Вентиляция вытесняющая – Общее представление о вытесняющей вентиляции

Содержание

Вентиляция вытеснением

Вернуться к полной версии

Cравнение товаров:

очистить

Сравнить

Чтобы получить коммерческое предложение, позвоните нам по телефону +7 (495) 745-01-41 или отправьте быструю заявку

В последние годы проблема организации комфортного и эффективного воздухообмена зданий современной конструкции пользуется повышенным вниманием не только специалистов в области вентиляции и кондиционирования воздуха, но и многих проектных и строительных организаций. Причина тому — пластиковые окна, двери с герметичным притвором и другие ультрасовременные конструкции, повсеместное использование которых приводит к нарушениям санитарно-гигиенических условий эксплуатации новых или радикально реконструируемых помещений. Здесь зачастую чрезмерно повышается относительная влажность воздуха, на стенах проступает плесень и грибок, а на поверхности окон и откосов появляется обильный конденсат. В поисках решения этой проблемы российские проектировщики стали активно внедрять в нашей стране западный опыт, предполагающий организацию проветривания помещений вытесняющим потоком воздуха.

Возможности системы

Вентиляция вытеснением — наиболее эффективный метод принудительного воздухообмена, применяемый на различных промышленных объектах с повышенными тепловыделениями и большим количеством вредностей. Подобные системы наполняют свежим воздухом лаборатории, цеха, склады хранения сырья и материалов, транспортные мастерские, типографии, прачечные и другие помещения производственного назначения. Они используются и при вентиляции театров, магазинов (создание оазисов комфорта), предприятий общественного питания, учебных аудиторий и спортивных залов, а также помещений, требующих организации комфортного воздухообмена, — офисов, кабинетов VIP-персон и т. п.

Суть метода вентиляции вытеснением заключается в использовании естественных конвективных потоков, восходящих от тепловых источников в помещении. Чистый, слегка прохладный воздух подается в нижнюю зону помещения с малой скоростью и затапливает рабочую зону, вытесняя нагретый загрязненный воздух в верхнюю зону, в результате чего взвешенные в воздухе вредности благополучно покидают вентилируемые помещения через вытяжные устройства.

Это позволяет существенно повысить энергетическую эффективность вентиляции по сравнению с традиционными способами организации воздухообмена, когда приточный воздух подается в помещения одним или несколькими потоками и перемешивается с загрязненным воздухом, после чего «смесь» постепенно покидает помещения через вытяжные устройства.

Проектирование системы вентиляции вытеснением невозможно без привлечения высококлассных специалистов. Расчет приточного воздуха или выделений вредностей проводится с использованием достаточно сложного программного обеспечения и требует учета взаиморасположения по высоте и мощности отопительных устройств, которые влияют на динамику воздушных потоков внутри помещения. Если расчет выполнен неправильно, вследствие неравномерного нагрева помещений по высоте и воздействия посторонних токов воздуха, вызванных движением людей и предметов, может произойти смещение нагретых слоев воздуха вниз. В результате система будет функционировать по принципу вентиляции перемешиванием. Ошибки при определении скорости поступающих в помещения воздушных потоков приводят к возникновению сквозняков.

Конструктивные особенности системы

Основное конструктивное отличие вентиляции вытеснением от традиционной вентиляционной установки (рис. 2) заключается в наличии у первой специальных низкоскоростных распределителей воздуха, которые замыкают устья воздуховодов. Их располагают на уровне пола в обслуживаемых помещениях обособленно или монтируют в стену.

Корпуса воздухораспределительных колонн изготавливают из стального проката и покрывают белой краской; иногда колеруют в доминирующий цвет помещения. В стандартном исполнении колонны оснащаются фильтрами из пропилена или полиэстера с очень низким объемным весом, которые предназначаются для равномерного распределения воздушного потока по всей фронтальной поверхности. Передняя панель колонн снимается, вследствие чего фильтр легко доступен для чистки. Срок эксплуатации фильтра колеблется от 5 до 10 лет, однако для достижения максимальных значений срока службы вентиляционная установка должна поставлять к колоннам достаточно чистый отфильтрованный воздух.

В качестве дополнительных аксессуаров к колоннам прилагаются регулируемые по высоте основания, глушители, шиберы с измерительными патрубками, устройства для поддержания постоянного потока воздуха и соединительные муфты. По мере необходимости над воздухораспределителями могут быть установлены закрывающие воздуховод декоративные панели и глушители, имеющие ту же форму, что и само устройство. Внешний вид воздухораспределителей можно выбрать так, чтобы они органично вписывались в интерьер обслуживаемых пространств.

Среди ведущих производителей воздухораспределительных колонн, проявляющих наибольшую активность на российском рынке вентиляционной техники, следует отметить компании Systemair, Halton и ABB.
Для промышленных и специальных систем расчетная температура подаваемого воздуха должна быть на 1-5 градусов ниже комнатной температуры, а для комфортных систем эта разница составляет всего 1-3 градуса. Излишний перегрев или переохлаждение могут привести к образованию конвекционных потоков. Поэтому оборудование тракта воздухообработки должно регулировать температуру подаваемого в помещения воздуха с большой точностью. В зависимости от назначения помещений это может быть центральный или мини-центральный кондиционер модульного типа. Список сертифицированных международной сертификационной организацией Eurovent производителей такого рода техники, а также оборудования, обеспечивающего ее работу, мы публиковали в NN4 и 6 за 2000 год.

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

Особенность вытесняющей вентиляции состоит в том, что температура повышается от пола к потолку. Особо следует подчеркнуть, что температура воздуха на уровне пола выше температуры его поверхности, что обусловлено перемешиванием приточного воздуха с воздухом помещения и радиационным теплообменом между потолком и полом.

Вертикальный градиент температуры воздуха в помещении не должен превышать 1,5–2 °C, что фактически ограничивает разность температур между зоной обслуживания, нижней зоной и верхней зоной вытяжки. При определенной температуре воздуха в обслуживаемой зоне температура приточного воздуха (при вытесняющей вентиляции) не может быть низкой, как это происходит в системах перемешивающей вентиляции. В помещениях с потолками высотой около 2,4 м разность температур составляет примерно 2 °C. В помещениях с более высокими потолками это значение может повышаться.

Поскольку вытесняющая вентиляция обуславливает более низкую температуру воздуха в обслуживаемой зоне при определенной фиксированной температуре приточного воздуха, имеется возможность на протяжении практически всего года пользоваться естественным охлаждением, или, иначе говоря, охлаждением наружным воздухом. Кроме того, температура воздуха в обслуживаемой зоне может быть ниже, чем при перемешивающей вентиляции.

Поскольку в системе вытесняющей вентиляции холодный приточный воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону, необходимо использовать воздухораспределители, которые обеспечивали бы необходимое перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения. Ошибка с выбором приточной системы неизбежно влечет за собой проблемы холодных воздушных потоков, создающих дискомфорт для людей.

Зачастую оказывается, что объемы воздуха, необходимые для обеспечения теплового комфорта, значительно больше, чем требуется для получения максимальных преимуществ по качеству воздуха в системах вытесняющей вентиляции (от 10 до 20 л/с на человека). В этом случае экономически целесообразным решением, по сравнению с прямоточными системами, может стать рециркуляция. Предположим, что объем вентиляционного воздуха составляет 10 л/с на человека, при этом 40 % этого воздуха идет по рециркуляции. В этом случае концентрация СО2 в зоне дыхания составит примерно 900 ppm, тогда как в помещении с перемешивающей системой вентиляции она поднимется до 1 350 ppm. Таким образом, система вытесняющей вентиляции дает ощутимые преимущества и в плане качества воздуха, и в плане экономии энергоресурсов по кондиционированию помещений.

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Когда речь идет о вытесняющей вентиляции, считается за правило, что вентиляционный воздух не может использоваться в целях отопления. Обычно тепло обеспечивается радиаторами, располагающимися под окнами либо на наружной стене. В качестве альтернативы может рассматриваться применение теплого пола: в этом случае температура пола достаточно низкая, чтобы приточный воздух растекался по нему, не сильно нагреваясь.

Подача воздуха

Проблемы потоков холодного воздуха чаще всего возникают у воздухораспределителей, представляющих собой перфорированные пластины и разного рода решетки.
Воздухораспределители различного назначения имеют разные аэродинамические характеристики.

«Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с DТ=4–10 °C , обеспечивает хорошее перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения и имеет ограниченную зону температурного дискомфорта.
«Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с DТ=0,5–2 °C, обеспечивает незначительное перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения.

Таким образом, для обеспечения корректной работы вентиляционной системы с оптимальными рабочими и эксплуатационными характеристиками следует использовать воздухораспределители, предназначенные именно для данного вида помещений и имеющие подробную техническую документацию изготовителя.

Группа компаний «ЕвроХолод» готова реализовать комплексные решения по устройству внутренних инженерных систем и сетей зданий. Мы предоставляем гарантию на купленную у нас технику и все монтажные работы!

Наши менеджеры бесплатно проконсультируют Вас по любым вопросам:

Ждем Вашего звонка по телефону: +7(495) 745-01-41

Наш email: [email protected]

О компании , Отзывы , Наши объекты , Контакты

Распечатать

Получить коммерческое предложение

Получите коммерческое предложение по вашему объекту, отправив сейчас быструю заявку.

Опишите кратко суть задачи:

www.airfresh.ru

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Системы вытесняющей вентиляции (Displacement Ventilation, DV, и их модификации – Cooled Beam, UFAD и т. п.) продолжают интересовать специалистов отрасли у нас в стране и за рубежом. Этот интерес определяется двумя причинами: одна из них – определенная «нетрадиционность» методов их расчета; вторая состоит в том, что область применения DV, методы их проектирования и регулирования до настоящего времени четко не определены.

В нашем журнале в 2001–2002 годах был опубликован ряд статей (см. «Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий. Типы, область применения, принципы проектирования», «АВОК», 2001, № 5, с. 36–46; «Системы вентиляции с воздухораспределителями в полу / Опыт применения», «АВОК», 2002, № 6, с. 40–42; «Системы вентиляции с воздухораспределителями в полу / Температурная стратификация», «АВОК», 2002, № 6, с. 44–50) с редакционными комментариями, в которых достаточно подробно рассмотрены физические процессы, лежащие в основе формирования распределения воздушных и тепловых потоков в помещениях, принципы расчета, возможная область применения, достоинства и недостатки системы и т. п. Данные публикации не содержали конкретных сведений, позволяющих инженеру-проектировщику выполнить необходимые расчеты и подобрать оборудование. Фирмы-производители воздухораспределителей для вытесняющей вентиляции, например «Trox», «Halton» и др., предлагают в своих каталогах определенную информацию о DV, однако ее недостаточно для проектирования систем.

В 2002 году Федерация Европейских ассоциаций в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (REHVA) начала подготовку серии справочников (REHVA Guidebook) по актуальным вопросам специальности. Первым изданием из серии был справочник «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» («Displacement Ventilation in Non-Industrial Premises»).

