Расчетные параметры наружного воздуха и микроклимат помещений
Задание на проектирование
В курсовом проекте (работе, РГЗ) Вам необходимо выполнить расчет гравитационной или механической системы вентиляции реконструируемого здания в соответствие с повариантно заданным схематичным планом вертикальной или горизонтальной разводки воздуховодов.
Расчет выполняется на основе анализа системы вентиляции с вычислением необходимого воздухообмена и площади сечения вытяжных каналов и решеток.
Вариант задания Вы выбираете по последней и предпоследней цифрам в своей зачетной книжке из представленных в табл. 1.1 значений.
Привязка здания к местности осуществляется на основании варианта генплана, схематично приведенного на рис.1.3 и 1.4 или вами выбранного генплана. Необходимые сведения по климатическим данным населенных пунктов по месту проектирования системы вентиляции зданий приведены повариантно в табл. А.1 Приложения А.
На основании нормативных требований [15] вентиляция жилого дома принимается естественной вытяжной во внутристенных каналах, приток воздуха в помещения неорганизованный. Поступление свежего воздуха в помещение осуществляется за счет движения воздуха через форточки и неплотности в дверных и оконных проемах (табл.А.2-А.4 Приложения А).
Определение размеров вентканалов реконструируемой гравитационной вентиляционной системы осуществляется при следующих данных: расчетные значения температуры воздуха внутри помещений принять в соответствие с повариантно заданными значениями из табл. А.2 Приложения А.
Каналы на чердаке и вытяжная шахта на кровле проектируются утепленными из красного кирпича. В соответствие с положениями СНиП [17] они должны иметь термическое сопротивление не менее чем термическое сопротивление наружных стен жилых зданий в климатическом районе строительства.
В зданиях с теплым чердаком удаление воздуха из чердака следует предусматривать через одну вытяжную шахту на каждую секцию дома с высотой шахты не менее 4,5 м от перекрытия над последним этажом.
Остальные сведения принимаются с учетом задания по табл. 1.1.
2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ СИСТЕМАХ
ВЕНТИЛЯЦИИ
Вентиляция — процесс организации воздухообмена в жилых, общественных или производственных помещениях, обеспечивающий нормативные гигиенические или технологические параметры воздуха внутри помещений. Реконструкция таких систем заключается в полной или частичной замене оборудования на более эффективное или системы в целом.
В жилых и общественных зданиях источниками загрязнения воздуха являются бытовые и осветительные приборы, газовые и электрические плиты и печи, жарочные и сушильные шкафы и пр. К основным вредным факторам в таких помещениях относятся: избыточная теплота, пыль, продукты неполного сгорания бытового газа, углекислый газ, антропотоксины (аммиак, сероводород, летучие жирные кислоты)*, которые существенно нарушают ощущение комфортности [1, 9,12].
При расчете вентиляции жилых и общественных зданий необходимый объем приточного воздуха определяется либо по минимальному нормативному значению подачи наружного воздуха на 1 человека, либо по кратности воздухообмена, причем, в зависимости от назначения помещения, воздухообмен может нормироваться как по притоку или только по вытяжке, иногда по обоим показателям одновременно (см. табл.А.2 и А.4 Приложения А).
В производственных помещениях параметры воздушной среды в рабочей зоне должны соответствовать гигиеническим требованиям к микроклимату производственных помещений [11], а содержание вредных газов, паров и пыли — требованиям ГОСТ [8].
2.1 Классификация реконструируемых систем вентиляции
При проектировании реконструируемых систем вентиляции в первую очередь определяется тип существующей или спроектированной ранее вентсистемы. Классификация по типу вентиляционных систем выполняется на основании следующих основных признаков [21]:
− по способу перемещения воздуха: естественная или искусственная;
− по назначению: приточная или вытяжная система вентиляции;
− по способу организации воздухообмена: общеобменная или местная.
На основании положений СНиП [17] на рис.2.1 представлена основная концепция обеспечения эффективной работы системы вентиляции при проектировании или реконструкции помещений и здания в целом, которая наглядно показывает, что объем наружного воздуха GI + GИНФ, необходимый для эффективного воздухообмена, должен компенсироваться суммой объемов удаляемого воздуха GE1 и GE2 с учетом эксфильтрации GЭКС, на основе которых в помещениях должно поддерживаться небольшое избыточное давление, обычно не более 15 Па.
* Быков Г.А., Мхитарян Н.М. Экология микроклимата газифицированных помещений. В ж. Экотехнологии и ресурсосбережение. № 2. 2001. с. 42 - 48.
