавливается в соседние помещения через проемы и неплотности. Решение системы (VIII. 13) в этом случае имеет вид, кг/ч:

Л<2п

Gn=—----------------------- ТПГп—--------- ГТ' (VIII. 16)

K (/у2 — /П) + (1 — fe)(/yt — ІП) *

Где k=Gyz(Gn—коэффициент, принимаемый для обеденных залов в соответствии с рекомендациями СНиП Н-Л 8-71 от 0,5 до 1

Количество воздуха, удаляемого в этом случае из верхней зоны по­мещения, кг/ч:

Gyi = Gn-Gy2=(l-k)Gn. (VIII. 17)

Количество воздуха, перетекающего в соседние помещения через проемы и неплотности, кг/ч:

Gy2 = kGn. (VIII. 18)

Расчет воздухообмена при расположении отверстий для рецирку­ляции воздуха не в верхней зоне помещения", а на произвольном уровне производится также по формуле (VIII. 16). В этом случае /у2 — энталь­пия воздуха на уровне рециркуляционных отверстий, а величина k оп­ределяется по соотношению расходов рециркуляционного и приточного воздуха.

3. Поступление воздуха в помещение от двух ис­точников. К этому случаю относятся загрязненные помещения, в ко­торые за счет некоторого создаваемого в них разрежения из соседних помещений через проемы проникает определенное количество воздуха. Расход этого воздуха Gn2 определяется при расчете воздушного режима. К помещениям такого рода в промышленных зданиях относятся гальва­нические цехи, ряд цехов химических производств, помещения с выделе­нием взрывоопасных паров и газов. В общественных зданиях — это по­мещения пунктов питания (буфеты, кухни и другие помещения для при­готовления и разогрева пищи), раздевалки при душевых и т. п. Схема воздухообмена для этого случая представлена в табл. VIII. 1 (случай 3).

Для расчета воздухообмена по избыткам полного тепла необходимо решить систему уравнений:

^ + Gnl/nl + Gn2/n3-Gy/y = 0' Gni + — Gy = 0.

Решение этой системы имеет вид, кг/ч:

, < + ^2(^2-У)

Lv ----------------------------------------------------- ІЩ

Gni — Gy — Gna. (VIII.21)

Расчет воздухообмена по избыткам полного тепла в этом случае затруднен необходимостью определять величину /у подбором. Задачу можно решить путем вспомогательного построения в / — d-диаграмме, используя для составления системы уравнений геометрическое подобие фигур, образованных линиями процесса на диаграмме.

Однако в рассматриваемом случае можно применить и весьма про­стой прием определения ИСКОМЫХ величин Gy И Gni. При известной ве­личине ty целесообразней рассчитать воздухообмен по избыткам явного тепла AQHfeAQn—Л1вл/пар. Здесь 1Пар — энтальпия пара при tB. По аналогии с формулой (VIII.20)

Суд _

Cp(tу ------------------------------------------------------

Величина Gni определяется по формуле (VIII.21). Параметры воз­духа в помещении и воздуха, удаляемого из помещения, определяются аналитически или построением в /—^-диаграмме процессов смешения и изменения состояния воздуха в помещении. Для помещений со зна­чительными влаговыделениями величину Gy после определения /у целе­сообразно проверить по формуле (VIII.20).

4. Удаление воздуха из помещения на двух раз­ных уровнях при поступлении воздуха от двух источников. Это наиболее сложная схема воздухообмена (случай 4 в табл. VIII. 1). Такова, например, схема воздухообмена в горячих цехах предприятий общественного питания при устройстве укрытия с

Л 4 ( I

Отсосом воздуха над плитой. По этой же схеме осуществляется воздухо­обмен в горячих цехах литейного, термического и других подобных про­изводств при наличии аэрации, систем местных отсосов и приточной системы вентиляции для компенсации этих местных отсосов или для ду - ширования рабочих мест у теплоизлучающего оборудования.

В этом случае для расчета воздухообмена по избыткам полного тепла используют систему уравнений: •

< + <?п1 /п1 + Gn2 /п2 - Gyl In - Gy2 /у2 = 0; . (VIII.22)

Gni + Gn2 — Gyi — Gy2 = 0 Величины Gu2 и Gy2 известны. Решение системы имеет вид, кг/ч:

Ддп + 0п2(/д-/пі)~°у.(/у2-/пі)

!у1 — /П1

Gni = Gyl + Gy2 - Gni. (VIII.24)

Величины Gni и Gyi определяют производительность соответству­ющих систем механической вентиляции (для горячего цеха предприя­тия питания) или аэрационные расходы через приточные и вытяжные отверстия (горячие цехи промышленных зданий). В последнем случае воздухообмен, как правило, рассчитывают по избыткам явного тепла [см. формулу (VIII.23') в табл. VIII.1].

Пример VIII.1. Определить производительность системы общеобменной вентиля­ции кузнечного цеха, если температура приточного воздуха tn і = 23° С (pm = — 1,19 кг/м3), температура воздуха, удаляемого из верхней зоны, ?у1 = 45°С (руі — = 1,11 кг/м3), избытки явного тепла Дфя=3 300 000 кДж/ч. В помещении действуют система местного притока — душирование рабочих мест, подающая воздух с расходом Gn2 = 80 000 кг/ч и температурой 20° С, и система мебтных отсосов, удаляющая расход воздуха Gya=65 000 кг/ч из рабочей зоны помещения с температурой tp 3 = tY2=2S° С. Объем цеха 27 ООО м3.

Решение. По формуле (VIII.23') в табл VIII 1 находим:

3 300 000 4- 80 000-1 (20 — 23) — 65 000-1 (28 — 23) G =----- X-------- v / v / = 124 000 ^

У1 1 (45 — 23)

Т. е. Lyi = 124 000/1,11 = 111 000 м3/ч.

По формуле (VIII 24) определяем:

Gni = 124 000 - f 65 000 — 80 000 = 109 000 кг/ч, т. е. Lm — 109 000/1,19 == 91 500 м3/ч.

Кратность воздухообмена по общеобменному притоку по формуле (VIII. 10): Кр = 91 500/27000 «3,4.