Правила расчета воздухообмена по вредным выделениям и по нормам кратности.

Требуемые воздухообмены общеобменной вентиляции в помещении в случае "один приток – одна вытяжка" (n=1, m=1).Последовательность расчета требуемого воздухообмена общеобменной вентиляции следующая:

1) задают параметры приточного и уходящего из помещения воздуха;

2) определяют требуемый воздухообмен для данного периода.

Требуемый воздухообмен по избыткам явной теплоты (Q_ИЗБ.Я, Вт)находят,решая систему двух уравнений: баланса помещения по явной теплоте и баланса по воздуху [6]:

,

где и – требуемые общеобменные вытяжка и приток, кг/ч;

с_В – удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг·К);

t_У и t_П – температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, ^ОС, для соответствующего периода года. Значение Q_ИЗБ.Я принимают для соответствующего периода по таблице курсовой работы «Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией или кондиционируемого помещения» (см. п. 3.6.5).

Для получения надежных результатов необходимо правильно выбрать t_У и t_П. В режиме ВЕНТИЛЯЦИИ при вытяжке из верхней зоны температуру удаляемого воздуха можно оценить по формуле:

, где .

Здесь Н – высота помещения, м; h_РЗ – высота рабочей зоны помещения, м, принимается равной 2 м, если люди в помещении стоят, и 1,5 м – если люди сидят или лежат; grad t – вертикальный градиент температуры, К/м, принимаемый в зависимости от удельной теплонапряженности помещения q_УД, Вт/м³, по табл. 3.8.1.1 [11]:

Таблица 3.8.1.1. Вертикальный градиент температуры в помещении в зависимости от его теплонапряженности.

Удельная теплонапряженность помещения qуд, Вт/м3	grad t, К/м
Более 23,2	0,8 – 1,5
11,6 – 23,2	0,3 – 1,2
Менее 11,6	0 – 0,5

В режиме КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА и вытяжке из верхней зоны обычно принимают t_У = t_В + 1, т.е. Δt = 1^оС. Для воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны, и при вентиляции, и при кондиционировании необходимо считать t_У = t_В.

Что касается температуры притока, в режиме КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА t_П обычно предварительно принимают на 6 .. 8 градусов ниже величины t_В, взятой для соответствующего периода года. В дальнейшем значение t_П может быть уточнено с последующим пересчетом воздухообмена по результатам проверки параметров приточной струи на входе ее в обслуживаемую зону помещения, а также с учетом возможности получения выбранной величины t_П в теплый период года наиболее рациональным способом. Это делается в рамках курсовой работы «Кондиционирование воздуха».

В режиме ВЕНТИЛЯЦИИ предварительно принимается: в холодный период t_П = t_В.ОТ; в теплый и переходный – на 0,5 … 1 градус выше наружной температуры для данного периода по параметрам «А» с учетом того, что в эти периоды наружный воздух подается непосредственно в помещение в качестве притока без дополнительной тепловлажностной обработки и немного подогревается только в вентиляторе.

При необходимости полученный таким образом воздухообмен можно уточнить, проведя расчеты по избыткам полной теплоты Q_ИЗБ.П, Вт, и по влаговыделениям М_ВП, кг/ч, с использованием следующих формул [6]:

; ;

где I_у и I_п – энтальпия, кДж/кг, а d_у и d_п – влагосодержание, г/кг, соответственно удаляемого и приточного воздуха. Они определяются графически после построения процесса изменения состояния воздуха в помещении на I-d-диаграмме. Результаты данного расчета не должны отличаться от вычислений по Q_ИЗБ.Я более, чем на 5 – 10%.

Требуемые воздухообмены в помещении с произвольным числом притоков и вытяжек.В общем случае, если в помещении “n” притоков и “m” вытяжек, требуемая по явной теплоте общеобменная вытяжка (индекс «У1») и общеобменный приток (индекс «П1») вычисляются по формулам [6]:

;

.

