Swegon - Теоретические вопросы организации воздушно-климатических систем

Подождите немного. Документ загружается.

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

2

Направления

Рис. 9. Дополнительная причина создания необхо-

димости создания хорошего внутреннего климата

на предприятии- зависимость частоты несчастных

случаев от изменений температуры (согласно

Wyon).

A = Рост числа несчастных случаев, %

B = Несчастные случаи

C = Мужчины

D = Женщины

E = Подвижная работа (0,6 clo)

F = Сидячая работа (,0 clo)

Рис. 10. Ощущение человеком внутреннего клима-

та в большой степени зависит от уровня его актив-

ности. Чем выше наша активность, тем более низ-

кая температура ощущается комфортной

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Направления

Требования к внутреннему климату

Рекомендации Шведского Института внутреннего

климата, приведенные в Табл. 3, могут служить от-

ветом на этот вопрос. В основе подразделения на

классы лежат исследования влияния различных

климатических факторов на наше ощущение. Еди-

ницей измерения данного ощущения в части тер-

мического комфорта является PPD-index, отража-

ющий ожидаемую долю недовольных в большой

группе людей, помещенных в определенные кли-

матические условия. Единица измерения качества

воздуха- доля недовольных данным фактором.

Значения PPD, являющеся точкой отсчета для оп-

ределения классов качества термического клима-

та:

TQ < 0%

TQ2 0%

TQ3 20%

TQ2 соответствует требованиям ISO 7730.

TQ3 соответствует ASHRAE 6-989.

Требования TQ могут быть выполнены только при

условии возможности индивидуального регулиро-

вания температуры и расхода воздуха.

Kлассы TQ и TQ2 применимы для обычных офис-

ных помещений.

Проблема, которая всегда должна приниматься во

внимание, что мы, люди- индивиды с различными

требованиями к внутреннему климату. Это означа-

ет, что мы должны выбирать системные решения с

большими адаптивными возможностями.

Рис. 11. Скорость движения воздуха оказывает

большое влияние на наше ощущение внутреннего

климата

Значение фактора

для класса качества

Фактор внутреннего климата TQ TQ2 TQ3

Oперативная температура (t)

Зима )

- высшее значение,

C 23 24 26

- oптимальное значение,

C 22 22 22

- низшее значение,

C 2 20 8

Лето 2)

- высшее значение,

C 25,5 26 27

- oптимальное значение,

C 24,5 24,5 24,5

- низшее значение,

C 23,5 23 22

Скорость воздуха в

зоне обслуживания 3)

- зима, m/s 0,5 0,5 0,5

- лето, m/s 0,20 0,25 0,40

Вертикальная разность температур 4)

- лето-зима, К 2,5 3,0 3,0

Температура излучения, ассиметрия

- к теплому потолку, K 4 5 7

- к холодной стене (окну), K 8 0 2

Скорость изменения

температуры, К/h

- - -

Влажность воздуха - - -

Температура пола

- высшее значение,

C 26 26 (32)

- низшее значение,

C 22 9 6

согласно BFS 988:8

- высшее значение,

C 27 27 27

- oптимальное значение,

C 24 24 24

- низшее значение,

C 6 6 6

Зона регулирования

температуры, К

± 2 (± ) -

Taблица 3. Teрмическое качество воздуха и

удовлетворительные значения различных

факторов по классам качества климата:

1) Для одежды 1,0 clo.

2) Для одежды 0,5 clo.

3) Скорость воздуха указана как среднее значение в

течение 3 минут.

4) В уровне от 1,1 м до 0,1 м над полом.

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

Общие сведения

Жалобы на климат на рабочем месте, в аудитории

или другом большом помещении - многим из нас

это знакомо. Слишком холодно или слишком жар-

ко, дует слишком сильно, воздух кажется несве-

жим и т. п. Очень сложно установить совершенную

систему вентиляции с самого начала в определен-

ном помещении, потому что нет правил на все воз-

можные случаи.

