Статьи

Статьи

Воздухообмен в помещении

Воздухообменом называется частичная или полная замена воздуха, содержащего вредности, чистым атмосферным воздухом. Для определения требуемого воздухообмена должны быть известны следующие исходные данные: количество выделяемых вредностей (тепла, влаги, газов и паров, пыли и т. д. в течение определенного периода времени, например за 1 час; допустимое количество вредностей в определенном объеме воздуха, например в 1 м³ воздуха помещения; количество вредностей, содержащихся в определенном объеме, например в 1 м³, подаваемого в помещение воздуха.

Количество воздуха, подаваемого или удаляемого за 1 час из помещения, отнесенное к его внутренней кубатуре, принято называть кратностью воздухообмена. При этом знаком «+» обозначается воздухообмен по притоку, а знаком «-» — по вытяжке. Так, если говорят, что кратность воздухообмена равна «+2» и «-3», то это значит, что в это помещение за 1 час подается двукратное и удаляется из него трехкратное к объему помещения количество воздуха. Воздухообмен в помещениях жилых и общественных зданий обычно определяется по кратности воздухообмена или по установленной норме воздухообмена на одного человека.

Для жилых и общественных зданий определить воздухообмен, исходя из содержания в воздухе углекислого газа СО², не трудно, поскольку известно число людей, пребывающих в помещении. Значительно сложнее определить воздухообмен по газовой вредности для производственных помещений, так как количество выделяющихся в них газов зависит от технологического процесса, характера производственного оборудования и степени его герметизации. Для определения количества газовой вредности пользуются теоретическими расчетами или проверенными экспериментальными данными, в некоторых случаях приходится ставить для этого специальные опыты.

Для определения объема вентиляционного воздуха по избыточному теплу требуется знать количество тепла, поступающего в помещение от различных источников (приход тепла), Q_пр, ккал/час и количество тепла, расходуемого на возмещение потерь через ограждения здания и другие цели, Q_расх, ккал/час. Разность Q_пр - Q_расх = Qизб. выражает количество тепла, ккал/час, которое идет на нагревание воздуха в помещении и должно учитываться при определении воздухообмена.

Формула воздухообмена

В отличие от жилых и общественных зданий в производственных зданиях источники, выделяющие и поглощающие тепло весьма разнообразны. Это вызывает необходимость составлять по производственным помещениям тепловые балансы, т.е. выявлять все виды поступления в расхода тепла.

Рассмотрим основные, источники поступления и расхода тепла:

• тепла, выделяемого людьми;
• тепла, выделяемого лампами и осветительными приборами, электробытовыми приборами: холодильниками, плитами и т. д.;
• тепла, выделяемого работающими приборами и оборудованием: компьютерами, печатающими устройствами, фотокопировальной техникой и пр.

В производственных помещениях дополнительными источниками тепловыделений могут быть:

• нагретое производственное оборудование;
• тепловыделения от работающего оборудования;
• горячие материалы и полуфабрикаты;
• продукты сгорания и химических реакций.

Источником тепловыделения является также тепло, поступающее в помещение от солнечной радиации и через наружные ограждения (стены) здания. Все перечисленные тепловые нагрузки являются всегда положительными и поэтому в летний период они должны устраняться за счет вентиляции или кондиционирования воздуха, а зимой за их счет снижается нагрузка на установки обогрева воздуха в помещении. Рассмотрим более подробно все составляющие теплового баланса помещений.

Теплопоступления от людей

Поступление тепла от людей зависит, в первую очередь, от интенсивности выполняемой работы и параметров окружающего воздуха. Тепло, выделяемое людьми, складывается из явного, передаваемого в воздух помещения путем конвенции и лучеиспускания, и скрытого тепла, затрачиваемого человеком на испарение влаги с поверхности кожи и из легких. С повышением интенсивности работы и температуры окружающего воздуха увеличивается доля тепла, передаваемого в виде скрытого тепла испарения.