Авторы-составители справочника – Haokon Skistad (ред.), Elisabeth Mundt, Peter V. Nielsen, Kim Hagstrom, Jorma Railio – известные специалисты из скандинавских стран, где еще в 1980-х годах началось применение систем вытесняющей вентиляции и были разработаны первые конструкции воздухораспределителей.

НП «АВОК» получило право на перевод, издание и адаптацию справочника для российских условий. Ожидается, что российское издание справочника «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» будет подготовлено в 2003 году.

Справочник состоит из следующих основных разделов:
1. Общий обзор вытесняющей вентиляции.
2. Терминология, символы и единицы.
3. Основные сведения о вытесняющей вентиляции, в том числе:
— принципы организации воздухообмена;
— распределение температуры воздуха по высоте вентилируемых помещений и практические рекомендации по его определению;
— сведения о конвективных потоках над источниками тепла;
— распределение загрязняющих веществ в помещении;
— эффективность вытесняющей вентиляции;
— отопление помещений.
4. Воздухораспределители для вытесняющей вентиляции.
5. Проектирование систем вытесняющей вентиляции.
6. Энергоэффективность вытесняющей вентиляции.
7. Системы автоматики и управления.
8. Примеры расчета и проектирования вытесняющей вентиляции в ресторане, офисе, зале заседаний, аудитории, классе.
Ниже представлена подробная аннотация справочника «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях», подготовленная по материалам доклада его редактора Хакона Скистада (Haokon Skistad) на 43-м международном симпозиуме AICARR («Качество среды и технологические решения»), Милан, 7–8 марта 2002 года. Е. О. Шилькрот, вице-президент НП «АВОК»

Основные принципы вытесняющей вентиляции

В системах вытесняющей вентиляции (DV) приточный воздух подается с уровня пола непосредственно в обслуживаемую зону помещения, при этом его температура должна быть ниже температуры воздуха в помещении (?Т=1–8 °C). Если приточный воздух холоднее воздуха помещения более чем на 3 °C, то его следует смешивать с воздухом помещения, чтобы избежать неприятных ощущений для людей от холодных воздушных потоков на уровне пола. Удаление нагретого загрязненного воздуха, вытесняемого в верхнюю зону в конвективных потоках над тепловыми источниками, происходит на уровне потолка помещения.

Для обеспечения устойчивой вытесняющей вентиляции объемы подаваемого воздуха (qs) должны равняться сумме объемов воздуха в конвективных потоках над тепловыми источниками на уровне границы раздела, уровня стратификации, нижней зоны помещения, заполненной свежим и чистым воздухом, и верхней зоны, заполненной загрязненным воздухом (рис. 1):

qs=qe=qp,1+qp,2+qp,3 (1)

	Рисунок 1. Воздушные потоки в помещении с вытесняющей вентиляцией (qs, qe, qoz – температура приточного воздуха, температура удаляемого воздуха и температура воздуха в обслуживаемой зоне соответственно)
	Рисунок 2. Схемы подачи воздуха

Воздухораспределители

Приточный воздух подается в помещение через воздухораспределители, расположенные на уровне пола либо встроенные непосредственно в пол. На рис. 2 представлены типовые схемы организации подачи воздуха.

В театрально-концертных залах воздух зачастую подается из-под кресел (рис. 3). Такое решение хорошо себя зарекомендовало, однако на практике оно требует особого внимания в части предотвращения неприятных холодных потоков на уровне щиколоток.

НЕКОТОРЫЕ ПОЯСНЕНИЯ
Принцип работы системы вытесняющей вентиляции, в основу которого положен приток воздуха в обслуживаемую зону и удаление воздуха и горячих газов на уровне потолка, известен и применяется уже сотни лет на промышленных объектах, главным образом на объектах тяжелой промышленности.

Одним из первых научных исследований в области изучения данного принципа вентиляции считается работа Батурина 1940 года. С начала 80-х годов прошлого столетия системы вытесняющей вентиляции стали широко и довольно успешно применяться в скандинавских странах в административных помещениях и конференц-залах.

В последние 20 лет системы вытесняющей вентиляции стали использоваться еще шире, причем не только в промышленности. К несчастью, многие разработчики не придавали должного значения ограничениям, которые имеются у данных систем. В результате они зачастую применялись с проектными ошибками, а иногда и в таких случаях, когда их использование просто-напросто противопоказано. И наоборот, когда система корректно рассчитана, спроектирована и смонтирована, она имеет целый ряд бесспорных преимуществ по сравнению с системой перемешивающей вентиляции, особенно в помещениях с высокими потолками.

ОБОЗНАЧЕНИЯ
с – концентрация загрязняющих веществ, мг/м3, ppm
ce – концентрация загрязняющих веществ на вытяжке, мг/м3, ppm
cexp – концентрация загрязняющих веществ во вдыхаемом воздухе, мг/м3, ppm
coz – концентрация загрязняющих веществ на обслуживаемом участке (на высоте 1,1 м от уровня пола), мг/м3, ppm
cs – концентрация загрязняющих веществ на подаче, мг/м3, ppm
qe – объем отводимого воздуха, л/с
qs – объем подаваемого воздуха, л/с
qp – объем воздуха, генерируемый тепловым шлейфом, л/с
z – высота потолков в помещении, м
e – температура воздуха на вытяжке, °C
oz – температура воздуха на обслуживаемом участке, °C
s – температура воздуха на подаче, °C

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

Основное преимущество вытесняющей вентиляции – существенное повышение качества воздуха. При неизменных объемах вентиляционного воздуха и эмиссии загрязняющих веществ и равных прочих условиях качество воздуха в обслуживаемой зоне будет лучше, если в помещении используется вытесняющая вентиляция, а не традиционная перемешивающая (MV) (рис. 4). Преимущества определяются высотой стратификации загрязненного воздуха.

	Рисунок 3. Подача воздуха из-под кресел в театрально-концертных залах
	Рисунок 4. Качество воздуха в помещениях, оборудованных системами вытесняющей и перемешивающей вентиляции при равных воздухообменах и эмиссии загрязняющих веществ

	Рисунок 6. Конвективный поток от человека способствует повышению качества вдыхаемого воздуха

Достаточно большие объемы вентиляционного воздуха гарантируют распределение воздуха, представленное на рис. 5 слева. Эксперименты, проведенные Сандбергом (Sandberg) и Этериджем (Etheridge), показали, что конвективный поток, формирующийся человеком, может вызвать приток чистого свежего воздуха до высоты вдыхания воздуха (рис. 6).

Лабораторные испытания дают основания утверждать, что объемы вентиляционного воздуха порядка 10 л/с на человека, подающиеся непосредственно в обслуживаемую зону помещения, дают улучшение качества воздуха, аналогичное тому качеству, которое перемешивающая вентиляция обеспечивает при воздухообмене 20 л/с на человека. Эти данные получены в лабораторных исследованиях и в условиях практической деятельности пока не проверялись.

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

На рис. 7 представлена типичная схема распределения температуры в помещениях с вытесняющей и перемешивающей системами вентиляции. Особенность вытесняющей вентиляции состоит в том, что температура повышается от пола к потолку. Особо следует подчеркнуть, что температура воздуха на уровне пола выше температуры его поверхности, что обусловлено перемешиванием приточного воздуха с воздухом помещения и радиационным теплообменом между потолком и полом.

Вертикальный градиент температуры воздуха в помещении не должен превышать 1,5–2 °C (рис. 8), что фактически ограничивает разность температур между зоной обслуживания, нижней зоной и верхней зоной вытяжки. При определенной температуре воздуха в обслуживаемой зоне температура приточного воздуха (при вытесняющей вентиляции) не может быть низкой, как это происходит в системах перемешивающей вентиляции. В помещениях с потолками высотой около 2,4 м разность температур составляет примерно 2 °C. В помещениях с более высокими потолками это значение может повышаться. В примере, показанном на рис. 9, эта разница составляет 4,5 °C.

	Рисунок 7. Вертикальный градиент температуры воздуха в помещениях с вытесняющей и перемешивающей системами вентиляции при равных воздухообменах и тепловой нагрузке
	Рисунок 8. Ограничение разности температур между зоной обслуживания и верхней зоной вертикальным градиентом температур
	Рисунок 9. Схема температурного распределения в помещении с высокими потолками – сравнительные характеристики вытесняющей и перемешивающей систем вентиляции
	Рисунок 10. Театрально-концертный зал с системой вытесняющей вентиляции и рециркуляцией воздуха

Зачастую оказывается, что объемы воздуха, необходимые для обеспечения теплового комфорта, значительно больше, чем требуется для получения максимальных преимуществ по качеству воздуха в системах вытесняющей вентиляции (от 10 до 20 л/с на человека). В этом случае экономически целесообразным решением, по сравнению с прямоточными системами, может стать рециркуляция (рис. 10). Предположим, что объем вентиляционного воздуха составляет 10 л/с на человека, при этом 40 % этого воздуха идет по рециркуляции. В этом случае концентрация СО2 в зоне дыхания составит примерно 900 ppm, тогда как в помещении с перемешивающей системой вентиляции она поднимется до 1 350 ppm [2]. Таким образом, система вытесняющей вентиляции дает ощутимые преимущества и в плане качества воздуха, и в плане экономии энергоресурсов по кондиционированию помещений.

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Охлаждаемые потолки в сочетании с системой вытесняющей вентиляции могут оказаться даже более полезными, чем задумывали проектировщики. При этом стратификация воздуха в помещении не нарушается. Показано, что в помещении, где охлаждаемые потолки сочетаются с вытесняющей вентиляцией, до 50 % общей тепловой нагрузки может сниматься с потолка. Увеличение нагрузки, снимаемой с потолка, вызывает интенсификацию нисходящих воздушных потоков и нежелательное расширение зоны перемешивания воздуха, что практически сводит к нулю эффект вытесняющей вентиляции. Вопрос, какую вентиляционную систему предпочесть для помещений высотой от 2,5 до 3 м, где основной вредностью являются тепловыделения, представляется достаточно спорным. Несомненно, однако, что для помещений с высокими потолками предпочтительной является система вытесняющей вентиляции.

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

	Рисунок 11. Температурный режим помещения при изменении тепловой нагрузки охлаждаемого потолка
	Рисунок 12. Движение воздуха перед воздухораспределителем – подача холодного воздуха

Подача воздуха

Проблемы потоков холодного воздуха чаще всего возникают у воздухораспределителей, представляющих собой перфорированные пластины и разного рода решетки.
Воздухораспределители различного назначения имеют разные аэродинамические характеристики.
«Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с ?Т=4–10 °C , обеспечивает хорошее перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения и имеет ограниченную зону температурного дискомфорта.
«Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с ?Т=0,5–2 °C, обеспечивает незначительное перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения. Таким образом, для обеспечения корректной работы вентиляционной системы с оптимальными рабочими и эксплуатационными характеристиками следует использовать воздухораспределители, предназначенные именно для данного вида помещений и имеющие подробную техническую документацию изготовителя.