Требуемые воздухообмены в блоке смежных помещений.Если между смежными помещениями организовано перетекание воздуха, то расчет воздухообмена в них проводят совместно, учитывая, что для одного помещения перетекающий воздух – это вытяжка, а для другого – приток. Пример таких смежных помещений – блок «кухня и торговый зал» предприятия общественного питания. Расчет воздухообмена для этих помещений начинают с определения расхода воздуха в местных системах вентиляции кухни и потоков организованного перетекания воздуха из “чистого” зала в “загрязненную” кухню. В табл. 3.8.1.2 приведены рекомендуемые объемные расходы воздуха L для местной вентиляции помещения кухни. Массовые расходы G получаются из L умножением на плотность воздуха, взятую при соответствующей температуре.

Таблица 3.8.1.2. Рекомендуемые расходы воздуха, удаляемого от оборудования кухни, и расходы местного притока к такому оборудованию.

Типовое оборудование кухни	Расход удаляемого воздуха от ед. оборудования, м3/ч	Расход приточного воздуха на ед. оборудования, м3 /ч	Тип ПВЛУ	Количе-ство, шт
Плиты ПЭСМ-4ш Плиты ПЭСМ-2к Сковороды СЭСM-0,2 Сковороды СЭСM-0,5 Фритюрница ФЭСМ-20 Шкаф ШЖЭСМ-2 Котел КПЭСМ-60 Мармит МЭСМ-50 Шашлычная печь		--	МВО-450 МВО-450 МВО-450 МВО-450 МВО-450 МВО-840 МВО-450 МВО-450 Встроенное

Общие расходы местного притока G_П2 и местной вытяжки G_У2 из кухни определяют в зависимости от принятого теплового оборудования, снабженного ПВЛУ, в технологической части проекта (в соответствии с заданием).

Расход воздуха, перетекающего из торгового зала в горячий цех G_У2.ЗАЛА = G_ПЕРЕТ = G_{П3.КУХНИ}, кг/ч, определяют по средней скорости воздуха v_ПЕРЕТ в проемах, соединяющих чистое и загрязненное помещения:

,

где f_ПР – площадь проема, м²; r_В – плотность воздуха в обслуживаемой зоне помещения обеденного зала, кг/м³.

Средняя скорость перетекающего воздуха зависит от разности плотности воздуха в помещениях и минимальной скорости в верхней части проема, предотвращающей поступление вредностей из кухни в зал (0,2...0,3 м/с). Площадь сечения проемов принимают по строительной части проекта (высота раздаточного проема около 1.0 м).

Воздухообмен в торговом зале по избыткам явной теплоты (один приток и две вытяжки, т. е. n = 1, m = 2) находят из формул:

; G_П1 = G_У1 + G_У2.

Воздухообмен в горячем цехе по избыткам явной теплоты (обычно три притока и две вытяжки, т. е, n = 3, m = 2) определяют по общей формуле (см. выше), принимая:

G_П2 – поток воздуха, подаваемый местным притоком, кг/ч. Его температуру можно принять на 0,3 .. 0,5 градуса выше t_В.ЗАЛА;

G_П3 – расход перетекающего из зала воздуха с температурой t_П3 = t_В.ЗАЛА, кг/ч;

G_У2 – поток воздуха, удаляемый местными отсосами, кг/ч, с температурой t_У2 = t_{В.КУХНИ}.

Остальные параметры принимаются, как при схеме «один приток – одна вытяжка».

Расчетную величину воздухообмена в помещении G^Р, кг/ч, т.е. расход воздуха для подбора вентиляционного оборудования, выбирают по следующим соображениям:

– для ВЕНТИЛЯЦИИ:

1) если в помещении в теплый период года можно осуществлять требуемый воздухообмен через открытые проемы, то за расчетный воздухообмен принимается большая величина из требуемых воздухообменов в переходный и холодный периоды;

2) если в теплый период невозможно осуществлять естественное проветривание через окна (по технологическим, санитарно-гигиеническим или конструктивным причинам), то расчетный воздухообмен равен большему из требуемых воздухообменов по трем периодам;

– для КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА:

расчетным является больший из требуемых воздухообменов по двум периодам (ХП и ТП).

Если требуемые воздухообмены в разные периоды года отличаются значительно, может потребоваться уточнение необходимой температуры притока или фактической температуры внутреннего воздуха (только при вентиляции) для тех периодов, где требуемый воздухообмен был меньше окончательно принятого G^Р (обратная задача расчета воздухообмена), кроме случая, когда принимается решение о проектировании дополнительной системы вентиляции или КВ, подключающейся в период, для которого требуемый воздухообмен больше.

