УМК__Инженерные сети-2009г_ОТОПЛ и ВЕНТ

ет себя нормально и микроклимат помещений не оказывает неблагоприят- ного действия на его здоровье.

Назначение вентиляции – обеспечить санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека – температуру, относи-

тельную влажность, скорость движения воздуха (подвижность) и чистоту воздуха, для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать или удалять избыточную теплоту, влагу, а также газы, пары, пыль с соблюде- нием при этом определенной подвижности воздуха в помещении.

Системы вентиляции проектируются для обеспечения параметров воздуха в пределах рабочей зоны. Рабочей или обслуживаемой зоной по- мещения называют пространство высотой 2 м над уровнем пола или пло- щадки, на которых находятся места постоянного или временного пребыва- ния людей.

К факторам, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции, относятся: избыточная теплота (конвекционная, вызываю- щая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары – влага; газы и пары химических веществ общетоксичного или раз- дражающего действия; токсичная и нетоксичная пыль; радиоактивные вещества.

Избыточная теплота может появляться в помещении за счет теп- ловыделений от человека, оборудования, от солнечной радиации и других источников теплоты.

Количество теплоты, выделяемой в помещение человеком, зависит от температуры в помещении и степени тяжести работы, выполняемой че- ловеком. Различают явную и полную теплоту, выделяемую человеком. Под явным тепловыделением понимается только та часть теплоты, которая воздействует на повышение температуры воздуха помещения. Полные тепловыделения учитывают еще и скрытую теплоту, которая идет на ис- парение влаги.

Количество теплоты, выделяемое всевозможными видами оборудо- вания, зависит от мощности электродвигателей этого оборудования, а так- же от технологического процесса, выполняемого на этом оборудовании.

Количество теплоты, поступающей в помещение через оконные про- емы и перекрытие от солнечной радиации, определяется для периода наи- более интенсивного лучеиспускания.

Еще один вид вредностей, который должен удаляться системами вентиляции, – это избыточная влага. Она выделяется в помещение от лю- дей, а также при испарении с открытых поверхностей воды. Повышенная влажность в помещении в сочетании с высокой температурой может вызы- вать у человека процесс перегрева, в сочетании же с пониженной темпера-

81

турой – процесс переохлаждения. Также при повышенной влажности в по- мещении может происходить конденсация водяного пара на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, что приводит к преждевремен- ному их разрушению.

Кроме этого во время производственных процессов в помещение мо-

гут выделяться газы, пары вредных веществ и пыль.

Содержание этих веществ в помещении не должно превышать пре-

дельно допустимые концентрации (ПДК) – концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых со- временными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Величины ПДК при- водятся в [1].

4.2.Свойства влажного воздуха. I-d диаграмма

Всистемах вентиляции рабочим телом является влажный воздух. Влажным воздухом называется парогазовая смесь, состоящая из сухого воздуха и водяных паров.

Основными характеристиками влажного воздуха являются:

1) абсолютная влажность D , г/м3, – масса водяного пара, содер- жащегося в 1 м3 влажного воздуха;

2) относительная влажность ϕ , %,– отношение действительной

абсолютной влажности к максимально возможной влажности в насыщен- ном воздухе при той же температуре;

3)влагосодержание воздуха d , г/кг, – масса водяного пара, находя- щегося во влажном воздухе, сухая часть которого весит 1 кг.

4)энтальпия I , кДж/кг, – количество теплоты, содержащейся во влажном воздухе и отнесенной к 1 кг заключенного в нем сухого воздуха.

При обработке воздуха в вентиляционных установках изменяется его тепловлажностное состояние. Вопросы, относящиеся к влажному воздуху, удобно и легко решаются с помощью I-d диаграммы (рис. 4.1). Она была предложена в 1918 г профессором Л.К. Рамзиным. В I-d диаграмме графи- чески связаны все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпия I, влагосодержание d, температура t, относительная влажность ϕ и парциальное давление рп.н .

