Реферат: Методы расчета и способы обеспечения вентиляции

Введение

2

Вентиляция с механическим побуждением и ее разновидности.

3

Температура и влажность, скорость воздуха в помещении.

8

5 слов о "больших" системах.

9

Способы воздухораспределения:

15

Вентиляция перемешиванием

15

Вентиляция вытеснением

16

Воздухораспределительные устройства.

17

Бесканальная вентиляция.

18

Схемы управления вентиляции. Автоматическое регулирование.

19

Энергосбережение - важно всегда помнить об эксплуатационных расходах

20

Список литературы

23

Вентиляция с механическим побуждением. Какую выбрать.

- вытяжная

- приточная

- приточно-вытяжная. Общеобменная.

Основные качественные параметры характеризующие вентиляцию с механическим побуждением ( т.е. когда воздух меняется за счет механических средств - вентиляторов) являются объем воздуха поступающего или выходящего из помещения количественно определяемый в м3 и обзываемый расходом воздуха (м3/час), еще один количественный параметр - кратность воздухообмена в помещение т.е. сколько раз за один час меняется воздух в помещении т.е. это отношение воздуха поступающего в помещение к его объему. Есть еще параметры определяющие комфортность пробывания человека в помещении так же имеющие непосредственное отношение к вентиляции и ее качеству, температура, относительная влажность, скорость движения воздуха в помещении, содержание пыли в воздухе, газовый состав и запахи, уровень шума. Далее, механическая вентиляция может быть вытяжной, когда механически удалятся определенный объем воздуха, который потом возмещается поступлением воздуха из соседних помещений или же путем инфильтрации ( уж больно словечко замечательное :) ). Такой тип применяется для вентиляции санузлов или кухонных помещений, причем надо еще добавить что вытяжная вентиляция может быть как общей так и местной. Так вытяжной колпак над кухонной плитой можно отнести к местной вытяжной вентиляции ибо происходит удаление вредностей и избыточного тепла непосредственно у очага их образования, не давая распространиться загрязненному воздуху по всему помещению, а стало быть желаемый результат т.е. чистый воздух можно обеспечить минимальным расходом воздуха. Думаю, не сложно предположить, что только вытяжная вентиляция квартир имеет достаточно ограниченное применение, допустим если Вам необходимо создать в комнате 2-3 кратный воздухообмен, т.е. поменять воздух раза 2-3 в час, можно подобрать вытяжную систему способную удалить сей объем, однако, необходимо помнить, что природа не любит пустоты, взамен удаляемому воздуху, обязательно должен поступить такой же объем замещающего воздуха, который как мы уже отмечали придет из соседних помещений или снаружи, если таковая возможность будет, а будет это когда щели или другие возможные проходы для воздуха смогут пропустить в час 2-3 объема комнаты. Когда воздух придет из соседних помещений - где гарантия что он свеж и чист? Когда же удаляемый воздух замещается проникающим наружным воздухом, то вместе с ним в помещение неизбежно устремляется холод, если за бортом уже не лето (заметьте, что это весьма характерно для нашей Родины), или уличная пыль, кто из нас не сталкивался с пылевыми "барханами" на подоконниках, а представьте, если эффект усилен работающей вытяжной вентиляцией. Но есть и приточная вентиляция. Приточная вентиляция поставляет свежий наружный воздух в помещение, догреть поступающий воздух до необходимой температуры или очистить от пыли - вопрос техники. Вот вроде и решение, однако если воздух поступает извне, то в помещение неизбежно будет расти давление, кто из нас не надувал воздушные шары, это давление в итоге станет препятствием для приточного воздуха, но это в идеале. На практике же воздух уходит из помещения благодаря все той же пресловутой инфильтрации, только теперь из помещения. Но, пропускная способность всех щелей в помещении ограничена, ибо и назначение любого помещения как раз в изоляции внутреннего объема от внешней среды, поэтому вряд ли приточная вентиляция способна обеспечить интенсивный воздухообмен даже при очень сильном механическом побуждении.
Вот и напрашивается законный вывод - необходимо подавать определенный объем воздуха и одновременно такой же удалять, и такие вентиляционные системы называю приточно-вытяжными наиболее распространенный класс, на сегодняшний день, общеобменной вентиляции. Итак далее мы будем рассматривать именно приточно-вытяжные вентиляционные системы.

