Swegon - Теоретические вопросы организации воздушно-климатических систем

Подождите немного. Документ загружается.

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

3

Системы вентиляции

ТРАДИЦИОННОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ СИСТЕМ

Главным фактором выбора системы является спо-

собность данного технического решения обеспе-

чить:

требования к качеству климата,

удовлетворительное функционирование в те-

чение длительного периода эксплуатации,

энерго-и инвестиционную эффективность.

Выбранное решение должно, иными словами, дать

клиенту простую и эффективную систему, способ-

ную справиться с отклонениями от проектных ус-

ловий эксплуатации, с изменением условий исполь-

зования помещений и иными внешними помехами.

Основные типы применяющихся систем:

• CAV (Constant Air Volume), система с постоянным

расходом воздуха. Простейшая и наиболее де-

шевая (принято считать) альтернатива.

• VAV (Variable Air Volume), система с переменным

расходом воздуха, управляемая обычно комнат-

ным термостатом. Вентилятор снабжен какой-

либо формой регулирования по давлению.

• DCV (Demand Controlled Ventilation), управление

расходом воздуха по потребности, управляется

обычно датчиком качества воздуха или присут-

ствия.

Указанные системы могут быть организованы как

по принципу смешивающей, так и вытесняющей

вентиляции и дополнены различным оборудовани-

ем охлаждения и/или обогрева для управления

температурой помещения.

Система CAV

Применяется обычно в помещениях с низкими и

постоянными теплонагрузками. Расход воздуха

определяется его качеством. Если гигиенического

расхода воздуха недостаточно для устранения теп-

лоизбытков, систему можно дополнить климати-

ческими водяными аппаратами. Система организу-

ется ответвлениями воздуховодов с регулировоч-

ной заслонке в каждом ответвлении. Суммарный

перепад давления на воздухораспределителе и

регулировочной заслонке обеспечивает распреде-

ление воздуха по ответвлениям.

Недостатки:

Систему легко выводят из устойчивого состоя-

ния, например, влияние термических сил, из-

менение положения заслонки и подобн.

Для корректного функционирования системы

требуется большой перепад давления на диф-

фузоре и заслонке, вызывающий проблемы

шума и повышенное энергопотребление. Вре-

менное снижение расхода воздуха с целью

энергосбережения снижает перепад давления

и, как следствие, нарушает распределение

воздуха по ответвлениям.

•

Рис. 29. Принципиальная схема CAV

. Отработанный воздух

2. Приточный воздух

3. Вентиляционный агрегат (Приточно-вытяжной с

утилизацией тепла)

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Системы вентиляции

Системы VAV/DCV

Применяются в помещениях с переменной нагруз-

кой, обогреваемых обычно радиаторами отопле-

ния. Системы VAV/DCV отличаются от CAV наличи-

ем регулирования по давлению в главных воздухо-

водах приточного и отработанного воздуха, что яв-

ляется необходимым с точки зрения энергопотреб-

ления и уровня шума.

Следующее отличие: к приточным диффузорам

подключены устройства регулирования, управляю-

щие расходом воздуха через диффузоры. Сниже-

ние расхода воздуха сопровождается ростом дав-

ления и, соответственно, уровня шума системы.

Давление в основном воздуховоде должно всегда

гарантировать обеспечение воздухом хуже всего

расположенного ответвления.

Если распределение воздуха в системе повлечет

за собой временное снижение общего давления

системы, необходимо все равно обеспечивать его

заданное значение, что отрицательно влияет на

эксплуатационные расходы системы.

Управление по потребности

Общеизвестно, что если мы, как пользователи

системы, имеем возможность легко задавать ос-

новные ее значения, то мы ощущаем климат, соз-

даваемый такой системой, как более комфортный.

Явным достоинством современной вентиляцион-

ной системы является возможность пользователя

в рамках определенных значений управлять рас-

ходом воздуха в каждом помещении, без необхо-

димости изменять его в остальных и, разумеется,

с гарантией минимальных расходов воздуха в каж-

дом помещении.

