ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ. УРАВНЕНИЯ БАЛАНСОВ ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ В ПОМЕЩЕНИИ

Основное назначение вентиляции борьба с вредными выделения­ми в помещении. К вредным выделениям, как было сказано, относят из­быточное тепло, влагу (водяные пары, выделяющиеся в помещении), различные газы и пары вредных веществ, а также пыль.

В производственных помещениях указанные вредные выделения мо­
гут находиться в самых разнообразных сочетаниях В помещениях об­щественных зданий обычно имеются избытки тепла, влаги и углекис­лого газа.

Для определения количества вредных выделений в помещении поль­зуются теоретическими и экспериментальными зависимостями. Аналити­ческие формулы обычно уточняют введением коэффициентов, получен­ных опытным путем.

В эпоху научно-технической революции строительство и промышлен­ное производство развиваются так бурно, что трудно найти два одинако­вых объекта, построенных в разное время. Даже в типовых корпусах од­ного и того же производства технологический процесс совершенствуется и изменяется настолько быстро, что одинаковых объектов практически нет. Поэтому получение сведений о количестве вредных выделений в производственном помещении на основании исследований подобных производств обычно затруднено. В последнее время предпочтение все чаще отдается теоретическим способам расчета количества вредных вы­делений. В особо ответственных случаях исследование проводят на спе­циальных моделях помещения и оборудования для уточнения законо­мерностей поступления вредных выделений в помещение и их распрост­ранения в нем.

Теплопоступления и теплопотери. Тепло, поступающее в помеще­ние, называется теплопоступлениями в помещение. Источниками тепло - поступлений являются люди, находящиеся в помещении, солнечная ра­диация, технологическое оборудование и пр. Тепло от источников посту­пает в помещение конвекцией (конвективные струи над нагретыми пред­метами и поверхностями) и лучеиспусканием. Эти теплопоступления называют поступлениями явного тепла, так как они приводят к повыше­нию температуры помещения. Поступления тепла в воздух помещения в виде паров называют поступлениями скрытого тепла, так как, уве­личивая энтальпию воздуха, они не изменяют его температуру (процесс идет по линии t=const). Суммарные теплопоступления QnocT — ЭТО сумма всех поступлений тепла в помещение.

Суммарные теплопотери помещения Q пот при расчете вентиляции определяются несколько сложнее, чем при расчете отопления, так как содержат виды теплопотерь, наблюдающихся лишь в рабочее время (расход тепла на нагревание средств транспорта, ввезенного с улицы материала, врывающегося через открытые проемы холодного наружного воздуха). При расчете теплопотерь через ограждения учитывают нерав­номерность распределения температур по объему помещения (перегрев верхней зоны и пр.).

Избыточным теплом или теплоизбытками AQ называется разность суммарных теплопоступлений в помещение и суммарных теплопотерь помещения. Теплоизбытки определяют в заданный момент времени (обычно соответствующий их максимуму) и измеряют в Вт или в кДж/ч (ккал/ч). В соответствии с видом теплопоступлений различают избытки явного AQq или полного (явного и скрытого) AQn тепла.

Теплоизбытки для большинства помещений являются величиной, определяющей не только воздухообмен и параметры подаваемого воз­духа, но и расчетные параметры микроклимата помещения. Последние зависят от удельных избытков явного тепла в помещении, называемых теплонапряженностъю объема помещения. По удельным теплоизбыткам судят и о температуре воздуха, удаляемого из помещения.

Если в помещении теплопоступления меньше теплопотерь, т. е. AQ <0, то разность этих величин обычно называется теплонедостатками. В этом случае система совмещает функции вентиляции и отопления. Воз­духообмен в этом случае рассчитывают для другого периода года или по другим видам вредный выделений.

При расчете вентиляции высоких производственных помещений из­бытки тепла определяют не для всего объема в целом, а, разбивая поме­щение по высоте на две части, для двух зон: нижней (обслуживаемой) и верхней. В соответствии с этим составляют раздельные уравнения ба­лансов тепла и других вредных выделений. Аналогичный прием приме­няют для крупногабаритных в плане производственных помещений при неравномерном размещении оборудования. В связи с этим интересно представить механизм передачи и распространения тепла в помещении.

Потоки лучистого тепла от поверхностей нагретого оборудования и других источников, попадая на ограждения, трансформируются на них в кондуктивное (наружные ограждения) и конвективное (внутренние и некоторые наружные ограждения, поверхности ненагретого оборудова­ния, мебель и пр.) тепло. Потоки конвективного тепла от нагретого обо­рудования и вторичные потоки тепла от облучаемых поверхностей пред­ставляют собой потоки (струи) нагретого воздуха. Эти потоки устрем­ляются к потолку помещения, создавая под ним слой нагретого воздуха Охлажденные потоки воздуха стекают по внутренним поверхностям хо­лодных наружных ограждений и настилаются на пол помещения, обра­зуя слой холодного воздуха у поверхности пола. Взаимный лучистый теплообмен между потолком, полом и другими ограждениями сглажива­ет картину расслоения воздуха по высоте помещения. Однако главная роль в определении характера распределения температур по высоте и в плане помещения принадлежит вентиляции. Например, при сосредото­ченной подаче потоки приточного воздуха могут так перемешивать воз­дух в помещении, что температура по всему его объему выравнивается. Последнее обстоятельство, как правило, приводит к необходимости уве­личения воздухообмена в помещении.

Влаговыделения Мъл — это водяные пары, поступающие в воздух помещения. Источники влаговыделений весьма разнообразны. В жилых и общественных зданиях — это люди, оборудование предприятий об­щественного питания, горячая пища. В промышленных и коммуналь­но-бытовых зданиях — это открытые водные поверхности, смоченное оборудование и пол, пар, поступающий через неплотности оборудования и паропроводов, и др.

По влажностному режиму различают четыре категории помещений: мокрые (бани, прачечные, кожевенные заводы, красильные отделения текстильных фабрик и т. п.); влажные (производственные помещения текстильных и трикотажных фабрик); нормальные и сухие (цехи метал­лообработки, литейные и т. п.).

В некоторых случаях, когда по условиям производства требуется высокая влажность, а влаговыделения малы, влага вводится в воздух помещения искусственно в виде пара или разбрызгиваемой воды (доув - лажнение). В этом случае задача вентиляции — не удаление влаги из помещения, а поддержание влажности на заданном уровне.

Тепловые избытки и влагу называют вредными выделениями услов­но, поэтому воздух, удаляемый из помещений с избытками тепла и вла­ги, можно использовать для рециркуляции.

Выделения вредных веществ (газов, паров) и пыли Мвр разнообраз­ны по составу и количеству. Обычно их измеряют в кг/ч или в г/ч.

Теплоизбытки, влаговыделения и выделения вредных веществ вхо­дят компонентами в уравнения балансов вредных выделений, составляе­мых для помещения при расчете воздухообмена и решении некоторых других вентиляционных задач.