Основное требование к вентиляционной системе - обеспечить необходимый уровень обмена воздуха в помещении при соблюдении определенных климатических параметров внутри помещения, именно от объема обработанного вентиляционной системой воздуха зависит и ее стоимость и последующие эксплуатационные расходы. Для ответа на сей непраздный вопрос мы определимся, что будем пока рассматривать требования к жилым и административным помещениям, а вот многовариантные требования к промышленным помещениям оставим и рассмотрим отдельно.
Итак, во-первых, всем понятно зачем вообще необходим свежий воздух внутри помещения, конечно, для дыхания, и вот руководствуясь именно этой основной задачей и можно определить необходимый объем приточного воздуха в помещение. Очевидно, что он будет зависеть от количества людей в помещении. Итак принято считать, что на одного взрослого человека необходимо 30 м3/час, на ребенка можно и 20 м3/ч. Это цифра была подобрана почти опытным путем и закреплена в соответствующих документах регламентирующих проектирование вентиляционных систем. ( Представьте, что у среднего взрослого человека объем легких 4,5 литра или 0,0045 м3 и дышит он не чаще 1 раза в секунду, да и то неполной грудью, - это всего 16,2 м3, но есть еще время, которое отработанный воздух будет находиться в помещении, трудно же представить, что каждый следующий вдох будет свежим воздухом.)

Для жилых помещений в нашей стране определена так же норма в 3 м3 на кв.метр жилой площади, и она не лишена смысла, ибо точно определить количество людей в квартире или комнате невозможно и это величина отталкивается от принятых норм жилой площади на одного человека, стоит учесть также, что вентиляция кроме подачи свежего воздуха производит удаление отработанного, который содержит в себе все вредности выделяемые внутри помещения, от радиоактивного радона до ядовитых испарений современных моющих средств, один комет со своим замечательным хлором чего стоит! Затронув проблему загрязнения внутреннего воздуха, мы подошли к следующему параметру вентиляционных систем - КРАТНОСТИ. Нормативные требования сводятся к 0,5-1 кратному обмену в жилых помещения и 3 кратному на кухнях. Но заметьте, что расчет на кратность не учитывает количество людей и интенсивность загрязнения внутреннего воздуха, а расчет на количество людей не учитывает объемы помещений и также выделение вредностей в них.
Очевидно необходим более точный расчет, который учитывает и то и другое, а стало быть и более точное описание помещений, однако опыт заключенный в регламентирующих документах ни в коем случае не стоит отвергать. Замечено, что при кратности воздухообмена в помещении менее 0,5 человек ощущает духоту в жилом помещении, а в рабочем офисе рекомендуется кратность уже от 3 до 8. Ниже приведены рекомендованные значения рассмотренных параметров стандартом ASHRAE, DIN 1946 уважаемом во всем мире для определения объема вентиляции V.
Кратность воздухообмена. Объем V=n*Vp , где n - кратность, Vp - объем помещения.

Таблица 1.

Расчет на количество людей в помещении.

Объем вентиляции V = n * Vi , где n - количество человек, Vi - норма наружного воздуха на одного человека

Таблица 2.

Обратите внимание на значения в Таб. 1 и Таб 2., если принимать значения в таблице 1 за основу, то получаются они приводят к гораздо большему объему вентиляции, нежели тот, который бы получился при расчете от значений Vi по таблице 2. Ну например офис, среднее рекомендованное значение воздухообмена 5,5 крат, предположим что в помещении площадью 100 кв.м и высоте потолков 3 м работают около 10 человек (10 кв.м. на человека - достаточно плотно, при учете всей площади офиса). Тогда отталкиваясь от расчета по таб.2 необходимый объем вентиляции 10*40=400 м3/час., а если отталкиваться от рекомендаций по таб.1 то получается 100*3*5,5 = 1750 м3/час - ничего себе разница! Но что интересно, никакого парадокса здесь нет. Все дело в том, что рекомендации по таблице 1 основаны на основе усредненного учета всех параметров внутренней среды помещения определяющих комфортные условия для находящихся там людей. Об этом мы говори ли выше - температура, влажность, запахи, движение воздуха, температура ограждений (стен, потолка и т.п.), более того возможность влиять на них.
Вот и подошел момент, чтобы определить, что же должна уметь современная система вентиляции, какие к ней предъявляются требования на сегодняшний день.