82

Рис. 4.1. I-d диаграмма влажного воздуха

83

I-d диаграмма построена в косоугольной системе координат. По оси ординат отложены значения энтальпий I, кДж/кг, по оси абсцисс, направ- ленной под углом 150° к оси I, – значения влагосодержаний d, г/кг. Поле диаграммы разбито линиями постоянных энтальпий I = const и влагосо- держаний d = const. На диаграмму нанесены также линии постоянных тем- ператур t = const. Все поле диаграммы линией ϕ = 100 % разделено на две части. Выше этой линии расположена область ненасыщенного влажного воздуха. Линия ϕ = 100 % соответствует состоянию воздуха, насыщенного водяными парами. Ниже этой линии расположена область перенасыщенно- го состояния воздуха (метастабильное состояние или состояние тумана).

Каждая точка на поле диаграммы соответствует определенно- му тепловлажностному состоянию воздуха. Положение точки опреде-

ляется любыми двумя из пяти (I, d, t, ϕ , рп ) параметрами состояния. Ос- тальные три параметра могут быть определены по I-d диаграмме как про- изводные.

Кроме основных параметров воздуха, которые использовались при построении, с помощью I-d диаграммы можно найти еще два параметра, которые широко используются в расчетах вентиляции и кондиционирова- ния воздуха, а также техники строительства: температуру точки росы t р и

температуру мокрого термометра tм .

Температура точки росы t р , ° С, – температура, до которой нужно

охладить ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным при сохране- нии постоянного влагосодержания.

Температура мокрого термометра tм , ° С, – температура, которую

принимает воздух при достижении насыщенного состояния и сохранении постоянной энтальпии воздуха, равной начальной.

4.3. Воздухообмен. Способы организации воздухообмена

Воздухообменом L , м3/ч, называется количество чистого воздуха, необходимого для частичной или полной замены воздуха помещения, со- держащего вредные выделения.

Количество воздуха, подаваемого или удаляемого за 1 ч из помеще- ния, отнесенное к внутреннему объему этого помещения, называется

кратностью воздухообмена n, ч-1.

84

Воздухообмен в помещениях определяется отдельно для теплого и холодного периодов года и переходных условий при плотности приточно- го и удаляемого воздуха ρ = 1, 2 кг/м3 по следующим формулам [7]:

– по избыткам явной теплоты

где Lр.з – расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны

помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч; Qявн, Qполн – избыточный явный и полный тепловой потоки в поме-

щение, Вт; с – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3×° С);

t р.з – температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне поме-

щения, удаляемого системами местных отсосов или на технологические нужды, ° С;

tу – температура воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, ° С;

85

tпр – температура воздуха, подаваемого в помещение, ° С;

W – избытки влаги в помещении, г/ч;

d р.з – влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой или

рабочей зоны помещения системами местных отсосов или на технологиче- ские нужды, г/кг;

d у – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за преде-

лами обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг;

dпр – влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг;

I р.з – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой

или рабочей зоны помещения системами местных отсосов или на техноло- гические нужды, кДж/кг;

I у – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пре-

делами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг;

Iпр – удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, кДж/кг; тро – расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, по-

ступающих в воздух помещения, мг/ч;

k р.з, kу – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в

воздухе, удаляемом соответственно из обслуживаемой или рабочей зоны помещения и за ее пределами, мг/м3;

kпр – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в возду- хе, подаваемом в помещение, мг/м3;

щения, м3/(ч×м2);

L′′ – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 чел.,

np

м3/ч, на 1 рабочее место, на 1 посетителя или единицу оборудования.

За расчетное значение воздухообмена при проектировании венти-

ляционных установок принимается большее из полученных по формулам значение [7].

Воздушная среда в помещении, удовлетворяющая санитарные нор- мы, обеспечивается в результате удаления загрязненного воздуха из поме- щения и подачи чистого наружного воздуха. Соответственно этому по на-

86

значению системы вентиляции подразделяют на вытяжные и приточ- ные. Системы вентиляции, удаляющие загрязненный воздух из помеще- ния, называются вытяжными. Системы вентиляции, обеспечивающие по- дачу в помещение наружного воздуха, подогреваемого в холодный период года, называются приточными.

