книги / Расчет систем обеспечения микроклимата помещений

Большинство технологических процессов, а также жизнедея­ тельность человека сопровождаются выделениями в воздушную среду промышлеш1ых, общественных и жилых зданий вредных для человечес­ кого организма веществ и пыли, тепла и влаги*

В результате этого, а также воздействия наружного климата

впомещении наблюдаются повышенные концентрации вредных веществ

ипыли и недопустимые значения температуры и влажности воздуха. Другими словами, в помещении создается недопустимый микроклимат.

Для обеспечения соответствующего санитарным нормам микрокли­ мата в помещениях предусматривается, как правило, ряд мероприятий:

1)технологических - совершенствование технологии производ­ ства, переход на менее вредные способы работ и виды сырья, авто­

матизация работ и т .д . ;

2)организационных - распределение отдельных помещений зда­ ния в зависимости от вида и характера распространения вредных вы­ делений, изоляция наиболее "неблагоприятных” помещений.гермети­ зация помещений и оборудования, выделение наиболее вредных техно­ логических операций в отдельные объемы и т .п .;

3)объемно-планировочных и строительно-конструктивных - ори­ ентация здания относительно сторон света и направления господству-

щего ветра; организация прилегающей к зданию территории; выбор формы здания в плане и по вертикали; выбор степени и характера остекления; предотвращение врывания ветра; устройство аэрационных уЬонарей; выбор оптимальных теплозащитных качеств строительных ограждений; применение солнцезащитных устройств и т.д .;.

4)санитарно-технических - отопление и охлаждение здания,

его вентилирование, кондиционирование воздуха внутри отдельных помещений.

Для локализации вредных веществ и пыли, а иногда тепла и вла­ ги,. устраивается местная вытяжная вентиляция (отсосы и укрытия, аспирация, вакуумная пылеуборка и т .п .) .

Для создания того или иного микроклимата в отдельных зонах помещения предусматривается местная приточная вентиляция, или местное кондиционирование воздуха (воздушные души, оазисы и за­ весы, вентиляция комнат и мест отдыха, кабин операторов и кра­ новщиков и Т.Д.).

И производственных помещениях зачастую имеются установки приточной и вытяжной вентиляции и кондиционирования технологи­ ческого характера, используемые для охлаждения оборудования и продукции, создания в оборудовании избыточного давления или раз­ ряжения, сушки продукции и т .п ,

Однако несмотря на осуществление всех этих мероприятий, а также на достаточную эффективность работы местных и технологичес­ ких систем вентиляции и кондиционирования, микроклимат в помеще­ нии чаще всего не удовлетворяет требованиям санитарных норм и правил, так как местные приточные и вытяжные системы наряду с воздухом подают в помещение и отводят из него тепло и влагу, местная вытяжная вентиляция не обеспечивает полной локализации вредностей, наружный климат обусловливает поступление в помеще­ ние или отвод из него тепла и влаги.

Наряду с санитарно-гигиеническими к системам обеспечения микроклимата (СОМ) предъявляются строительно-монтажные, архитек­ турные и эксплуатационные требования: минимальная потребность в площади; соответствие форм и отделки деталей и оборудования архитектурному облику помещений; наименьшие затраты времени и

труда на монтаж и ввод системы в эксплуатацию; возможность стро­ ительства и ввод отдельных систем в эксплуатацию по этажам или отдельным помещениям; пожарная безопасность; возможность быстро­ го переключения систем на тот или иной режим работы; автоматиза­ ция отдельных установок и системы в целом; возможность частичной перепланировки помещений в процессе эксплуатации без переустрой­ ства СОМ, что особенно важно, например для производственных по­ мещений с быстро меняющейся технологией производства, и др.

Чрезвычайно важным показателем любой СОМявляется ее тепло­ энергетическая эффективность. Микроклимат помещения должен быть обеспечен при максимально возможной экономии электроэнергии, воды, тепла и дорогостоящего холода, а также при минимальной сто-* имостя оборудования и строительно-монтажных работ. Срок службы СОМ должен быть как можно более длительным. Это обусловливает минимальные амортизационные отчисления.

