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 : 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 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 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 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

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

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 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 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.

Снижение температуры приточного воздуха в летний период с использованием адиабатического процесса испарения

На предприятиях ряда отраслей промышленности, расположенных в районах с сухим и жарким климатом, в процессе производства преобладает выделение явной теплоты при незначительных выделениях влаги. Для снижения температуры приточного воздуха в летнее время года используют адиабатический процесс испарения. Сущность такого способа снижения температуры состоит в следующем. Обрабатываемый в оросительной камере наружный воздух, вступая в контакт с капельками разбрызгиваемой воды, имеющей температуру мокрого термометра, приходит в состояние, близкое к состоянию насыщения (практически относительная влажность? = 95 %) за счет происходящего в этом случае испарения влаги. Очевидно, что испарение происходит только тогда, когда обрабатываемый воздух имеет относительную влажность ниже 100 %. В процессе испарения жидкости источником теплоты в системе вода - воздух является воздух, а условием переноса теплоты - разность температур между воздухом и водой. При температуре воды t м эта разность соответствует психрометрической разности температур.

Приточный воздух, отдавая явную теплоту в результате теплообмена с водой, охлаждается. Теоретически при достижении полного насыщения конечная температура воздуха должна быть равной температуре мокрого термометра t м, но в реальных условиях оросительной камеры кондиционера достичь такого состояния воздуха не удается. Следовательно, при использовании для снижения температуры воздуха адиабатического процесса испарения жидкости в летний период года из всех основных узлов форсуночного кондиционера должна функционировать только камера орошения. Разбрызгиваемая в камере орошения вода при контакте с обрабатываемым воздухом принимает температуру мокрого термометра.

Специальных охлаждающих устройств не требуется. Из общего количества разбрызгиваемой воды испаряется всего 3... 5 %, а остальная часть воды выпадает в поддон, откуда забирается насосом и подается к форсункам. Подпитка водой производится автоматически с помощью шарового крана.

Так как количество добавляемой воды незначительно, то температуру разбрызгиваемой воды для расчетов можно принимать равной температуре мокрого термометра, а конечное состояние обрабатываемого воздуха определяется на I-d-диаграмме (см. рис. 6.1) точкой пересечения линии I = const, проведенной через точку заданного состояния наружного воздуха (в летний период), с кривой? = 95 %. Исходные параметры наружного воздуха обозначим через t н и? н, а расчетные параметры внутреннего воздуха - через t в и? в. При этом? в может изменяться в допустимых пределах (см. табл. 3.2...3.4) , т. е. ? в = а...b, так как при данном способе обработки воздуха не возможно поддерживать постоянным заданное значение относительной влажности? в.

На рис. 1 изображена принципиальная схема системы кондиционирования воздуха в летнее время с использованием адиабатического процесса. Буквы Н, П и В на отдельных участках схемы связывают ее с I-d-диаграммой (рис. 2), на которой этими же буквами обозначено состояние воздуха на соответствующих участках схемы.

Рисунок 1. Схема системы кондиционирования воздуха в летнее время с использованием адиабатического процесса обработки воздуха: 1 - кондиционируемое помещение; 2 - кондиционер; 3 - калорифер первого подогрева; 4 - оросительная камера; 5 - калорифер второго подогрева; 6 - вентилятор

Рисунок 2. Построение на I- d-диаграмме адиабатического процесса обработки воздуха в форсуночном кондиционере в летнее время

Наружный воздух в количестве G, кг/ч, поступает в кондиционер 2 (см. рис. 1), а после обработки - в помещение 1. Отработавший воздух удаляется из помещения с помощью вытяжной системы. Такую схему кондиционирования называют прямоточной. На рис. 1 кондиционер условно разделен на три части в соответствии с составляющими его элементами.

Построение процесса кондиционирования воздуха на I-d-диаграмме начинают с нанесения точки Н, характеризующей состояние наружного воздуха (см. рис. 2). Так как в летний период оба калорифера отключены, то наружный воздух с параметрами t н, d н, ? н поступает в дождевое пространство (оросительную камеру), где при контакте с капельками воды, имеющей температуру мокрого термометра, происходит процесс адиабатического испарения, которому на I-d-диаграмме соответствует адиабатический луч НП (угловой коэффициент? ув = 0). Процесс завершается в точке П пересечения этого луча с кривой? = 95 %. При этом температура t п является предельно возможной при использовании адиабатического процесса.