Аннотация-(шрифт по GOST type А)
| ||||||||||||||||||||||||||
| ОГУ 08.03.01 2. 4. 16. 19 ОВ ПЗ | ||||||||||||||||||||||||||
| Изм. | Лист | №докум. | Подпись | Дата | ||||||||||||||||||||||
| Разработал | КУРСОВОЙ ПРОЕКТ | Стадия | Лист | Листов | ||||||||||||||||||||||
| Руководит. | У | 1 | ||||||||||||||||||||||||
| Н.контроль | Реконструкция системы вентиляции 5-и этажного жилого дома по ул.Кирова,24. г.Оренбурга | 15Стр(б)ТГВ | ||||||||||||||||||||||||
| Реценз. | ||||||||||||||||||||||||||
Рисунок 1.1 – Образец оформления второго листа пояснительной записки
| Таблица 1.1 - Исходные данные и параметры к расчету реконструируемой системы вентиляции здания | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Последняя цифра в зачетке | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вариант генплана | Рис. 1.3 | Рис.1.4 | Рис. 1.3 | Рис.1.4 | Рис. 1.3 | Рис.1.4 | Рис. 1.3 | Рис.1.4 | Рис. 1.3 | Рис.1.4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| № климатичес. зоны | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Код участка генпла-на (рис.1.3 и 1.4) | 1А 2А | 2Д | 1Q | 3Q | 3А 4Б | 2В | 3F | 4F | 2Д | 4В 4Г | 1F 2F | 4V | 4А 4Б | 3Д 4Д | 3V | 4Q | 2А 3А | 2В 3В | 1G 2G | 3U | |||||||||||||||||||||||
| Ориентация фасадов зданий | С | В | З | С | Ю-В | В | С | С-З | Ю | С | С-З | С-З | С | С-В | З | С-З | С-В | С | Ю | Ю-З | |||||||||||||||||||||||
| Высота этажа, HЭ, м | 2,7 | 3,2 | 2,4 | 2,6 | 3,0 | 2,7 | 3,0 | 3,2 | 2,4 | 2,7 | 2,8 | 3,0 | 3,2 | 2,7 | 2,8 | 3,0 | 2,4 | 2,7 | 2,4 | 3,2 | |||||||||||||||||||||||
| Размеры зданий в плане, м | 12х | 10х16 | 12х | 9х16 | 12х | 9х20 | 8х16 | 12х | 9х16 | 8х17 | 12х | 12х | 9х18 | 12х | 8х16 | 12х | 12х | 9х16 | 9х18 | 12х | |||||||||||||||||||||||
| Площадь окон в помещении, кв.м | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 1,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,5 | 2,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,5 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 1,5 | 3,0 | |||||||||||||||||||||||
| Этажность зданий | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Номера зданий к расчету | 1-4 | 17-18 | 2-3 | 31-34 | 5-7 | 20 -22 | 25, | 36, | 17-18 | 10-12 | 5,7-9 | 18-20 | 7-9 | 14-16 | 16-17 | 30, | 4-6 | 19-21 | 10-12 | 28, | |||||||||||||||||||||||
| Схема вентиляции | Схема "1" | Схема "2" | Схема "3" | Схема "4" | Схема "5" | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Предназначение системы вентиляции | Воздухообмен общий | Вытяжка воздуха из ванных и туалетов | Приток и вытяжка из кухонь- столовых | Вентиляция из ку-хонь, ванн и туалетов | Вентиляция общая | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Предпоследняя цифра в зачетке | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расчет вентиляции | По всем зданиям | По проекту | По проекту | По проекту | По всем зданиям | По всем зданиям | По всем зданиям | По проекту | По всем зданиям | По проекту | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Протяженность вентиляционных каналов и расход удаляемого воздуха | h1 = 0,5 l1= 0,4 м h3 = Н | h2 = 0,3 l2 = 0,4м | h1 = 0,3 l1=0,4м h3 = Н | h2 = 0,5 l3 = 0,8м | h1 = 0,3 l1=0,6м h3 = Н | h2 =0,5 l3 = 1,8м | h1 = 0,3 l1=0,4 м h3 = Н | h2 = 0,1 l = 0,5м | h1 = 0,5 l1=0,4м h3 = Н | h2 = 0,1 l1 = 0,4м | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| L = по расчету,м3/ч | L=по расчету,м3/ч | L=по расчету,м3/ч | L=по расчету,м3/ч | L= по расчету,м3/ч | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Вентиляционная ветвь схемы считается расчетной от жалюзийных решеток до устья шахты. Здесь Н- расстояние от оси вентиляционной решетки 1 этажа до оголовка вентиляционной шахты
 |
1) 2) 3) 4) 5)
|
Рисунок 1.3 – Генплан 1-го варианта расчетной схемы системы вентиляции
Рисунок 1.4 - Генплан 2-го варианта расчетной схемы системы вентиляции
В аналитической форме это утверждение можно представить следующим балансовым уравнением:
GI + GИНФ = GE1 + GE2 + GЭКС (2.1)
Герметичность современных зданий, возведенных по новейшим технологиям, обеспечивает общую эксфильтрацию Gэкс на уровне 5% от производительности вентсистем. Проблемы, возникающие в зданиях с недостаточным притоком наружного воздуха или давления в помещениях, являются следствием неверного выбора нормативных параметров в проектах отопительно—вентиляционных систем. Выбор нормативных параметров воздушной среды при реконструкции зависит от ряда факторов, в т.ч. от назначения помещений, режима работы и характера выделяющихся вредностей в них, от количества и расположения рабочих мест, оборудования и пр.
 |
зал
 | |||||||||
 | | ||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
G1 GЭКС
 | |||||
 | |||||
 | |||||
GИНФ
GЕ1
 | |||||
 | |||||
 | |||||
кухня
GЕ2
GЭКС GИНФ G ЭКС GИНФ
 | | ||||
 |
Рисунок 2.1 - Схема организации естественной неорганизованной вентиляции жилых помещений
Вентиляция по способу перемещения воздуха бывает [9,21]:
− с естественным удалением воздуха через вентиляционные каналы;
− с механическим побуждением притока и удаления воздуха, в том числе совмещенная с воздушным отоплением;
− комбинированная с естественным притоком и удалением воздуха через вентиляционные каналы с частичным использованием механического побуждения [21].