После выбора G^Р вычисляют объемные расходы воздуха по притоку и вытяжке, м³/ч: ; ; где плотность притока ρ_П и вытяжки ρ_У, кг/м³, вычисляется в зависимости от температур притока и вытяжки, взятых для того периода, для которого они являются наибольшими (обычно для теплого периода): . Поскольку эти плотности неодинаковы, объемный расход по притоку и по вытяжке также может несколько не совпадать. После этого вычисляются фактические кратности воздухообмена: , ч^-1, также отдельно по притоку и по вытяжке. Здесь V – объем помещения по внутреннему обмеру, м³. Подробнее см. приведенный в п.3.8.2 пример расчета воздухообмена.

После расчета L^Р необходимо сравнить их с минимальным количеством наружного воздуха L_СО2, м³/ч, которое определяют по выделениям углекислого газа:

Здесь M_СО2 – выделение СО₂ в помещении, л/ч (см. п.3.6.1); C_ПДК и C_П – соответственно максимально допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа во внутреннем воздухе и его концентрация в приточном воздухе, л/м³, определяемые по табл. 3.8.1.3 [12]:

Таблица 3.8.1.3. Концентрация СО₂ в приточном воздухе и его ПДК.

Район	CП, л/м3	Здание	CПДК, л/м3
Центр города (более 1 млн.чел)	0,75	Лечебные и детские	1,0
Район в черте города	0,5	Актовые, зрительные, спортивные залы и т.п. с большим числом людей	1,5
Загородная зона, небольшие поселки	0,4	При временном пребывании (магазины, кинотеатры)	2,0

Величина L_СО2 должна быть не меньше, чем предусмотрено нормами подачи наружного воздуха на одного человека L_О для соответствующих зданий. Например, в зрительных залах и магазинах, а также в других общественных зданиях при временном пребывании людей (менее 2-х часов) – не менее 20 м³/ч на человека, при постоянном пребывании людей в общественных зданиях (более 2-х часов непрерывно) – не менее 60 м³/ч на человека, в спортивных залах – 80 м³/ч на одного занимающегося и не менее 20 м³/ч на одного зрителя [10].

Кратностью воздухообмена Кр называют отношение часового объемного расхода приточного воздуха (кратность притока Кр_П) или расхода вытяжного воздуха (кратность вытяжки Кр_У) к объему вентилируемого помещения. Размерность кратности воздухообмена [ч^-1]. При определении расхода воздуха по кратностям необходимо учитывать, что должен соблюдаться баланс по притоку и вытяжке между сообщающимися между собой соседними помещениями, например, объединенными общим коридором или шлюзом (см. пример в п.3.8.3).

В курсовой работе для большинства помещений здания предусмотрено определение воздухообмена в м³/ч по нормативной величине кратности:

; ,

где L_П, L_У – расчетный воздухообмен помещения по притоку и по вытяжке, м³/ч;

Kр_П, Кр_У – нормативная кратность притока и вытяжки, ч^-1;

V – объем помещения по внутреннему обмеру, м³ – произведение площади на высоту Н "в чистоте", т.е. от пола до потолка.

Для некоторых помещений в литературе приводится нормативный воздухообмен на 1 человека Lo, м³/(ч·чел.). В этом случае расчетный воздухообмен помещения вычисляется по формуле:

,

где N_чел – количество людей в помещении. В отдельных помещениях, например, санузлах, душевых и т.д., роль N_чел играет число унитазов, душевых сеток и других подобных измерителей. В таких случаях это оговаривается в справочной литературе.

Нормативные значения кратностей воздухообмена и нормативного воздухообмена на 1 человека, унитаз и т.д. для различных помещений в зданиях разного назначения приведены в таблицах Главы 3 [10]. Если в таблице, относящейся к проектируемому зданию, сведения о некоторых помещениях отсутствуют, их можно найти в таблицах, относящихся к зданиям другого назначения.

Пример расчета воздухообмена по избыткам явной и полной теплоты и влаги.

Исходные данные: Общественное здание в г. Краснодаре, рассмотренное в разделе 3.6.