Таким образом, при указанной обработке температура воздуха снижается на?t = t н – t п. Теплосодержание воздуха при этом сохраняется примерно постоянным. Из рис. 2 видно, что чем больше? н, тем меньше?t. Поэтому использование адиабатического процесса для снижения температуры приточного воздуха целесообразно только при сравнительно низких значениях относительной влажности наружного воздуха.

В рассматриваемых условиях параметры точки П являются параметрами приточного воздуха. Если известны количества теплоты и влаги, выделяющиеся в помещении, а, следовательно, и угловой коэффициент луча процесса? п, то дальнейшее построение процесса производят так. Через точку П проводят луч ПВ (соответствует процессу, происходящему в помещении) до пересечения его с изотермой, соответствующей заданному значению внутренней температуры. Определив в результате такого построения положение точки В, т.е. ее параметры, можно, используя формулу (1), рассчитать количество приточного вентиляционного воздуха.

Если относительная влажность, соответствующая точке В, удовлетворяет заданным пределам (? в = а...b), то построение процесса считают законченным. Однако на практике часто складываются такие условия, при которых линия луча процесса изменения состояния воздуха в помещении проходит в зоне высоких значений относительной влажности, поэтому координаты (т.е. параметры) точки В выходят за допустимые пределы. В этих случаях при обработке наружного воздуха рекомендуется использовать схему кондиционирования, показанную на рис. 3. Эта схема предусматривает подачу только части наружного воздуха в дождевое пространство, а остальная часть необработанного воздуха смешивается с обработанным воздухом с помощью байпасного воздуховода.

Рисунок 3. Схема системы кондиционирования воздуха в летнее время с использованием адиабатического процесса обработки и подмешивания части наружного воздуха в зоне за оросительной камерой(номера позиций соответствуют рис. 1)

Обрабатываемая часть наружного воздуха G дп, кг/ч, имеет на входе в дождевое пространство параметры, соответствующие точке Н (рис. 4), а на выходе из оросительной камеры - параметры состояния, характеризуемые точкой О (как результат адиабатического процесса). Другая часть воздуха в количестве (G б с состоянием Н, минуя оросительную камеру, смешивается с воздухом, выходящим в количестве G дп из оросительной камеры. В результате термодинамического процесса образующаяся смесь в количестве G 0 будет иметь параметры состояния приточного воздуха, соответствующие на I-d-диаграмме точке П. При поступлении приточного воздуха в помещение устанавливается заданное состояние внутреннего воздуха (точка В). С этими параметрами воздух удаляется из помещения системой вытяжной вентиляции.

Рисунок 4. Построение на I-d-диаграмме адиабатического процесса обработки воздуха в летнее время с подмешиванием части наружного воздуха в зоне за оросительной камерой

Рассмотрим построение данного процесса обработки наружного воздуха при кондиционировании на I-d-диаграмме (см. рис. 4). Исходными данными являются расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха, а также угловой коэффициент луча процесса в помещении. Построение процесса на I-d-диаграмме начинают с нанесения точки Н, имеющей параметры наружного воздуха. Далее через точку Н проводят луч адиабатического процесса испарения (? ув = 0) до его пересечения с кривой? = 95 %, получая точку О, параметры которой определяют состояние воздуха, покидающего в количестве G дп дождевое пространство. Затем на i-d-диаграмме по заданным параметрам внутреннего воздуха наносят точку В (в этом случае? в принимает вполне определенное значение). Через точку В проводят луч, соответствующий процессу в помещении, до пересечения его с лучом НО, соответствующим адиабатическому процессу в оросительной камере. Точка пересечения П определяет параметры приточного воздуха, получающегося при смешивании наружного воздуха из байпасного воздуховода и воздуха, обработанного в кондиционере.

Так как в результате выполненного построения определились параметры приточного воздуха, то его количество можно вычислить по формуле (1). Для того чтобы определить количество воздуха, пропускаемого через дождевое пространство G дп и байпасный воздуховод G б, используем пропорцию , из которой следует, что G б = G 0

Количество воздуха, проходящего через дождевое пространство, G дп = G 0 – G б.

Количество влаги W исп, кг/ч, подлежащей испарению для увлажнения воздуха в рассматриваемой схеме, можно определить по формуле

Рассмотренный способ обработки воздуха нельзя использовать в случаях, когда заданные параметры (тепло- и влагосодержание) приточного воздуха ниже соответствующих параметров наружного воздуха. В таких случаях рекомендуется применять схему обработки воздуха с его охлаждением и осушением.