Естественная вентиляция или аэрация в помещениях осуществляется за счет разности давления, которая создается вследствие различия температуры (плотности) воздуха внутри и снаружи помещения, изменения давления в зависимости от высоты здания или под действием ветрового напора. Воздухообмен при этом осуществляется через окна, фрамуги, вытяжные шахты и дефлекторы, открытые аэрационные и дверные проёмы, ворота или другим естественным путем.
Естественная вентиляция, в основном, применяется в помещениях жилых и общественных зданий (школы, детские сады и пр.).
Процесс перемещения воздуха с помощью вентиляторов называется механической вентиляцией и может быть осуществлен осевыми, центробежными, шахтными вентиляторами, эжекторами, вакуум — насосами, тягодутьевыми машинами и т.п. [9,21].
В производственных помещениях обычно используется смешанная система вентиляции — механическая и естественная, местная вытяжная и местная приточная, общеобменная приточно—вытяжная, при этом количество подаваемого вентиляционного воздуха (воздухообмен) рассчитывается на снижение концентрации выделяющихся вредностей до допустимого уровня на рабочих местах.
Местная приточная вентиляция используется для создания в необходимых зонах помещений воздушных оазисов или душей, струйных укрытий или воздушных завес. Воздушный оазис — это часть помещения, в котором вследствие местной подачи свежего воздуха обеспечиваются комфортные условия при наличии неблагоприятных условий в остальном объеме помещения.
Разновидностью местных систем являются также воздушные (воздушно—тепловые) завесы в виде плоских струй, подаваемых по бокам, сверху или снизу от входа в помещения; завесы предотвращают поступление холодного наружного воздуха в помещение в отопительный период года.
Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления загрязненного воздуха из зоны локальных вредностей при открытых производственных процессах (сварка, склеивание, шлифование и т.д.) или непосредственно от источников вредных выделений (деревообрабатывающие станки, гальванические ванны и пр.), что предотвращает распространение загрязнений по всему объему производственного помещения. В бытовых условиях примером такой системы вентиляции может служить кухонная вытяжка.
Основным элементом местной системы вытяжной вентиляции являются отсосы или вытяжки, т.е. воздухоприемные устройства различной конфигурации, которые могут быть встроены в технологическое оборудование либо монтируются на нем или над ним в виде стационарных устройств с возможностью перемещения в горизонтальной или вертикальной плоскости [21].
Эффективность работы отсосов (массовая доля уловленных загрязняющих веществ) находится в пределах от 40% до 100% в зависимости от типа используемого оборудования. Не уловленная часть вредных веществ, попадающая в воздух помещения, должна удаляться системой общеобменной вентиляцией. От правильности расчета и выбора местных отсосов зависит эффективность работы всей системы вентиляции производственного помещения и состояние воздушной среды в нем.
Для очистки воздуха от газов и паров, выделяющихся в результате различных технологических процессов, используются самые разнообразные способы, основанные на процессах адсорбции и абсорбции, каталитического сжигания, химических реакций и др. [1,21].
Для очистки воздуха от пыли используется пылеулавливающее оборудование, работающее по принципу мокрого или сухого пылеулавливания.
Очистку воздуха от пыли в системах с искусственным побуждением следует проектировать так, чтобы содержание пыли в подаваемом воздухе при подаче его в помещения жилых и общественных зданий не превышало ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов [2].
Вентиляция, охватывающая весь объем жилого помещения или его верхнюю либо нижнюю зоны, называется общеобменной, она работает как на подачу воздуха - приточные системы, так и на удаление его за пределы помещения - вытяжные системы [9].
В помещениях, где выделение теплоты и влаги обусловливает естественный подъем воздуха, вытяжку обычно осуществляют из верхней зоны. Приточный воздух целесообразно подавать таким образом, чтобы он доходил до потребителя наболее чистым и свежим, не снижая условий комфортности.
Применение схемы вентиляции "сверху вверх" (приток и вытяжка организуются в верхней зоне) целесообразно проектировать для помещений с большими тепловыделениями, где приточный воздух может подаваться с температурой ниже температуры воздуха tвн внутри помещения.
Схема "сверху вниз" применятся при местной вытяжке от тепловыделяющего оборудования и при выделении пыли; схема "снизу вверх" — в случаях, когда выделяются легкие газовые и пылевые вредности или воздух подается с температурой выше tвн (воздушное отопление) [9].
Распределение приточного воздуха в помещении определяется скоростью, направлением и температурой воздуха при истечении его из отверстий; формой, расположением и количеством последних; наличием в помещении теплых струй и потоков от оборудования или из соседних помещений и т.д. В гигиеническом отношении желательно осуществлять подачу приточного воздуха в нижнюю зону помещения с небольшой скоростью (до 0,3 м/с).