Подача в помещение холодного воздуха

Когда воздух, подаваемый в помещение, холоднее воздуха помещения, он скользит по полу стратифицированным потоком, имеющим примерно одинаковую толщину, как правило, около 20 см. Максимальная скорость движения наблюдается на высоте примерно 2 см от пола (рис. 12). Перед воздухораспределителем образуется зона, для которой характерны высокая скорость и низкая температура. В такой зоне люди могут испытывать определенный дискомфорт на уровне щиколоток, обусловленный движением холодных потоков. Оптимальный побор воздухораспределителей должен свести к минимуму площадь такой зоны (рис. 13). Важно подчеркнуть, что низкоскоростной воздухораспределитель – это не просто перфорированная пластина. Он имеет определенные параметры подачи воздуха. И лучше, если он будет изготовлен фирмой с надежной репутацией.

Рисунок 13.
Зона, где могут возникать холодные воздушные потоки, разные типы воздухораспределителей

Рисунок 14.
Движение воздуха перед воздухораспределителем – подача изотермического и нагретого воздуха

Подача изотермического или нагретого воздуха

При подаче изотермического приточного воздуха его движение происходит по горизонтали вглубь помещения. А при подаче нагретого воздуха он поднимается вверх к потолку (рис. 14). Таким образом, очевидно, что система вытесняющей вентиляции эффективна только тогда, когда приточный воздух холоднее воздуха в помещении.

www.renelcompany.ru

Вытесняющая вентиляция — n1.doc

Вытесняющая вентиляция

Доступные файлы (1):

n1.doc

ГОУ ВПО “Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет”

Кафедра: “Теплогазоснабжение и вентиляция“

РЕФЕРАТ

На тему “Вытесняющая вентиляция”

Выолнила
Проверил:

Новосибирск 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
1Общие сведения	4
2 Классификация системы вытесняющей вентиляции	9
3 Выбор способа воздухораспределения	14
4 Область применения	15
5 Принципы проектирования	17
5.1 Помещения с тепловыми избытками	18
5.1.1 Допущения	18
5.1.2 Порядок расчета	19
5.2 Помещения с тепловыми избытками и загрязнением воздуха	21
5.2.1 Допущения	21
5.2.2 Порядок расчета	22
5.3 Выбор воздухораспределителей	24
5.3.1 Размещение воздухораспределителей мест удаления воздуха	24
5.3.2 Выбор типа воздухораспределителей	25
5.3.3 Определение количества воздухораспределителей	26
5.4 Оценка производительности	26
Заключение	28
Литература	31

ВВЕДЕНИЕ
Понятие «вытесняющая вентиляция» означает, прежде всего, такой способ организации воздухообмена в помещении, при котором обеспечивается беспрепятственное восхождение конвективных потоков над источниками тепловыделений в верхнюю зону помещения.

Удаление нагретого и загрязненного воздуха из помещения осуществляется из верхней зоны, а приток чистого, холодного воздуха в нижнюю зону помещения — на уровне пола.

Таким образом, вытесняющая вентиляция — это средство обеспечения хорошего качества воздуха в вентилируемых помещениях. Доказано, что во многих помещениях технология вытесняющей вентиляции имеет преимущества над перемешивающей вентиляцией, поэтому системы вытесняющей вентиляции интересуют специалистов отрасли у нас в стране и за рубежом. [3]

Ассоциация АВОК достаточно подробно изучает физические процессы, лежащие в основе формирования распределения воздушных и тепловых потоков в помещениях, принципы расчета, возможную область применения, достоинства и недостатки системы и т. п.

Основная цель данной работы является ознакомление с принципами организации воздухообмена вытесняющей вентиляции, областью применения и основами проектирования.

В реферате рассмотрены общие сведения о вытесняющей вентиляции, о конвективных потоках, формирующихся над источниками тепловыделений, воздухораспределителях, применяемых для подачи воздуха в помещения с вытесняющей вентиляцией. Рассмотрены вопросы стратификации температуры воздуха и концентраций вредных выделений по высоте помещений, распределения скорости воздуха в обслуживаемой зоне.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Современные системы вытесняющей вентиляции характеризуются очень низкой скоростью перемещения вентиляционного воздуха (на 100% состоящего из наружного), подаваемого в помещение снизу или через систему фальшполов, или при помощи воздуховыпускных отверстий на уровне плинтуса или порога. Комнатный воздух обычно поступает к потолочным кондиционерам или по воздуховодам выводится в атмосферу. Системы подачи воздуха такого типа в основном используются для вентилирования, но в определенной степени они могут применяться и для регулирования температуры в помещении в режиме только охлаждения. Системы вытесняющей вентиляции не могут использоваться для отопления помещений, т. к. подача теплого воздуха вызывает замыкание воздушного потока на верхнюю часть помещения. Перемещение воздуха в помещении в основном вызывается естественными всплывающими струями от людей и оборудования. При этом образуется стратифицированный слой теплого загрязненного воздуха, «вытягиваемого» из верхней части помещения.

Во многих современных проектах систем вытесняющей вентиляции приточный воздух используется для регулирования температуры в помещении, однако эта функция может эффективно использоваться только в проектах с очень небольшим расходом холода в зданиях. Большая степень регулирования температуры в помещениях обеспечивается системами вытесняющей вентиляции в промышленных зданиях, в которых холодные сквозняки у пола не имеют такого большого значения и где в самих помещениях находится меньше людей. Основным назначением систем вытесняющей вентиляции является постоянное обеспечение находящихся в помещении людей чистым свежим вентиляционным воздухом и вывод загрязнений из стратифицированной зоны воздуха в верхней части помещения.

Современные системы вытесняющей вентиляции, используемые во многих офисных зданиях, применяются как специальные системы подачи наружного воздуха (DOAS-системы), в то время как зависящие от размера помещения тепловые нагрузки удовлетворяются при помощи систем лучистого отопления. DOAS-системы вытесняющей вентиляции демонстрируют свои наилучшие результаты при регулировании климатических условий и качества воздуха в помещении. Кроме этого, они характеризуются малым потреблением энергии.

Рисунок 1 — В системе вытесняющей вентиляции движение воздуха
в основном вызывается всплывающими струями
В системах вытесняющей вентиляции используется принцип, согласно которому осуществляется непрерывный приток в помещение свежего воздуха (рисунок 1). Свежий воздух постоянно наполняет помещение, при этом комнатный воздух постоянно вытесняется в верхнюю часть помещения, таким образом в рабочей зоне образуется постоянный объем свежего воздуха. Температура приточного воздуха обычно немного ниже задаваемой температуры в помещении, поэтому перемещающийся с небольшой скоростью воздух равномерно «растекается» в нижней части помещения. Человеческое тело нагревает находящийся вблизи него воздух, благодаря чему возникает подъемная сила, вызывающая постоянное движение воздуха через рабочую зону находящегося в помещении человека. Таким образом, свежий воздух постоянно перемещается через зону дыхания человека.

Основным моментом при использовании систем вытесняющей вентиляции является то, что они, как правило, не предназначены и специально не рассчитаны на обеспечение какого-либо регулирования температуры в помещении. Присущий им небольшой эффект охлаждения является своеобразным «бонусом», зависящим от требований к тепловым нагрузкам в помещении. Если системы вытесняющей вентиляции, использующие воздух с низкой температурой, применяются в качестве систем контроля температуры в помещении, то они могут быть саморегулирующимися (объект, который является более теплым, чем приточный воздух, вызывает более интенсивный подъем над собой всплывающих струй, обеспечивая тем самым «протягивание» мимо себя большего количества более холодного воздуха). В промышленной среде это качество таких систем может быть весьма полезным. Однако в обычных жилых домах ограниченная охлаждающая способность, обусловленная нижним пределом температуры воздуха, протекающего на уровне пола, а также скорость воздуха, выводимого из воздуховыпускных отверстий, может стать ограничением для применения подобных систем. [4]

Системы вытесняющей вентиляции характеризуются следующими факторами:

Они используются только для вентиляции помещения (обычно вентиляционный воздух на 100% состоит из наружного воздуха, рециркуляция комнатного воздуха отсутствует).
Приточный воздух имеет температуру, очень близкую комнатной (обычно на 1–1,6°C меньшую необходимой комнатной температуры).
Система спроектирована таким образом, чтобы уменьшить перемешивание воздуха в рабочей зоне помещения; доминирующими факторами перемещения воздуха являются тепловые всплывающие струи.
Приточный воздух в конечных воздуховыпускных устройствах имеет очень небольшую скорость (обычно меньше 0,2 м/с).
Наблюдается значительно меньший расход воздуха, по сравнению с системами распределения воздуха под полом.
Приток воздуха может осуществляться через систему фальшполов или каким-либо иным образом в нижней части помещения.
Обычно во всех зонах здания используются системы низкого давления с постоянным расходом воздуха.
Обычно для регулирования температуры воздуха в помещении применяются какие-либо иные средства (в наилучшем случае – системы лучистого отопления или охлаждения).

Преимущества систем вытесняющей вентиляции:

Приточный воздух обычно не используется для регулирования температуры помещения. Поэтому системы подачи воздуха характеризуются незначительным расходом и несложной инфраструктурой, что обеспечивает экономию капитальных затрат и снижение потребления энергии, необходимой для перемещения воздуха.
При использовании системы распределения воздуха под полом размеры системы воздуховодов могут быть уменьшены.
Так как обычно приточный воздух на 100% состоит из наружного воздуха, общий расход воздуха обычно не превосходит 24 л/с на человека (эмпирическое правило).
Производится постоянная вытяжка воздуха. При таких условиях применение вентиляторов системы утилизации теплоты позволяет снизить потребление энергии, необходимой как для отопления, так и для охлаждения.
При размещении под полом устройств подачи воздуха системы вытесняющей вентиляции локальное регулирование приточного воздуха может легко осуществляться изменением положения напольных диффузоров с максимальным учетом схемы помещения и размещения рабочих станций.
В рабочей зоне помещения может быть обеспечено высокое качество внутреннего воздуха.
Могут применяться небольшие устройства регулирования приточного воздуха в рабочей зоне, что позволяет уменьшить капитальные затраты.

Недостатки вытесняющей вентиляции:

• Необходимость остерегаться холодных сквозняков у пола — следует использовать только хорошо отрегулированные приточные системы, обращая особое внимание на зону помещения перед воздухораспределителем;

• Воздухораспределители, установленные в нижней зоне помещения, часто требуют много пространства. [1, стр38].
2 КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМЫ ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Термин «вытесняющая вентиляция», DV, используется в специальной литературе применительно к различным типам приточных систем. Предлагается следующая классификация DV:

• Системы, формирующие однонаправленный поток с низкой турбулентностью. Подача и удаление воздуха происходят с малой скоростью через приточные и вытяжные устройства с большой поверхностью, например, перфорированные панели. Поток воздуха в таких системах, часто называемых «системы с однонаправленным потоком» или «поршневые системы», может быть как вертикальным (воздух подается через потолок и удаляется через пол или наоборот (рисунок 2, 3)), так и горизонтальным (воздух подается через одну стену, а удаляется через противоположную (рисунок 4)). Приточные и вытяжные отверстия при этом равномерно распределены по потолку и полу или стенам. Создается практически равномерный поток, движущийся, как поршень, через все помещение. Системы вентиляции этого типа используются в основном для чистых комнат, где нет загрязнений, или для цехов с большими теплоизбытками и/или высокой концентрацией загрязнений при наличии большого воздухообмена.