Полномасштабный тест в лаборатории, например,

офисного помещения с планируемой системой вен-

тиляции, является самым надежным способом уз-

нать, как запроектированная система будет рабо-

тать в действительности. Лаборатория Swegon для

полномасштабных тестов дает возможность про-

верить проект системы вентиляции на ранней ста-

дии строительного процесса.

Вентиляция зданий осуществляется согласно двум

основным принципам:

•Смешивающая вентиляция

•Термическая вентиляция

В дополнение можно упомянуть:

•Вытесняющий поток

•Короткозамкнутый поток

Время и эффективность воздухообмена в помещении

для разных типов потоков воздуха

Поток воздуха Время обмена

воздуха в

помещении

2·τ

Эффективность

воздухообмена

Вытесняющий и

выравнивающий

>τ

<2τ

<00%

>50%

Смешивающий 2τ

50%

Вытесняющий

поток

00%

Koроткозамкну-

тый поток

>2τ

<50%

Смешивающая вентиляция

В системе смешивающей вентиляции воздух пода-

ется с относительно высокой скоростью, способст-

вующей возникновению эжекционных потоков и,

тем самым, движению и смешиванию воздуха в по-

мещении, создающему примерно равномерное

подразделение теплоты и загрязнений, выделяю-

щихся или поступающих в помещение.

Teрмическая вентиляция

Здесь охлажденный воздух подается в помещение

с низкой скоростью, т.е. можно сказать, что про-

цессом управляют термические, а не динамичес-

кие силы. Поэтому движение воздуха в помещении

определяется разностью плотности подаваемого

воздуха и воздуха помещения, а также расположе-

нием приточного и вытяжного диффузоров. Терми-

ческая вентиляция бывает двух типов:

a) вытесняющая

b) выравнивающая

Вытесняющая вентиляция:

. воздух подается на уровне пола,

2. смешивание воздуха приточного и помещения

не является целью,

3. воздух подается с низкой скоростью,

4. температура подаваемого воздуха ниже воздуха

помещения,

5. отработанный воздух удаляется у потолка.

Выравнивающая вентиляция:

Задача- получить выравненную температуру в пер-

вую очередь в зоне обслуживания:

. целью является смешивание воздуха приточного

и помещения,

2. воздух подается с низкой скоростью,

3. температура подаваемого воздуха ниже воздуха

помещения,

4. отработанный воздух удаляется у потолка.

Смешивание воздуха достигается:

. размещением приточного диффузора высоко,

2. создать эжекционные потоки в или на выбросе

из приточного диффузора.

Вытесняющий поток

Применяется только при очень высоких требова-

ниях к качеству воздуха. Воздух распределяется

равно, например, по всему потолку так, что на-

правление его движения строго определено в од-

ну сторону, например, вниз, где удаляется через

вытяжной диффузор у пола. Воздух в помещении

движется как поршень, поэтому здесь требуется

высокая скорость его- не менее 0,35-0,40 m/s, что

несовместимо с условиями комфортной вентиля-

ции.

Koроткозамкнутый поток

Данное определение используется в случаях, ког-

да поток приточного воздуха полностью или час-

тично удаляется из помещения, минуя зону обслу-

живания, чего безусловно нужно стараться избе-

гать. Риск короткозамкнутого потока может воз-

никнуть, например, в системах, где диффузоры

приточного и вытяжного воздуха размещены у по-

толка, приточный воздух подается с низкой скоро-

стью и температура приточного воздуха выше тем-

пературы помещения.

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

Некоторые пояснения

Teрмическая вентиляция

Принцип вытесняющего потока означает, что све-

жий воздух подается с низкой скоростью на уров-

не пола, расстилается по полу и реагирует на ис-

точники тепла помещения, с помощью которых

поднимается вверх и удаляется из помещения у

потолка.

Одним из условий функционирования данного

принципа без проблем комфорта является воз-

можность при необходимости перераспределить

подаваемый через диффузор поток воздуха при

изменении конфигурации зоны обслуживания.

Применение адаптивных, легко и точно настраи-

ваемых диффузоров позволяет получить высоко-

эффективную и обеспечивающую комфортный

климат вентиляционную систему.

