Лекция № 22. Аэрация под действием тепловых избытков

Раздел IX. Аэрация помещений промышленного здания

План

21.1. Параметры приточного воздуха

21.2. Параметры воздуха удаляемого из помещения

21.3. Выбор расчетного воздухообмена

21.4. Расчет воздухообмена по нормативной кратности

21.5. Расчёт воздухообмена промышленного здани я

21.1. Параметры приточного воздуха

Из уравнений для определения воздухообмена по избыткам явного и полного тепла следует, что чем больше разность параметров удаляемого и приточного воздуха, тем меньше требуемый воздухообмен, т.е. количество подаваемого воздуха. Стремление уменьшить воздухообмен прямо связано с уменьшением затрат на систему вентиляции или кондиционирования воздуха. Количество подаваемого воздуха определяет мощность вентиляционной установки, диаметр воздуховодов, стоимость капитальных и эксплутационных затрат на систему.

В зависимости от типа воздухораспределительного устройства и характеристики помещения, разность температур удаляемого и приточного воздуха может изменяться в пределах от 2 до 12 ⁰С и более. Таким образом, температуру приточного воздуха вентиляционных систем для увеличения ассимиляции им теплоизбытков желательно принимать, как можно более низкой. Однако при выборе температуры притока для холодного периода года следует учитывать недопустимость дискомфортных условий, что осуществляется следующим образом:

а) при высоте помещений жилых и общественных зданий до 3 м прини-мают t_п ниже t_в на 2-3 ⁰С; при высоте помещений более 3 м- ниже t_в на 4-6 ⁰С. Большее понижение значения t_п возможно, но при его выборе необходимо га-рантировать соблюдение заданных параметров воздуха в обслуживаемой зоне помещения, подтвердив это расчетом приточной струи.

б) в помещениях промышленных зданий определяют t_п расчетом из условия, чтобы поток воздуха из приточного отверстия, достигнув рабочего места, имел температуру на 1-1.5 ⁰С ниже t_в; при подаче воздуха в верхнюю зону помещения или в его нижнюю зону опусками, но в отдалении от рабочих мест принимают t_п на 6-10 ⁰С ниже t_в; для приточных систем, подающих воздух для компенсации местных отсосов в цехах со значительными избытками тепла, принимают t_п=5⁰С; для систем душирования параметры приточного воздуха t_п, j_п, а также скорость его подачи определяют специальным расчетом.

21.2. Параметры воздуха удаляемого из помещения

Параметры удаляемого воздуха так же могут быть различными и зависят от места расположения вытяжных отверстий. В верхней зоне помещения и вблизи от технологического тепловыделяющего оборудования температура удаляемого воздуха значительно выше. На основании экспериментальных исследований, получены данные по изменению температуры воздуха в помещении по его высоте

,

где grad(t)- градиент температуры, зависящий от интенсивности тепловыделений в помещении.

Таблица 21.1.

Удельные избытки явного тепла, кДж/м3	grad (t)
более 80 кДж	0,8-1,5
от 40-80 кДж	0,3-1,2
ниже 40 кДж	0-0,5

Параметры удаляемого воздуха зависят также от того, где забирается воздух на рециркуляцию. Согласно СНиП применение полной или частичной рециркуляции воздуха не допускается в помещениях, в воздухе которого содержится болезнетворные микроорганизмы или ядовитые вещества.

Требуемое количество наружного воздуха определяют по количеству углекислого газа, выделяемого при дыхании людей, находящихся в помещении. При этом, санитарные нормы предусматривают, чтобы подача в помещение свежего воздуха была не менее 20 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 из величин полученных по указанным рекомендациям.

21.3. Выбор расчетного воздухообмена

После расчета воздухообмена необходимо провести анализ полученной требуемой производительности системы общеобменной вентиляции в разные периоды года. В отличии от производительности систем местной вентиляции, которая не изменяется в течении года, требуемая производительность систем общеобменной вентиляции меняется по сезонам.

Для систем с естественным побуждением движения воздуха сезонное изменение производительности достигается эксплутационным 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 t_н=5 ⁰С (системы канальной вентиляции).

Для систем с механическим побуждением движения воздуха выбор расчетного воздухообмена сложнее. Этот выбор производят по воздухообмену, определяемому для трех расчетных периодов года. На практике встречаются самые разнообразные сочетания требуемого воздухообмена для различных периодов года и разнообразные способы его обеспечения. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи.

3. Открывание окон и проветривание помещения не допускается. В этом случае для подбора вентилятора, фильтра и других элементов вентиляционной системы принимается больший из требуемого воздухообмена для трех периодов года.

4. В помещении возможно проветривание (аэрация) в теплый период года. Производительность механической приточной системы вентиляции принимается равной большему из требуемого воздухообмена для холодного и переходного периода года. Производительность вытяжной системы прини-мается равной большему из требуемого воздухообмена для трех периодов го-да. Иногда приточная система может рассчитываться на зимний воздухообмен, а вытяжная - на летний.

Для помещений, упомянутых в пунктах 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.

21.4. Расчет воздухообмена по нормативной кратности

Кратностью воздухообмена называется отношения объема воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него в течении 1 ч, к объему помещения. Эта величина часто используется для оценки правильности расчета воздухообмена в помещениях. Нормативная кратность используется для расчета воздухообмена в помещениях с избытками в основном СО₂ и тепла. Расчетный воздухообмен помещения в этих случаях должен составлять, м³/ч

где К_р- нормативная кратность воздухообмена помещения, t^-1; V_пом- объем помещения, м³.

