Способы организации воздухообмена. Схемы организации воздухообмена в помещениях. Расчёт воздухообмена промышленного здания

В е н т и л я ц и я

Магнитогорск 2010 введение

Развитие вентиляции имеет многовековую историю. Еще древние инки в стенах дворцов устраивали большие вертикальные полости и наполняли их камнями. Днем камни нагревались солнцем, и ночью теплый воздух поступал в помещение. Камни за ночь остывали и днем в помещении было прохладно.

В России в середине 19 – го века работал комитет по изучению различных способов вентиляции помещений. Комитет разработал нормы воздухообмена и установил оптимальные температуры воздуха для различных помещений. В 1835 г. инженер А. А. Саблуков изобрел центробежный вентилятор, что позволило интенсивно вентилировать производственные помещения. Позже русский физик Э. Х. Ленц предложил удалять вредности непосредственно от мест их образования, т.е. применять местные системы вентиляции, которые существенно улучшили условия труда.

В настоящее время нет ни одного предприятия, которое не было бы оборудовано системами вентиляции. Интенсивно развивается промышленность по производству вентиляционного оборудования.

При проектировании вентиляции необходимо соблюдать ряд требований, к которым относятся: санитарно-гигиенические, строительно-монтажные и архитектурные, эксплуатационные.

Сегодняшний рынок требует грамотных специалистов с универсальными знаниями и широким кругозором. В данном пособии рассмотрены основы расчета и проектирования систем вентиляции в зданиях различного назначения. Предложены способы расчета воздухообмена в помещениях: балансовым методом и по нормативной кратности. Изложены методики подбора и расчета оборудования вентиляционных систем. Рассмотрены вопросы компоновки приточных и вытяжных систем вентиляции.

Пособие разработано для студентов специальности 270100 “Теплогазоснабжение и вентиляция”, охватывает вопросы, знание которых необходимо для выполнения курсового проекта по дисциплине “Вентиляция”.

1. Санитрано-гигиенические основы вентиляции

В результате жизнедеятельности человека и осуществления производственных процессов происходит изменение химического и физического состояния воздуха, которое может отрицательно отразиться на самочувствии человека.

Основная цель вентиляции – поддержание допустимых параметров воздуха в помещении путем ассимиляции избытков теплоты и удаления вредных паров газов, пыли.

К вредностям, удаляемым из помещения, относят избыточную теплоту, избыточную влагу, пары и газы вредных веществ, пыль, в том числе и радиоактивную.

Избыточная теплота. Источниками избыточной теплоты могут служить люди, солнечная радиация, электродвигатели, нагревательные и плавильные печи, нагретые материалы, нагретые вредные поверхности и др. Различают явные и скрытые тепловыделения. Под явными тепловыделениями понимается та часть теплоты, которая расходуется на повышение температуры воздуха в помещении (теплообмен конвекцией и излучением).

Скрытая теплота не оказывает влияние на температуру воздуха, она увеличивает теплосодержание воздуха и расходуется на испарение влаги, т.е. увеличивается влагосодержание воздуха. Сумма явной и скрытой теплот характеризует полную теплоту, выделяемую в окружающую среду.

При отсутствии вентиляции избыточная теплота затрудняет процесс терморегуляции человека, что может привести к перегреву организма. В некоторых случаях избыточная теплота может отрицательно сказаться и на процессе производства.

Избыточная влага может поступать в помещение от людей (в зависимости от выполняемой работы ее количество может изменяться от 40 до 150 г/ч), от открытых водных поверхностей, от неплотностей в коммуникациях, от производственных процессов при промывке и смачивании изделий и т.д. Повышенная влажность воздуха при низкой температуре приводит к охлаждению организма человека, а при высокой температуре – к его перегреву, так как уменьшается отвод теплоты за счет испарения.

