Глава 6. Процессы формирования и обеспечения микроклимата помещения

6.1. Расчет воздухообмена в помещениях здания

6.1.1. Правила расчета воздухообмена по вредным выделениям и по нормам кратности

Требуемые воздухообмены общеобменной вентиляции в помещении в случае"один приток – одна вытяжка" (n=1, m=1). Последовательность расчета требуемого воздухообмена общеобменной вентиляции следующая:

1) задают параметры приточного и уходящего из помещения воздуха;

2) определяют требуемый воздухообмен для данного периода.

Требуемый воздухообмен по избыткам явной теплоты (Q_ИЗБ.Я, Вт)находят,решая систему двух уравнений: баланса помещения по явной теплоте и баланса по воздуху [6]:

,

где и – требуемые общеобменные вытяжка и приток, кг/ч;

с_В – удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг·К);

t_У и t_П – температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, ^ОС, для соответствующего периода года. Значение Q_ИЗБ.Я также принимают для соответствующего периода по таблице 16 «Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией».

Для получения надежных результатов необходимо правильно выбрать t_У и t_П.В режиме ВЕНТИЛЯЦИИ при вытяжке из верхней зоны температуру удаляемого воздуха можно оценить по формуле:

, где .

Здесь Н – высота помещения, м; h_РЗ – высота рабочей зоны помещения, м, принимается равной 2 м, если люди в помещении стоят, и 1,5 м – если люди сидят или лежат; gradt – вертикальный градиент температуры, К/м, принимаемый в зависимости от удельной теплонапряженности помещения q_УД, Вт/м³, по табл. 18 [11]:

Таблица 18.

Вертикальный градиент температуры в помещении в зависимости от его теплонапряженности.

Удельная теплонапряженность помещения qуд, Вт/м3	gradt, К/м
Более 23,2	0,8 – 1,5
11,6 – 23,2	0,3 – 1,2
Менее 11,6	0 – 0,5

В режиме кондиционирования воздуха и вытяжке из верхней зоны обычно принимают t_У = t_В + 1, т.е. Δt = 1^оС. Для воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны, и при вентиляции, и при кондиционировании необходимо считать t_У = t_В.

Что касается температуры притока, в режиме кондиционирования воздухаt_П обычно предварительно принимают на 6 ... 8 градусов ниже величины t_В, взятой для соответствующего периода года. В дальнейшем значение t_П может быть уточнено с последующим пересчетом воздухообмена по результатам проверки параметров приточной струи на входе ее в обслуживаемую зону помещения, а также с учетом возможности получения выбранной величины t_П в теплый период года наиболее рациональным способом. Это делается в рамках курсового проекта «Вентиляция и кондиционирование».

В режиме вентиляции предварительно принимается: в холодный период t_П = t_В.ОТ; в теплый и переходный – на 0,5 … 1 градус выше наружной температуры для данного периода по параметрам «А» с учетом того, что в эти периоды наружный воздух подается непосредственно в помещение в качестве притока без дополнительной тепловлажностной обработки и немного подогревается только в вентиляторе.

При необходимости полученный таким образом воздухообмен можно уточнить, проведя расчеты по избыткам полной теплоты Q_ИЗБ.П, Вт, и по влаговыделениям М_ВП, кг/ч, с использованием следующих формул [6]:

где I_у и I_п – энтальпия, кДж/кг, а d_у и d_п – влагосодержание, г/кг, соответственно удаляемого и приточного воздуха. Они определяются графически после построения процесса изменения состояния воздуха в помещении на I-d-диаграмме. Результаты данного расчета не должны отличаться от вычислений по Q_ИЗБ.Я более, чем на 5 – 10%.

Требуемые воздухообмены в помещении с произвольным числом притоков и вытяжек. В общем случае, если в помещении “n” притоков и “m” вытяжек, требуемая по явной теплоте общеобменная вытяжка (индекс «У1») и общеобменный приток (индекс «П1») вычисляются по формулам [6]:

Расчетную величину воздухообмена в помещении G^Р, кг/ч, т.е. расход воздуха для подбора вентиляционного оборудования, выбирают по следующим соображениям:

– для вентиляции:

расчетный воздухообмен равен бòльшему из требуемых воздухообменов по трем периодам;

– для кондиционирования воздуха:

расчетным является бòльший из требуемых воздухообменов по двум периодам (ХП и ТП).