Подача приточного воздуха осуществляется струями, которые могут быть свободными и стесненными (например, строительными конструкциями), настилающими (направленными вдоль поверхности ограждения), затопленными (в вентилируемом объеме), изотермическими и неизотермическими. По форме поперечного сечения струи делятся на круглые или осесимметричные, плоские и веерные (радиальные) - зависят от формы приточного отверстия (насадка). Практически все приточные вентиляционные струи являются турбулентными [1,9,21].
Система общеобменной вентиляции, обеспечивающая наиболее полную обработку приточного вентиляционного воздуха, например, очистка от пыли в фильтрах, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушка и автоматическое поддержание в помещении заданного состояния воздушной среды, получила название - система кондиционирования воздуха (СКВ).
Обычно СКВ проектируется для зданий, где требуется обеспечение постоянных и оптимальных параметров воздушной среды для создания более комфортных условий микроклимата, а также по требованиям технологии производства. К кондиционируемым помещениям, в частности, относятся медучреждения, в том числе: операционные палаты, часть отделений для новорожденных, недоношенных и травмированных детей, а также киноконцертные залы и кинотеатры [1,9,21].
Систему кондиционирования воздуха можно классифицировать по нескольким признакам.
По назначению системы кондиционирования подразделяются на комфортные, технологические и комфортно—технологические. Первые предназначены для обеспечения оптимальных (комфортных) санитарно-гигиенических условий и применяются в жилых, общественных и промышленных зданиях.
Технологические системы обеспечивают поддержание в производственных помещениях чистоту воздуха, необходимую для выполнения технологических процессов, надежности работы оборудования, хранения изделий и т.п.
Комфортно-технологические системы обеспечивают необходимые параметры воздушной среды для людей и технологического оборудования.
По сезонности обеспечения требуемых параметров воздуха в помещениях системы кондиционирования подразделяются на круглогодичные и сезонные: круглогодичные системы обеспечивают режим во все времена года, сезонные - в один из периодов (теплый или холодный), в зависимости от климатических особенностей региона.
По месту обработки воздуха системы кондиционирования могут быть центральными и местными: в центральных системах воздух обрабатывается в кондиционерах, размещаемых в отдельных помещениях, и по системе воздуховодов подается помещения, в местных — кондиционер располагается непосредственно в помещении.
По принципу централизации систем тепло— и холодоснабжения системы кондиционирования воздуха подразделяются на автономные и неавтономные: в автономных системах каждый кондиционер имеет свою систему тепло- и холодоснабжения, в неавтономных - тепло и холод приготовляются централизованно и по трубопроводам подводятся к кондиционерам.
В зависимости от использования наружного воздуха системы кондиционирования бывают прямоточные и с рециркуляцией воздуха. В прямоточных системах используется только наружный воздух, который обрабатывается в кондиционере, подается в помещения и после отработки в них выводится наружу. В системах с рециркуляцией в кондиционер подается наружный воздух и воздух из помещений. После обработки смесь подается в кондиционируемые помещения, откуда часть воздуха удаляется в атмосферу, а частично подается в кондиционер на рециркуляцию.
В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции и СКВ является наилучшим по санитарно—гигиеническим условиям, экономически и технически более совершенным и эффективным.
2.2 Критерии выбора системы вентиляции при реконструкции
При выборе методов расчета и проектирования при реконструкции вентиляционных систем необходимо учитывать несколько основных положений:
− циркуляция воздуха должна охватывать максимальный объем реконструируемого помещения;
− в случае проектирования вытяжной вентиляции следует обеспечить приток воздуха в помещение.
Для осуществления организованного притока наружного воздуха в помещениях реконструируемых жилых зданий рекомендуется применять регулируемые приточно-вытяжные устройства. Они должны отвечать следующим требованиям:
− отсутствие дискомфорта по температуре, влажности и подвижности воздуха в помещениях;
− обеспечение плавного регулирования в диапазоне - от полностью открытого до полностью закрытого положения.
В жилищном строительстве при реконструкции зданий или квартир принимается следующая схема воздухообмена: отработанный воздух удаляется непосредственно из зоны его наибольшего загрязнения, т.е. из кухни, ванной (душевой), туалета и сушильных шкафов за счет естественной вытяжной канальной вентиляции, при этом, по возможности, исключается проектирование и монтаж горизонтальных воздуховодов в пределах квартиры для создания наиболее эффективных условий удаления воздуха в единый сборный вертикальный вентканал [15,16,18]. Замещение удаленного воздуха осуществляется наружным воздухом, поступающим через неплотности и прозоры в ограждающих конструкциях, таким образом обеспечивается воздухообмен по всему объему помещений.
Местоположение и оформление выпусков системы общеобменной вентиляции должно соответствовать господствующему направлению ветра и предотвращать выпадение вредных веществ вблизи воздухозаборных устройств или в населенных пунктах.
При установке в кухнях газовых водонагревателей дымоход от них рассматривается и проектируется как дополнительный вытяжной канал [15].
Выпуск воздуха в атмосферу осуществляется [15-17]:
а) при холодном чердаке через вытяжные шахты, завершающие каждую вертикаль вентканалов и проходящие транзитом через чердачное помещение. Применение сборных горизонтальных коробов на холодном чердаке нежелательно, так как увеличивается общее сопротивление вентиляционной сети, что может привести к нарушению циркуляции воздуха в системе.