Исходные данные:

1. Тепловой баланс помещений составляется по двум периодам года:

по ТП - тёплому периоду

как по явному теплу ΣQ я , так и по полному теплу ΣQ п .

по ХП - холодному периоду

2. Наружные метеорологические условия (для Москвы):

ТП : t H „A“ = 22,3 °C; J Н „А“ = 49,4 кДж/кг;

ХП : t Н „Б“ = -28 °C; J Н „Б“ = -27,8 кДж/кг.

Расчет поступлений влаги в помещение Σ W .

Температура внутреннего воздуха в помещении:

ТП - t В не более, чем на 3 °С выше расчетной температуры по параметрам “А”;

ХП - t В = 18 ÷ 22°С.

РАСЧЕТ.

Расчет начинаем с тёплого периода года ТП , так как воздухообмен при этом получается максимальным.

Последовательность расчета (см. Рисунок 1):

1. На J-d диаграмму наносим ( ) Н - с параметрами наружного воздуха:

t Н „А“ = 22,3 °C; J Н „А“ = 49,4 кДж/кг

d Н „А“ .

Точка наружного воздуха — ( ) Н будет являться и точкой притока — ( ) П .

2. Наносим линию постоянной температуры внутреннего воздуха — изотерму t В

t В = t Н „А“ 3 = 25,5 °C.

где: V - объём помещения, м 3 .

4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте.

Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий.

t y =t B + grad t(H-h p.з.), ºС

где: Н — высота помещения, м ;
h р.з. - высота рабочей зоны, м .

На J-d диаграмму наносим изотерму уходящего воздуха t y *.

Внимание! При кратности воздухообмена более 5, принимается t y =t B .

(численное значение величины тепло-влажностного отношения примем 6 200).

На J-d диаграмме через точку 0 на шкале температур проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 6 200 и проводим луч процесса через точку наружного воздуха — ( )H параллельный линии тепло-влажностного отношения.

Луч процесса пересечёт линии изотерм внутреннего и уходящего воздуха в точке В и в точке У .

Из точки У проводим линию постоянной энтальпии и постоянного влагосодержания.

6. По формулам определяем воздухообмен по полному теплу

7. Вычисляем нормативное количество воздуха, требуемое для людей находящихся в помещении.

Минимальная подача наружного воздуха в помещения.

Род зданий	Помещения				Приточные системы
	с естественным проветриванием	без естественного проветривания
	Подача воздуха
Производственные	на 1 чел., м 3 /ч	на 1 чел., м 3 /ч	Кратность воздухообмена, ч -1	% от общего воздухообмена не менее
	30*; 20**	60	≥1	—	Без рециркуляции или с рециркуляцией при кратности 10 ч -1 и более
	—	60 90 120	—	20 15 10	С рециркуляцией при кратности менее 10 ч -1
Общественные и административно-бытовые	По требованиям соответствующих глав СНиПов	60 20***	—	—	—
Жилые	3 м 3 /ч на 1 м 2		—	—	—

Примечание. * При объеме помещения на 1 чел. менее 20 м 3

** При объеме помещения на 1 чел. 20 м 3 и более
*** Для зрительных и актовых залов, залов совещаний, в которых люди находятся до 3 ч непрерывно.

Дальнейший расчет проводим по большей величине, исходя из п. 6 или минимальной подачи наружного воздуха.

Проводим расчет для ХП.

Последовательность расчета (см. рисунок 2):

1. На J-d диаграмму наносим ( ) Н — с параметрами наружного воздуха:

t Н „Б“ = -28°C; J Н „Б“ = -27,8 кДж/кг

и определяем недостающий параметр — абсолютную влажность или влагосодержание d Н „Б“ .

2. Принимаем температуру воздуха в помещении.

При наличии тепловых избытков лучше принять верхний предел

t В = 22°С.

В этом случае стоимость вентиляции будет минимальной.

4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте

Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий

и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения

t y = t B + grad t(H-h р.з.), ºС

где: Н — высота помещения, м ;
h р.з. - высота рабочей зоны, м .

На J-d диаграмму наносим изотерму уходящего воздуха t y .

5. Принимаем, что температура приточного воздуха t П отличается от внутренней температуры воздуха в помещении t В не более чем на 5°С.

t П = t В - 5 = 22 — 5 = 17°С.

На J-d диаграмму наносим изотерму приточного воздуха.

6. Проводим линию постоянного влагосодержания — d = const из точки наружного воздуха – ( ) Н , до изотермы.