Значения К_р для различных помещений приводятся в соответствующих главах СНиП. При этом указывается кратность по вытяжке и по притоку. Если нормативные кратности воздухообмена по притоку и вытяжке для отдельных помещений не совпадают, количество воздуха, необходимого для полного баланса подается в соседнее помещения или помещения коридоров. При этом принято определять суммарные притоки и вытяжку помещений, входящих в один общий шлюз (коридор). Разницу между суммарным притоком и вытяжкой- «дебаланс»- следует подавать или удалять из общего шлюза. Исключение составляют жилые здания, вытяжка из помещений которых по существующим нормам компенсируется естественным притоком через окна.

21.5. Расчёт воздухообмена промышленного здани я

Расчёт воздухообмена производится для тёплого и холодного периодов года. Расчёту предшествует расчёт теплопоступлений и теплопотерь, расчёт местных отсосов и систем воздушного душирования.

Исходные данные:

– избытки (недостатки) явного тепла в помещении;

– расчётные параметры наружного и внутреннего воздуха;

– суммарная производительность местных отсосов [кг/ч] (без учёта рециркуляционных систем) (G_м.о);

– суммарная производительность воздушных душей [кг/ч] (без учёта рециркуляционных систем) (G_д);

– температура воздуха на выходе из душирующих патрубков (t_o);

– габаритные размеры цеха;

– минимальный расход воздуха удаляемого из верхней зоны [кг/ч], (G_в.з.min).

Определяют допустимый способ подачи и удаления воздуха из данного цеха в тёплый и холодный периоды по данным СН 118–68 и намечают расчётную схему организации воздухообмена.

1. Воздухообмен для компенсации местных отсосов и вытяжки из верхней зоны (по «местным отсосам»).

Расчёт ведётся для тёплого и холодного периодов года. Составляют уравнение массового баланса

. (21.1)

Принимают G_в.з.min=6 ∙ F_пола ∙ ρ_в.з. (F_пола- площадь пола, м²; ρ_в.з -плотность воздуха в верхней зоне, кг/м³), согласно СниП 41-01-3003 и решают уравнение баланса относительно G_пр.

2. Воздухообмен по ассимиляции теплоизбытков.

Составляют уравнения массового и теплового баланса

(21.2)

Расчёт начинают с тёплого периода. В уравнения балансов подставляют соответствующие значения для тёплого периода: G_д, t_о, G_м.о., c, t_р.з., t_ух.

Принимают, что наружный воздух подаётся приточными системами без обработки т.е. t_пр= t_н^А и решают уравнения балансов относительно G_пр и G_в.з.. если полученные значения расходов больше нуля, проверяют условия

. (21.3)

В случае выполнения условия (21.3) расчёт заканчивается и по найденным значениям расходов решается прямая задача аэрации (если она допускается) или рассчитываются приточные и вытяжные системы механической общеобменной вентиляции.

Если в результате расчётов по балансовым уравнениям получено отрицательное значение G_в.з. или условие (21.3) не выполняется, то это означает, что количество избыточного воздуха, которое требуется для компенсации вытяжки, превышает количество воздуха необходимое для ассимиляции теплоизбытков, т.е. (t_н^А ≤ t_р.з. ≤ t^/_р.з.) температура воздуха в рабочей зоне должна быть уточнена при этом, в уравнения баланса подставляются t_пр= t_н^А и G_в.з.= G_в.з.min и определяется G_пр и t_р.з, которая учитывается в дальнейших расчётах. По полученным G_пр и G_в.з рассчитывается аэрация или механическая вентиляция.

При использовании механических приточных систем, для снижения расчётного воздухообмена возможна обработка воздуха в оросительной секции. В этом случае, как правило, применяют адиабатическое увлажнение.

В холодный период года задаются G_в.з.= G_в.з.min и определяют из уравнений баланса t_пр. дальнейшие расчёты зависят от полученной величины t_пр.

1. Если t_пр < t_н^Б и в цехе в холодный период допустима аэрация, то принимают t_пр= t_н^Б и решают уравнения баланса относительно G_пр и G_в.з, после чего решается прямая задача аэрации.

2. Если t_н^Б < t_пр ≤ t_р.з-10 ⁰С, то в этом случае может применяться комбинированная схема подачи, т.е. часть воздуха должна подаваться механическими системами (G_пр^мех), а часть поступает через аэрационные проёмы (G_пр^аэр). Тогда полученная из уравнений баланса t_пр будет средневзвешенной по расходам т.е.

; (21.4)

. (21.5)

В уравнениях (21.4), (21.5) неизвестны t_пр^мех, G_пр^мех, G_пр^аэр. Для их решения задаются t_пр^мех = t_р.з. - 5÷10 ⁰С, то применяют механическую приточную вентиляцию и рассчитывают системы по полученным G_пр и G_в.з..

3. Если t_пр ≥ t_р.з. -10 ⁰С,то применяют механическую приточную вентиляцию и рассчитывают системы по полученным G_пр и G_в.з..

Если в помещении по условиям СН 118-68 аэрация не допустима в холодный период, то задаются ∆t = t_р.з.- t_пр в зависимости от способа подачи воздуха, находят t_пр и решая уравнения баланса, находят G_пр, G_в.з..