б) при теплом чердаке через общую вытяжную шахту, одну на секцию дома, размещаемую в центральной части соответствующей секции чердака. При этом воздух из вентканалов всех квартир поступает в объем чердака через оголовки в виде диффузора.
Проектирование кухонь—ниш с механической вытяжной вентиляцией допускается в жилых зданиях, все квартиры которых оборудованы механической вытяжкой.
Приемные отверстия для удаления воздуха системами общеобменной вытяжной вентиляции из верхней зоны помещения следует размещать:
а) под потолком или покрытием, но не ниже 2 м от пола до низа отверстий - для удаления избытков теплоты, влаги и вредных газов, вентиляционные решетки рекомендуется располагать на расстоянии 0,3…0,5 м от уровня потолка;
б) не ниже 0,4 м от плоскости потолка или покрытия до верха отверстий - для удаления взрывоопасных смесей газов, паров и аэрозолей (кроме смеси водорода с воздухом);
в) не ниже 0,1 м от плоскости потолка или покрытия до верха отверстий в помещениях высотой 4 м и менее или не ниже 0,025 высоты помещения (но не более 0,4 м) в помещениях высотой более 4 м - для удаления смеси водорода с воздухом.
Если наружный воздух имеет температуру ниже температуры воздуха в помещении, то возможно проектирование эффективной распределительной системы вентиляции или вентиляции вытеснением—метода принудительного воздухообмена[1]. Этот метод широко применяется на различных промышленных объектах с повышенными тепловыделениями и большим количеством вредностей. Подобные системы также используются для вентиляции театров, магазинов, предприятий общественного питания, учебных аудиторий, спортивных залов и помещений, требующих улучшенного комфорта -офисов, кабинетов VIP-персон и т.д.
Сущность метода вентиляции вытеснением заключается в использовании естественных конвективных потоков, восходящих от источников тепла в помещении. Чистый воздух подается в нижнюю зону помещения с малой скоростью и затапливая рабочую зону, вытесняет нагретый загрязненный воздух в верхнюю зону, в результате чего взвешенные в воздухе вредности покидают вентилируемые помещения через вытяжные устройства (рис. 2.2).
Это позволяет существенно повысить энергетическую эффективность вентиляции по сравнению с традиционными способами организации воздухообмена, когда приточный воздух подается в помещения одним или несколькими потоками и перемешивается с загрязненным воздухом, после чего "смесь" постепенно покидает помещения через вытяжные устройства, установленные в верхней части помещения.
 | |||
 | |||
Рисунок 2.2 - Схема естественных конвективных потоков воздуха
Основное конструктивное отличие вентиляции вытеснением от традиционной схемы вентиляции заключается в наличии у первой специальных малоскоростных распределителей воздуха, которые представляют собой отдельно стоящую или встроенную в стену конструкцию (диффузор) из перфорированного листа различной конфигурации.
Диффузоры оборудуются круглой муфтой, через которую они соединяются с воздуховодами. Воздух распределяется с малой скоростью (до 0,25 м/с) через перфорации диффузора в горизонтальном направлении с раскрытием струи на 900, 1800 или 3600. Воздушный поток движется вначале по типу каскада, затем переходит на движение по плоскости и, образуя однородный слой по всей обслуживаемой площади, обеспечивает эффективную воздушную промывку помещения. Поступивший из диффузора воздух, нагреваясь от соприкосновения с нагретыми поверхностями оборудования, компьютеров и пр., устремляется вверх, унося с собой загрязняющие вещества. Данный процесс приводит к образованию на определенной высоте пограничного разделительного слоя: снизу поддерживается требуемая чистота и температура воздуха, сверху накапливается воздушная масса, имеющая повышенную температуру.
Для промышленных и специальных вентсистем расчетная температура подаваемого воздуха должна быть на 1...5 0С ниже температуры воздуха в помещении, а для комфортных систем эта разница составляет 1...3 0С.
В промышленных помещениях температура подаваемого свежего воздуха должна поддерживаться на уровне 16 0С и не должна быть ниже 15 0С, в торговых помещениях температура должна быть не менее 18 0С. Градиент температуры составляет 6...8 0С для промышленности и 2...5 0С для помещений торговли. Вертикальный температурный градиент не более 1,5 0С/м.
При размещении воздухораспределителей в пределах обслуживаемой или рабочей зоны помещения скорость движения и температура воздуха не нормируются на расстоянии 1 метр от воздухораспределителя.
Для эффективной вентиляции отбор наружного воздуха является определяющим. Наружный воздух следует забирать из такой точки (или точек), где воздух не содержит загрязняющих веществ: выхлопных газов от автотранспорта, тумана, бытовых и промышленных дымов и пр.
Высота установки воздухозаборных решеток не ниже 3 метров от поверхности земли во дворах и 6 метров на неограждаемых территориях.
Очистку воздуха от пыли в системах с искусственным побуждением следует проектировать так, чтобы содержание пыли в подаваемом воздухе не превышало [17]:
а) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны — при подаче его в помещения производственных и административно—бытовых зданий;
б) 30% ПДК в воздухе рабочей зоны с частицами пыли размером не более 10 мкм — при подаче его на пульты управления, зону дыхания работающих, а также при воздушном душировании;
в) допустимых концентраций по техническим условиям на вентиляционное оборудование.
