§ 36. Параметры воздуха в вентиляционном процессе.

ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ВОЗДУХООБМЕНА

При определении производительности систем общеобменной венти­ляции проводят расчет воздухообмена для трех периодов года: холод­ного, переходного и теплого. Для систем кондиционирования воздуха расчет воздухообмена принято проводить для двух периодов года — холодного и теплого с последующим анализом круглогодичного режима работы. По результатам расчетов для различных условий подбирают вентиляционное оборудование: вентиляторы, фильтры, калориферы, воз­духоохладители, оросительные камеры и пр.

Рис. VII 1.1. Построение процессов изменения состояния воздуха в 1 — d-диаграмме для расчетных периодов года при общеобменной вентиляции

1 — холодный период: 2 — переходный период; 3 — теплый период; н — точка, характеризующая параметры наружно­го воздуха; п — то же, приточного воз­духа; в — то же, внутреннего воздуха: у — то же, воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения; п', в', у' — точки, характеризующие параметры воздуха в холодный период после пересчета на расчетный воздухооб­мен; *_{х п}. ^е_п.п’ ^£т-п —угловые коэф­фициенты лучей процесса в помещении соответственно для холодного, пере­ходного и теплого периода

Воздухообмен в боль­шой степени определяется выбором параметров возду­ха (наружного, в рабочей зоне помещения, приточного и удаляемого из помеще­ния). Рассмотрим рекомен­дуемые значения этих пара­метров.

Параметры наружного воздуха. Температура и энтальпия наруж­ного воздуха (точка н на рис. VII 1.1) принимаются по рекомендациям СНиП [45] в соответствии с географическим расположением объекта. Влагосодержание определяется по / — d-диаграмме. Различают два варианта расчетных наружных условий для вентиляции — параметры климата категорий А и Б:

для холодного периода года параметры А принимают при общеобменной вентиляции, параметры Б — для систем общеобмен­ной вентиляции, совмещенной с отоплением, или при наличии местных отсосов в помещении, для систем воздушного душирования, а также для систем кондиционирования воздуха;

для переходного периода года для всех районов страны принимают /_Н= + Ю°С, ф_н=-70% (энтальпию и влагосодержание возду­ха принимают по /—d-диаграмме) ;

для теплого периода года параметры А принимают для любых вентиляционных систем (в том числе для систем вентиляции с адиабатическим увлажнением воздуха), параметры Б—для систем кондиционирования воздуха.

Параметры воздуха в рабочей зоне помещения. В соответствии со СНиП [45] различают внутренние условия для двух периодов года — теплого и холодного (сюда же относят переходный пери­од). Для большинства помещений при общеобменной вентиляции па­раметры внутреннего воздуха — точка в в 1—d-диаграмме (рис. VIII.1)—ограничиваются лишь температурой t_B (температура в обслу­живаемой зоне помещения). Для помещений со значительными Елаго- выделениями дополнительно задается максимально допустимая отно­сительная влажность внутреннего воздуха. В качестве расчетных пара­метров воздуха при общеобменной вентиляции принимают допустимые параметры. Для проектирования систем кондиционирования возду­

ха принимают оптимальные параметры (сочетания t_B и <р_в). Значения расчетных параметров приведены в гл. I.

Параметры приточного воздуха. Температуру приточного воздуха (точка п на рис. VIII. 1) вентиляционных систем для увеличения асси­миляции им теплоизбытков желательно принимать как можно более низкой. Это сокращает требуемый воздухообмен. Однако при выборе значения t_n для холодного периода года следует учитывать недопустимость дискомфортных условий, что осуществляют следую­щим образом:

а) при высоте помещений жилых и общественных зданий до 3 м принимают t_u ниже t_B на 2—3°С; при высоте помещений более 3 м (за­лы, классы, аудитории и т. п.) — ниже t_B на 4—6° С. Большее понижение значения t_n возможно, но при его выборе необходимо гарантировать со­блюдение заданных СНиП [45] параметров воздуха в обслуживаемой зоне помещения, подтвердив это расчетом приточной струи (см. гл. IX). Эти рекомендации распространяются и на кондиционируемые поме­щения;

б) в помещениях промышленных зданий определяют t_a расчетом из условия, чтобы поток воздуха из приточного отверстия (насадка), достигнув рабочего места, имел температуру на 1—1,5° С ниже f_B; при подаче воздуха в верхнюю зону помещения или в его нижнюю зону опус- ками, но в отдалении от рабочих мест принимают t_n на 6—10° С ниже /_п; для приточных систем, подающих воздух для компенсации местных от­сосов в цехах со значительными избытками тепла, принимают t_a—5° С (при подаче воздуха в отдалении от рабочих мест); для систем душиро- вания параметры приточного воздуха t_a, ф_п, а также скорость его подачи определяют специальным расчетом.