Пары и газы вредных веществ поступают в воздух помещения в результате жизнедеятельности человека и технологических процессов. Попадая даже в небольших количествах в организм человека, они могут вызвать физиологические изменения. Физиологическое воздействие различных паров и газов зависит от их токсичности, концентрации в воздухе и времени пребывания людей в загрязненном помещении. В жилых и общественных зданиях воздушная среда загрязняется в основном углекислым газом, выделяющимся в результате жизнедеятельности человека.

На промышленных предприятиях воздух загрязняется газами и парами, образующимися при протекании технологических процессов. К наиболее часто встречающимся газам относятся сернистый газ SO, окись углерода CO, синильная кислота HCN, соединения марганца, пары ртути, свинца, нитросоединения, пары растворителей.

Пыль и микроорганизмы. Самый крупный источник пыли – промпредприятия. Действие пыли на организм человека зависит от ее размеров, свойств, состава, условий выделения. Чем мельче пыль, тем она вреднее. Наибольшую опасность представляет пыль размерами меньшими, чем 10 мкм (она задерживается на слизистой дыхательных путей). Наиболее опасна пыль, содержащая двуокись кремния (SiO 2), асбестовая пыль, пыль ядовитых веществ. Радиоактивная пыль отличается от обычной повышенной токсичностью. Задача систем вентиляции – обеспечить в помещении такую концентрацию вредных веществ, чтобы они не превышали ПДК (предельно допустимые концентрации).

Как происходит воздухообмен в жилых помещениях?

естественная вентиляция
воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Представьте комнату, допустим, 12 м 2 , 32 м 3 . Дверь в комнате есть, но она хорошая и закрыта, стены обычные, панельные или кирпичные, возможно деревянные. Щелей в стенах нет, окна хорошие, отрегулированные. В комнате один человек.

Если окна закрытые, то воздухообмен осуществляется через наружные, а может и внутренние ограждающие конструкции (стены, перекрытия). Если стены деревянные или тонкие, то воздухообмен больше, если бетонные и толстые, то меньше. Это воздухообмена может хватить, т.е концентрация, допустим, углекислого газа, может не выйти за допустимые пределы.

Если выделений больше, например, пять человек в том-же помещении, то концентрация при любых стенах наверняка будет существенно больше нормативной.

окна

Если в условной комнате открыть или приоткрыть окно, то даже если нет ветра, воздухообмен будет большим, обычно в верхней части открытого проёма воздух пойдёт наружу, по нижней части – внутрь помещения. Воздух сменится быстро, но, если снаружи зима, он будет очень холодный. Даже если окно приоткрыто чуть-чуть, так как высота проема велика, воздухообмен будет большим.

Если соответственно увеличить мощность отопления, то всё равно при вентилировании через всё окно трудно избежать сквозняков – потоков переохлажденного по сравнению с окружающим воздухом. Вентиляция открытием всего окна годится только для периодического проветривания.

форточки

Отличие форточки в том, что её высота меньше, чем у окна, поэтому и при полном, и при частичном открытии воздухообмен намного меньше. Ниспадающий холодный воздух может успеть нагреться. Форточка может обеспечить нормальный воздухообмен, в некоторых пределах его можно регулировать.

Но если температура воздуха внутри и снаружи нашей условной комнаты одинакова, и ветра нет, то воздухообмен скорее всего будет меньше нужного.

форточки и вентиляционные каналы в глубине помещения

Это стандартная схема, известная на практике почти всем. Тёплый канал в глубине помещения (санузел, кухня) обеспечивает вытяжку, через форточку поступает приток.

Теоретически должен работать всегда, практически часто не работает на верхних этажах, требует постоянного небольшого притока, при установке плотных окон «лёгкий» приток прекращается, остаётся воздухопроницание стен, его может быть очень мало. Требует открытых или неплотных, подрезанных, дверей.

приточные клапаны

В этой схеме работают разного рода приточные клапаны, «еврофорточки» и т.п. Это усложнённые форточки, с увеличенным сопротивлением.

Если в помещении рассматриваемого типа (канал-форточка) воздухообмен хороший, то замена форточки на клапан возможна, – скорее всего воздухообмен уменьшится.