Рис. 30. Принципиальная схема VAV

. Отработанный воздух

2. Приточный воздух

3. Вентиляционный агрегат

4. Оборудование VAV

Рис. 31. Относительное энергопотребление

некоторых типов систем

. Относительное потребление энергии

вентиляторами (%)

2. Относительный расход воздуха (%)

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Общие сведения

Данный принцип может использоваться в комфорт-

ной вентиляции для охлаждения или обогрева по-

мещений. В разделе Принципы вентиляции приве-

дены принципиальные системы подачи воздуха,

обычно применяемые в системах комфортной вен-

тиляции. В процессе выбора конкретной системы

необходимо учитывать:

Уровень активности в помещении (тип поме-

щения, чтобы определить требования к ка-

честву климата.

Размеры и геометрию помещения- факторы,

влияющие на картину распределения воздуха,

чтобы правильно определить длину струи и

проч.

Расход воздуха, минимальное значение кото-

рого выбирается в соответствии с гигиеничес-

кими нормами (обычно принимается 2-5 л/с

на  человека.

Необходимую охлаждающую мощность, в осно-

ве определения которой лежит расчет внут-

ренних и внешних теплонагрузок с учетом ак-

кумулирования энергии корпусом здания, пос-

ле чего, с учетом требований комфорта, выби-

рается тип системы и требуемый расход воз-

духа.

Конечную скорость воздуха. В данном катало-

ге для каждого диффузора указана длина

струи с конечной скоростью 0,20 м/с. Указан-

ное значение может быть скорректировано

для каждого конкретного случая (см. далее в

данном разделе) с целью избежания неприят-

ного явления сквозняка.

Конечный уровень шума от диффузоров и сис-

темы воздуховодов с учетом действительного

шумопоглощения в данном помещении, кото-

рый выполняется в соответствии с рекоменда-

циями раздела Акустика.

Кроме того, имеется целый ряд аспектов, которые

нужно учитывать в процессе проектирования сис-

темы. Например, как учесть вертикальную струю?

Известно, что струя подаваемого вертикально теп-

лого воздуха, короче, а холодного- длиннее обыч-

ной. Точную длину ее можно расчитать в нашей

компьютерной программе ProAir web, задав расход

воздуха, разность температур воздуха приточного

и помещения, а также угол подачи воздуха.

Альтернативы монтажа

Длина струи щелевых, конусных и перфорирован-

ных воздухораспределителей/диффузоров указа-

на для монтажа их в потолке. У диффузора в сво-

бодно висящем положении, струи которого не каса-

ются потолка, длина струи меньше из-за эффекта

эжекции с обеих ее сторон и определяется по

формуле:

•

0,2

для свободной струи = k

x l

0,2

где k

- поправочный коэффициент, зависящий от

расстояния y между диффузором и потолком.

Для решеток длина струи показана стандартно,

т.е. прикасающаяся к потолку. Для решетки, рас-

положенной на расстоянии более, чем 0,2 м от по-

толка, длина струи сокращается в соответствии с

формулой:

0,2

для свободной струи = k

x l

0,2

где k

- поправочный коэффициент, зависящий от

расстояния y между решеткой и потолком.

Рис. 33. Монтаж решетки в стене на расстоянии,

от потолка более, чем 0,2 м. Поправочный коэф-

фициент k

, как функция расстояния y между ре-

шеткой и потолком

Рис. 32. Поправочный коэффициент k

, как функ-

ция расстояния y между диффузором и потолком

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Взаимное влияние струй воздуха

Если два или больше приточных диффузоров раз-

мещаются рядом, их струи удлиняются. Для расче-

та этого значения можно использовать программу

Pro Air web, размещенную на нашем сайте в Интер-

нет.

Рис. 34. Взаимное влияние струй воздуха

Длина струи

Общие сведения

Для всех диффузоров Swegon длина струи указа-

на с конечной скоростью потока 0,2 м/с. Для рас-

чета иной конечной скорости можно использовать

программу ProAir web, размещенную на нашем сай-

те в Интернет.