На температуру приточного воздуха в холодный период года на­кладывается также ограничение из-за недопустимости конденсации водяных паров внутреннего воздуха на приточном воздуховоде.

Для переходного периода года принимают t_n на 0,5—1°С выше расчетной температуры наружного воздуха для этого периода (учитывается подогрев воздуха в воздуховодах).

Для теплого периода года температура приточного возду­ха совпадает с температурой наружного воздуха (параметры климата категории А).

Остальные параметры приточного воздуха — энтальпию, влагосо­держание, относительную влажность — определяют по / — ^-диаграм­ме. Для холодною периода года (линия I на рис. VIII. 1) точка п на­ходится на пересечении линии d=const (нагрев в калорифере), прохо­дящей через точку я, с изотермой, соответствующей рассмотренным вы­ше требованиям к температуре приточного воздуха. Для переходного пе­риода года (линия 2 на рис. VIII.1) точка п находится на линии d= =const, проходящей через точку я, на 0,5—1°С выше ее. Для теплого периода года (линия 3 на рис. VIII.1) точка п совпадает с точкой н.

Параметры воздуха, удаляемого из помещения. К сожалению, воп­рос о значениях параметров воздуха, удаляемого из помещения, до сих пор недостаточно полно изучен для решения вентиляции различных производств. Температура воздуха в верхней зоне помещения (точка у на рис. VIII.1) зависит от многих факторов — высоты и теплонапряжен- ности помещения, способов подачи и удаления воздуха, расположения технологического оборудования и др. Обычно значения параметров уда­ляемого воздуха принимают на основании экспериментов с учетом на­копленного опыта проектирования вентиляции помещений. В случае отсутствия экспериментальных данных можно воспользоваться сведе­

ниями о среднем увеличении температуры внутреннего воздуха по вы­соте помещений — gradf (табл. VIII.2). При этом точка у находится на пересечении соответствующего луча процесса в помещении, проведенно­го из точки п, с'изотермой, проходящей выше изотермы £_B=const на величину (Япом— 1,5) grad t.

Таблица VIII.2 Градиенты температуры воздуха по высоте помещений жилых и общественных зданий Удельные избытки явного тепла			grad t, °С/м
кДж/м3	ккал/(ч-м3)
Более 80	Более 20	0,8-1,5
40—80	10—20	0,3—1,2
Менее 40	Менее 10	0—0,5

Примечание. Меньшие величины grad / даны для расчета вентиляции в холодный период года, большие — в теплый.

При рециркуляции воздуха построение процесса изменения со­стояния воздуха в вентиляционной системе и помещении для холодно­го периода года показано на рис. VIII.2, а, б. Выбор варианта забора

Рис. VIII.2. Построение процессов изменения состояния воздуха в /— d-диаграмме для холодного периода года при общеобменной вентиляции с рециркуляцией внутреннего воздуха

а — при заборе рециркуляционного воздуха из верхней зоны помещения (с параметрами, характе­ризуемыми точкой у)\ б — то же, из рабочей зоны (с параметрами, характеризуемыми точкой в)

рециркуляционного воздуха из рабочей или из верхней зоны помеще­ния производится с учетом характера распределения по помещению вредных выделений.

Процесс изменения состояния воздуха построен на рис. VIII.2 при условии, что угловые коэффициенты нижней и верхней зон помещения одинаковы.

Точка с соответствует параметрам смеси рециркуляционного и на­ружного воздуха. Если температура смеси окажется ниже требуемой температуры притока, смесь нагревают в калорифере (линия сп); если

же температура смеси окажется выше требуемой температуры прито­ка, смесь охлаждают, увеличивая долю наружного воздуха. Точки с и п в последнем случае совмещаются, а линия смешения ун или вн сов­падает с лучом процесса в помещении.

Для нахождения положения точки с при расчете системы вентиля­ции с рециркуляцией необходимо определить количество свежего (наружного) воздуха, подаваемого в помещение. Требуемое количе­ство наружного воздуха определяют по количеству углекислого газа, выделяемого при дыхании людьми, находящимися в помещении, по формуле (VIII.12^///) табл. VIII.1. При этом санитарные нормы [40] 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 величина из полученных по указанным рекомендациям.

Пример VII 1.2. Определить количество наружного воздуха, которое требуется по­давать при вентиляции класса размером 12X5,8X3,3 (к) м, если в нем находятся 40 учащихся и учитель.