Что умеет и что должна уметь современная система вентиляции.

Итак мы определили, что вентиляционная система помимо подачи свежего наружного воздуха необходимого для дыхания должна по возможности поддерживать и другие параметры отвечающие за комфортные климатические условия в помещении. Далее мы рассмотрим это подробнее.
Для того чтобы наружный воздух попал в помещение необходима приточная установка обрабатывающая поступающий воздух и система воздухов для его раздачи по помещению.
Для решения вопроса обеспечения санитарных норм необходимого для дыхания воздуха необходимый объем определяется из расчета на одного человека. Для того, чтобы подать этот воздух, необходимо его очистить от пыли и, при необходимости, довести его температуру до нормальной температуры в помещении. Ну представьте, что в помещение хлынет морозный воздух, как через распахнутое настежь окно, вряд ли кому-то нужна подобная вентиляция.
Вот и настал момент ввести новое определение, а именно, если вентиляционная система не только проветривает, что следует из определения, но и обрабатывает каким-то образом наружный воздух и стремится поддержать какие-то необходимые климатические параметры в помещении, то такую систему правомернее назвать системой кондиционирования воздуха или СКВ.
Кондиционирование воздуха (лат. condicio условие, требование) - создание и поддержание в закрытых помещениях и транспортных средствах состояния воздушной среды, наиболее благоприятного для самочувствия людей, протекания технологических процессов, работы оборудования и т. п...
Далее говоря о современной вентиляции мы будем употреблять определение СКВ, как наиболее полное и правильное.
Итак к функциям агрегата поставляющего свежий наружный воздух в помещение непременно относиться его предварительная очистка от пыли, поэтому любоя приточная установка содержит в своем составе секцию фильтрации. Степень очистки приточного может варьироваться по необходимости от простейшего фильтра, задерживающего насекомых и городскую пыль (класс EU3 или EU4 по классификации EVROVENT, Германия), до фильтров задерживающих микроскопические частицы (класс от EU9 и выше) применяемых, как правило в медучреждениях и "чистых цехах" в промышленности.
Далее подаваемый воздух следует довести до необходимой температуры.

Температура и влажность, скорость воздуха в помещении

Рис.2.