Пересчет

Иногда конечная скорость воздушного потока, дос-

тигающего зону обслуживания или препятствие,

например, стену, допускается выше, чем 0,2 м/с.

Для расчета скорости воздуха в определенной зо-

не воздушного потока, используется формула ни-

же:

Рис. 35. Расчет скорости воздуха на расстоянии х

от диффузора

x - расстояние в метрах от диффузора

до точки в потоке воздуха, где скорость

равна V

, м/с

- скорость воздуха на расстоянии х от

диффузора

Пример:

Длина струи при l

0,2

= 3 м. Длина струи при l

0,3

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Минимальное расстояние между

приточными диффузорами

Рис. 36. Минимальное расстояние L

между

приточными диффузорами

B - высота зоны обслуживания

Минимальное расстояние между диффузорами,

струи которых направлены друг к другу, можно

сократить, разрешив конечной скорости состав-

ляющих потоков быть выше в точке их встречи,

при соблюдении значения скорости 0,2 m/s в зоне

обслуживания. Это возможно из-за того, что при

сильном смешивании взаимодействующие потоки

тормозят друг друга. Действительно следующее:

= k

0,2

диф.  + l

0,2

диф. 2)

= Min расстояние между диффузорами

= Поправочный коэффициент, см. Рис. 37.

Пример:

Два диффузора, каждый из которых с длиной

струи l

0,2

= 5,0 м при разности температур воздуха

подаваемого и помещения -6 К, допускают мини-

мальное расстояние друг от друга

= 0,72 (5,0 + 5,0) = 7,2 m.

Рис. 37. Зависимость между поправочным коэф-

фициентом k

и разностью температур воздуха

приточного и помещения Δt, К

∆t, K

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Min расстояние между диффузором и

стеной

Конечная скорость потока воздуха, встречающего

стену, допускается выше, чем 0,2 m/s из- за эф-

фекта торможения и отклонения направления по-

тока воздуха у стены. Действительно следующее:

= k

• l

0,2

Поправочный коэффициент k

получаем из Рис. 37.

ВАЖНО! Формула недействительна для наружных

стен с возможными конвективными потоками или

холодными мостиками.

Пример:

Приточный диффузор с длиной струи l

0,2

= 5,0 m и

∆t = -4 К может быть размещен на расстоянии

= 0,67• 5 = 3,35 m от стены.

Рис. 38. Минимальное расстояние между приточными диффузорами

при расстоянии более, чем А+2700

B - высота зоны обслуживания

Min расстояние между приточными

диффузорами при большем расстоянии

Указанное в каталоге значение длины струи диф-

фузора действительна для нормальной высоты по-

толка 2,7 m. Для более высокого потолка расстоя-

ние между ним и верхней границей зоны обслужи-

вания можно рассматривать как тормозной путь

воздушной струи. Рис. 36 показывает минималь-

ное расстояние между двумя приточными диффу-

зорами и расстояние до зоны обслуживания.

LmA = Lm - A

Пример:

Два диффузора в потолке, каждый из которых с

длиной струи l

0,2

= 5,0 м при разности температур

воздуха подаваемого и помещения -6 К. Высота

потолка 4,5,

Расстояние Lm = (5,0 + 5,0) . 0,72 = 7,2 m.

Расстояние LmA = 7,2 - (4,5 - 2,7) = 5,4 m, т.е.

допустимое минимальное расстояние между диф-

фузорами 5,4 m.

Рис. 38 показывает зависимость между расстояни-

ем между диффузорами и от диффузора до стены,

которое тоже можно скорректировать из-за боль-

шего тормозного пути струи воздуха:

LVA = LV - A

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Min расстояние между приточным диффузором

и препятствием

Осветительные приборы и подобн. не должны раз-

мещаться вблизи диффузоров.

Вероятные альтернативы подачи воздуха:

Рис. 39. Альтернативы подачи воздуха в помеще-

ние с препятствием в потолке

 = Диффузор в потолке

2 = Диффузор в задней стене

3 = Решетка в задней стене

4 = Подача воздуха через подоконную панель

Минимальное расстояние Lmin зависит от картины

распределения подаваемого воздуха и его темпе-

ратуры. Форма препятствия также имеет большое

значение: препятствия с закругленными или

заг- нутыми краями являются менее влияющей на

по- ток воздуха помехой.