Для подачи воздуха в помещения применяются воздуховоды различной конструкции и из разных материалов, совсем недавно на рынке вентоборудования появились воздуховоды -диффузоры из ткани или ПВХ. Они гигиеничны, функциональны и пригодны к использованию для разных помещений.
Тканевые воздуховоды изготавливаются из тканей типа: полиэстер, номекс, тревира или моноволоконный нейлон. Такие воздуховоды обеспечивают равномерное распределение воздуха по всей площади и длине помещения. Кроме того, материал, из которого выполнены воздуховоды, обеспечивает выраженный эффект фильтрации, что способствует очистке воздуха. Некоторые модели диффузоров изготавливаются из ткани со специальной пропиткой с калиброванными отверстиями, выполняющими функции форсунок.
Воздуховоды из ПВХ оснащены отверстиями, которые выполняют роль форсунок для подачи воздуха и расположены в соответствии с проектными требованиями. Все эти воздуховоды позволяют осуществлять установку систем низкого давления (значения статического давления PS от 40 до 350 Па). Номинальные диаметры воздуховодов - от 100 до 1600 мм.
Воздуховоды - диффузоры имеют цилиндрическую или полуцилиндрическую форму и монтируются непосредственно к потолку специальными крепежными профилями. Воздуховоды из ПВХ могут быть использованы на животноводческих фермах, в системах отопления и пр.
Алгоритм расчета системы вентиляции вытеснением и тканевых или ПВХ – воздуховодов аналогичен описаному в разделе 3.2.
Расчетные параметры наружного воздуха и микроклимат помещений
К расчетным параметрам внутреннего и наружного воздуха следует отнести температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и энтальпию, значения которых принимаются по рекомендациям СН [17].
Расчетные параметры наружного воздуха, а также географическая широта и барометрическое давление принимаются по [13, прил. 7] в зависимости от положения объекта строительства для теплого и холодного периодов года. Выбор расчетных параметров наружного воздуха выполняется в соответствии с [13, п.2.14]: для холодного периода – по параметрам Б обеспеченностью 0,98; для теплого – по параметрам А обеспеченностью 0,92.
Внутренние расчетные условия параметров воздуха, т.е. микроклимат помещений, различают также для двух периодов года: теплого — А и холодного — Б. Переходный период относится к холодному.
Для теплого периода года при общеобменной вентиляции в любых вентсистемах (исключая систему кондиционирования) внутренние расчетные условия принимают по параметру А, параметры Б — при той же вентиляции, но совмещенной с отоплением, а также при наличии местных отсосов в помещении или системы воздушного душирования.
При расчете и проектировании систем вентиляции температуру воздуха в помещениях tвн следует принимать:
а) для теплого периода года в помещениях с избытками явной теплоты — максимальную из нормируемых значений температур, а при отсутствии избытков теплоты — экономически целесообразную в пределах допустимых значений температуры;
б) для холодного периода года и в переходный период для удаления избыточной теплоты - экономически целесообразную в пределах допустимых температур, а при отсутствии избытков теплоты - минимальную из допустимых температур по [13, п.1 и п.2].
Для холодного периода года в помещениях жилых и общественных зданий на высоте до 3 метров от пола значение температура приточного воздуха tп должна быть на 2...3 0С ниже tвн; при высоте помещений более 3 метров (зрительные залы, аудитории, классы и т.п.) — на 4...6 0С ниже tвн.
При реконструкции систем вентиляции общественных зданий используют допустимые значения параметров внутреннего воздуха. Они принимаются в зависимости от назначения помещения и расчетного периода года в соответствии с положениями СН [16, п.1; 19, п.2.1].
В теплый период года температура приточного воздуха находится по соотношениям,0С:
tпт = tнт (л) и tрз = tпт +3, (2.1)
В холодный и переходный периоды,0С:
tпх = tрз - Dt, (2.2)
где tрз принимается по приложению 1 [13].
Температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения, определяется по формуле, 0С:
tуд = tрз +grad t (H - hрз), (2.3)
где: tрз - температура воздуха рабочей зоны, 0С.
grad t – превышение температуры на 1 метр высоты выше рабочей зоны, 0С/м;
H - высота помещения, м;
hрз - высота рабочей зоны, м.
Значение grad t выбираются из [13,табл.7.2] в зависимости от района строительства.
Расчетные параметры наружного воздуха для различных городов РФ продублированы в табл. А.1 и А.2 Приложения А.
Температуру воздуха в рабочей зоне производственных помещений с полностью автоматизированным технологическим оборудованием, т.е. при отсутствии людей (кроме дежурного персонала, находящегося в специальном помещении и выходящего в производственное помещение для осмотра и наладки оборудования периодически, не более 2 часов непрерывно) при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений следует принимать:
а) для теплого периода года без теплоизбытков — равную температуре наружного воздуха, а избытками теплоты — на 4 0С выше температуры наружного воздуха при параметрах А, но не ниже 29 0С, если при этом не требуется подогрева воздуха;
б) для холодного периода года и переходных условий без теплоизбытков и расчетных параметрах наружного воздуха Б — 10 0C, а при наличии избытков теплоты — экономически целесообразную температуру.