К мерам повышения теплоэнергетической эффективности СОМ относятся вышерассмотренные объемно-планировочные и строительноконструктивные меры, а также мероприятия по улучшению качества самих СОЛ и их элеыеитов, способы и средства утилизации при­ родного и отходящего тепла и холода.

Теплоэнергетическая эффективность СОМ устанавливается в ре­ зультате расчета нескольких вариантов систем. Необходимо рассмат­ ривать как воздушные, так и комбинированные (водовоздушные) СОМ, включанцие воздушные системы вентиляции и кондиционирования и

непосредственно ь помещении. Последние представляют наибольший интерес, так как чаще всего воздушные системы подают и удаляют из помещения наименьшее количество воздуха, а местные системы до­ водят микроклимат помещения до нормируемых параметров. Это эконо­ мически оправдано за счет большей удельной теплоемкости и меньше­ го удельного объема воды по сравнению с воздухом (в водяных сис­ темах) и использования тепла, воды и холода, содержащихся во внутреннем воздухе (в воздушных системах).

Г л а в а I . ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЯ

ï i î i _Об|^ие^положения

Вследствие поступления з воздух вредных веществ, тепла, вла­ ги и. пыли и воздействия на здание внешней атмосферы в помещениях наблюдается или избыток тепла и влаги или их дефицит и повышен­ ная загазованность и запыленность воздуха. Изменяется состав и физическое состояние воздуха, нагреваются или охлаждаются поверх­ ности предметов, оборудования и строительных конструкций.

Совокупность’состава и параметров состояния воздуха, а так­ же тепловых излучении в помещении обусловливает его микроклимат.

Микроклимат помещения характеризуется температурой внутрен­ него воздуха t 5 , радиационной температурой поверхностей t A , относительно.: влажностью внутреннего воздуха ^ , скоростью его движения tTf и содержанием в воздухе вредных веществ С^ и пыли

нормами CI] регламентируются их оптимальные и допустимые значе­ ния в рабочей зоне помещений промыошенных предприятий и в обслу­ живаемой зоне общественных и жилых зданий. Для ряда помещений необходимые значения метеорологических условий устанавливаются технологическими нормами. В этом случае температура, влажность и скорость движения воздуха, а также его состав определяются возможностью и особенностями осуществления технологического про­ цесса в производственных помещениях и назначением помещения в общественных зданиях.

Санитарными нормами установлены также предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ и пыли в воздухе помещений.

Сочетания оптимальных, допустимых или технологических ме­ теорологических условий, допустимых радиационных температур поверхностей и ПДК вредных веществ и пыли в помещении определя­ ют соответственно его оптимальный, допустимый или технологичес­ кий микроклимат.

Ассимиляция избытков тепла и влаги или компенсация их де­ фицита в помещении и удаление из него вредных веществ и пыли составляют суть обеспечения микроклимата. Другими словами, обес­ печение микроклимата есть создание и поддержание в помещении нормальных параметров воздушной среды,удовлетворяющих санитарногигиеническим и технологическим требованиям.

Микроклимат обеспечивается специальными системами техничес­ ких средств и устройств, а также объемно-планировочными и стро­ ительно-конструктивными мероприятиями но защите помещения от внешних климатических воздействии.

Выделения вредных веществ, тепла, влаги и пыли или потери тепла и влаги, взаимодействие внутреннего пространства помеще­ ния с внешней атмосферой и работа СОМ обусловливают воздушный, тепло- и влажностный, газовый и пылевой режимы помещения. Расчет СОМ осуществляется на основании как раздельного, так и совмест­ ного их рассмотрения.

1^^оэ^ш ы й _ реж и м

Основные составляющие СОМ - система кондиционирования воз­ дух;’ или система общеобменной приточной вентиляции, подающие снежи;': воздух в помещение, и система общеобменной вытяжной вен­ тиляции, удалящая загрязненный воздух из помещения. Наряду с

этим, особенно в промышленных зданиях» используются такие мест­ ная санитарно-гигиеническая и технологическая приточная и вытяж­ ная вентиляции. Кроме того» всегда наблюдаются неорганизованные потоки воздуха в помещение (инфильтрация) и из него (эксфильтрация). У поверхностей предметов, оборудования и ограждений поме­

вания и вентиляции, движение его через наружные ограждения и отверстия в ограждениях, перемещение воздуха внутри помещения и взаимодействие здания с окружающей воздушной средой объединя­ ются общим понятием "воздушный режим помещения'1.