Рассмотрим альтернативы на рисунке слева:

Aльтернативы 1 и 2:

Для воздуха с ∆t не более -6 К:

min

≥ 25 x h

Для большего ∆t рекомендуется значение на 50%

выше.

Aльтернатива 3:

Решетки должны монтироваться на расстоянии от

потолка ≥ 2h.

Если гидравлический диаметр решетки больше,

чем ,4 x h, то риск ”падения” воздуха из-за пре-

пятствия отсутствует, т.е:

(2 ab)

a + b

Альтернатива 4:

высота препятствия должна быть ограничена для

разных значений Lmin согласно графику ниже:

Рис. 40. Критическая высота препятствия в

потолке при подаче воздуха через подоконную

панель в зависимости от расстояния L min

> ,4 · h

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Выбор диффузора

Основные требования, предъявляемые к приточ-

ному диффузору для смешивающей вентиляции:

. Высокая степень эжекции, позволяющая исполь-

зовать первичный воздух низкой температуры.

2. Koроткая струя у диффузоров потолочных и на-

стенных, не позволяющая, однако, воздуху по-

кинуть потолок и рано опуститься в зону обслу-

живания, создав проблему сквозняка.

3. Возможность подать большие расходы воздуха с

минимальной длиной струи.

Удовлетворить требования  и 2 возможно с по-

мощью диффузора с высокой скоростью подачи

воздуха, т.е. с малой активной площадью А0, а

также с низким значением постоянной диффузо-

ра k.

То же касается и требования 3, с некоторым огра-

ничением: имеется конфликт между малой A0 и

большим расходом воздуха. Так как длина струи

пропорциональна значению

k/√A

то постоянная диффузора должна быть мала для

обеспечения короткой струи. Одновременно ак-

тивная площадь диффузора должна быть как мож-

но больше, что вступает в конфликт с требовани-

ем высокой степени эжекции, пропорциональной

значению

x/k · √A

где x - расстояние от диффузора

Конструкция так называемых ротационных диф-

фузоров, создающих завихрения воздуха, обеспе-

чивает как раз высокую скорость подачи воздуха

при низкой постоянной диффузора с известными,

однако, ограничениями по расходам воздуха в

сравнении, например, с перфорированными диф-

фузорами.

Для получения наименьшего значения постоянной

диффузора требуется, чтобы диффузор был раз-

мещен в потолке и чтобы воздух распределялся

равномерно по всей его активной поверхности.

Угол распределения воздуха должен быть 360

для

минимального значения постоянной.

В ротационных диффузорах воздух подается че-

рез длинные прямоугольные щели, расположенные

на лицевой панели в круговом порядке. Это огра-

ничивает активную площадь, увеличивая скорость

выброса воздуха. Такие диффузоры имеют, одна-

ко, постоянную картину распределения воздуха,

т.е. они малоадаптивны.

В диффузорах Swegon используется регулируемый

диск, значительно, в зависимости от его размера,

количества дисков и их конфигурации, повышаю-

щий адаптивность диффузора.

Несколько примеров конфигурации дисков, меняю-

щей картину распределения воздуха:

• Круговое распределение

• -, 2-. 3- и 4-стороннее распределение

• Тангенциальное распределение

• Вертикальное распределение

• Одновременно вертикальное и горизонтальное

Тангенциальное распределение воздуха достигает-

ся расположением дисков по или против часовой

стрелки, дающим наибольший эффект эжекции.

Для получения особо короткой струи нужно повер-

нуть диски так: одна окружность по часовой стрел-

ке, следующая окружность - против и т. д. Так мы

получим сильную потерю скорости воздуха и, зна-

чит, минимальную длину струи.