Показатели тепловыделений человека во внешнюю среду
При расчете поступлений тепла от людей нужно учитывать, что не всегда количество людей, заявленных в исходных данных, будет соответствовать одновременному их присутствию в данном помещении. Этот факт обосновывает применение коэффициента одновременности присутствия, который применяется равным 0,95 т.е. количество людей в помещении на 5% меньше заявленного количества.

Теплопоступления от осветительных приборов
В настоящее время используются два типа осветительных приборов: лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Теплопоступления от ламп накаливания Qосв определяется по формуле:

Q_осв = ƞ N_осв

Установочная мощность ламп для хорошо освещенных помещений составляет N _осв = 50 - 100 Вт/м². При использовании для нужд освещения люминесцентных ламп, как более экономичных ламп, принимают Ψ = 0,5 - 0,6. При определении количества выделяемого в окружающее пространство тепла, необходимо также учитывать тип осветительной арматуры. При наличии в помещении подвесных потолков около 60% выделяемого лампами тепла поступает непосредственно в помещение, а остальные 40% уносятся обменным воздухом.

Теплопоступления от электрооборудования
Тепловыделения от оборудования, возникающие в результате перехода механической энергии в тепловую, определяются согласно первому закону термодинамики по формуле:

Q_мех = Ψ 860N_уст

Теплопоступления от солнечного излучения через остекление помещений
Солнечное излучение состоит из двух компонентов: прямой составляющей и рассеянной. Интенсивность солнечного излучения зависит от широты местности и варьируется в зависимости от времени года и времени суток. Количество тепла Q*, ккал/час, поступающего в помещение от солнечной радиации определяется по формулам:

Q*_c = [k_c k_1c q_c + k₂ (t_н - t_в)] F, — для остекленных поверхностей, освещенных солнцем;
Q*_т = [k_т k_1т q_т + k₂ (t_н - t_в)] F, — для остекленных поверхностей, находящихся в тени.

Поступление тепла от солнечной радиации учитывается для летнего и переходного периодов, когда наружные температуры воздуха превышают + 10 °С. При более низких температурах наружного воздуха поступлениями тепла от солнечной радиации можно пренебрегать. Для уменьшения теплопоступлений от солнечной радиации рекомендуется по возможности ориентировать помещения световыми проемами на север, устанавливать минимальное количество световых проемов, избегать устройства фонарей, применять защитные противоинсоляционные приспособления: двойное остекление, забелку остекления, устройство штор, маркиз, козырьков, жалюзи.

Теплопоступления от инфильтрации
Инфильтрация или проникновение наружного воздуха под действием ветра и разности температур через неплотности наружных ограждающих конструкций является фактором, которым нельзя пренебрегать. Особенно ее надо учитывать для окон и дверей, расположенных с подветренной стороны.

Количество тепла, инфильтрующего через щели определяется по формуле:
Q_инф = Σ (a m l) c_в (t_н - t_в)

Необходимо учитывать тот факт, что проникающий за счет инфильтрации зимний воздух несет отрицательную тепловую нагрузку, т. е. в этом случае поступающий воздух будет охлаждать помещение. В летний период при тех же плотностях ограждений влияние инфильтрации меньше, чем зимой, так как летом меньше чем зимой скорости ветров и меньше разности температур. Для помещений, которые оборудуются системой кондиционирования воздуха, необходимо все ограждения выполнять с максимальной герметичностью. Если притворы окон, две­рей и фонарей имеют специальные уплотнения (плотная замазка, резиновые прокладки и т. а.) то инфильтрация воздуха будет незначительна я теплопоступления можно не учитывать.

Для подбора вентиляционного оборудования или необходимого по холодопроизводителъности кондиционера надо рассчитать тепло, поступающее в помещение от всех основных источников поступления по формуле:

Q_общ = Q₁ + Q_осв + Q_мех + Q* + Q_инф

В случае использования в помещении дополни­тельного тепловыделяющего оборудования соответствующая тепловая нагрузка их должна быть учтена в рассчитываемом тепловом балансе.