Курс лекций: Вентиляция общественных зданий, Хабаровск, 2002 г (стр. 18 )

При расчете воздухообмена по углекислому газу символы  Су,  и  Сп  означают концентрации углекислого газа в удаляемом и приточном воздухе (а не теплоемкости!). Комплекс  С/с  предназначен для перевода концентрации из л/м3 в л/кг.

Следует отметить, что при правильном расчете и аккуратном снятии параметров воздуха с I-d диаграммы требуемые воздухообмены по явному теплу, полному теплу и по влаге должны получиться примерно одинаковыми, так как базируются на одних и тех же исходных данных и одних и тех же построениях на I-d диаграмме. В реальной практике обычно не считают все три воздухообмена, а рассчитывают только один, который, согласно построениям на диаграмме, может быть определен с наибольшей точностью. Этот момент является весьма важным, так как луч процесса в помещении может в направлении, близком к вертикальной линии. Тогда разница влагосодержаний удаляемого и приточного воздуха может оказаться очень малой – порядка 0,2-0,3 г/кг. Учитывая, что при снятии значения с диаграммы всегда имеет место некоторая неточность, в этих условиях она может сильно повлиять на результат вычислений. так, если неточность определения влагосодержания каждого воздуха всего 0,1 г/кг, то суммарная погрешность может составить 0,2 г/кг, что соизмеримо с действительной разностью влагосодержаний, и при вычислении можно получить ошибку в значении расхода воздуха до 100%.

На практике выбирают лишь одну из расчетных формул в зависимости от углового коэффициента луча процесса, то есть направления линии на I-d диаграмме:

а) если луч близок к вертикали (е > 6000 кДж/кг), это означает, что влаговыделения малы, а превалируют выделения явного тепла. Поэтому максимальную точность обеспечивает расчет по избыткам явного тепла (по температуре);

б) если наклон луча близок 45° (3000 <  е < 6000 кДж/кг), это означает, что выделения явного и скрытого тепла соизмеримы. Поэтому максимальную точность обеспечивает расчет по избыткам полного тепла (по энтальпии);

в) если луч близок к горизонтали (0 <  е < 3000 кДж/кг), это означает, что выделения явного тепла невелики, а превалируют влаговыделения. Поэтому максимальную точность обеспечивает расчет по избыткам влаги (по влагосодержанию).

В курсовом проекте в учебных целях студенты выполняют расчет воздухообменов по всем формулам. 

Требуемый воздухообмен по санитарной норме определяется в соответствии с количеством людей в помещении и минимальным расходом наружного воздуха, который требуется подавать в расчете на одного человека. Нормативные удельные воздухообмены приведены в Приложении 9  СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха".

Gо =  Lуд сн Nчел.

В помещениях общественных зданий без естественного проветривания этот расход равен 60 м3/(час чел), а для зрительных залов, залов совещаний и других помещений, в которых люди находятся до 3 ч непрерывно — 20 м3/(час чел). Для спортивных залов без зрителей минимальный расход наружного воздуха равен 60 м3/(час чел). Если имеются зрители, расчет ведется отдельно для зрителей и спортсменов, а итоговый расход определяют суммированием.

7.4. Расчет воздухообменов по кратности для вспомогательных

  помещений

Для помещений вспомогательного назначения (санузлы, кладовые, склады, административные помещения, вестибюли и фойе и др.), в которых тепловой и воздушный режимы являются типовыми, не производят подробный расчет выделения вредностей и воздухообменов по вредностям. Для них требуемый воздухообмен определяется по нормативной кратности.

Кратностью воздухообмена называется отношение объемного расхода подаваемого или удаляемого воздуха к объему помещения.

К  =  L / Vпом.

По сути своей кратность воздухообмена – это удельный воздухообмен, то есть воздухообмен, отнесенный к 1м3 объема помещения.

Иногда говорят, что кратность воздухообмена показывает, сколько раз за час сменяется воздух в помещении. Однако, это не совсем корректно, так как при подаче воздуха в он не просто вытесняет воздух из помещения, а перемешивается с ним, разбавляя вредности. Обеспечить вентиляцию в режиме чистого вытеснения воздуха из помещения крайне трудно — требуется подавать воздух почти изотермическом режиме с малыми скоростями. Это дорого и нецелесообразно. Поэтому вентиляция вспомогательных помещений чаще всего осуществляется в режиме перемешивания.

Нормативной кратностью называется удельный воздухообмен, установленный нормативными документами на единицу объема помещения, или на одну единицу оборудования, одного посетителя, одну порцию горячей пищи, один санитарный прибор и так далее. Значения нормативных кратностей воздухообмена устанавливаются раздельно по притоку и вытяжке и приводятся в соответствующих главах СНиП и в справочной литературе.

Расчет, таким образом, выполняется очень просто по формулам

Lпр = Кнорм. п  Vпом ;

Lвыт = Кнорм. выт  Vпом ;

или

Lпр = Кнорм. п  Nед;

Lвыт = Кнорм. выт  Nед,

где  Vпом, – объем помещения, м3;

  Nед  – число единиц чего-либо, по отношению к чему в справочной

  литературе указана нормативная кратность.