Рисунок 2 — Вертикальный однонаправленный поток воздуха

Рисунок 3 — Система воздухораспределения поршневого типа с подачей через перфорированный потолок.

Рисунок 4 – Горизонтальный однонаправленный поток воздуха

Системы с приточными воздуховодами, проложенными под полом (рисунок 5), и воздухораспределителями в полу, обеспечивающими быстрое затухание приточной струи. За счет внутренних тепловыделений воздух подогревается, поднимается вверх и удаляется из верхней зоны помещения.

Рисунок 5 – Подача воздуха через напольные воздухораспределители с закручиванием струи

Низкоимпульсные системы подачи охлажденного воздуха (рисунок 6) с воздухораспределителями, расположенными на уровне потолка или на высоте около 3 м. Обладая более высокой удельной плотностью, охлажденный воздух опускается по направлению к рабочей зоне, подмешивая некоторое количество воздуха помещения, распространяется вдоль пола, заполняет нижнюю зону помещения. Воздух помещения, нагретый от внутренних источников тепла, поднимается вверх и удаляется из верхней зоны. Небольшой объем подмешивания окружающего воздуха к приточным струям позволяет ограничить перенос загрязнений в рабочую зону. Такие системы, называемые иногда «активные термовытесняющие», обеспечивают более эффективное удаление теплоизбытков и загрязнений, чем перемешивающие системы.

Рисунок 6 – Низкоимпульсное воздухораспределение в цеху завода через перфорированные воздухораспределители, установленные на колоннах на высоте 3 м

Системы, в которых охлажденный воздух с малыми скоростями подается через воздухораспределители со специальными соплами, установленными выше рабочей зоны, а удаление воздуха происходит из нижней зоны. Загрязненный воздух рабочей зоны опускается на уровень пола потоком вышележащего приточного воздуха и вытесняется по направлению к напольным вытяжным отверстиям (рисунок 7). Такая система обеспечивает стратификацию температуры и концентрацию загрязнений выше уровня установки воздухораспределителей и препятствует попаданию загрязнений в воздух рабочей зоны. Эти системы также иногда относят к активным термовытесняющим.

Рисунок 7 – Активная термовытесняющая вентиляция

Системы, в которых приточный охлажденный воздух с малой скоростью подается непосредственно в рабочую зону, а удаляется из верхней зоны (рисунок 8). Такие системы могут быть названы «пассивные термовытесняющие». Подача воздуха осуществляется параллельно полу, при этом вблизи пола формируется слой относительно холодного чистого воздуха. Источники тепла в рабочей зоне создают восходящие конвективные потоки нагретого воздуха, к которым подмешивается воздух рабочей зоны. Таким образом, теплый загрязненный воздух накапливается в верхней зоне помещения и удаляется через расположенные там вытяжные устройства. Приточные струи с низким уровнем турбулентности подсасывают небольшое количество окружающего воздуха и не способствуют перемешиванию верхней и нижней зон. Стратификация загрязнений обеспечивает высокое качество воздуха в рабочей зоне практически без увеличения эксплуатационных затрат.

Рисунок 8 – Пассивная термовытесняющая вентиляция
Пассивные термовытесняющие системы были первыми системами вентиляции вытесняющего типа DV и получили широкое распространение в промышленных зданиях Скандинавии за последние 30 лет. Они до сих пор остаются наиболее распространенными системами этого типа в Европе. С недавних пор область применения этих систем увеличилась за счет офисов и других коммерческих зданий, где, наряду с качеством воздуха, предъявляются высокие требования к комфорту. [2]

3 ВЫБОР СОСОБА ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
К числу критериев, используемых для выбора способов воздухораспределения, относятся коэффициенты эффективности удаления теплоизбытков и загрязнений Kt и Кс
Kt = (texh-t0)/(t0.z.-t0),

Kc = (Cexh-CО)/(Co.z.-CO),
где: t- температура воздуха;

С — концентрация загрязнений в приточном воздухе (О), рабочей зоне (o.z.) и удаляемом воздухе (exh).

Другими критериями являются нагрузки по теплу/холоду и воздухообмен, предельно допустимый по условиям комфорта (сквозняки, значительная неравномерность распределения температур по помещению и др.) или по требованиям производственного процесса (снижение производительности местных отсосов, сдувание защитных воздушно-струйных укрытий у сварочных аппаратов и т.п.).

Использование вытесняющей вентиляции обеспечивает наиболее высокую эффективность по удалению теплоизбытков и загрязнений: коэффициенты эффективности воздухообмена Kt и Кс более 2 для «поршневых» систем. Соответственно, 1,8-2,5 — для пассивных термовытесняющих систем и 1,2-1,8 — для активных термовытесняющих систем.

В системах перемешивающей вентиляции при равномерном распределении температуры и концентрации загрязнений по помещению соответствующее значение эффективности очистки воздуха равно 1.

На рисунке 9 показано сравнение значения воздухообмена и нагрузок по теплу и холоду, которые могут быть реализованы в помещении с системами смесительного типа и с активной и пассивной термовытесняющими системами.

Рисунок 8 – График для определения диапазонов расходов воздуха и нагрузки по теплу/холоду для систем смесительной, активной термовытесняющей и пассивной термовытесняющей вентиляции. Цена деления шкалы по оси расхода воздуха соответствует 0,116 м, цена деления по оси тепловой/холодильной нагрузки ~ 15Вт/м2 • ч

Благодаря первоначальному успешному применению системы вытесняющей вентиляции стали широко применяться в Европе (безотносительно к тому, обладают ли они в каждом конкретном случае преимуществами перед системами смесительного типа по обеспечению качества воздуха). Неправильного применения систем вытесняющей вентиляции можно избежать, если использовать полную информацию об этих системах и проводить расчеты экономической эффективности.

В настоящей статье рассматривается область применения и принципы проектирования традиционной системы вытесняющей вентиляции. [2]
4 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
К главным преимуществам вытесняющей вентиляции относятся высокое качество и малая подвижность воздуха почти во всем объеме рабочей зоны. Эффективность вытесняющей вентиляции особенно велика в случае, когда тепло и загрязнения поступают в помещение от единого источника. Если источник загрязнений не выделяет тепла и находится в стороне от тепловых источников, формирующих восходящие конвективные потоки, или эти потоки не обладают достаточной мощностью и не достигают уровня стратификации, вызванного температурным градиентом, то рабочая зона может оказаться сильно загрязненной.

Когда речь идет о вытесняющей вентиляции, необходимо иметь в виду следующее:

• Система работает наилучшим образом при высоте помещения более 3 м.

Не рекомендуется применение вытесняющей вентиляции, если рядом с источником загрязнения не находится источник тепла, обладающий достаточной мощностью для формирования восходящих конвективных потоков, способных переносить загрязнения за пределы рабочей зоны.
Температура приточного воздуха не может превышать расчётную температуру воздуха помещения. Таким образом, если в помещении требуется обогрев, систему вытесняющей вентиляции необходимо дополнить системой отопления — местными отопительными приборами или
с подвесными излучателями.
Большие нагрузки по охлаждению не могут быть реализованы вследствие ограничения по охлаждению приточного воздуха. Разность температур приточного воздуха и воздуха в помещении должна обеспечивать формирование заданного температурного градиента в рабочей зоне: 1,8°С/м для коммерческих зданий, где работают стоя, или 2,5 °С/м в случае сидячей работы. Одновременно разность температур приточного воздуха и воздуха помещения не должна превышать 3-4 °С для коммерческих зданий и 4-6 °С для промышленных цехов, где выполняется работа средней тяжести, во избежание превышения допустимой подвижности воздуха (сквозняков) на уровне пола. На основании имеющегося опыта установлено, что в системах вытесняющей вентиляции с типовыми воздухораспределителями нагрузки по холоду не должны превышать 40 Вт/м2 • ч для коммерческих зданий и 80 Вт/м2*ч — для промышленных цехов при работе средней тяжести, а при использовании воздухораспределителей эжекционного типа эти значения могут быть увеличены соответственно до 60 и 100 Вт/м2*ч. В районах с
теплым климатом могут использоваться допол нительные системы охлаждения, например, охлаждающие потолки.
Активная физическая работа в зоне действия вытесняющей вентиляции может уменьшить эффективность удаления теплоизбытков и загрязнений. Практический опыт показал, что вытесняющая вентиляция малоэффективна в кузовных и сварочных цехах, где широко применяются автоматы, так как движение кузовов автомобилей и перемещение автоматических манипуляторов

нарушают стратификацию температуры и концентрации загрязнений по высоте помещения и, таким образом, сводят на нет преимущества вытесняющей вентиляции. [2]

ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Проектирование систем вытесняющей вентиляции основано на аналитических расчетах или на использовании компьютерных аэродинамических моделей (CFD-программы). При этом аналитические расчеты используются значительно чаще. Применение CFD-программ может оказаться полезным при проектировании систем для помещений большого объема, поскольку большие размеры помещений затрудняют выполнение необходимых натурных обследований и измерений, дополняющих аналитические расчеты, а проекты систем для таких помещений часто бывают уникальными. Однако практическое использование CFD-программ для трехмерного моделирования требует определенной квалификации и компьютерных ресурсов, которых у рядовых проектировщиков может не оказаться. Кроме того, картина распределения температур и скоростей воздуха по объему помещения, получаемая с помощью CFD, бывает недостаточно точной.

Опыт показывает, что аналитический метод позволяет получить сравнительно простую методику расчета, которая дает хорошие результаты для большинства случаев. При использовании аналитического метода проектировщик должен определить:

расход воздуха, подаваемый приточной системой;
распределение температур и концентраций загрязнений;
конвективные потоки над источниками тепла в условиях стратификации;

• эффективность системы вытесняющей вентиляции. [2]
5.1 Помещения с тепловыми избытками

При расчете определяются следующие параметры:

коэффициент эффективности воздухообмена, Kt,
расход приточного воздуха для ассимиляции теплоизбытков, Got,
температура приточного воздуха, То
температура удаляемого воздуха, Texh

• градиент температуры по высоте помещения, Dt/Hr. [2]
5.1.1 Допущения

Температурный градиент является линейным (нет скачкообразной стратификации, как в режиме удаления загрязнений),
Тепловой баланс, лучистый и конвективный, в том числе турбулентный теплообмен, рассчитываются для двух зон: нижней (зоны пребывания людей) и верхней.
Температура рабочей зоны — это температура воздуха на высоте ho.z.=1 м от пола для помещений с преобладанием сидячей работы и 1,8 м для помещений, где работают стоя.
Температура в рабочей зоне на заданной высоте считается одинаковой для всей рабочей зоны вне области прямого воздействия приточных струй.
Перепад температур по фигуре человека от уровня головы (ho.z.=1 или 1,8 м) до уровня лодыжек (ho.z.=0,1 м) не превышает 2-3°С во избежание дискомфорта. Отсюда вытекает ограничение величины градиента температуры по высоте помещения (Dt/Hr) значениями 2-2,5°С/м или 1,2-1,8 °С/м в зависимости от положения человека при работе (сидя или стоя). [2]

5.1.2 Порядок расчета

Этап 1. Составление перечня всех источников тепла в помещении.