Рис. 12. A = Приток у пола - вытяжка у потолка

Смешивающая вентиляция

Свежий воздух подается с высокой скоростью,

равно распределяющей концентрацию загрязне-

ний в помещении. Разность температур в помеще-

нии также будет очень мала, что повышает уро-

вень комфорта в помещении и часто являются оп-

ределяющим фактором в выборе принципа венти-

ляции. Воздух, как правило, подается в помеще-

ние у потолка или из подоконного пространства.

Избежать проблем сквозняка позволит тщатель-

ный выбор диффузора так, чтобы длина струи воз-

духа, ширина распределения потока и проч. соот-

ветствовали геометрии помещения.

Рис. 13. B = Приток у потолка - вытяжка у потолка

Рис. 14. Эффективность воздухообмена ε

зависимости от производительности приточного

воздуха

A = Приток у пола - вытяжка у потолка

B = Приток у потолка - вытяжка у потолка

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

Вытесняющий поток

Здесь направление подачи свежего воздуха стро-

го определено в одну сторону, заставляя воздух

двигаться подобно поршню.

Функционирование данного принципа обеспечива-

ется высокой скоростью подаваемого воздуха: не

менее 0,35-0,40 m/s, что несовместимо с условия-

ми комфорта. Указанный принцип вентиляции ис-

пользуется в редких случаях, например, в опреде-

ленных зонах чистых помещений.

Рис. 15. A = Приток у пола - вытяжка у потолка.

Применение вытесняющего потока в чистом виде

дает 100% -ный воздухообмен

Короткозамкнутый поток

Здесь часть приточного воздуха удаляется с вы-

тяжным, минуя зону обслуживания т.е. не прино-

ся пользы. Задача организации системы вентиля-

ции - избежать образования данного потока.

Риск короткозамкнутого потока может возникнуть,

например, в системах, где диффузоры приточного

и вытяжного воздуха размещены у потолка, при-

точный воздух подается с низкой скоростью и тем-

пература приточного воздуха выше температуры

помещения.

Другой пример короткозамкнутого потока - низко-

скоростной приточный диффузор в режиме охлаж-

дения, однако часть подаваемого воздуха вытяги-

вается через открытые двери либо через низко

расположенный вытяжной диффузор.

Рис. 16. B = Приток у потолка - вытяжка у потолка

(режим обогрева)

Рис. 17. Эффективность воздухообмена ε

зави- симости от размещения диффузоров и от

производительности приточного воздуха

A = Приток у пола - вытяжка у потолка

B = Приток у потока - вытяжка у потолка

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

Практические рекомендации

Ниже приведены принципиальные системы подачи

воздуха, обычно применяемые в системах комфорт-

ной вентиляции. Максимальные значения холодо-

производительности, указанные в Таблице 5, отно-

сятся к энергоносителю- воздух, с учетом аккуму-

лирования холода в корпусе здания.

Важно точно определить зону обслуживания. Наи-

более эффективная система получается в помеще-

ниях, где для смешивания потоков воздуха можно

использовать стены. Необходимо также помнить о

конвективных потоках от стен с окнами.

При выборе диффузора нужно помнить о важности

длины струи воздуха. В офисном помещении, где

рабочее место расположено у стены с окном, в ре-

жиме охлаждения длина струи l0,2 не должна превы-

шать глубину комнаты, умноженную на 0,7. Если же

зона обслуживания начинается на расстоянии бо-

лее 0,75 м от стены с окном, то можно с успехом

применить более длинную струю.

При подаче в помещение охлажденного воздуха,

удовлетворительный результат получается с диф-

фузором, рассчитанным на длину струи, несколько

( - 2 м) длиннее глубины комнаты.

Рис. 18. Диффузор на потолке

Рис. 19. Диффузор у задней стены

Рис. 20. Диффузор на потолке у передней стены

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

Необходимо помнить о температуре приточного воз-

духа и температуре поверхности окна. Если оба эти

значения ниже температуры помещения, имеется

риск ”падения” воздуха в зоне -2 м от окна.

Размещение диффузора за радиатором отопления

требует высокой скорости подачи воздуха- иначе

воздух будет ”падать” в зоне обслуживания. Форма

подоконника также важна- она должна способство-

вать правильному направлению подачи воздуха.

