Исходными для определения воздухообмена являются величины тепловой, влаж- ностной и газовой нагрузки на систему вентиляции, а определяющим -распределение температуры и концентрации вредностей в объеме помещения. В значительной мере это относится к температуре и концентрации уходящего воздуха.
В помещении может иметь место сочетание разных схем вентиляционного процесса. Рассмотрим одну из типовых схем организации воздухообмена, представленную на рис.6.9 Схема включает общеобменный приток в вытяжку в верхней зоне и местный отсос из рабочей зоны.
Рис6.9. К составлению балансовых уравнений воздухообмена в помещении
Воздухообмен определяется из уравнений баланса по теплу, влаге и газовым вредностям.
Баланс по явному теплу имеет вид
. (6.19)
Уравнение баланса по явному теплу дополним уравнением баланса по воздуху
(6.20)
В балансовых уравнениях две неизвестных. Расход воздуха в местном отсосев кг/ч определяется заранее
, кг/ч. (6.21)
где:
- площадь рабочего проема местного отсоса,м2;
|
|
- скорость воздуха в проеме, м/с; зависит от вида местного отсоса и удаляемой вредности в местном отсосе.
Совместное решение уравнений (6.19) и (6.20) позволяет определить искомую величину, кг/ч
(6.22)
Величинаопределяется из уравнения (6.20). Аналогично находят величины расхода воздуха из уравнений баланса влаги и полного тепла. Разница состоит лишь в том, что в уравнение баланса влаги входят соответствующие значения влагосодержа- ния воздуха d в г/кг, а в уравнение баланса по полному теплу - соответствующие значения теплосодержания воздуха I в кДж/кг
; (6.23)
. (6.24)
Балансовые уравнения (6.23) и (6.24) написаны в традиционных символах. Корректнее следовало бы подставить в уравнения вместо избытков явного и полного тепламаксимальные величины тепловой нагрузки на систему по явному и полному теплу.
Вообще нет надобности в составлении балансов одновременно по явному, полному теплу и влаге. Можно показать, что результат при расчете воздухообмена должен быть одинаков для всех трех случаев. Расхождения в практических расчетах объясняются лишь их неточностью.
Воздухообмен из условия ассимиляции газовой вредности определяется из для каждой «i-той» вредности по формуле
, м3/ч. (6.25)
Концентрация вредности в уходящем воздухе равной предельно допустимой концентрации вредного вещества в воздухе рабочей зоны. В свою очередь, концентрация вредности в приточном воздухе не должна превышать 0.3 от ПДК рабочей зоны.
При одновременном выделении в рабочую зону помещения нескольких вредностей, не обладающих однонаправленностью токсикологического воздействия на человека, в качестве расчетной величины принимается наибольшая из полученных по формуле (6.25).
|
|
Вещества однонаправленного действия близки по своему химическому составу, например различные кислоты, различные спирты, различные щелочи, различные ароматические углеводороды (толуол и ксилол, бензол и толуол) и т.д. При одновременном поступлении в рабочую зону помещения нескольких подобных веществ расчетный воздухообмен определяется суммированием величин, полученных по формуле (6.25) для каждого вещества.
В помещениях вспомогательного назначения воздухообмен принято рассчитывать по кратности. Кратность воздухообмена n показывает, сколько раз в течение часа вентиляционный воздух заменяет воздух в объеме помещения
, (6.26)
Где - расход приточного воздуха, м3/ч;
- объем помещения, м3.
Кратность принимается со знаком «плюс», что означает приток воздуха, и со знаком «минус» - для вытяжки.
Одним из важных показателей воздухообмена в помещении служит санитарная норма, то есть минимально допустимое количество наружного воздуха, которое необходимо подавать в помещение. Санитарная норма устанавливается для одного человека и равна при постоянном пребывании в помещении 60 м3/ч и при временном (менее 2 часов) пребывании -20 м3/ч.
Санитарная норма служит не только основным санитарно-гигиеническим показателем, но и представляется важным экономическим параметром, который определяет минимально неизбежные расходы на обеспечение микроклимата помещения. В идеале надо стремиться к доведению требуемого воздухообмена, который устанавливается из условия ассимиляции тепло-влагоизбытков, до минимально необходимого, то есть - до санитарной нормы. Это достигается использованием в здании возможно полного комплекса мер по снижению тепловой нагрузки и согласованной работой систем отопления-охлаждения и вентиляции.
При определении расчетного воздухообмена системами кондиционирования воздуха исходной величиной является температура приточного воздуха. С точки зрения минимизации расхода приточного воздуха желательно принимать минимально возможную температуру. Ограничение минимального значения температуры воздуха связано с воздухораспределением.
Температура воздуха в струе на входе в рабочую зону не должна существенно отличаться от температуры рабочей зоны (см. рис.6.10). Задача выбора воздухообмена усложняется еще и тем, что скорость воздуха в струе не может сильно превышать подвижность в рабочей зоне. Приведенные на рис.6.10 значения корректирующих величининормируются.
Таким образом, задача определения расхода воздуха становится неопределенной и должна решаться последовательным приближением и на основе расчета воздухораспределителей. Практическое решение задачи состоит в использовании рекомендуемого значения температуры приточного воздуха.
Воздухообмен обычно принято определять из рассмотрения расчетного теплого, холодного, а иногда и переходного периодов. Чаще всего за расчетный принимают расход воздуха для теплого периода года. Это представляется обоснованным, так как именно теплый период года наиболее напряженный с точки зрения обеспечения требуемых параметров приточного воздуха, что связано с охлаждением и осушкой наружного воздуха. Если расход воздуха остается неизменным в течение года, то для холодного периода года следует определить
требуемую температуру приточного воздуха.
Рис.6.10 К определению условий входа струи в рабочую зону
Для этого надо составить баланс по полному в теплу в помещении для холодного периода года, например подстановкой в уравнение (6.24) соответствующих значений теплосодержания и нагрузки на систему по полному теплу.
|
|
Рассмотренный случай относится к так называемому качественному регулированию системы, когда расход воздуха остается неизменным, а меняется температура приточного воздуха. Подобное регулирование осуществляется в течение всего годового цикла эксплуатации системы.
С учетом энергосбережения более целесообразным представляется количественное регулирование, основанное на уменьшении воздухообмена. Возможность уменьшения расхода приточного воздуха возникает в годовом цикле по мере снижения холодильной нагрузки на систему при переходе от расчетного теплого периода к расчетному холодному.
Что касается температуры приточного воздуха, желательно чтобы ее значение приближалось к температуре воздуха рабочей зоны, что соответствует равенству тепловой нагрузки на систему нулю.
В этом случае система вентиляции или кондиционирования воздуха не выступает в роли системы отопления-охлаждения, а выполняет свое основное назначение. При этом воздухообмен может сократиться до минимально допустимого и не возникает никаких проблем с воздухораспределением. Поддержание нулевого значения тепловой нагрузки на систему возлагается на регулирование параллельной системы отопления.