Вентиляция жилых и офисных помещений

Вентиляцию характеризуют объем и кратность воздухообмена. Объемом вентиляции называют количество воздуха (в м³), которое поступает в помещение в течение часа. Минимальная норма поступления наружного воздуха в помещение 30 м³/ч на взрослого человека и 20 м^э/ч -на ребенка. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении. При кратности воздухообмена менее 0,5 в час человек испытывает чувство духоты в жилом или офисном помещении. В соответствии с требованиями существующих нормативов кратность воздухообмена в жилых домах должна быть (в жилых комнатах) 0,5 -1,0; в кухнях 3,0 кратный обмен в час.

Различают два основных, часто встречающихся типа вентиляции, вентиляция перемешиванием и вентиляция вытеснением. Перед тем как более подробно рассмотреть эти два типа, необходимо описать наиболее часто используемые термины, характеризующие качество воздуха.

Эффективность вентиляции

Эффективность вентиляции - это величина, показывающая, как быстро загрязнённый воздух удаляется из помещения. Она определяется отношением концентрации вредных примесей, содержащихся в вытяжном воздухе к концентрации вредных примесей в помещении [6].

(3.1)

где: — эффективность вентиляции; С_с — концентрация вредных веществ в воздухе помещения; С_т - концентрация вредных примесей в вытяжном воздухе .

Коэффициент воздухообмена

Данный параметр характеризует скорость замещения воздуха в помещении. Он зависит от условий раздачи воздуха в помещении, расположения и размеров диффузоров, расположения источников тепла и т.д.

(3.2)

где: - эффективность воздухообмена; - поступающий свежий воздух;

- средний "возраст" (время пребывания) воздуха в помещении.

Эффективность вентиляции часто используется для качественной оценки способности системы обеспечивать комфортные условия по чистоте воздуха. Данный показатель находится в зависимости от геометрии помещения, взаиморасположения приточных и вытяжных отверстий и плотности распределения источников вредных примесей в помещении.

Вентиляция вытеснением позволяет получить значения эффективности вентиляции свыше 100%, в то время как при вентиляции перемешиванием они не превышают 100%. При применении метода вытеснения, можно получить значения коэффициента воздухообмена от 50 до 100%, в то врем как при вентиляции перемешиванием они не превышают 50%.

Вентиляция вытеснением.

Это наиболее эффективный метод, традиционно используемый при вентиляции промышленных объектов. Кроме - того, данный метод вентиляции нашел широкое применение в так называемых системах комфортной вентиляции. При правильно рассчитанной схеме этот метод позволяет эффективно удалять излишки тепловыделений и достигнуть максимальной эффективности вентиляции. Схема движения воздуха при вентиляции вытеснением представлена на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Схема движения воздуха при вентиляции вытеснением.

Для более подробного описания данного метода необходимо выделить следующие понятия: рабочая и прилегающая зоны, скорость и температура воздуха.

Рабочая зона - часть комнаты занимаемая или используемая людьми. Рабочей зоной принято считать пространство - отстоящее на 50 см от стен и оконных проёмов, и от 10 см до 180 см над полом.

Прилегающая зона - это пространство вокруг приточного низкоскоростного диффузора, где им создаётся определённая локальная скорость воздуха. Для систем комфортной вентиляции принято считать, что локальная скорость воздуха в прилегающей зоне не должна превышать 0,2 м/с. Такие требования предъявляются с целью максимально возможного уменьшения прилегающей зоны вокруг диффузоров. Скорость и температура воздуха

При вентиляции вытеснением воздух подаётся на нижний уровень и течёт в рабочую зону с малой скоростью. Приточный воздух должен быть несколько холоднее, чем окружающий воздух помещения для работы принципа вытеснения.

Для комфортных систем, температура подаваемого воздуха должна быть на 1 °С ниже комнатной температуры, а для промышленных или специальных систем эта величина составляет от 1 до 5 °С. При слишком низкой температуре воздуха на притоке, всегда возникает риск образования т.н. конвекционных потоков.

Правильно спроектированные системы для вентиляции вытеснением обеспечивают очень хорошее качество воздуха, но данный принцип имеет некоторые ограничения:

• Приточные диффузоры требуют больше места.