По способу перемещения удаляемого из помещений и подаваемого в помещения воздуха различают естественную (неорганизованную и орга- низованную) и механическую (искусственную) вентиляцию.

Под неорганизованной естественной вентиляцией понимают воз-

духообмен в помещениях, происходящий под влиянием разности давле- ний наружного и внутреннего воздуха и действия ветра через неплотно- сти ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фра- муг и дверей. Воздухообмен, происходящий также под влиянием разно- сти давлений наружного и внутреннего воздуха и действии ветра, но че- рез специально устроенные в наружных ограждениях фрамуги, степень открытия которых с каждой стороны здания регулируется, является вен-

тиляцией естественной, но организованной. Этот вид вентиляции на-

зывается аэрацией.

Механической, или искусственной, вентиляцией называется спо-

соб подачи воздуха в помещение или удаления из него с помощью венти- лятора. Такой способ воздухообмена является более совершенным, так как воздух, подаваемый в помещение, может быть специально подготовлен- ным в отношении его чистоты, температуры и влажности.

По способу организации воздухообмена в помещениях вентиляция может быть общеобменной, местной (локализующей), смешанной, аварий- ной и противодымной.

Общеобменная вентиляция предусматривается для создания оди- наковых условий воздушной среды (температуры, влажности, чистоты воз- духа и его подвижности) во всем помещении в его рабочей зоне. Общеоб- менная вентиляция может быть как приточной, так и вытяжной, а чаще приточно-вытяжной, обеспечивающей организованный приток и удаление воздуха.

Местная вентиляция создает местные (на рабочих местах), отве- чающие гигиеническим требованиям, условия воздушной среды, отличные от условий в остальной части помещения (местная приточная вентиляция) или улавливает вредные выделения непосредственно у производственных установок с помощью специальных укрытий, предотвращающих поступ- ление вредных выделений в помещение (местная вытяжная вентиляция).

87

Смешанные системы, применяемые главным образом в производ- ственных помещениях, представляют собой комбинации общеобменной вентиляции с местной.

Аварийную вентиляцию предусматривают в помещениях, в которых возможно внезапное неожиданное выделение вредных веществ в количест- вах, значительно превышающих допустимые. Эти системы включают только в случае, если необходимо быстро удалить вредные выделения.

Противодымная вентиляция предусматривается для обеспечения эвакуации людей из помещений здания в начальной стадии пожара.

Вопрос о том, какую из перечисленных систем вентиляции следует устраивать, решается в каждом отдельном случае в зависимости от назна- чения помещения, характера вредных выделений, возникающих в нем, и схемы движения воздушных потоков внутри здания.

Втак называемых горячих цехах широко используют аэрацию, мест- ные отсосы и воздушные души. В воротах устраивают воздушные тепло- вые завесы. В холодных цехах применяют общеобменную приточно- вытяжную вентиляцию. В общественных зданиях (театрах, кинозалах, за- лах заседаний, магазинах, спортзалах и т. п.), как правило, устраивают об- щеобменную приточно-вытяжную вентиляцию.

Впомещениях, где требуется незначительный воздухообмен, органи- зуют только одну вытяжную вентиляцию. Количество удаляемого воздуха

вэтом случае восполняется воздухом, поступающим в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях и при открывании форточек или фрамуг.

Вжилых домах устраивают обычно только вытяжную (естествен- ную, редко – механическую) вентиляцию из кухонь и санузлов. Приток в жилые комнаты осуществляется через окна, форточки или специальные устройства под окнами.