Этап 2. Расчет среднего значения конвективной составляющей теплообмена, К исходя из мощности каждого источника тепла, Wi(Вт), конвективной составляющей тепловой мощности каждого источника тепла, % по формуле:

, (1)

Этап 3. Расчет среднего значения лучистой составляющей теплообмена в рабочей зоне исходя из полной тепловой мощности и лучистой составляющей каждого источника тепла:

, (2)
Этап 4. Определение коэффициента эффективности воздухообмена, K_to, в первом приближении:

, (3)
Этап 5. Выбор расчетной разности температур приточного воздуха и воздуха рабочей зоны, ?to=to.z.-to ; на основе известных параметров воздухораспределителей, характера трудовой деятельности в помещении и расстояния от воздухораспределителя до ближайшего рабочего места
Этап 6. Предварительный расчет величины воздухообмена, G_o_t, кг/с, принимая в первом приближении Kt=0,5K_to
, (6)
Этап 7. Определение коэффициента эффективности воздухообмена, Kt*, с использованием методики и номограмм.
Этап 8. Сравнение значения Kt*, вычисленного на этапе 7, с K_t, рассчитанным как 0,5 K_to. Если величина (К* — K_t)/K_t* окажется менее 0,1, переходим к этапу 9. Если же эта величина более 0,1, принимаем K_t = K_t* и повторяем расчет этапа 6.
Этап 9. Расчет температуры удаляемого воздуха:
, (7)

Этап 10. Расчет температуры приточного воздуха, исходя из заданной температуры в рабочей зоне по формуле
, (8)
Этап 11. Расчет температурного градиента, ?t/Н, по высоте помещения:
, (9)

Если полученное значение Dt/H больше нормативного (по условиям комфорта), следует уменьшить величину ?t_o и повторить расчет этапа 6. [2]
Этап 12. Расчет приточного воздухообмена, Go, с использованием окончательных значений K_tи ?t_o, по формуле:
, (10)
5.2 Помещения с тепловыми избытками и загрязнением воздуха
При расчете определяются следующие величины:

коэффициент эффективности воздухообмена, Кс,
расход приточного воздуха для удаления теплоизбытков и загрязнений, Go,

• концентрация загрязнений в рабочей зоне, Co.z.,

• концентрация загрязнений в удаляемом воздухе, Cexh,

• концентрация загрязнений в зоне дыхания, Се. [2]
5.2.1 Допущения
• Распределение концентрации загрязнений по высоте помещения имеет ступенчатый характер. Высота «ступени», называемой уровнем стратификации (hstr), равна высоте подъема конвективных тепловых потоков над уровнем пола, при этом общий расход в конвективных струях, SGi,, равен расходу приточного воздуха, G_o.

• Уровень стратификации принимается не ниже 1,5 м в помещениях, где выполняется сидячая работа, и 2 м в помещениях, где работают стоя.

Загрязнения, выделяемые источниками без нагрева (изотермическими), считаются пассивными. Они могут выделяться в зону ниже уровня стратификации в количестве Q_p1 или в зону выше уровня стратификации в количестве Q_pup. Если высота подъема конвективной струи над источником, выделяющим тепло и загрязнения, не достигает уровня стратификации вследствие воздействия температурного градиента, загрязнения, выделяемые этим источником, считаются пассивными, а конвективный поток от этого источника не учитывается при расчете уровня стратификации. При максимальной высоте подъема конвективной струи температурный градиент рассчитывается с использованием процедуры этапа 4 предыдущего раздела. Загрязнения, выделяемые в помещение нагретыми источниками, Qconv переносятся в верхнюю зону, если высота подъема конвективных струй, рассчитанная с учетом температурного градиента, оказывается выше уровня стратификации.
Концентрация загрязнений в рабочей зоне, Co.z,, ограничена предельно допустимым значением (ПДК) или долей этого значения (АПДК).

• Фоновая концентрация загрязнений наружного воздуха или недостаточная очистка рециркуляционного воздуха могут вызвать загрязнение приточного воздуха, характеризуемое величиной С_о. [2]
5.2.2 Порядок расчета
Этап 1. Расчет воздухообмена, G_o и температурного градиента по высоте помещения Dt/H, в соответствии с процедурой этапа 4 предыдущего раздела, посвященного варианту для помещений с преобладанием теплоизбытков.

Этап 2. Выполняется расчет высоты уровня стратификации, hstr, с учетом всех источников тепла в рабочей зоне. Общий расход конвективных потоков от источников тепла на уровне стратификации должен быть равен G_o. Расход воздуха в конвективных струях от каждого источника тепла должен определяться с учетом температурного градиента Dto.

Этап 3. Определение коэффициента К_г с использованием методики и расчетных номограмм.

Этап 4. Расчет концентрации загрязнений в удаляемом воздухе, C_ex_h по формуле:
, (11)
Этап 5. Расчет концентрации загрязнений в рабочей зоне, С_ог. по формуле:

, (12)

Этап 6. Определение концентрации загрязнений в зоне дыхания, , следующим образом:

Если he

perviydoc.ru

Распределение воздуха под полом и вытесняющая вентиляция

Распределение воздуха под полом и вытесняющая вентиляция.

Почему эти системы не одно и то же?

При описании системы распределения воздуха, использующей фальшпол для притока воздуха, методы распределения воздуха под полом (UFAD – underfloor air distribution – распределение воздуха под полом) и вытесняющей вентиляции (DV – displacement ventilation – вытесняющая вентиляция) часто рассматриваются как синонимы. Однако то, что приточный воздух доставляется в помещение через фальшпол, не обязательно означает, что мы имеем дело с системой вытесняющей вентиляции. Для правильного применения таких систем профессиональные проектировщики зданий должны понимать разницу между ними.

G. McDonell, компания «Omicron Consulting Group», Канада

Путаница происходит в области, где эти две системы «перекрывают» друг друга. Так, система распределения воздуха под полом, предназначенная для создания в помещении стратифицированных условий, с точки зрения общего движения воз-духа действует таким же образом, что и система вытесняющей вентиляции. Однако для обеспечения внутреннего комфорта в помещении и локального обеспечения свежего воздуха эта система работает отличным образом от работы системы вытесняющей вентиляции. В этой статье рассматривается работа обеих систем и проводится четкое разграничение этих двух типов систем подачи воздуха.

Целью использования обеих систем является сокращение потребления энергии в зданиях и повышение качества внутрен-него воздуха. Эти цели могут быть достигнуты при хорошем понимании проектировщиками зданий критериев конструиро-вания и рабочих характеристик таких систем.

Системы распределения воздуха под полом

В Северной Америке системами распределения воздуха под полом в основном являются обычные воздухо-воздушные системы ОВК. В них для регулирования вентиляции и температуры в помещениях используется приточный воздух, подача которого осуществляется через фальшпол. Фальшпол решает сразу две задачи. С одной стороны, с его помощью осуществ-ляется подача и распределение воздуха для компьютерных систем, систем связи и оборудования, для интенсивного пере-мешивания воздуха в офисах и других помещениях. С другой стороны, он предоставляет удобный и недорогой способ обеспечения воздухом в системах распределения с постоянным или переменным расходом воздуха (VAV-системах) (или в системах с вентиляторными конвекторами, вентиляторными смесительными устройствами, установленными под полом и т. д.). Такие системы обычно основаны на традиционных системах, смешивающих обратный (комнатный) воздух со свежим воздухом и подающих смесь в помещения, осуществляя тем самым комбинированное локальное регулирование температуры и интенсивности вентиляции. В некоторых других вариантах установок применяются специальные системы подачи наружного воздуха (DOAS – dedicated outdoor air system – специальная система подачи наружного воздуха), в которых подача воздуха производится в расположенные под полом вентиляторные смесительные конечные устройства, четырехтрубные вентиляторные конвекторы и другие конечные устройства подачи воздуха.

В Северной Америке подача воздуха из-под пола обычно используется в качестве основного средства контроля температу-ры в помещениях, при этом приток воздуха производится через фальшпол (рис. 1). В этих системах для смешивания кондиционированного воздуха на уровне находящихся в помещении людей обычно используются высокоскоростные «вихревые» индукционные напольные диффузоры.

Рисунок 1. Cистема распределения воздуха под полом формирует воздушные потоки в результате действия смесительных диффузоров и всплывающих струй

Данные системы обладают следующими характеристиками:

Кондиционированный воздух используется как в качестве средства регулирования температуры воздуха в помещении, так и в качестве свежего вентиляционного воздуха.
Параметры высокоскоростных напольных приточных устройств обычно направлены на наиболее интенсивное перемеши-вание воздуха в рабочей зоне помещения, при котором в верхней части помещения термальные струи и стратификация оказывают незначительное влияние на характеристики воздуха.
В отличие от систем вытесняющей вентиляции, здесь имеет место большой расход воздуха.
Основным средством контроля температуры в помещении является регулирование параметров приточного воздуха.
В зависимости от тепловой нагрузки и количества находящихся в помещении людей, приточный воздух имеет температуру 18°C или ниже (но редко ниже 15,5°C).
В зависимости от возможности обеспечения наружным воздухом «естественного охлаждения», определенное количество комнатного (обратного) воздуха смешивается с наружным воздухом.
Обычно во внутренних зонах применяются системы с постоянным расходом воздуха, а в периферийных зонах – системы с переменным расходом воздуха (VAV-системы). Наряду с этим, в периферийных зонах могут использоваться локальные четырехтрубные вентиляторные конвекторы или другие конечные устройства подачи воздуха.

Преимущества систем распределения воздуха под полом:

Так как используется приточный воздух с более высокой, чем обычно, температурой (от 17 до 18°C вместо 13°C), то удли-няется период времени в течение года, когда производится «естественное охлаждение» при помощи наружного воздуха, благодаря чему экономится энергия для работы системы искусственной вентиляции.
В бетонных конструкциях предварительное охлаждение ночью плит перекрытия прохладным наружным воздухом снижа-ет потребность в аккумуляции холода и охлаждении приточного воздуха днем. Тем самым уменьшается потребление энер-гии охлаждающей установкой (при условии, что применяемый в этом случае вентилятор потребляет меньше энергии, чем требуется для искусственного охлаждения для ожидаемых тепловых нагрузок).
Подача воздуха обычно осуществляется системой низкого давления с постоянным расходом, небольшим потреблением энергии вентилятором и с использованием четырехтрубных периферийных вентиляторных конвекторов для зонального регулирования. В качестве альтернативы для зонального регулирования могут также использоваться системы с перемен-ным расходом воздуха, но для этих систем требуются дополнительные затраты на распределение воздуха по системе тру-бопроводов и повышенная мощность вентилятора.
Уменьшенная система воздуховодов для распределения воздуха позволяет снизить капитальные затраты.
Подающие воздуховоды могут быть минимизированы, при этом, естественно, уменьшаются капитальные затраты.
Регулирование подачи наружного воздуха может способствовать минимизации капитальных затрат (при этом использу-ются регулируемые напольные решетки).
Благодаря несложному изменению положения напольных диффузоров с аксимальным учетом схемы помещения и раз-мещения рабочих мест может быть обеспечено оптимальное локальное регулирование притока воздуха.
Благодаря локальному смешиванию воздуха и хорошему вертикальному градиенту температуры в помещении могут быть обеспечены оптимальные комфортные условия.
Из-за смесительного эффекта высокоскоростных вихревых диффузоров потребление энергии для отопления помещений может быть уменьшено.