Получаем точку — ( ) К с параметрами воздуха после нагрева в калорифере.

Одновременно это будет и точка приточного воздуха — ( ) П .

Для нашего примера примем величину тепло-влажностного отношения

На J-d диаграмме проводим линию тепло-влажностного отношения через ( )0 на шкале температур, а затем через точку приточного воздуха — ( ) П проводим параллельную линию линии тепло-влажностного отношения до пересечения с изотермой внутреннего — t В и уходящего — t У воздуха. Получаем точки — ( ) В и ( ) У .

7. По формулам определяем воздухообмен по полному теплу

Полученные численные значения должны совпадать с точностью ±5%.

8. Полученные величины воздухообменов сравниваются с нормативным воздухообменом и принимается большая из величин.

Внимание!

Если нормативный воздухообмен превышает расчётный, то требуется перерасчёт температуры приточного воздуха.

В конечном итоге мы получили две величины воздухообменов: по ТП и ХП .

Вопрос — как быть?

Варианты решения:

1. Приточную систему рассчитывать на максимальный воздухообмен и установить на электродвигателе вентилятора регулятор частоты вращения, задействованный от температуры внутреннего воздуха. Вытяжную систему выполнить либо с естественной циркуляцией, либо механическую, задействованную от того же регулятора частоты вращения.

Система эффективная, но очень дорогая!

2. Выполнить две приточные установки и две вытяжные установки. Одна приточная и одна вытяжная установка работают в ХП . Приточная система с воздухонагревателем, который рассчитан на подогрев наружного воздуха от параметров “Б” до температуры притока. Вторая пара систем — приточная установка без калорифера, работает только ТП .

3. Выполнить только приточную систему на подачу по ХП и одну вытяжную систему такой же подачи, а воздухообмен в ТП осуществить через открытые окна.

Пример.

В административном здании — помещение атриума, с габаритными размерами в плане:

9 × 20,1 м

и высотой - 6 м

необходимо поддерживать температуру воздуха в рабочей зоне (h = 2 м )

t В = 23ºС и относительную влажность φ В = 60%.

Приточный воздух подаётся с температурой t П = 18ºС .

Полные тепловыделения в помещении составляют

∑Q полн. = 44 кВт,

явные тепловыделения равны ∑ Q явн. = 26 кВт,

поступление влаги равны ∑ W = 32 кг/ч .

Решение (см. рисунок 3).

Для определения величины углового коэффициента необходимо привести все параметры согласно J - d диаграмме .

∑ Q полн. = 44 кВт × 3600 = 158400 кДж/кг.

Исходя из этого, угловой коэффициент равен

Градиент температуры воздуха по высоте помещения составит (определяем по таблице)

grad t = 1,5ºС.

Тогда, температура уходящего воздуха равна

t У = t В + grad t(H — h р.з.) = 23 + 1,5 (6 — 2) = 29 ºС.

На J — d диаграмме находим точку В с параметрами внутреннего воздуха ( ) В :

t В = 23ºС; φ В = 60%.

Проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 4950 через точку 0 шкалы температур и, параллельно этой линии проводим наш луч процесса через точку внутреннего воздуха — ( ) В.

Так как, температура приточного воздуха t П = 18ºС , то точка притока П будет определяться, как пересечение луча процесса и изотермы t П = 18ºС .

Точка уходящего воздуха У лежит на пересечении луча процесса и изотермы t У = 29 ºС .

Получаем параметры реперных точек:

В t В = 23ºС; φ В = 60%; d В = 10,51 г/кг; J В = 49,84 кДж/кг;

П t П = 18ºС; d П = 8,4 г/кг; J П = 39,37 кДж/кг;

У t У = 29ºС; d У = 13,13 г/кг; J У = 62,57 кДж/кг.

Определяем расход приточного воздуха:

• по теплосодержанию

т.е. мы получим практически одинаковый расход приточного воздуха.

Таким образом, кратность воздухообмена по притоку составляет менее 5.

Так как, кратность воздухообмена по притоку составляет больше 5, то необходимо выполнить расчет из условия, что уходящую температуру внутреннего воздуха t У необходимо принимать равной внутренней температуре воздуха в помещении t В , т.е.

t У = t В

и формула для определения количества воздуха приняла бы вид:

• по теплосодержанию

Принципиальную схему приточной вентиляционной установки смотри рисунок 4.

| Требования к параметрам наружного и внутреннего воздуха | Организация воздухообмена в помещении | | Основное оборудование |

Определение требуемого количества приточного и вытяжного воздуха

В результате определенной деятельности человека, технологических процессов в помещениях может выделяться теплота (явная, скрытая и полная), влага, а также вредные вещества в виде паров, газов, аэрозолей, пыли и т.д.