При работе систем кондиционирования и вентиляции, а также в результате инфильтрации и эксфильтрации в помещении наблюда­ ется обмен воздуха. Воздухообмен - основная характеристика воз­ душного режима помещения. В результате воздухообмена обеспечи­ ваются нормальные параметры воздушной среды помещения.

Воздух в помещении является носителем тепла (за исключени­ ем лучистого), влаги, вредных веществ и тонкодисперсной пыли. Параметры микроклимата в значительной мере определяются величи­ ной воздухообмена и организацией его в помещении. Вследствие этого воздух - это основная рабочая среда, а воздухообмен - основной рабочий процесс обеспечения микроклимата.

В обслуживаемом помещении при установившемся микроклимате имеет место закон сохранения массы воздуха применительно к это­ му помещению. Этот закон описывается уравнением баланса воздуха

Рис. I . Схема воздухообмена в помещении, обслуживаемом п приточными и т вытяж­ ными системами и отверстиями

в помещении. Для общего случая (рис. I) при наличии в помещении приточных и т вытяжных систем.кондиционирования воздуха,

вентиляции и отверстий уравнение баланса имеет вид ( 2 ]

Расходы воздуха & в уравнении выражены в кг/ч. При этом учитывается производительность всех систем кондиционирования воздуха и вентиляции с механическим и естественным побуждением,, а также расход воздуха через проемы в наружных ограждениях и через неплотности в этих ограждениях.

I -.3*Л§ЦЛО^^и_в^нщостный^еЕИм

Воздухообмен, имеющиеся в помещении в общем случае источ­ ники и стоки тепла и влаги, а также тепло- и влагообмен между воздухом внутреннего объема здания и наружным воздухом через наружные ограждения определяют тепло- и влажностный режим поме­ щения. Он характеризуется распределениями тепла и влаги в объеме помещения. Изучение этих распределений (в первую очередь, в объеме рабочей или обслуживаемой зоны), описывающихся полями зна­ чений температуры и влажности воздуха, составляет так называемую внутреннюю задачу обеспечения микроклимата. Сложность физических процессов тепло- и влагообмена, разнообразие зданий и помещений по архитектурно-планировочным решениям, характеру, расположению и производительности источников и стоков тепла и влаги и т.п .

не позволяют пока аналитически решить задачу в общем виде. Тепло-влажностные режимы помещения исследуют теоретически­

ми методами расчета количества тепло- и влагопоступлений и тепло- и влагопотерь. В последнее время для особо ответственных объектов исследования проводят на специальных моделях зданий и оборудования для уточнения закономерностей поступлений, стоков и распространения тепла и влаги в помещениях.

Тепло выделяется людьми, солнечной радиацией, искусственным освещением, технологическим оборудованием, продукцией и изделиями, расходуемой электроэнергией, механической энергией, переходящей в результате трения в тепловую, и т.п . Наряду с этим, тепло в помещение может выделяться в результате конденсации водяных па­ ров, остывания нагретого металла (с учетом тепла кристаллизации при его твердении) и др.

этого режима. Регулируемый режим описывается уравнениями балан­ сов тепла и влаги в помещении. Они, в свою очередь, выражают законы сохранения тепловой энергии и массы влаги в помещении.

Предположим, что £ -тая система кондиционирования или приточная

т

(5)

Для сухих помещений достаточно рассматривать уравнение баланса явного тепла

1 .4 . Уравнения^балансов вредных веществ и_пыли_в__помещении

Газы и лары вредных веществ выделяются в воздух помещений при химических реакциях, испарении растворов с открытых поверх­ ностей, испарении летучих составляющих лакокрасочных материа­ лов, прорыве через неплотности аппаратов, устройств и коммуня-