Относительная влажность и скорость движения воздуха в производственных помещениях с полностью автоматизированным технологическим оборудованием не нормируется.
При производстве ремонтных работ продолжительностью более 2 часов в производственных цехах обеспечивается снижение температуры воздуха до 250С в I — III и до 28 0С в IV строительно—климатической зоне в теплый период года (параметр А) и повышение температуры воздуха до 160С в холодный период года (параметр Б) передвижными воздухонагревателями.
В районах с температурой наружного воздуха в теплый период года более 300С (параметр Б) температуру воздуха в помещениях следует повышать на 0,40С сверх указанной в обязательных приложениях 2 и 5 [13] на каждый градус повышения температуры свыше 300С, принимая скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры в рабочей или обслуживаемой зоне цехов.
В переходный период года расчетные параметры наружного воздуха для систем вентиляции следует принимать в соответствии с [13, п.2.17] такими же, как для систем отопления, т.е. температура +80С и удельная энтальпия 22,5 кДж/кг, но при этом можно принимать и параметры, значения которых определяются нижним пределом использования приточного неподогретого наружного воздуха.
В общественных зданиях к вредным выдениям относятся: избыточное тепло, влага и углекислый газ, выделяемый людьми, а так же тепло от освещения и солнечной радиации.
Метеорологические условия в обслуживаемой зоне общественных и административно—бытовых помещений при кондиционировании обеспечиваются в пределах оптимальных норм, кроме помещений, для которых метеорологические условия установлены другими нормативными документами [13, п. 2 и п. 5].
В жилых зданиях коттеджного типа следует предусматривать естественную вентиляцию, проектируя ее согласно СН [18]. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в таких помещениях следует принимать в соответствии с обязательным приложением [15, п.4].
В помещениях с постоянным пребыванием людей минимальная производительность вентсистемы жилого здания в режиме обслуживания должна определяться из расчета не менее однократного обмена объема воздуха в течение одного часа [15,18].
Определение пропускной способности вентканалов выполняется при расчетных условиях: для естественной вытяжной вентиляции такими условиями являются- температура наружного воздуха +5 0С, безветрие, температура внутреннего воздуха помещений +18 …+20 0С, окна открыты [17, п. 4.22].
2.4 Расчет теплоизбытков при инсоляции зданий
Инсоляция является важным фактором, оказывающим благоприятное влияние на среду обитания человека и должна быть использована в жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки. Гигиеническая оценка инсоляции жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки выполняется для установления на соответствие нормам [10].
Требования к облучению поверхностей и пространств прямыми солнечными лучами (инсоляции) предъявляются в проектах планировки и застройки микрорайонов и кварталов, проектов строительства и реконструкции отдельных зданий и сооружений и при осуществлении надзора за строящимися и действующими объектами.
Разрабатываемая проектная документация должна обеспечивать нормативную продолжительность инсоляции помещений и территорий. Результаты расчета инсоляции являются обязательным разделом в составе предпроектной и проектной документациии и излагаются в подразделе ПЗ в разделе: «Охрана окружающей среды» с приложением графического материала.
Нормируемая продолжительность инсоляции для жилых и общественных зданий регламентируется в соответствующих документах [10, 12, 15].
Нормативная продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от типа и функционального назначения помещений, планировочных зон населенного пункта и географической широты:
− не менее 2,5 часов в день с 22 апреля по 22 августа для северной зоны (севернее 58 град. с.ш.);
− не менее 2 часов в день с 22 марта по 22 сентября для центральной зоны (58 град. с.ш. - 48 град. с.ш.);
− не менее 1,5 часов в день с 22 февраля по 22 октября для южной зоны (южнее 48 град. с.ш.).
Продолжительность инсоляции в жилых зданиях должна быть обеспечена не менее чем в одной комнате для 1...3-х комнатных квартир и не менее чем в двух комнатах для 4-х и более комнатных квартир. В общежитиях должно инсолироваться не менее 60% жилых комнат.
В то же время инсоляция, а также искусственное освещение, становится источником дополнительных теплопоступлений в помещения.
Теплопоступление за счет солнечной радиации находится в виде суммы поступлений теплоты через световые проемы и покрытия в теплый период года при температуре наружного воздуха более +100С, Вт:
, (2.4)
здесь Qост - теплопоступления через остекления, определяемые по формуле, Вт:
, (2.5)
где: qвп и qвр – удельные теплопоступления через вертикальное остекление соответственно от прямой и рассеянной радиации. Выбирается по прилож. 7 [13] для заданного периода работы помещения для каждого часа;
Fост – площадь остекления одинаковой направленности, определяется по плану и разрезу основного помещения здания, м2;
bсз – коэффициент, учитывающий затемнение окон и определяемый по прилож 8 [13];
Как – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения. При наличии солнцезащитных устройств Как = 1;
К1 – коэффициент, учитывающий тип остекления при освещении окон солнцем и при нахождении окон в расчетный час в тени. Принимается по табл. 2.17 [14];
К0 – коэффициент, учитывающий географическую широту и попадание в данную часть прямой солнечной радиации;
К2 – коэффициент, учитывающий загрязненность остекления.