Температура и влажность воздуха в помещении являются важнейшими параметрами, определяющими состояния комфорта внутри помещения. Организм человека постоянно выделяет теплоту в зависимости от физической активности, так спокойно спящий взрослый человек выделяет в среднем около 80 Вт., а при больших физических усилиях уже 300 Вт.
Эта теплота должна отводиться от человека дабы не допустить перегрева )), отводиться это тепло главным образом путем теплообмена с окружающим воздухом, поэтому кроме одежды важным показателем теплового комфорта для человека является температура окружающего воздуха. Рекомендуемые значения температуры воздуха в помещении по различным стандартам находятся в пределах 20-22 С в имний период и 22-26 С - в летний. Еще один физический параметр внутренней атмосферы непосредственно влияющий не теплообмен организма человека это влажность воздуха, характеризующая его насыщенность водяными парами. Так недостаток влажности, менее 20 % относительной влажности, приводит к пересыханию слизистых оболочек, вызывает кашель, а превышение уровня влажности, более 65%, приводит к ухудшению теплоотдачи при испарении пота, возникает чувство удушья. Поэтому температура должна соотноситься с уровнем влажности. На графике представленном на рис.2 обозначены температурно-влажностные параметры ограниченные зеленым цветом, при которых человек чувствует себя комфортно. Действительно, если в Казахстане и при 30 С дышать можно, то в Питере при 26 С уже невыносимо, влажность разная. Еще один фактор влияющий на тепловой обмен человеческого организма с окружающим воздухом является скорость движения воздуха. Одно дело - выдержать 26 С, когда отсутствует всякое движение воздуха, другое дело - приятный бриз на бегу моря, однако и влажность и температура при этом будут те же.
Скорость воздуха определяется в рабочей зоне помещения т.е. там где находятся люди, а именно в пространстве от 0,15 м. от пола до 1,8 м по высоте и на расстоянии не менее 0,15 м стен. Скорость воздуха в рабочей зоне рекомендуется в пределах 0,13-,025 м/с. при меньшей скорости - душновато или даже жарковато, при большей - просто сквозняк, допускать который имеет смысл только при повышении температуры нормативных значений.
Последний фактор непосредственно влияющий на температурный комфорт - температура ограждающих поверхностей. Температура стен, потолка и прочих поверхностей внутри помещения также вносят свою лепту в теплообмен человеческого организма благодаря инфракрасному излучению переносящему теплоту с этих поверхностей, которую тоже во многих случаях необходимо учитывать. Современные инфракрасные нагреватели позволяют поддерживать относительно низкую температуру воздуха в помещениях, при этом чувства холода нет, таким же образом приятно ощущать тепло камина в достаточно прохладной комнате.
Итак, мы рассмотрели все параметры определяющие климатический комфорт в помещении и возвращаемся к устройству СКВ, которые и должны по возможности поддерживать эти параметры.
Опытным путем установлено, что для поддержания температурных параметров необходима кратность не менее 5 - 5, 5 обменов, это обеспечит равномерность температуры в помещении и не допустит большой разницы температур обработанного приточного воздуха и необходимой температурой в рабочей зоне. Эта разница не должна превышать 2-4 С. Рассуждения очень простые, если необходимо поднять температуру воздуха в помещении - подавать подогретый воздух, если понизить температуру в помещении - охлажденный воздух, если температура в норме - подавать воздух с температурой помещения, дабы не нарушить установившийся тепловой баланс. Остается только определить температуру приточного воздуха, который смешавшись с внутренним воздухом даст необходимую температуру в рабочей зоне, вполне логично, что чем меньше количество подаваемого воздуха, тем больше должна отличаться его температура от требуемой в помещении, и наоборот, если объем достаточный, то температура может незначительно отличаться, в идеале воздух необходимой температуры просто заменит воздух ненормативной температуры. В этом месте можно сделать весьма значимый вывод - расход воздуха вентиляционной системы или системы кондиционирования воздуха находиться в пределах от минимально необходимого количества наружного воздуха для дыхания и расходом поддерживающим температурно-влажностные параметры во всем объеме помещения, если в помещении нет интенсивного выделения вредностей, которые необходимо удалять.
С этого момента необходимо определиться в подходах к решению такой задачи, а именно в нахождении оптимального соотношения наружного воздуха в общем расходе воздуха СКВ.
Поясню, совсем необязательно весь расход СКВ обеспечивать за счет наружного воздуха, для поддержания температуры или влажности вполне можно использовать рециркуляцию т.е. подавать воздух в обслуживаемое помещение, забирая его в том же помещении. В самом деле очевидно, что энергетические затраты на обработку воздуха в помещении при рециркуляции будут несоизмеримо меньше, когда обрабатываемый воздух по своим параметрам будет незначительно отличаться от нормативных, а это наиболее вероятно, когда этот воздух поступает в воздухообрабатывающий агрегат из обслуживаемого помещения, в котором и поддерживаются заданные параметры. По такому принципу работают большинство бытовых кондиционеров, они забирают воздух из помещения, охлаждают или нагревают (иногда и сушат) и выбрасывают в то же помещение, кратность обмена при этом не менее 5. ( При меньшем расходе снижается эффективность поддержания температурных параметров).
Но такие кондиционеры, как правило, не способны обеспечивать помещения свежим наружным воздухом, поэтому в дополнение к ним необходимо добавить приточно-вытяжную вентиляцию поставляющую наружный приточный воздух и удаляющую отработанный рассчитанную по санитарным нормам в расчете на количество людей. ( При этом общая кратность СКВ будет в пределам рекомендованных в Таб.2 т.е. 5-8 крат). При таком подходе энергетические затраты на обработку воздуха стремятся к минимальным т.к. обрабатывается минимально возможное количество наружного воздуха, который может максимально отличаться от необходимых параметров. СКВ на базе приточно-вытяжной вентиляции подающей воздух для дыхания и кондиционеров в каждом помещении, поддерживающих температурный режим, широко распространены, благодаря относительно невысокой стоимости и возможностью поддержания температурного режима в каждом помещения, конечно, если кондиционеры установлены в каждом помещении, а так же возможностью поэтапного ввода. Поэтапность ввода заключается в том, что на первом этапе, например при реконструкции офиса или квартиры можно ввести систему приточно-вытяжной вентиляции т.к. данная система требует установки сети воздуховодов, монтировать которую лучше до чистовой отделки, а в дальнейшем оборудовать помещения кондиционерами, причем тоже в порядке очередности и необходимости. Справедливости ради надо таки заметить, что такие СКВ получили распространение прежде всего потому, что о поддержании температурных параметров задумывались позже, а первоначально ограничивались только непосредственно вентиляцией. (Иной раз ошибочно предполагая, что и температурный режим будет обеспечен тривиальной подачей свежего воздуха).