При использовании систем распределения воздуха под полом в помещениях с высокими потолками формируется расслое-ние воздуха по вертикали, при котором теплый, застоявшийся и загрязненный воздух вытягивается через находящиеся вверху решетки вытяжного/обратного воздуха (в отличие от низкоскоростных систем вытесняющей вентиляции). Обычно при использовании систем распределения воздуха под полом тепловые струи, идущие от людей и оборудования, играют в системе небольшую, второстепенную роль, а движение воздуха в рабочей зоне в основном формируется высокоскорост-ными напольными диффузорами.

Системы вытесняющей вентиляции

Современные системы вытесняющей вентиляции характеризуются очень низкой скоростью перемещения вентиляционного воздуха (на 100% состоящего из наружного), подаваемого в помещение снизу или через систему фальшполов, или при помощи воздуховыпускных отверстий на уровне плинтуса или порога. Комнатный воздух обычно поступает к потолочным кондиционерам или по воздуховодам выводится в атмосферу. Системы подачи воздуха такого типа в основном используются для вентилирования, но в определенной степени они могут применяться и для регулирования температуры в помещении в режиме только охлаждения. Системы вытесняющей вентиляции не могут использоваться для отопления помещений, т. к. подача теплого воздуха вызывает замыкание воздушного потока на верхнюю часть помещения. Перемещение воздуха в помещении в основном вызывается естественными всплывающими струями от людей и оборудования. При этом образуется стратифицированный слой теплого загрязненного воздуха, «вытягиваемого» из верхней части помещения.

Современные системы вытесняющей вентиляции, используемые во многих офисных зданиях, применяются как специаль-ные системы подачи наружного воздуха (DOAS-системы), в то время как зависящие от размера помещения тепловые нагрузки удовлетворяются при помощи систем лучистого отопления. DOAS-системы вытесняющей вентиляции демонстри-руют свои наилучшие результаты при регулировании климатических условий и качества воздуха в помещении. Кроме этого, они характеризуются малым потреблением энергии.

Рисунок 2. В системе вытесняющей вентиляции движение воздуха в основном вызывается всплывающими струями

В системах вытесняющей вентиляции используется принцип, согласно которому осуществляется непрерывный приток в помещение свежего воздуха (рис. 2). Свежий воздух постоянно наполняет помещение, при этом комнатный воздух посто-янно вытесняется в верхнюю часть помещения, таким образом в рабочей зоне образуется постоянный объем свежего воз-духа. Температура приточного воздуха обычно немного ниже задаваемой температуры в помещении, поэтому перемеща-ющийся с небольшой скоростью воздух равномерно «растекается» в нижней части помещения. Человеческое тело нагревает находящийся вблизи него воздух, благодаря чему возникает подъемная сила, вызывающая постоянное движение воздуха через рабочую зону находящегося в помещении человека. Таким образом, свежий воздух постоянно перемещается через зону дыхания человека.

Основным моментом при использовании систем вытесняющей вентиляции является то, что они, как правило, не предна-значены и специально не рассчитаны на обеспечение какого-либо регулирования температуры в помещении. Присущий им небольшой эффект охлаждения является своеобразным «бонусом», зависящим от требований к тепловым нагрузкам в помещении. Если системы вытесняющей вентиляции, использующие воздух с низкой температурой, применяются в качестве систем контроля температуры в помещении, то они могут быть саморегулирующимися (объект, который является более теплым, чем приточный воздух, вызывает более интенсивный подъем над собой всплывающих струй, обеспечивая тем самым «протягивание» мимо себя большего количества более холодного воздуха). В промышленной среде это качество таких систем может быть весьма полезным. Однако в обычных жилых домах ограниченная охлаждающая способность, обусловленная нижним пределом температуры воздуха, протекающего на уровне пола, а также скорость воздуха, выводимого из воздуховыпускных отверстий, может стать ограничением для применения подобных систем.

Системы вытесняющей вентиляции характеризуются следующими факторами:

Они используются только для вентиляции помещения (обычно вентиляционный воздух на 100% состоит из наружного воздуха, рециркуляция комнатного воздуха отсутствует).
Приточный воздух имеет температуру, очень близкую комнатной (обычно на 1–1,6°C меньшую необходимой комнатной температуры).
Система спроектирована таким образом, чтобы уменьшить перемешивание воздуха в рабочей зоне помещения; доминирующими факторами перемещения воздуха являются тепловые всплывающие струи.
Приточный воздух в конечных воздуховыпускных устройствах имеет очень небольшую скорость (обычно меньше 0,2 м/с).
Наблюдается значительно меньший расход воздуха, по сравнению с системами распределения воздуха под полом.
Приток воздуха может осуществляться через систему фальшполов или каким-либо иным образом в нижней части поме-щения.
Обычно во всех зонах здания используются системы низкого давления с постоянным расходом воздуха.
Обычно для регулирования температуры воздуха в помещении применяются какие-либо иные средства (в наилучшем случае – системы лучистого отопления или охлаждения).

Преимущества систем вытесняющей вентиляции:

Приточный воздух обычно не используется для регулирования температуры помещения. Поэтому системы подачи возду-ха характеризуются незначительным расходом и несложной инфраструктурой, что обеспечивает экономию капитальных затрат и снижение потребления энергии, необходимой для перемещения воздуха.
При использовании системы распределения воздуха под полом размеры системы воздуховодов могут быть уменьшены.
Так как обычно приточный воздух на 100% состоит из наружного воздуха, общий расход воздуха обычно не превосходит 24 л/с на человека (эмпирическое правило).
Производится постоянная вытяжка воздуха. При таких условиях применение вентиляторов системы утилизации теплоты позволяет снизить потребление энергии, необходимой как для отопления, так и для охлаждения.
При размещении под полом устройств подачи воздуха системы вытесняющей вентиляции локальное регулирование приточного воздуха может легко осуществляться изменением положения напольных диффузоров с максимальным учетом схемы помещения и размещения рабочих станций.
В рабочей зоне помещения может быть обеспечено высокое качество внутреннего воздуха.
Могут применяться небольшие устройства регулирования приточного воздуха в рабочей зоне, что позволяет уменьшить капитальные затраты.

Несмотря на то, что системы распределения воздуха под полом и системы вытесняющей вентиляции имеют очевидное сходство, их применение и метод работы различаются. Следует отметить, что в Северной Америке установленные в ком-мерческих (не промышленных) зданиях системы вытесняющей вентиляции применяются в качестве основной системы регулирования температуры в помещении. Но хотя системы вытесняющей вентиляции могут обеспечить некоторый мини-мальный температурный контроль, такое применение этих систем не является лучшим решением.

Основной проблемой систем распределения воздуха под полом любого типа является обслуживание и поддержание чистоты пространства под полом. При использовании системы распределения воздуха под полом, характеризующейся высокой скоростью движения приточного воздуха, пыль и взвешенные частицы из пространства под полом могут переноситься воздушным потоком и распределяться в рабочей зоне. В системе вытесняющей вентиляции с подачей воздуха из-под пола скорость воздуха мала, возможность попадания загрязнений, имеющихся в пространстве под полом, в поток приточного воздуха значительно меньше. Автор работал в офисном помещении, в котором использовалась система распределения воздуха под полом. Каждое утро, когда начинала работать установка обработки воздуха, пыль сметалась со стола. Так как наличие пыли в воздухе может вызывать приступы аллергии, такие условия работы не могут быть признаны хорошими. Эта проблема может быть уменьшена при тщательной уборке пространства под полом и полостей в полу у диффузоров.

В Северной Америке основным критерием обеспечения системой ОВК комфорта в помещении является температура воздуха. На самом деле исследования показали, что для большинства внутренних условий комфорт для человека на 40–50 % обусловливается тепловым излучением, на 30–40% – конвекцией и на 10-20% – испарением и образованием конденсата. В обычных воздухо-воздушных системах ОВК внимание уделяется только аспектам конвекции и конденсата (влажности), в то же время не учитывается такая значительная составляющая комфорта для человека, как излучение. Необходимо уяснить, что означает понятие «результирующая температура», принятое Управлением по обеспечению безопасности и здоровья в помещениях с людьми, использующим в своих исследованиях стресс у работников, вызываемый условиями среды, такой параметр, как «общая температура по влажному термометру». При использовании системы лучистого охлаждения может быть легко обеспечена «результирующая температура в помещении», равная 22°C, даже если температура окружающего воздуха равна 26°C (рис. 3).

Рисунок 3. Пример воздухо-воздушной системы ОВК

В Руководстве Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) по базовым положениям систем вентиляции (1997) описанию системы вытесняющей вентиляции уделяется не более половины страницы. На самом деле система вытесняющей вентиляции тесно связана с системами естественной вентиляции, которые могут быть очень сложными, требующими для вычисления производительности системы с достаточной степенью точности привлечения программ расчета уравнений динамики жидкости и газа. До сих пор в изложении ASHRAE основных принципов вытесняющей вентиляции встречаются предостережения об «ограниченной холодопроизводительности» и об «ограничениях температуры приточного воздуха для регулирования температуры воздуха в помещении», касающиеся систем этого типа. Кроме того, все еще имеется недопонимание наиболее целесообразного и эффективного применения систем вытесняющей вентиляции. Так, в ASHRAE эти системы рассматриваются как «элементы регулирования температуры в помещении», а не как специальные системы подачи наружного воздуха (DOAS-системы).

В Европе системы вытесняющей вентиляции исследуются и применяются в качестве средств обеспечения вентиляционного (свежего) воздуха в помещения с людьми, осуществляемого с наименьшими затратами энергии, в то время как в качестве средств основного регулирования температуры и комфорта в помещении применяются другие устройства, чаще всего системы лучистого охлаждения и отопления. Излучающие системы контроля температуры совместно с системами вытесняющей вентиляции не только обеспечивают прекрасные условия внутреннего комфорта и высокое качество комнатного воздуха, но и экономят потребляемую энергию. Наиболее эффективным образом комфорт обеспечивается выбором надлежащей результирующей температуры и подачей в зону дыхания чистого, свежего воздуха. Качество внутреннего воздуха поддерживается на высоком уровне благодаря тому, что комнатный воздух постоянно проветривается (вытесняется), и вместе с отработанным воздухом удаляются все находящиеся в нем загрязняющие вещества (рис. 3). Так как такие системы для Европы являются обычными, было выполнено множество исследований и накоплен большой объем зарегистрированных данных, касающихся успешной работы этих систем. Такие системы не рассматриваются в качестве подходов, проводящих четкое разграничение различных методов реализации кондиционирования воздуха. Здесь самым важным моментом является то, что излучающие системы контроля температуры и системы вытесняющей вентиляции потребляют существенно меньшее количество энергии, чем обычные, «только воздушные» системы при обеспечении высокого комфорта и качества внутреннего воздуха.