Использование низкоскоростного диффузора с

адаптивной картиной рассеивания позволяет пода-

вать воздух с повышенной разностью температур-

до 6 К. Производительность по холоду- не более

35 W/m

при высоте потолка около 2,8 m.

Применение низкоскоростного диффузора с эжек-

ционной камерой позволяет готовить первичный

воздух, температура которого на 6-9 К ниже воздуха

помещения.

Рис. 21. Диффузор в подоконном пространстве

Рис. 22. Диффузор за радиатором отопления

Рис. 23. Низкоскоростной диффузор у пола

Рис. 24. Низкоскоростной эжекторный диффузор

у пола

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

Холодопроизводительность

Выбор принципа вентиляции в большой степени

зависит от зоны обслуживания. Поэтому при

определении требований к внутреннему клима-

ту, необходимо точно определить зону, в кото-

рой эти требования должны выполняться. Кро-

ме того, не-обходимо обеспечить возможность

влиять на распределение воздуха в помещении,

так как первоначальные требования могут со

временем измениться с изменением, например,

вида деятельности, планировок здания и проч.

Это достигается выбором диффузоров с адап-

тивной картиной распределения воздуха.

Указанная в Таблице 5 производительность хо-

лода действительна только для энергоносителя

- воздух. При использовании в этом качестве

воды, например, холодного лучеиспускательного

потолка или конвективных охлаждающих балок

можно получить гораздо большую холодопроиз-

водительность.

Диаграмма ниже упрощенно показывает усло-

вия выбора энергоносителя системы. Взяв за

основу требуемый расход воздуха (l/s,m

) для

разных типов зданий (Таблица 4) и с учетом

требуемой мощности холода, можно легко выб-

рать оптимальный вариант системы.

Рис. 25. Диаграмма выбора альтернативы

энергоносителя- воздух или вода

Рекомендуемый расход воздуха для разных

помещений

Тип помещения Чел/м

Расход воздуха, l/s,m

при содержании CO

600

ppm

800

ppm

000

ppm

Офис

- для  человека

- несколько чел.

- конференцзал

0,

0.2

0.5

2.0

2.4

0.0

.

.3

5.6

0.8

.0

3.8

Школа

- класс

- лаборатория

- школьный зал

- гимнастический

зал

Библиотека

0.5

0.3

.5

0.3

0.2

0.0

6.0

30.0

6.0

4.0

5.6

3.3

6.7

3.3

2.2

3.8

2.3

.5

2.3

.5

Бутик

0.2-0.3 6.0 3.3 2.3

Ресторан

- зал ресторана

- кафе

- бар

0.7

.0

4.0

20.0

7.8

.

5.4

7.7

Детсад

0.4 3,8 2,2 ,5

Дискотека

.0 27,2 5, 0,5

Зал ожидания/

Лобби

.5

30.0 6.7 .5

Taблица 4. Потребность в расходе воздуха

) Средний вес 70 kg, человек сидит

2) Средний вес 25 kg, человек двигается

3) Средний вес 70 kg, человек двигается

Пример

Koнференцзал с теплонагрузкой 60 W/m

имеет

потребность в расходе воздуха не менее 4 l/s,m

a) При расходе воздуха 4 l/s,m

нужно выбрать

систему с энергоносителем- вода, например, с

конвективными балками.

b) Если принять увеличенный расход воздуха,

например, 6 l/s,m

, можно удовлетворить потреб-

ность в холоде только с помощью воздуха, полу-

чив, кроме того, в этом случае, повышенное ка-

чество воздуха.

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Принципы вентиляции

В Таблице 5 показана охлаждающая способность

воздуха для различных климатических аппаратов.

Значения действительны для зоны обслуживания,

ограниченной плоскостями: пола и ,8 м от пола;

0.2 м от внутренних стен и 0,5 м от стены с окном.

Высота помещения- около 2,8 м.