Если воздухообмен с форточкой плохой, то с клапаном он станет ещё хуже, т.е. замена нежелательна.

естественная вытяжная вентиляция

В нашей условной комнате двери хорошие, поэтому ей нужен свой канал для реализации такого типа вентиляции. Если этот канал есть в каждой комнате, если он правильно сделан, то в большинстве случаем в помещениях при открытой форточке обеспечивается нормальный воздухообмен.

естественная приточно-вытяжная вентиляция

Но открытая форточка – это дорога для шума, и некоторых других неудобств.

Приток при естественной вентиляции тоже бывает канальным. Если всё сделано правильно, то это и получается лучшая вентиляция. Расход зависит от конструкции каналов, и может быть большим, если это требуется. Так что считаем, что расход нормальный. Шум не проходит, или проходит очень мало.

При движении по каналу можно организовать некоторый нагрев, охлаждение, очистку и т.п., но всё это только в небольших количествах, так как перепад давлений – движущая сила естественной вентиляции, очень мал.

Так что недостаток один: сильно ограниченная возможность обработки воздуха.

Вентиляция помещений представляет собой процесс переноса объемов воздуха, вытекающего из приточных отверстий, а также движение воздуха, обусловленное всасывающими отверстиями.

Характер воздушных потоков в помещении зависит:

1) от формы количества и расположения приточных и вытяжных отверстий;

2) от температуры и скорости подаваемого и удаляемого воздуха;

3) от тепловых потоков, возникающих возле нагретых и охлажденных поверхностей;

4) от взаимодействия струй между собой и с тепловыми потоками;

5) от имеющихся в помещении строительных конструкций;

6) от действия технологических машин и механизмов;

7) от взаимодействия со струями, выбивающими через неплотности оборудования, находящегося под избыточным давлением.

Эффективность вентиляции помещения зависит от правильности выбора мест подачи и удаления воздуха. В первую очередь распределение параметров воздуха в объеме помещения определяется конструктивным решением приточным устройств. Влияние вытяжных устройств на скорость движения и температуру воздуха в помещении обычно незначительно. В то же время общая эффективность вентиляции зависит от правильной организации вытяжки воздуха из помещения.

Для оптимальной организации воздухообмена следует учитывать следующие факторы:

Строительно-планировочные особенности помещения (габариты помещения);

Характер технологического процесса;

Вид и интенсивность поступления вредностей (сочетание различных видов вредности);

Взрыво - и пожароопасность помещения;

Особенности распространения вредностей в помещении;

Размещение в объеме помещения оборудования, рабочих мест.

Особенности распространения вредностей зависит от их свойств (плотности, а для пыли- дисперсности)

Кроме того, большое значение имеет интенсивность тепловых потоков, которые могут перемещать пары и газы, имеющие плотность значительно выше плотности воздуха, а также пыль в верхнюю зону помещения. При отсутствии теплоизбытков более легкие, чем воздух и газы поднимаются в верхнюю зону помещения. Газы более тяжелые, чем воздух накапливаются в рабочей зоне над полом.

2. Общие требования к притоку и вытяжке .

Согласно СНиП 41-01-2003 следует придерживаться следующих основных правил (см. пп. 7.55 – 7.5.11).

3. Выбор схемы организации воздухообмена

При организации воздухообмена в производственных помещениях возможно применение следующих схем

СВЕРХУ-ВВЕРХ.

СВЕРХУ-ВНИЗ.

СНИЗУ-ВВЕРХ.

СНИЗУ-ВВЕРХ И ВНИЗ.

СВЕРХУ И СНИЗУ-ВВЕРХ

СНИЗУ-ВНИЗ

Лекция № 2.17

Тема: «Обтекание здания потоком воздуха»

1. Обтекание здания потоком воздуха.

2. Зона аэродинамического следа.

3. Аэродинамический коэффициент.

1. Обтекание здания потоком воздуха.