При использовании отдельной системы регулирования температуры, чувствительной к параметрам помещения, система подачи воздуха в это помещение может быть сведена к специальной схеме, обеспечивающей подачу приточного воздуха, на 100% состоящего из отфильтрованного и обработанного наружного воздуха, и вывод вытяжного воздуха, на 100% состо-ящего из загрязненного внутреннего воздуха. В помещениях, в которых в зависимости от численности находящихся в них людей требуется расход холода до 100 Вт/м2, поддержание чувствительной к параметрам помещения температуры (ре-зультирующей) может осуществляться при помощи систем лучистого гидроникового отопления/охлаждения. Вода на еди-ницу массы может доставлять в 3 000 раз больше энергии, чем воздух, и в большинстве «только воздушных» систем ОВК вентилятор может расходовать до 60–70% энергии, потребляемой всей системой ОВК. Поэтому гидрониковые системы контроля температуры, использующие излучающие устройства, являются более энергоэффективными. На основании записей контроля производительности используемых в Европе систем с излучающими панелями, работающими совместно с системами вытесняющей вентиляции, можно сделать заключение, что наиболее энергоэффективные системы регулирования климатических параметров в зданиях основаны на применении устройств с излучающими бетонными плитами перекрытия (огромная термальная масса бетона способствует формированию чрезвычайно устойчивых внутренних климатических условий). Во влажном климате могут применяться системы лучистого охлаждения, при условии, что DOAS-система использует устройства снижения влажности, и корпус здания спроектирован должным образом. Нижней границей применения системы лучистого охлаждения является относительная влажность внутреннего воздуха и температура точки росы.

Создание комбинированных систем лучистого охлаждения и вытесняющей вентиляции в Северной Америке может быть экономически эффективным. Системы с излучающими панелями в зданиях отличаются небольшими капитальными затратами, а общая стоимость механических систем (сантехнического оборудования, систем противопожарной защиты, систем ОВК) варьируется в пределах от 102 до 108 долларов за м2 площади, по сравнению со стоимостью обычной системы с постоянным или переменным расходом воздуха или четырехтрубной системы ОВК с вентиляторным конвектором – 156 долларов за м2 (по местным ценам на западе Канады).

Судя по собранным автором данным для зданий в Европе, а также данным текущих проектов зданий на западе Канады, имеющих системы с излучающими панелями, общие капитальные затраты для зданий этого типа сравнимы с затратами для обычных зданий. На западе Канады имеются два примера функционирующих зданий с такими системами. В здании инженерного отделения Университета Калгари с фальшполами в классных комнатах излучающие панели полностью обеспечивают температурный контроль внутреннего пространства. А в только что открывшемся Центре общины Глиниглез на западе Ванкувера используется система с излучающими панелями, работающая в обычном для Европы «доме с постоянной температурой» совместно с системами вытесняющей вентиляции. Стоимость этих зданий аналогична стоимости зданий с обычными системами ОВК, но Центр общины Глиниглез имеет определенное преимущество благодаря геотермальным тепловым насосам, установленным в системе.

Кроме этого, в некоторых проектах с подвесными излучающими панелями для контроля температуры в помещении панели применяются и как устройства отопления, и как устройства охлаждения, используемые с различными системами подачи приточного воздуха. Примером этому может служить эксплуатируемый уже четыре года жилой комплекс Санкор в Форте МакМюррей, Канада. В этом общежитии общей площадью 11 148 м2, имеющем 1 500комнат, в каждой комнате есть подвесные панели отопления и охлаждения. Применение системы излучающих панелей позволило уменьшить капитальные затраты на электрическое и механическое оборудование, а также понизить уровень текущего потребления энергии.

Важным преимуществом системы с излучающими панелями является высокая эффективность использования энергии. Обычно, благодаря значительной термальной массе, системы ОВК с излучающими панелями и вытесняющей вентиляцией потребляют на 60–70% меньше энергии, чем обычные четырехтрубные вентиляторные конвекторы или системы с переменным расходом воздуха. Системы лучистого охлаждения большинства офисных зданий для обеспечения производительности до 100 Вт/м2 должны работать при температуре излучающей поверхности, не меньшей 17,5°C. Поэтому они хорошо подходят для геотермальных систем, в которых средняя температура земли для Северной Америки удовлетворяет требованиям излучающих систем. Температура охлаждающей излучающей поверхности также значительно выше температуры, соответствующей точке росы при возможной чрезвычайно высокой влажности внутри помещений.

Инженеры и проектировщики систем ОВК должны учитывать положения строительной физики и осознавать, что темпера-тура воздуха сама по себе не может служить в качестве обобщенного критерия эффективности систем регулирования внут-реннего климата зданий. Несомненно, системы распределения воздуха под полом имеют свою нишу. Они хорошо работа-ют и потребляют сравнительно немного энергии, если функция вентилирования объединяется с функцией контроля температуры в помещении. Кроме этого, данные системы могут быть эффективными в проектах с большим расходом холода, когда ограничения не позволяют использовать комбинированные лучистые системы и системы вытесняющей вентиляции.

Журнал “Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха,

теплоснабжение и строительная теплофизика” (АВОК)

www.dvavtomatika.ru

МИР КЛИМАТА №41 (2007) : Архив журнала : Главная

Понятие «вытесняющая вентиляция» означает, прежде всего, такую организацию воздухообмена в помещении, при которой обеспечивается беспрепятственное восхождение конвективных потоков над источниками тепловыделений в верхнюю зону помещения. Удаление нагретого и загрязненного воздуха из помещения осуществляется из верхней зоны, а приток чистого, холодного воздуха в нижнюю зону помещения — на уровне пола. Таким образом достигается существенное улучшение качества воздуха по сравнению с помещениями с перемешивающей вентиляцией.

В современной архитектуре со столь модным сейчас остеклением до пола заслуженное признание получили встраиваемые в пол конвекторы. Компания Kampmann (г. Линген, Германия), является лидером в производстве отопительных и вентиляционных приборов и вот уже более сорока лет занимает ведущие позиции в сегменте производства встраиваемых в пол конвекторов, главным преимуществом которых является возможность нагревания и охлаждения воздуха непосредственно перед остекленным фасадом.

Система вытесняющей вентиляции Katherm QL фирмы Kampmann разрабатывалась совместно с проектировщиками и архитекторами. При помощи этой системы можно использовать встраиваемые в пол конвекторы в качестве вентиляционных «доводчиков». В этом случае отпадает необходимость в прокладке воздушных каналов под потолком, что дает возможность увеличить высоту проектируемого помещения. При строительстве высотных зданий такая система позволяет спроектировать большее количество этажей, что является весомым аргументом для инвесторов при выборе вентиляционной системы объекта.

Системы Katherm QL обеспечивают эффективный обогрев помещения и равномерное распределение приточного воздуха. Так, высокопроизводительные конвекторы надежно экранируют помещение от нисходящих потоков холодного воздуха, а низкоскоростные воздухораспределители прекрасно подходят для направленной подачи обработанного воздуха. Распределители воздуха Katherm QL разработаны на основе последних исследований в области вентиляции помещений. Оснащенные решетками с большим живым сечением, они обеспечивают требуемый приток наружного воздуха в помещение. При этом скорость и температура воздушной струи в прилегающей к воздухораспределителю зоне остаются на достаточно низком уровне, что обеспечивает комфортный микроклимат в помещении.

Зависимость скорости воздушной струи от расстояния

В режиме охлаждения температура приточного воздуха на 2-4°C ниже температуры воздуха в помещении, а скорость воздушной струи не выше 0,3 м / с. Воздухоза-борные и воздухораспределительные устройства позволяют регулировать расход и направление потоков теплого воздуха от высокопроизводительного конвектора Kampmann и, одновременно, холодного воздуха, подаваемого через низкоскоростной воздухораспределитель. Обработанный охлажденный воздух из канала поступает в помещение снизу и заполняет обслуживаемую зону, образуя устойчивый слой. В этой охлажденной зоне свежий воздух постепенно нагревается и за счет естественной конвекции поднимается в верхнюю часть помещения. Происходит воздухообмен, характеризующийся малой турбулентностью воздушного потока и помещение заполняется приятным прохладным воздухом. Воздух, забираемый из помещения, проходит через теплообменник конвектора и нагревается. Затем нагретый воздух смешивается с воздухом, находящимся у холодной поверхности оконного стекла. Это позволяет избежать понижения температуры воздуха в зоне окна. К числу преимуществ системы вытесняющей вентиляции Katherm QL следует отнести высокую эффективность экранирования исходящих от окна потоков холодного воздуха и возможность увеличения полезной площади помещения, поскольку не требуется установка отопительного прибора под подоконником, а все коммуникации (электропроводку, трубы теплоносителя, воздуховоды) могут быть размещены под фальшполом.

В зависимости от конструктивных особенностей зданий, конструкций фасадов и полов, а также с учетом пожеланий заказчиков, архитекторов и проектировщиков, возможна реализация различных индивидуальных решений для отопления, охлаждения или вентиляции помещений на основе приборов Kampmann.

Статья предоставлена компанией «Хогарт»

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОФИС: 109451, Москва, ул. Братиславская, д. 18, корп. 1, левое крыло, 2 этаж. Тел.:+7 (495) 788-1112. Факс: +7 (495) 788-1121, e-mail: [email protected]

ОФИС В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ: 192281, Санкт-Петербург, Балканская пл., д. 5 Д, 7 этаж. Тел./факс+7 (812) 703-4114, e-mail: [email protected] www.hogart.ru

mir-klimata.info

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Основные принципы вытесняющей вентиляции

qs=qe=qp,1+qp,2+qp,3 (1)

	Рисунок 1. Воздушные потоки в помещении с вытесняющей вентиляцией (qs, qe, qoz – температура приточного воздуха, температура удаляемого воздуха и температура воздуха в обслуживаемой зоне соответственно)
	Рисунок 2. Схемы подачи воздуха

Воздухораспределители

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

	Рисунок 3. Подача воздуха из-под кресел в театрально-концертных залах
	Рисунок 4. Качество воздуха в помещениях, оборудованных системами вытесняющей и перемешивающей вентиляции при равных воздухообменах и эмиссии загрязняющих веществ
	Рисунок 5. Достаточный (слева) и недостаточный (справа) воздухообмен для поддержания уровня стратификации выше головы человека
	Рисунок 6. Конвективный поток от человека способствует повышению качества вдыхаемого воздуха

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

	Рисунок 7. Вертикальный градиент температуры воздуха в помещениях с вытесняющей и перемешивающей системами вентиляции при равных воздухообменах и тепловой нагрузке
	Рисунок 8. Ограничение разности температур между зоной обслуживания и верхней зоной вертикальным градиентом температур
	Рисунок 9. Схема температурного распределения в помещении с высокими потолками – сравнительные характеристики вытесняющей и перемешивающей систем вентиляции
	Рисунок 10. Театрально-концертный зал с системой вытесняющей вентиляции и рециркуляцией воздуха

Зачастую оказывается, что объемы воздуха, необходимые для обеспечения теплового комфорта, значительно больше, чем требуется для получения максимальных преимуществ по качеству воздуха в системах вытесняющей вентиляции (от 10 до 20 л/с на человека). В этом случае экономически целесообразным решением, по сравнению с прямоточными системами, может стать рециркуляция (рис. 10). Предположим, что объем вентиляционного воздуха составляет 10 л/с на человека, при этом 40 % этого воздуха идет по рециркуляции. В этом случае концентрация СО2 в зоне дыхания составит примерно 900 ppm, тогда как в помещении с перемешивающей системой вентиляции она поднимется до 1 350 ppm [2]. Таким образом, система вытесняющей вентиляции дает ощутимые преимущества и в плане качества воздуха, и в плане экономии энергоресурсов по кондиционированию помещений.