Решение. 1. По требованиям санитарных норм при объеме помещения на одно­го человека 12X5,8X3,3/(40+1) =230/41 =5,7 м³<20 м³ подача в помещение свежего воздуха должна быть не менее L_B — 30-41 = 1230 м³/ч

2. Количество углекислого газа, выделяемого людьми, определяют по формуле Мвр = 2/Л0о₄ п_л. Взрослый человек выделяет 35 г/ч С0₂, дети выделяют по 18 г/ч. Следовательно, Af_Bp = 18-40+35-1 =755 г/ч. Для детских учреждений ПДК по С0₂ равна 1,5 г/м³, т. е С_у = 1,5 г/м³. Концентрация С0₂ в наружном воздухе (не централь­ный район) составляет 0,75 г/м³, т. е С_п = 0,75 г/м³. Требуемая производительность си­стемы общеобменной вентиляции по С0₂, согласно формуле (VIII. 12'") табл. VIII.1, при условии ружрп составит

L_co = —— = — = 1010 м³/ч,

^с°^! С_у — С„ 1,5 — 0,75

т. е меньше ранее определенной величины L_H. Следовательно, принимаем С_я = 1230 м³/ч.

Выбор расчетного воздухообмена. После расчета воздухообмена необходимо провести анализ полученной требуемой производительно­сти системы общеобменной вентиляции в разные периоды года. В отли­чие от производительности систем местной вентиляции, которая не изменяется в течение года, требуемая производительность систем обще­обменной вентиляции меняется по сезонам (иногда в широких пре­делах) .

Для систем с естественным побуждением движения воздуха сезон­ное изменение производительности достигается эксплуатационным 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 /_н—5°С (системы канальной вентиляции).

Для систем с механическим побуждением движения воздуха вы­бор расчетного (для подбора оборудования) воздухообмена сложнее. Этот выбор производят по воздухообмену, определенному в объемных единицах для трех расчетных периодов года. На практике встречают­ся самые разнообразные сочетания требуемого воздухообмена для различных периодов года и разные способы его обеспечения. Рассмот­рим наиболее часто встречающиеся случаи.

1. Открывание окон и проветривание помещения не допускается (помещение чистое или здание расположено в за­грязненном районе, или окна помещения выходят на автомагистраль и т.п.). В этом случае для подбора вентилятора, фильтра и других эле­ментов вентиляционной системы принимается больший из требуемого воздухообмена для холодного, переходного и теплого периодов года.

2. В помещении возможно проветривание (аэра­ция) в теплый период года (здание находится в зеленой зоне, нет жестких требований к чистоте и микроклимату в помещении — большинство помещений промышленных и общественных зданий). Производительность механической приточной системы вентиляции для этих помещений принимается равной большему из требуемого воздухо­обмена для холодного и переходного периода года. Производитель­ность вытяжной системы в этом случае принимается равной большему из требуемого воздухообмена для трех периодов года. Иногда приточ­ная система может рассчитываться на зимний воздухообмен, а вытяж­ная— на летний. Летом при открытых окнах эта система обеспечит необходимый воздухообмен. В холодный период года такую вытяж­ную систему необходимо дросселировать, т. е. уменьшать ее производи­тельность.

Для помещений, в которых проветривание летом легко осуще­ствимо, например, возможно сквозное проветривание, производитель­ность вытяжной системы можно принимать равной производительности приточной. При этом необходимо проводить проверочный расчет воз­можности обеспечения требуемого воздухообмена проветриванием в летний период.

Для помещений, упомянутых в пп. 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 (пунктирная линия на рис. VIII. 1).

Расчет воздухообмена по нормативной кратности. Кратностью воз­духообмена называется отношение объема воздуха, подаваемого в по­мещение или удаляемого из него в течение 1 ч, к объему помещения. Эта величина часто используется для оценки правильности расчета воздухообмена в помещениях. Нормативная кратность используется для расчета воздухообмена в рядовых помещениях с избытками в основ­ном С0₂ и тепла. Расчетный воздухообмен помещения в этих случаях должен составлять, м³/ч:

h=KpVnou, (VIII. 25)

где Кр — нормативная кратность воздухообмена помещения, ч^-1; У_Пом — объем помещения, м³.

Значения Кр для различных помещений приводятся в соответству­ющих главах СНиП. При этом указывается кратность но вытяжке и по притоку. Воздухообмен, рассчитываемый по его нормативной кратно­сти, должен обеспечиваться системами вентиляции. Если нормативные кратности воздухообмена по притоку и вытяжке для отдельных поме­щений не совпадают, количество воздуха, необходимого для полного баланса, подается в соседние помещения или помещения коридоров. При этом принято определять суммарные приток и вытяжку помеще­ний, выходящих в один общий шлюз (коридор). Разницу между сум­марными притоком и вытяжкой — «дебаланс» — следует подавать (при избыточной вытяжке) или удалять (при избыточном притоке) из об­щего шлюза. Исключение составляют жилые здания, вытяжка из по­мещений которых по существующим нормам компенсируется естествен­ным притоком через окна.