При обтекании здания потоком воздуха вокруг него образуется застойная зона. Определение размеров этой зоны, условий циркуляции в ней воздушных потоков и, следовательно, условий проветривания этой зоны также является целью аэродинамических исследований здания. Наибольшее значение это исследование имеет для промышленных зданий с большим количеством вредных выбросов.

При набегании на препятствие нижние слои потока затормаживаются, и кинетическая часть энергии этого потока переходит в потенциальную, т. е статическое давление увеличивается. Это происходит постепенно по мере приближения к зданию и начинается примерно за 5-8 калибров до здания (калибр - средний размер фасада здания). Набегающий поток образует зону циркуляции непосредственно у поверхности здания. Вихри, образующиеся здесь, как бы дополняют форму здания до удобообтекаемой и тем самым уменьшают потери энергии основного потока. В этой зоне постоянно происходит смена воздуха, совершающего вихреобразные движения и уходящего на заветренную сторону здания.

Рисунок - Схема обтекания здания потоком воздуха

а – вертикальный разрез; б – схема движения воздуха в зоне аэродинамического следа:

1- граница между вихрями в зоне аэродинамического следа;

2- зона избыточного давления;

3- здание;

4- зона разрежения;

5- обратные потоки воздуха, входящего в зону аэродинамического следа;

6- граница зоны аэродинамического следа;

7- граница влияния здания на поток воздуха;

8- вихреобразные потоки из зоны избыточного давления в зону разрежения.

Набегающий поток воздуха обтекает здание и зону циркуляции сверху и с боков.

Обтекающий здание поток воздуха в силу некоторого поджатия имеет скорость большую, чем скорость ветра. Этот поток интенсивно эжектирует воздух с заветренной стороны здания, где в результате этого давление уменьшается. Воздух, уносимый из заветренной стороны, компенсируется приземными слоями потока, в которых воздух заторможен настолько, что может изменить направление своего движения. На заветренной стороне здания образуется несколько вихрей (на рисунке их показано два). Расположение границы зоны аэродинамического следа в этой области указано ориентировочно. Эта граница заметна лишь вблизи места срыва потока с наветренного фасада. Подвижность воздуха в приземной застойной области настолько мала, что из него осаждаются мельчайшие взвешенные частицы.

В реальных условиях имеют место пульсирующие изменения направления и силы ветра, что приводит к изменению габаритов и циркуляции воздуха в зоне аэродинамической тени во времени.

Воздухообмен в помещениях (распределение приточного воздуха и удаление воздуха из помещений) производственных и административно-бытовых зданий предусматривается с учетом режима их использования в течение суток или года, а также имеющихся поступлений тепла, влаги и вредных веществ.

Приточный воздух для компенсации удаляемого вытяжной системой следует подавать непосредственно в помещение с постоянным пребыванием людей. Для общественных и административно-бытовых помещений допускается до 50 % расхода воздуха подавать в коридоры или смежные помещения.

В производственных помещениях, в зависимости от характера и выраженности факторов производственной среды, приточный воздух следует подавать в рабочую зону:

В помещениях со значительными влаго- и теплоизбытками – в зоны конденсации влаги на ограждающих конструкциях зданий;

В помещениях с выделением пыли – струями, направленными сверху вниз из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне;

В помещениях различного назначения без выделения пыли допускается подача приточного воздуха струями, направленными снизу вверх из воздухораспределителей, расположенных в обслуживаемой или рабочей зоне;

В помещениях с незначительными теплоизбытками допускается подача воздуха из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне струями (вертикальными, направленными сверху вниз; горизонтальными или наклонными – вниз);

В помещениях с источниками выделений вредных веществ, которые невозможно оборудовать местными отсосами, приточный воздух подается непосредственно на постоянные рабочие места, если они находятся у этих источников.

Приточный воздух следует направлять таким образом, чтобы он не поступал через зоны с большим загрязнением в зоны с меньшим загрязнением и не нарушал баланса при работе местных отсосов.