Другие важные факторы, которые, однако, редко

дискутируются, это направление выброса воздуха

из диффузора. Чтобы избежать больших потерь

скорости потока, воздух должен подаваться па-

раллельно потолку (Рис. 41). Это особенно важно

при подаче воздуха с большой ∆t, когда термичес-

кие силы могут оказаться значительнее эффекта

coanda (настилания), что даст нежелательную кар-

тину распределения воздуха. Сравнение дисков

Swegon с иными дисками или ротационными щеля-

ми, предлагаемыми на рынке Европы, показывает

явное преимущество первых.

Рис. 41. Диск Swegon

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Смешивающая вентиляция

Тип диффузора Характерные признаки

Дисковый в потолке Адаптивный, длинная или короткая струя, горизонтальное и/или вертикальное рас-

пределение воздуха. Подача воздуха с большой ∆t. Переменный расход воздуха в

большой рабочей зоне без потери coanda-эффекта.

Дисковый в стене Адаптивный. Распределение воздуха в сторону и/или вперед. Короткая или длинная

струя.

LOCKZONE в

потолке

Подача воздуха с большой ∆t. Неизменная картина распределения воздуха. Flush-

монтаж (заподлицо). Расходы воздуха обычно выше, чем дискового диффузора.

LOCKZONE в стене Подача воздуха с большой ∆t. Неизменная картина распределения воздуха. Расходы

воздуха обычно выше, чем дискового диффузора.

Перфорированный в

потолке

Подача воздуха с относительно большой ∆t, но более низкой, чем для дискового

диффузора. Короткие струи - потери скорости воздуха из-за узора перфорации.

Переменная картина распределения воздуха с помощью конструктивного элемента.

Для больших расходов воздуха.

Перфорированный в

стене

Подача воздуха с относительно большой ∆t, но более низкой, чем для дискового

диффузора. Короткие струи - потери скорости воздуха из-за узора перфорации.

Переменная картина распределения воздуха с помощью конструктивного элемента.

Линейный щелевой в

потолке

Ограниченная адаптивность. Длинная струя, несмотря на высокую степень эжекции.

Круглый щелевой

(конусный) в полоке

Высокая степень эжекции в диффузорах с узкой щелью- хорошее соотношение меж-

ду постоянной диффузора и его активной площадью. Подача воздуха с относительно

большой ∆t. Ограниченная адаптивность.

Taблица 7. Характерные признаки разных типов диффузоров

Swegon Климатические системы - воздух 2007

www.swegon.com

Вытесняющая вентиляция

Общие сведения

В системе, работающей по принципу замещения или

вытеснения (Рис. 42), свежий охлажденный воздух

подается в помещение на уровне пола, рас-

пределяется по полу, затем, вступая в контакт с

теплыми телами/предметами, выделяющими вер-

тикальные конвекционные потоки, поднимается

вверх и удаляется из помещения у потолка.

Показанный на рисунке источник тепла выделяет

загрязненный воздух. Этот воздух легче окружаю-

щего, поэтому он поднимается вверх, увлекая за

собой соседние потоки прохладного воздуха.

Если объемный расход воздуха в зоне конвективно-

го потока в момент достижения им потолка больше,

чем расход вентиляционного воздуха, он не сможет

быть сразу удален из помещения вентиляционным

потоком- часть его поэтому начнет опускаться вниз.

Рис. 42. Вытесняющая вентиляция. Зоны воздуха

= вентиляционный приточный воздух, l/s

= воздух зоны конвективного потока на уровне x, l/s

A = зона загрязненного воздуха

B = подвижная часть зоны загрязненного воздуха

C = чистая зона

Слой этого загрязненного воздуха будет двигаться

вниз до уровня, на котором данные объемные рас-

ходы воздуха равны.

Таким образом, в помещении присутствуют две зо-

ны: верхняя с загрязненным воздухом и нижняя с

”чистым”. В помещениях с подвижной деятельнос-

тью и высокой активностью людей высота нижней

зоны должна быть как можно больше.

Требуемый расход воздуха определяется гигиени-

ческими требованиями, действующими отраслевы-

ми нормами и рекомендациями и требованиями за-

казчика