5 слов о больших системах вентиляции

Аналогично предложенной схеме функционирует схема СКВ на базе приточно-вытяжной вентиляции и системы чиллер-фэнкойл. Чиллер или холодильная машина служит для подготовки охлажденной воды, а уже охлажденная вода по трубопрорводам раздается по всему зданию для охлаждения воздуха в приточных камерах (центральных кондиционерах) или непосредственно в помещениях.
Последняя СКВ относиться уже к центральному кондиционированию, но так же обеспечивает и подержание климатических параметров в каждом помещении, но при этом на все здание или комплекс помещений устанавливается один чиллер для подготовки холодной или теплой воды, которая потом используется вентиляторными доводчиками или фэнкойлами, установленными в каждом помещении и отвечающими за температурный режим. Наружный воздух может подаваться как централизованно, так и независимо в каждое отдельное помещения, если применены фэнкойлы канального типа, которые допускают обработку наружного воздуха. Эта схема наиболее распространена на Западе, особенно в крупных зданиях. (Уровень западной экономики и ее акценты требовал и позволял строить подобные инженерные системы, не только в промышленных, но и в жилых и общественных зданиях).
Преимущества подобной системы в ее долговечности (20-30 лет - расчетные сроки эксплуатации) и возможности самых различных комбинаций по топологии и мощностей, удаленность фэнкойла (обслуживаемого помещения) может быть практически любая, в отличие от фреоновых систем, где длинна трассы редко превышает 150 метров и на очень крупных объектах это решительное ограничение. Важным преимуществам является и то можно рассчитывать системы, которые могут снять пиковые нагрузки, без увеличения производительности самого чиллера, для этого достаточно подобрать соответствующий бак аккумулятор в котором накапливается расчетный запас холодной воды, классический пример - ночной режим работы, когда чиллер работает на аккумуляторный бак ночью, когда доступна вся электрическая мощность, а тарифы на электрическую энергию снижены. При том, что коэффициент потребленной электрической энергии - COP у фреоновых систем выше, итоговые эксплуатационные расходы у СКВ на базе чиллера могут оказаться ниже, а также первоначальные капитальные затраты на всю систему.
Важно и то, что при использования СКВ на базе чиллер-фэнкойл можно не строить систему отопления, т.к. обогрев помещений произведут все те же комнатные фэнкойлы, причем в особо точном температурном режиме, для этого достатоно предусмотреть источник тепла, в водяном контуре системы кондиционирования, это может быть автономный котел или теплообменник от центральной теплоснабжающей магистрали.

Чиллер с воздушным охлаждением

Комнатный фэнкойл

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--

• «
• 1
• 2
• »

• >>> Скачать <<<