Подача приточного воздуха вентиляцией, а также системами кондиционирования и воздушного отопления должна осуществляться из расчета, чтобы температура и скорость движения воздуха соответствовали нормам метеорологических условий в рабочей зоне, чтобы не было туманообразования и конденсации влаги на окружающих конструкциях.

Для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, следует предусматривать отрицательный дисбаланс, то есть превышения объема вытяжки над объемом притока.

В холодный период года в производственных зданиях при обосновании допускается отрицательный дисбаланс в объеме не более однократного воздухообмена в 1 ч в помещениях высотой 6 м и менее и из расчета 6 м 3 /ч на 1 м 2 площади пола в помещениях высотой более 6 м.

Системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений, работа в которых производится более 8 часов в сутки, необходимо совмещать с воздушным отоплением.

Системы приточной вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением, а также системы воздушного отопления следует проектировать с резервным вентилятором или отопительным агрегатом, или предусматривать не менее двух систем, объединенных воздуховодом.

Распределение воздуха в помещениях зависит от размещения приточных и вытяжных отверстий. Вентиляция помещений представляет собой процесс переноса объемов воздуха из приточных отверстий, а также движение воздуха, обусловленное всасывающими отверстиями. Воздухообмен, создаваемый в помещениях вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляционным движением воздушной среды, объем которой в несколько раз больше объема вентиляционного воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него. Циркуляция воздушных масс имеет значение для эффективности вентиляции, так как она является основной причиной распространения по помещению вредных выделений, поступающих откуда-либо в воздух.

Характер воздушных потоков зависит от формы и количества приточных отверстий, их расположения, а также температуры, скорости, с которыми воздух поступает в помещения. Варианты схем движения воздуха в производственных помещениях приведены на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схемы организации воздухообмена в помещении:

а – сверху-вверх; б – снизу-вниз; в –сверху-вниз; г – с низу-вверх;
д – комбинированная; е – комбинированная

На характер распространения воздушных потоков оказывая влияние работа технологического оборудования и, кроме того – конструктивные элементы здания. Задача специалиста, проектирующего вентиляционные устройства, учесть характер движения воздушных масс в помещении, с тем, чтобы в пределах рабочей зоны были обеспечены удовлетворительные параметры микроклимата, а именно, температура и скорость движения воздуха.

Приточные струи. Приточные насадки

При небольшой скорости движения воздух перемещается параллельными, не смешивающимися между собой струйками. Такой вид движения называется ламинарным и наблюдается главным образом в небольших каналах, тонких щелях, а также при отсутствии направленного движения воздуха в различных сооружениях. С увеличением скорости струйки начинают перемешиваться, воздушные частицы движутся более беспорядочно. В потоке возникают вихри – такое движение называется турбулентным. Для турбулентного движения характерно наличие поперечных пульсаций скоростей.

Переход от ламинарного движения к турбулентному наблюдается при определенных значениях комплексного параметра, который называется критерием Рейнольдса:

где V – скорость движения воздуха, м/с; d – размер, определяющий движение воздуха (диаметр или гидравлический диаметр воздуховода, воздуховыпускного отверстия), м; ν – кинематическая вязкость воздуха, м 2 /с.

Ламинарное движение в гладких трубах переходит в турбулентное при Re = 2300. С увеличение шероховатости этот переход происходит при меньших значениях критерия Re.

Организация воздухообмена в значительной степени зависит характера струй вентиляционного воздуха.

Классификация струй

Воздушной струей называют направленный поток с конечными поперечными размерами. В основном струи делятся на свободные и несвободные, изотермические и не изотермические, ламинарные и турбулентные.