• Приточные диффузоры по ошибке могут чем-нибудь накрыть.

• Прилегающая зона становится гораздо больше.

• Вертикальный температурный градиент становится очень высоким. При проектировании данных систем необходимо также учитывать

взаиморасположение по высоте и мощности отопительных устройств, которые влияют на динамику воздушных потоков внутри помещения. При сочетании с посторонними токами воздуха помещения, неравномерный нагрев по высоте в некоторых случаях вызывает смещение нагретых слоев воздуха вниз. На практике, это приводит к функционированию вентиляционной системы по другому принципу - перемешиванию. Вентиляция перемешиванием.

При вентиляции перемешиванием приточный воздух одним или несколькими потоками подаётся в рабочую зону, вовлекая в движение большое количество воздуха внутри помещения. Рабочая зона лежит в зоне возвратного потока, где скорость воздуха составляет 70% от скорости основного воздушного потока. Рассмотрим основные понятия и термины, используемые при проектировании и описании систем данного типа.

Длина струи.

Под длиной струи принимается расстояние от воздухораспределителя до сечения воздушной струи ,в котором скорость ядра потока снижается до 0,2 м/с.

Эжекция.

Эжекция (вбрасывание, впрыск) - это способность диффузоров подмешивать в струю прилегающий воздух помещения.

Диффузоры струйного типа (где воздух закручивается, проходя на большой скорости через сопла) - являются яркими примерами приточных устройств с высокой степенью эжекции. Диффузоры для вентиляции вытеснением имеют низкую степень эжекции.

Для устранения ощущения сквозняка при температуре приточной струи ниже комнатной температуры необходимо использовать приточные диффузоры с высокой степенью эжекции.

При расположении отверстия вентиляции в достаточной близости от плоской поверхности, выходящий ток воздуха отклоняется в её сторону и стремится течь непосредственно по поверхности. Этот эффект возникает вследствие образования разряжения между струёй и поверхностью, а так как нет возможности подмешивания воздуха со стороны поверхности, то струя отклоняется в её сторону.

Приемлемая скорость воздуха в рабочей зоне зависит от таких факторов как: температура в помещении, род деятельности в помещении, внутренний интерьер. Отмечено, что ощущение сквозняка устраняется, при скорости воздуха меньше 0,18 м/с и температуре от 20 до 22 °С. Для возникновения настилающего эффекта расстояние между приточным отверстием и потолком не должно превышать 30 смТ

Препятствия

Воздушный поток изменяет направление движения при наличии препятствий свисающих с потолка, таких как светильники, перекрытия и др. Если выступ не превышает 2% от высоты потолка, то воздушная струя обогнёт препятствие.

Воздухораспределительные устройства (решетки на стенах или потолочные диффузоры) для вентиляции перемешиванием подбираются с высокой степенью эжекции, схема шлейфа воздуха при использовании таких решеток представлена на рис.3.10.

Рис.3.10. Настенные решетки с высокой степени эжекции, на разной высоте расположения.

Эжекция возможна только при достаточно высокой скорости потока на выходе воздухораспределительного устройства (более 0,2 м/с), а увеличение скорости потока при заданном расходе воздуха можно добиться при уменьшение площади отверстия выхода воздуха, поэтому при вентиляции перемешиванием воздухораспределительные устройства небольшие и соответственно недорогие, именно поэтому самый распространенный тип вентиляции - вентиляция перемешиванием.

Ограничения на применение эжекционных воздухораспределителей, точнее на желание весь расход выпустить из одного небольшого устройства, накладывает нормируемая скорость воздуха в рабочей зоне, которая не должна превышать 0,2 м/с. Для обеспечения заданного расхода подбирается определенное количество воздухораспределителей, так чтобы скорость воздуха в рабочей зоне была не выше номинальной.

Так как скорость потока падает по мере удаления от диффузора, можно рассчитать скорость воздуха в рабочей зоне. Важно также отметить, что при раздаче воздуха через потолочные диффузоры или решетки установленные в верхней части (см. рис.3.10 а) - настилающий эффект), необходимо поддерживать температуру приточного воздуха на градус меньше температуры помещения, иначе теплый воздух просто не опуститься в рабочую зону, а уйдет сразу в вытяжной диффузор.