Принцип вентиляции Max холодопроизводительность

W/m

площади пола

Требования

комфорта

согласно TQ

Требования

комфорта

согласно TQ2

ВОЗДУХ

Смешивающая

вентиляция:

- дисковый в потолке

- перфорированный

в потолке

- на задней стене

- на передней стене

- в подоконнике

00

)

20

Выравнивающая

вентиляция:

- в потолке

- эжектор, .2 м

над полом

Вытесняющая

вентиляция:

- у пола

- на стене 0.6 м

над полом

ВОДА:

- фасадный индукци-

онный аппарат

- вентиляторный

конвектор, фасад

- холодный потолок,

излучение, смешив:

излучение, вытесн:

- холодный потолок,

конвекция, смешив:

конвекция, вытесн:

00

20

Taблица 5. Рекомендуемые максимальные значе-

ния холодопроизводительности для различных

системных решений

) Значение для дискового диффузора специаль-

ного исполнения 50-200 W/m

2) Рекомендуемая производительность с венти-

ляционным воздухом max 20 W/m

Расход воздуха

Теплоизбытки

Требуемый для удаления теплоизбытков расход

воздуха определяется по формуле:

где: q = расход воздуха, l/s

P = мощность холода, W

= температура отработанного воздуха, °C

= температура приточного воздуха, °C

ρ = плотность воздуха (,2 при 20 °C)

= удельная теплоемкость воздуха (,0

при 20 °C)

Для смешивающей вентиляции t

обычно почти не

отличается от температуры помещения (на высо-

те , м над полом = контрольная точка для темпе-

ратуры помещения). Для термически управляемой

системы t

при нормальной высоте потолка может

быть выше температуры помещения на 3 - 5 К.

Рекомендуемая низшая температура приточного

воздуха:

5 °C для смешивающей вентиляции,

8 °C для вытесняющей вентиляции.

Разность температур (t

-t

) будет поэтому при наи-

большей холодопроизводительности одинакова

для разных принципов вентиляции, а значит, так-

же и требуемые расходы воздуха. Условиями наи-

лучшего использования большой разности темпе-

ратур между отработанным и приточным воздухом

являются:

• Для смешивающей вентиляции: Тщательный вы-

бор приточного диффузора согласно рекоменда-

циям раздела Смешивающая вентиляция.

• Для вытесняющей вентиляции: Приточный диф-

фузор должен давать хорошее распределение

воздуха по всей поверхности пола и, кроме того,

настраиваться в зависимости от вида зоны обс-

луживания.

Рис. 26. Зависимость максимального расхода

воздуха от потребности в холоде

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Тип активности CO

l/h, kg

Отдыхает лежа

Сидит

Стоит

Идет

0,7

0,26

0,30

0,35

Рис. 27

Рис. 28. Max расход воздуха в зависимости от его

качества (сидящий человек, 70 кг)

Принципы вентиляции

Качество воздуха

Правильно рассчитанная вытесняющая вентиляци-

онная система показывает несколько более высо-

кую эффективность воздухообмена, чем аналогич-

ная смешивающая. На практике разница, однако,

не так велика. Одинаковый расход воздуха может

с успехом использоваться для обоих принципов.

Требуемый расход воздуха с точки зрения обеспе-

чения его качества может быть определен по

формуле:

где: q = расход воздуха (l/s)

m = выделение загрязнений (l/s)

C = высшее рекомендуемое содержа-

ние загрязнений (ppm)

= начальное содержание загрязнений

(базовый уровень) (ppm)

Пример:

Офисное помещение, люди- главный источник за-

грязнений. Сидящий человек, весом 70 кг, выделя-

ет около 8 л CO

в час (0,26 x 70) или 0,005 л/сек.

Базовое минимальное содержание CO

составляет

около 350 ppm (в центральных районах городов

может быть выше).

Принимаем базовое содержание 400 ppm CO

,тог-

да требуемый расход воздуха на  чел:

Для помещений класса AQ требование к содержа-

нию CO

≤ 600 ppm и для класса AQ2 ≤ 000 ppm.

Отсюда получаем требуемый расход воздуха:

AQ = 25 l/s,чел.

AQ2 = 8,3 l/s,чел.

Taблица 6. Выделение СО2 человеком на 1 кг веса

тела