Если не указана кратность по притоку, то это означает, что подавать организованный приток в это помещение не следует (санузлы, курительные, аккумуляторные, кладовые), и наоборот.

7.5. Выбор расчетного воздухообмена

Расчетный воздухообмен для основных помещений по каждому периода выбирают из вычисленных ранее значений требуемых воздухообменов по каждой вредности и санитарной норме. В промышленных зданиях могут быть и другие виды воздухообменов: по местным отсосам, по местному притоку, проветривание верхней зоны. 

За расчетный воздухообмен всегда принимается наибольший из  требуемых воздухообменов.

После выбора расчетного воздухообмена обычно подсчитывают требуемую кратность

К = Lрасч / Vпом  = Gрасч / (с Vпом ).

8. РЕЦИРКУЛЯЦИЯ ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

8.1. Сущность и назначение рециркуляции

Как правило, для зрительных залов расчетный воздухообмен (РВО) по теплому периоду получается существенно больше, чем по холодному (ХП) и переходному (ПП) периодам. Причиной этого является достаточно малая разница температур приточного и удаляемого воздуха в летний период, так как согласно нормам внутренняя температура может быть всего на 3 градуса выше температуры наружного воздуха. Существенному повышению температуры удаляемого воздуха препятствует малое значение градиента температуры, вызванное низкой температурой источников теплоты (люди) и подача воздуха в верхнюю зону, способствующая перемешиванию воздуха в помещении и выравниванию температуры по высоте.

В этих условиях при проектировании системы, работающей с постоянной производительностью все периоды года, в ХП и ПП приходится подавать значительное избыточное количество приточного воздуха. Если брать весь приточный воздух из атмосферы при низкой температуре, то существенно возрастают затраты энергии на нагрев воздуха. Потребное же количество воздуха, как правило, существенно меньше, и определяется воздухообменом по углекислому газу или по санитарной норме.

Чтобы избежать излишнего расхода энергии на нагрев воздуха, применяют рециркуляцию внутреннего воздуха. Рециркуляция воздуха – это повторное использование отработанного внутреннего воздуха. Рециркуляция производится в основном с целью экономии тепловой энергии в холодный и переходный периоды года, так как при этом приходится нагревать не весь приточный воздух, а только наружный воздух, необходимый для дыхания людей. Кроме того, использование рециркуляции позволяет стабилизировать режим распределения воздуха в помещении, так как система работает при постоянном расходе,  и скорости приточных струй имеют постоянное значение во все периоды года.

Следует подчеркнуть, что рециркуляция не является обязательной.  Существуют системы с переменным расходом воздуха, подающие только наружный воздух, требуемое количество которого определяется по сигналам датчика углекислого газа или влажности. Чаще всего это системы кондиционирования специальных помещений, позволяющие за счет охлаждения получить низкие температуры приточного воздуха в летний период, и тем самым существенно сократить требуемый воздухообмен по тепловым избыткам.

Для вентиляции же общественных зданий использование рециркуляции является почти обязательным. Рассмотрим основные соотношения.

При температуре внутреннего воздуха 25°С (летний режим) человек выделяет примерно 60 Вт явной теплоты и примерно 50 г/час влаги. Выделение полной теплоты составляет 95 Вт. Если пренебречь другими источниками теплоты, то значение углового коэффициента луча процесса в помещении будет

е = 3600 · 95 /50 =6840 кДж/кг

Такое значение луча процесса говорит о том, что количества явного и скрытого тепла соизмеримы, однако явное тепло больше скрытого.

Примем разницу температур приточного и удаляемого воздуха 5°С. Тогда требуемый удельный воздухообмен на одного человека по явному теплу будет

G = 3,6 · 60 /5 = 42 кг/час

Минимально требуемый воздухообмен на одного человека по санитарной норме равен 20 м3/час, или

G = 1,2 · 20 = 24 кг/час

Таким образом, расчетный воздухообмен по теплому периоду примерно в 2 раза больше минимально необходимого по наружному воздуху.

Чтобы можно было подавать только наружный воздух, необходимо иметь разницу температур приточного и удаляемого воздуха 9-10 °С, что достижимо в теплый период только при использовании охлаждения наружного воздуха и требует перехода к системе кондиционирования.

Для холодного и переходного периодов расчетная температура составляет 18 – 20°С. При такой температуре один человек в состоянии покоя выделяет около 100 Вт явной теплоты и около 40 г/час влаги. Выделение полной теплоты составляет 120 Вт. При отсутствии других источников теплоты значение углового коэффициента луча процесса в помещении будет

е = 3600 · 120 /40 =108000 кДж/кг

Такое значение луча процесса говорит о том, что в эти периоды количества явного тепла существенно больше скрытого, и луч процесса идет почти вертикально. Таким образом, в холодный период основной вредностью является явное тепло, а влагой можно пренебречь.