Взависимости от геометрической формы помещения и выделяю- щихся в нем вредностей воздухообмен в помещении организуют по сле- дующим основным схемам (рис. 4.2):

– схема «снизу вверх» (рис. 4.2, а): приточный воздух подается в рабо- чую зону, удаление воздуха производится из верхней зоны помещения; при- меняется такая схема при одновременном выделении теплоты и пыли в по- мещении;

– схема «сверху вниз» (рис. 4.2, б): подача воздуха осуществляется в верхнюю зону, а удаление воздуха выполняется из рабочей или нижней зоны помещения; применяется при одновременном выделении пыли и тя- желых газов в помещении;

88

–схема «сверху вверх» (рис. 4.2, в): воздух подается и удаляется из верхней зоны помещения; это наиболее распростра- ненная схема организации воздухообмена в жилых и общественных помещениях;

–схема «снизу вверх

ивниз» (рис. 4.2, г): подача воздуха выполняется в ра- бочую зону, а удаление – из верхней и рабочей зон по- мещения; применяется схе-

ма при выделении пыли и газов с различной плотно-

стью и при недопустимости их скопления в верхней зоне;

–схема «сверху и снизу вверх» (рис. 4.2, д): приток воздуха произво- дится в верхнюю и рабочую зоны помещения, а удаление выполняется из верхней зоны; применяется при одновременном выделении теплоты и вла- ги или только влаги в помещении;

–схема «снизу вниз» (рис. 4.2, е): воздух подается и удаляется из ра- бочей зоны помещения; такая схема организации воздухообмена характер- на для помещений небольшой высоты и при наличии местных отсосов от источников вредных выделений.

4.4. Естественная вентиляция

Канальными системами естественной вентиляции называются системы, в которых подача наружного воздуха или удаление загрязненного осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструк- циях здания, или приставным каналам. Воздух в этих системах перемеща- ется вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

В системах естественной вентиляции величина располагаемого дав- ления, которое расходуется на преодоление сопротивления движению воз- духа по каналам и другим элементам системы, незначительна и непостоян- на. Поэтому приточную канальную вентиляцию с естественным побужде- нием в настоящее время почти не применяют. Вытяжная естественная ка-

89

нальная вентиляция осуществляется преимущественно в жилых и общест- венных зданиях для помещений, не требующих воздухообмена больше од- нократного. В производственных зданиях согласно [7] естественную вен- тиляцию следует проектировать, если она обеспечит нормируемые условия воздушной среды в помещениях и если она допустима по технологическим требованиям.

Вытяжная естественная канальная вентиляция состоит из вертикаль- ных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийными решетками, сборных горизонтальных воздуховодов и вы- тяжной шахты. Для усиления вытяжки воздуха из помещений на шахте часто устанавливают специальную насадку – дефлектор. Загрязненный воздух из помещений поступает через жалюзийную решетку в канал, под- нимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и оттуда выходит через шахту в атмосферу.

Вытяжка из помещений регулируется жалюзийными решетками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-клапанами или задвижками, уста- навливаемыми в сборном воздуховоде и в шахте.

Для панельных домов в настоящее время изготавливаются специаль-

ные вентиляционные панели или блоки с каналами круглого, прямо-

угольного или овального сечения. Наиболее рациональной формой сечения канала считается круглая, так как по сравнению с другими формами она при той же площади сечения имеет меньший периметр, а следовательно, и меньшую величину сопротивления трению.

Вентиляционные блоки для зданий с числом этажей до пяти изготав- ливают с индивидуальными каналами для каждого этажа (рис. 4.3, а), а для зданий с числом этажей более пяти с целью сокращения площади, зани- маемой каналами, выполняют по схеме с перепуском через один или не- сколько этажей. Такие блоки имеют сборный канал большого сечения, к которому подключаются вертикальные каналы из этажей (рис.4.3, б, в).

Устройство самостоятельных каналов из каждого помещения обес- печивает пожарную безопасность вентиляционных систем, звукоизоляцию

ивыполнение санитарно-гигиенических требований.

Вкирпичных зданиях вентиляционные каналы выкладываются в не- сущих стенах (рис. 4.4, а). Их размеры кратны размерам кирпича (140×140, 140×270, 140×410). Толщина стенок канала и расстояние между каналами должно быть не меньше половины кирпича (140 мм).

Также каналы могут устраиваться в бороздах, заделываемых плита-

ми (рис. 4.4, б).

Внаружных стенах вентиляционные каналы не устраивают.

90