Явной теплото й называется теплота, поступающая в помещение от нагретых поверхностей оборудования, материалов, источников искусственного освещения, людей и от солнечной радиации, скрытой теплотой - теплота, вносимая водяным паром, источниками которого являются технологическое оборудование и процессы, люди, животные. Полная теплота равна сумме явной и скрытой теплоты. В зданиях с повышенной площадью остекления значительным источником теплопоступлений (особенно в теплый период) может быть солнечная радиация, проникающая в помещение через заполнения световых проемов и через нагретые массивные наружные ограждения

Выделение влаги происходит от людей, животных, смоченных поверхностей, поверхности бассейнов и технологического оборудования. Расчетное количество поступающей в помещение теплоты и влаги, других вредных выделений находят по известным методам .

Для определения расчетного количества приточного и вытяжного воздуха необходимо знать количество поступающей за 1 час теплоты и влаги, вредных веществ (ВВ) в виде паров, газов, пыли и других частиц в воздухе помещений, а также их предельно допустимую концентрацию (ПДК) в помещении и их количество в 1 м 3 приточного воздуха.

Определение количества вентиляционного воздуха по кратности

По кратности воздухообмена количество приточного и вытяжного воздуха находят преимущественно в жилых и общественных зданиях, в которых от людей выделяются продукты их жизнедеятельности: тепло, водяные пары и углекислота СО 2 . Для ряда помещений жилых и общественных зданий норма минимального воздухообмена приведена в .

Определение количества вентиляционного воздуха для удаления избыточной теплоты

Количество воздуха, м 3 /ч, необходимого для удаления явной избыточной теплоты в помещении, определяется по формуле

L = Qяизб / c p (tу - tп),

где Qяизб - количество явной избыточной теплоты, кДж/ч (Вт), равное разности явной теплоты, поступающей в помещение (теплопоступления), и теплоты, расходуемой в помещении (теплопотери);

с, р - соответственно удельная теплоемкость, кДж/кг·°C (Вт/кг), и плотность влажного воздуха, кг/м3;

tу, tп - температура соответственно удаляемого и приточного воздуха,°C.

Температуру удаляемого воздуха с достаточной точностью можно определить по формуле

tу = tр.з + t (Н - 2) (4)

где tр.з - температура воздуха в рабочей или обслуживаемой зоне;

t - температурный градиент, т. е. изменение температуры воздуха по высоте, для горячих помещений равный 1 ÷ 1,5°C/м, для обычных - 0,2 ÷ 1,0°C/м,

Н - расстояние от пола до середины вытяжного отверстия, м;

2 - высота рабочей зоны, м.

Температуру приточного воздуха принимают по расчету с учетом расстояния от рабочей зоны до середины отверстия приточного воздухораспределителя и его типа, а также формы самого отверстия. Обычно температура tп меньше температуры воздуха в помещении на 4 ÷ 6°C.

При полных избытках теплоты (с выделением влаги) количество необходимого воздуха находят по формуле

L = Qпизб / (Iу - Iп), (5)

где Iу, Iп - энтальпия (теплосодержание) соответственно удаляемого и приточного воздуха, кДж/кг. Значения теплосодержаний воздуха обычно находят при построении на I - d диаграмме процессов изменения состояния приточного воздуха при ассимиляции им избытков теплоты и влаги.

Определение количества вентиляционного воздуха для удаления избыточной влаги

В ряде помещений, в которых влаговыделения являются определяющими (помещения бассейнов, прачечные, бани и пр.), количество воздуха находят по формуле

L = D / (dу - dп) p, (6)

где dу, dп - влагосодержание удаляемого и приточного воздуха, г/кг, зависящее от его температуры и относительной влажности. Значения влагосодержания также находят по I - d диаграмме.

Определение количества вентиляционного воздуха для удаления вредных веществ

Необходимое для удаления вредных веществ количество воздуха определяют по формуле

L = G / (ПДК - Сп), (7)

где G - количество выделяемых вредных веществ, мг/м 3 ;

В отдельных производственных цехах (например, деревообработка, производство мебели и др.) количество вентиляционного воздуха определяется суммарным количеством воздуха, отсасываемого от укрытий, зонтов по данным технологов.