Расчет выполняется отдельно для остекления на каждой из сторон здания.
Теплопоступления через покрытия определяются по формуле, Вт:
, (2.6)
здесь R0 – сопротивление теплопередачи покрытия, м2 К/Вт;
tн – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, 0С [13, табл.1.5];
F – площадь покрытия, м2.
v – средняя скорость ветра в теплый период, м/с;
r – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия, принимается согласно [13, табл. 1.18];
Iср – среднесуточная (прямая и рассеянная) суммарная солнечная радиация, попадающая на горизонтальную поверхность, Вт/м2;
tв – температура воздуха, удаляемого из помещения, 0С;
К – коэффициент, зависящий от конструкции покрытия;
Imax и Iср – максимальное и среднее значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, принимается по [13,табл. 1.19] для наружных стен как для вертикальных поверхностей, а для покрытия – как для горизонтальной поверхности;
Rн – термическое сопротивление при теплообмене между наружным воздухом и внешней поверхностью покрытия определяется по формуле, м2 К/Вт:
RН =0,172/(1+2 Öv) (2.7)
b – коэффициент для определения гармонически изменяющихся величин теплового потока. Стандартное значение коэффициента b зависит от часа максимальных теплопоступлений и принимается по [13, табл. 2.20], а фактическое значение по часам суток получается с учетом значения Zmax:
Zmax = 13 + 2,7 D (2.8)
Аtв – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, рассчитывается по формуле, 0С:
Atв = [0,5Atн + rRВ(Imax – Iср)]/ u, (2.9)
где u – величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, 0С;
Аtн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха, 0С, принимается по [13, п.7];
RВ = 1/aВ – термическое сопротивление при теплообмене между внутренней поверхностью покрытия и воздухом помещения, м2 К/Вт.
В формулах (2.5) и (2.6) все величины постоянны, кроме коэффициента b - определяющего гармонически изменяющуюся величину теплового потока в различные часы суток.
На основании отдельных составляющих расчета заполняется сводная таблица теплопоступлений и принимаются к вычислениям максимально возможные значения теплопоступлений за счет солнечной радиации.
Далее рассчитывается общее теплопоступление, определяемое по формуле, Вт:
, (2.10)
где Qл = Qпт + Qпп + Qпх – суммарные теплопоступления за период: Qпт - летний; Qпп - переходный и Qпх - зимний.
Снижение избыточного теплового воздействия инсоляции помещений в жаркое время года можно обеспечить соответствующей планировкой и ориентацией зданий, озеленением территорий; конструктивными и техническими средствами солнцезащиты (кондиционирование, внутренние системы охлаждения, жалюзи и т.д.).
Теплопоступления за счет инсоляции в производственные помещения в теплый период года можно определить по следующим формулам, Вт:
- через остекленные поверхности
Qр.ос = КосqосFос, (2.11)
- через покрытие
Qр.п = К1 К2 Fп (Dt1 + Dt2), (2.12)
где Кос — коэффициент, зависящий от типа остекления (для одинарного остекления Кос = 1,45; двойного — 1,15; при забелке стекла — 0,6; остекления матовым стеклом — 0,4; при внешнем зашторивании — 0,25);
qос — количество теплоты, поступающей от солнечной радиации через остекления [17] или по табл. 2.1, (Вт/м2);
К1— коэффициент теплопередачи покрытия по табл. 2.4, Вт/(м2 К);
К2 = 1,0 — коэффициент теплопередачи для бесчердачных покрытий, Вт/(м2 К); К2 = 0,75— коэффициент теплопередачи для чердачных покрытии с вентилируемой кровлей, Вт/(м2 К);
Fос и Fп — площадь остекления и покрытия, м2;
Dt1— эквивалентная разность температур для данной местности: Dt1= 00С — для легких конструкций массой до 35 кг/м2; Dt1= 20С — для конструкций массой от 0 до 270 кг/м2; Dt1 = 0,750С — для тяжелых конструкций массой свыше 270 кг/м2 в прибрежных районах; Dt1 = 30С — для этих же конструкций в средней полосе и в районах с сухим, степным и пустынным климатом;
Dt2 — эквивалентная разность температур для любых покрытий [17] или по табл. 2.2.
Таблица 2.1 - Количество теплоты qос, поступающей от солнечной радиации через остекление
| Северная широта, 0 | Юг | Юго—восток | Восток | Запад | Северо—запад | Северо-восток | Юго—запад |
Таблица 2.2 - Эквивалентная разность температур Dt1 для покрытий
| Северная широта, 0 | Для темной кровли | Для серой, голубой, красной кровли | Для белоалюминиевой кровли | ||||||||
| Тип конструкции | |||||||||||
| Легкая | Средняя | Тяжелая | Легкая | Средняя | Тяжелая | Легкая | Средняя | Тяжелая | |||
| 35,4 33,2 31,0 28,3 | 30,8 28,9 27,0 24,6 | 25,1 28,5 22,0 20,1 | 29,8 28,1 26,4 24,2 | 26,0 24,5 22,9 21,1 | 21.0 19,9 18,7 17,2 | 22,9 21,7 20,5 19,1 | 20,0 18,9 17,9 16,6 | 16,5 15,5 14,6 13,6 | |||