ВЕНТИЛЯЦИЯ. Расчетное помещение – зал обслуживания населения. Характеристики помещения, параметры микроклимата и результаты расчета тепловлаговыделений приведены в примерах 3.6.1 – 3.6.5. Схема организации воздухообмена – один приток, одна вытяжка с подачей воздуха в верхнюю зону и удалением также из верхней зоны.

ТП ^оС по формуле из п.3.8.1. В данном случае h_РЗ = 2 м, т.к. люди в помещении стоят. Величину grad t принимаем по табл. 3.8.1.1 при удельной теплонапряженности 7,3 Вт/м³. Расчет вначале ведем по избыткам явной теплоты.

ºС

ºС

кг/ч

ПП

ºС

ºС

кг/ч

ХП

ºС

ºС

кг/ч

кг/ч, т.е. соответствует требуемому воздухообмену в ТП уточняем и .

ºС

ºС. Поскольку это выше наружной температуры в ПП, равной +10^оС, полученный результат говорит о том, что в ПП необходимо продолжать подогрев притока, в данном случае до температуры +14,3^оС, во избежание переохлаждения помещения.

После построения процессов изменения сотояния воздуха в помещении на I-d-диаграмме можно проверить расчет воздухообмена по избыткам полной теплоты и влаговыделениям. Проверку проводим для условий ТП, поскольку именно по этому периоду был принят расчетный воздухообмен.

(по влаге);

где М_вп = 1,2 кг/ч – влагопоступления (см. пример 3.1);

(по полной теплоте).

Здесь Q_ИЗБ.П = Q_ИЗБ.Я + Q_СКР = 441,5 + (1073 – 215,5) = 1299 Вт (см. пример 3.6.1).

Значения I_п = 60, 0 кДж/кг и d_п = 12,35 г/кг определяются с помощью I-d-диаграммы или формул из п.3.4.1 для точки, лежащей на 0,5^оС выше точки, соответствующей параметрам «А» в ТП для рассматриваемого района, т.е. г.Краснодара по [1], а I_у = 68,3 кДж/кг и d_у = 14,25 г/кг – опять-таки графически после построения процесса изменения состояния воздуха в помещении на I-d-диаграмме для ТП. При этом используется значение углового коэффициента луча процесса:

Таким образом, отклонение воздухообмена, вычисленного по влаге, от определенного по явной теплоте, составляет , а при вычислениях по полной теплоте , что находится в допустимых пределах.

Вычисляем объемный расход воздуха и фактическую кратность воздухообмена, принимая температуры притока и уходящего воздуха наибольшими из всех расчетных периодов, т.е. в данном случае по ТП.

кг/м³; м³/ч; ч^-1

кг/м³; м³/ч; ч^-1.

Таким образом, расчет показывает, что объемные расходы притока и вытяжки отличаются незначительно, и этой разницей можно пренебречь.

Проверяем расчетный воздухообмен на соответствие санитарной норме: , где = 0,5 л/м³, =1 л/м³ (см. таблицу 3.8.1.3).

=185 л/ч; м³/ч; , поэтому оставляем воздухообмен, вычисленный по избыткам явной теплоты.

кондиционирование воздуха. Расчетное помещение – кабинет заведующего. Расчетные параметры наружного и внутреннего климата и результаты расчета теплопотерь в холодный период в режиме отопления приняты по методике раздела 3.4, результаты расчета тепло- и влагопоступлений – по примеру п.3.6.5. Схема организации воздухообмена – один приток, одна вытяжка с подачей воздуха в верхнюю зону и удалением также из верхней зоны.

ТП

ºС; ºС. Расчет ведем по явной теплоте.

кг/ч.

ХП

ºС; ºС.

кг/ч.

кг/ч, т.е. отвечает требуемому для ТП уточняем .

ºС

Вычисляем объемный расход воздуха и фактическую кратность воздухообмена, принимая температуры притока и уходящего воздуха наибольшими из всех расчетных периодов, т.е. в данном случае по ТП.

кг/м³; м³/ч; ч^-1.

кг/м³; м³/ч; ч^-1.

Таким образом, и здесь объемные расходы притока и вытяжки отличаются незначительно.

Проверяем расчетный воздухообмен на соответствие санитарной норме:

=25 л/ч; м³/ч; , поэтому оставляем воздухообмен, вычисленный по избыткам явной теплоты.