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

	Рисунок 11. Температурный режим помещения при изменении тепловой нагрузки охлаждаемого потолка
	Рисунок 12. Движение воздуха перед воздухораспределителем – подача холодного воздуха

Подача воздуха

Проблемы потоков холодного воздуха чаще всего возникают у воздухораспределителей, представляющих собой перфорированные пластины и разного рода решетки.
Воздухораспределители различного назначения имеют разные аэродинамические характеристики.
«Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с ?Т=4–10 °C , обеспечивает хорошее перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения и имеет ограниченную зону температурного дискомфорта.
«Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с ?Т=0,5–2 °C, обеспечивает незначительное перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения. Таким образом, для обеспечения корректной работы вентиляционной системы с оптимальными рабочими и эксплуатационными характеристиками следует использовать воздухораспределители, предназначенные именно для данного вида помещений и имеющие подробную техническую документацию изготовителя.

Подача в помещение холодного воздуха

Рисунок 13.
Зона, где могут возникать холодные воздушные потоки, разные типы воздухораспределителей

Рисунок 14.
Движение воздуха перед воздухораспределителем – подача изотермического и нагретого воздуха

Подача изотермического или нагретого воздуха

www.weiss-rus.ru

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Системы вытесняющей вентиляции (Displacement Ventilation, DV, и их модификации – Cooled Beam, UFAD и т. п.) продолжают интересовать специалистов отрасли у нас в стране и за рубежом. Этот интерес определяется двумя причинами: одна из них – определенная «нетрадиционность» методов их расчета; вторая состоит в том, что область применения DV, методы их проектирования и регулирования до настоящего времени четко не определены.

В журнале АВОК в 2001–2002 годах был опубликован ряд статей (см. «Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий. Типы, область применения, принципы проектирования», «АВОК», 2001, № 5, с. 36–46; «Системы вентиляции с воздухораспределителями в полу / Опыт применения», «АВОК», 2002, № 6, с. 40–42; «Системы вентиляции с воздухораспределителями в полу / Температурная стратификация», «АВОК», 2002, № 6, с. 44–50) с редакционными комментариями, в которых достаточно подробно рассмотрены физические процессы, лежащие в основе формирования распределения воздушных и тепловых потоков в помещениях, принципы расчета, возможная область применения, достоинства и недостатки системы и т. п.

Данные публикации не содержали конкретных сведений, позволяющих инженеру-проектировщику выполнить необходимые расчеты и подобрать оборудование. Фирмы-производители воздухораспределителей для вытесняющей вентиляции, например «Trox», «Halton» и др., предлагают в своих каталогах определенную информацию о DV, однако ее недостаточно для проектирования систем.

В 2002г. Федерация Европейских ассоциаций в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (REHVA) начала подготовку серии справочников (REHVA Guidebook) по актуальным вопросам специальности. Первым изданием из серии был справочник «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» («Displacement Ventilation in Non-Industrial Premises»).

Ниже представлена подробная аннотация справочника «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях», подготовленная по материалам доклада его редактора Хакона Скистада (Haokon Skistad) на 43-м международном симпозиуме AICARR («Качество среды и технологические решения»), Милан, 7–8 марта 2002г.

Е. О. Шилькрот, вице-президент НП «АВОК»

Основные принципы вытесняющей вентиляции

В системах вытесняющей вентиляции (DV) приточный воздух подается с уровня пола непосредственно в обслуживаемую зону помещения, при этом его температура должна быть ниже температуры воздуха в помещении (DТ=1–8 °C). Если приточный воздух холоднее воздуха помещения более чем на 3 °C, то его следует смешивать с воздухом помещения, чтобы избежать неприятных ощущений для людей от холодных воздушных потоков на уровне пола. Удаление нагретого загрязненного воздуха, вытесняемого в верхнюю зону в конвективных потоках над тепловыми источниками, происходит на уровне потолка помещения.

Для обеспечения устойчивой вытесняющей вентиляции объемы подаваемого воздуха (q_s) должны равняться сумме объемов воздуха в конвективных потоках над тепловыми источниками на уровне границы раздела, уровня стратификации, нижней зоны помещения, заполненной свежим и чистым воздухом, и верхней зоны, заполненной загрязненным воздухом (рис. 1):

q_s=q_e=q_p,1+q_p,2+q_p,3 (1)

Рисунок 1

Воздушные потоки в помещении с вытесняющей вентиляцией (q_s, q_e, q_oz – температура приточного воздуха, температура удаляемого воздуха и температура воздуха в обслуживаемой зоне соответственно)

Рисунок 2

Схемы подачи воздуха

Воздухораспределители

НЕКОТОРЫЕ ПОЯСНЕНИЯ

Принцип работы системы вытесняющей вентиляции, в основу которого положен приток воздуха в обслуживаемую зону и удаление воздуха и горячих газов на уровне потолка, известен и применяется уже сотни лет на промышленных объектах, главным образом на объектах тяжелой промышленности.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

с – концентрация загрязняющих веществ, мг/м³, ppm
c_e – концентрация загрязняющих веществ на вытяжке, мг/м³, ppm
c_exp – концентрация загрязняющих веществ во вдыхаемом воздухе, мг/м³, ppm
c_oz – концентрация загрязняющих веществ на обслуживаемом участке (на высоте 1,1 м от уровня пола), мг/м³, ppm
c_s – концентрация загрязняющих веществ на подаче, мг/м³, ppm
q_e – объем отводимого воздуха, л/с
q_s – объем подаваемого воздуха, л/с
q_p – объем воздуха, генерируемый тепловым шлейфом, л/с
z – высота потолков в помещении, м
q_e – температура воздуха на вытяжке, °C
q_oz – температура воздуха на обслуживаемом участке, °C
q_s – температура воздуха на подаче, °C

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

Рисунок 3

Подача воздуха из-под кресел в театрально-концертных залах

Рисунок 4

Качество воздуха в помещениях, оборудованных системами вытесняющей и перемешивающей вентиляции при равных воздухообменах и эмиссии загрязняющих веществ

Рисунок 5

Достаточный (слева) и недостаточный (справа) воздухообмен для поддержания уровня стратификации выше головы человека

Рисунок 6

Конвективный поток от человека способствует повышению качества вдыхаемого воздуха

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

	Рисунок 7 Вертикальный градиент температуры воздуха в помещениях с вытесняющей и перемешивающей системами вентиляции при равных воздухообменах и тепловой нагрузке
	Рисунок 8 Ограничение разности температур между зоной обслуживания и верхней зоной вертикальным градиентом температур
	Рисунок 9 Схема температурного распределения в помещении с высокими потолками – сравнительные характеристики вытесняющей и перемешивающей систем вентиляции
	Рисунок 10 Театрально-концертный зал с системой вытесняющей вентиляции и рециркуляцией воздуха

Зачастую оказывается, что объемы воздуха, необходимые для обеспечения теплового комфорта, значительно больше, чем требуется для получения максимальных преимуществ по качеству воздуха в системах вытесняющей вентиляции (от 10 до 20 л/с на человека). В этом случае экономически целесообразным решением, по сравнению с прямоточными системами, может стать рециркуляция (рис. 10). Предположим, что объем вентиляционного воздуха составляет 10 л/с на человека, при этом 40 % этого воздуха идет по рециркуляции. В этом случае концентрация СО₂ в зоне дыхания составит примерно 900 ppm, тогда как в помещении с перемешивающей системой вентиляции она поднимется до 1 350 ppm [2]. Таким образом, система вытесняющей вентиляции дает ощутимые преимущества и в плане качества воздуха, и в плане экономии энергоресурсов по кондиционированию помещений.

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Рисунок 11

Температурный режим помещения при изменении тепловой нагрузки охлаждаемого потолка

Рисунок 12

Движение воздуха перед воздухораспределителем – подача холодного воздуха

Подача воздуха

Как уже отмечалось, одна из основных проблем вытесняющей вентиляции – наличие характерных потоков холодного воздуха вблизи воздухораспределителей. Главная причина – неправильный их подбор. В этой связи представляется целесообразным подчеркнуть следующие обстоятельства:
— Проблемы потоков холодного воздуха чаще всего возникают у воздухораспределителей, представляющих собой перфорированные пластины и разного рода решетки.
— Воздухораспределители различного назначения имеют разные аэродинамические характеристики.
— «Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с DТ=4–10 °C , обеспечивает хорошее перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения и имеет ограниченную зону температурного дискомфорта.
— «Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с DТ=0,5–2 °C, обеспечивает незначительное перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения.
Таким образом, для обеспечения корректной работы вентиляционной системы с оптимальными рабочими и эксплуатационными характеристиками следует использовать воздухораспределители, предназначенные именно для данного вида помещений и имеющие подробную техническую документацию изготовителя.

Подача в помещение холодного воздуха

Рисунок 13.

Зона, где могут возникать холодные воздушные потоки, разные типы воздухораспределителей

Подача изотермического или нагретого воздуха

Рисунок 14

Движение воздуха перед воздухораспределителем – подача изотермического и нагретого воздуха

www.vecotech.com.ua

РубрикаРазное

Вентиляция вытесняющая – Общее представление о вытесняющей вентиляции

Вентиляция вытеснением

Возможности системы

Конструктивные особенности системы

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Подача воздуха

Получить коммерческое предложение

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Основные принципы вытесняющей вентиляции

Воздухораспределители

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Подача воздуха

Подача в помещение холодного воздуха

Подача изотермического или нагретого воздуха

Вытесняющая вентиляция — n1.doc

n1.doc

Распределение воздуха под полом и вытесняющая вентиляция

МИР КЛИМАТА №41 (2007) : Архив журнала : Главная

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Основные принципы вытесняющей вентиляции

Воздухораспределители

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Подача воздуха

Подача в помещение холодного воздуха

Подача изотермического или нагретого воздуха

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Основные принципы вытесняющей вентиляции

Воздухораспределители

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Подача воздуха

Подача в помещение холодного воздуха

Подача изотермического или нагретого воздуха

Добавить комментарий Отменить ответ