Если требуемые воздухообмены в разные периоды года отличаются значительно, может потребоваться уточнение необходимой температуры притока или фактической температуры внутреннего воздуха (только при вентиляции) для тех периодов, где требуемый воздухообмен был меньше окончательно принятого G^Р (обратная задача расчета воздухообмена), кроме случая, когда принимается решение о проектировании дополнительной системы вентиляции или КВ, подключающейся в период, для которого требуемый воздухообмен больше.

После выбора G^Р вычисляют объемные расходы воздуха по притоку и вытяжке, м³/ч: ; ; где плотность притока ρ_П и вытяжки ρ_У, кг/м³, вычисляется в зависимости от температур притока и вытяжки, взятых для того периода, для которого они являются наибольшими (обычно для теплого периода): . Поскольку эти плотности неодинаковы, объемный расход по притоку и по вытяжке также может несколько не совпадать. После этого вычисляются фактические кратности воздухообмена: , ч^-1, также отдельно по притоку и по вытяжке. Здесь V – объем помещения по внутреннему обмеру, м³. Подробнее см. приведенный пример расчета воздухообмена.

После расчета L^Р необходимо сравнить их с минимальным расходом наружного воздуха L_СО2, м³/ч, которое определяют по выделениям углекислого газа:

Здесь M_СО2 – выделение СО₂в помещении, л/ч (см. п.6.2.1); C_ПДК и C_П – соответственно максимально допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа во внутреннем воздухе и его концентрация в приточном воздухе, л/м³, определяемые по табл. 19 [12]:

Таблица 19.

Концентрация СО₂ в приточном воздухе и его ПДК

Район	CП, л/м3	Здание	CПДК, л/м3
Центр города (более 1 млн.чел)	0,75	Лечебные и детские	1,0
Район в черте города	0,5	Актовые, зрительные, спортивные залы и т.п. с большим числом людей	1,5
Загородная зона, небольшие поселки	0,4	При временном пребывании (магазины, кинотеатры)	2,0

Величина L_СО2 должна быть не меньше, чем предусмотрено нормами подачи наружного воздуха на одного человека L_О для соответствующих зданий. Например, в зрительных залах и магазинах, а также в других общественных зданиях при временном пребывании людей (менее 2-х часов) – не менее 20 м³/ч на человека, при постоянном пребывании людей в общественных зданиях (более 2-х часов непрерывно) – не менее 60 м³/ч на человека, в спортивных залах – 80 м³/ч на одного занимающегося и не менее 20 м³/ч на одного зрителя [10].

Кратностью воздухообменаКр называют отношение часового объемного расхода приточного воздуха (кратность притока Кр_П) или расхода вытяжного воздуха (кратность вытяжки Кр_У) к объему вентилируемого помещения. Размерность кратности воздухообмена [ч^-1]. При определении расхода воздуха по кратностям необходимо учитывать, что должен соблюдаться баланс по притоку и вытяжке между сообщающимися между собой соседними помещениями, например, объединенными общим коридором или шлюзом (см. пример в п.6.2.1).

В курсовой работе для большинства помещений здания предусмотрено определение воздухообмена в м³/ч по величине нормативной кратности:

гдеL_П, L_У – расчетный воздухообмен помещения по притоку и по вытяжке, м³/ч;

Kр_П, Кр_У – нормативная кратность притока и вытяжки, ч^-1;

V – объем помещения по внутреннему обмеру, м³ – произведение площади на высоту Н "в чистоте", т.е. от пола до потолка.

Для некоторых помещений в литературе приводится норма подачи наружного воздуха на 1 человека Lo, м³/(ч·чел.). В этом случае расчетный воздухообмен помещения вычисляется по формуле:

где N_чел – количество людей в помещении. В отдельных помещениях, например, санузлах, душевых и т.д., роль N_чел играет число унитазов, душевых сеток и других подобных измерителей. В таких случаях это оговаривается в справочной литературе.

Значения нормативных кратностей воздухообмена и нормативного воздухообмена на 1 человека, санитарный прибор и т.д. для различных помещений в зданиях разного назначения приведены в таблицах Главы 3 [10]. Если в таблице, относящейся к проектируемому зданию, сведения о некоторых помещениях отсутствуют, их можно найти в таблицах, относящихся к зданиям другого назначения.