7. Требуемые воздухообмены

7.1. Понятие требуемого воздухообмена и основные принципы

его расчета

Вентиляция (ВЕ) предназначена для удаления вредностей из помещения путем создания воздухообмена (ВО). Желательно, чтобы эта цель ВЕ обеспечивалась бы при минимальных расходах воздуха и, соответственно, минимальных затратах на обработку воздуха. Поэтому при проектировании ВЕ одной из важнейших задач является определение минимального воздухообмена, при котором может быть достигнут требуемый результат с заданным коэффициентом обеспеченности. Этот минимально требуемый воздухообмен обычно называют просто требуемым воздухообменом (ТВО).

Расчет ТВО для основных помещений производится для трех расчетных периодов: теплого (ТП), переходного (ПП) и холодного (ХП). Перед расчетом составляется расчетная схема помещения, вариант которой применительно к помещению общественного здания приведена на рисунке 7.1.

Верхняя зона G_у

t_у , d_у , I_у , c_у

М_вл ,Q_изб,я , V_CO2

G_п

t_п , d_п , I_п , c_п Рабочая зона (РЗ)

Рис. 7.1. Расчетная схема помещения

Для расчета ТВО необходимо знать лишь условия в помещении и на его границе: параметры воздуха при выпуске его в помещение, внутри помещения и при удалении его из помещения, а также количество выделяющихся вредностей. Параметры наружного воздуха и на отдельных стадиях обработки его в приточной камере не принципиальны — при расчете ТВО рассматривается исключительно само помещение.

При расчете ТВО предполагается стационарный режим вентиляции, при котором все выделяющиеся вредности удаляются из помещения вместе с удаляемым воздухом. При этом не происходит накапливания вредностей в помещении, и значения концентраций вредностей и температур имеют постоянное значение, не изменяющееся во времени.

С понятием стационарного режима в любой области всегда связано понятие баланса, то есть равновесия, равенства. Это следует из законов сохранения вещества и энергии. Применительно к рассматриваемому вопросу можно говорить о балансе по воздуху и по выделяющимся вредностям.

Баланс по воздуху описывается уравнением

∑G = 0

При этом полагается, что суммирование ведется с учетом знака: приток воздуха (стрелка на расчетной схеме направлена внутрь помещения) считается положительной величиной, а вытяжка (стрелка на схеме направлена наружу, из помещения) считается отрицательной величиной.

Баланс по той или иной вредности описывается аналогичными уравнениями

∑Q_изб.я = 0; ∑Q_изб.я = 0; ∑М_w = 0; ∑V_СО2 = 0.

При этом суммирование также ведется с учетом знака: вредности, поступающие в помещение (выделяющиеся в нем или вносимые с приточным воздухом) считаются положительной величиной, а вредности, удаляемые из помещения вместе с удаляемым воздухом считаются отрицательными величинами.

В развернутом виде уравнение воздушного баланса выглядит следующим образом

G_п – G_у = 0

Уравнения баланса по вредностям в развернутом виде выглядят следующим образом

3,6 Q_изб.я + G_п с t_п – G_у с t_у = 0

3,6 Q_изб.п + G_п I_п – G_у I_у = 0

М_w + G_п d_п – G_у d_у = 0

V_СО2 + G_п С_п /ρ_п – G_у С_у/ρ_у = 0

Величина явного и полного теплопоступлений в приведенных формулах выражена в Вт, поступления влаги — в г/час, поступления углекислого газа — в л/час. Значения расходов приточного и вытяжного воздуха выражены в кг/час.

Комбинируя одно из уравнений баланса по той или иной вредности с уравнением баланса по воздуху, получают систему двух уравнений, из которой можно определить два неизвестных: расход приточного воздуха G_п и расход удаляемого воздуха G_у . Но для этого еще до расчета самого воздухообмена все остальные величины, входящие в балансные уравнения, должны быть предварительно каким-либо образом определены.

Выбор параметров наружного и внутреннего воздуха, а также температур приточного и удаляемого воздуха рассмотрен в разделе "Расчетные параметры воздуха". Определение количеств выделяющихся вредностей рассмотрено в разделе "Выделение вредностей в помещения". Остальные параметры приточного и удаляемого воздуха определяют по I-d диаграмме влажного воздуха, выполнив на ней построение схемы вентиляционного процесса для рассматриваемого периода года. При построении предполагают, что процесс обработки воздуха будет прямоточным, то есть без использования рециркуляции воздуха.

Следует отметить, что построение процесса на I-d диаграмме целесообразно в том, и только в том случае, если в помещении выделяется влага, или производится обработка приточного воздуха с изменением его влагосодержания (увлажнение или осушение). В противном же случае использование I-d диаграммы не дает никаких преимуществ, и для расчетов достаточно знать лишь температуры воздуха. В помещения общественных зданий почти всегда поступает влага, выдыхаемая людьми, поэтому расчет воздухообменов обычно ведут с использованием I-d диаграммы влажного воздуха.