Свободные струи не имеют препятствий для своего свободного развития. Свободной является струя, не ограниченная стенками. Свободные струи образуются при истечении в пространство, заполненное той же средой, находящейся в относительно спокойном состоянии. Так как струи воздуха движутся в воздушной же среде, с точки зрения гидравлики они являются затопленными. Если плотность струи и окружающего воздуха одинакова, то ось струи прямолинейна а при различной плотности ось струи искривляется. Несвободные (стесненные) струи – те, на развитие и аэродинамическую структуру которых оказывают влияние ограждения; эти струи распространяются в пространстве, имеющем конечные размеры. В изотермических струях начальная температура равна температуре окружающего воздуха, т. е. в этом случае струя не участвует в теплообмене с окружающей средой. В неизотермических струях начальная температура приточного воздуха выше или ниже температуры окружающего воздуха. Ламинарная или турбулентная струя характеризуется соответственно ламинарным или турбулентным режимом. В вентиляционных устройствах, как правило, применяют турбулентные воздушные струи.

На перемещение воздуха затрачивается энергия: тепловая, источником которой являются нагретые поверхности, или механическая, источником которой можно считать, например, вентилятор или сочетание тепловой и механической энергий вместе.

Формирование полей температур, концентраций вредных веществ (газов) и скоростей зависит от закономерностей распространения струй и их взаимодействия.

По виду энергии, расходуемой на образование струи, различают механические приточные струи изотермические, неизотермические, а также конвективные струи.

Свободную изотермическую струю применяют для раздачи приточного воздуха. Струя по выходе из отверстия расширяется, ширина ее растет пропорционально увеличению расстояния от места истечения. Скорость по мере удаления постепенно уменьшается и затухает. Измерениями давлений установлено, что статическое давление в струе остается постоянным и равным статическому давлению в окружающей среде.

Следовательно, так как статическое давление вдоль струи остается постоянным, то потери энергии компенсируются в ней за счет кинетической энергии, поэтому скорость затухает. Так как струя эжектирует (подсасывает) частицы окружающего воздуха, расход в ней увеличивается по мере удаления от приточного отверстия и поперечное сечение ее возрастет. При этом скорость частиц вследствие торможения, оказываемого окружающим воздухом, постоянно падает.

На рис. 5.9 представлена схема свободной изотермической струи, которая вытекает из круглого отверстия.

Рис. 5.9. Структура свободной изотермической струи

В струе различают два участка – начальный и основной. В начальном сечении а-б скорость потока во всех точках сечения одинакова. Осевая скорость на протяжении длины l о начального участка одинакова и равна скорости в выходном сечении V o .

В области треугольника абс (на расстоянии l о) во всех точках струи сохраняется одинаковая скорость V o .

На структуру струи оказывает влияние начальная турбулентность. Чем выше турбулентность струи перед выходом из насадка, тем интенсивнее протекает перемешивание её с окружающим воздухом, тем больше угол расширения струи α на начальном участке, тем короче длина начального участка, и наоборот. В основном участке благодаря турбулентному перемешиванию с окружающим воздухом масса приточной струи по мере удаления от приточного отверстия возрастает, а скорость в ней непрерывно уменьшается как на оси струи, так и в периферийной части. Боковые границы струи соответствуют приблизительно лучам, исходящим из точки, называемой полюсом (точка 0 ). Так как положение полюса струи и граница начального участка зависят от степени турбулентности струи, то полюса начального и основного участков струи могут не совпадать. Угол бокового расширения основного участка струи составляет 12º25´.

Свободная струя практически не зависит от критерия Рейнольдса (Rе ) (струи автомодельны). Одним из основных свойств турбулентной свободной струи является сохранение постоянства количества движения по её длине:

m V = const , (5.42)

где m – масса приточной струи в ее поперечном сечении; V – скорость воздуха в этом же сечении струи.

Это позволяет перемещать большие массы воздуха на значительные расстояния, что широко используется в вентиляционной практике.

Известно, что свободная струя, выходящая из прямоугольного отверстия, деформируется, принимая в сечении форму, приближающуюся к кругу.

В производственных помещениях, камерах и т.п. за счет наличия ограждающих поверхностей свободная струя деформируется и её параметры меняются. Условия поступления струи в то или иное помещение могут быть разнообразны, а это определяет скорость, температуру, а также распределение воздуха.

Воздушный поток в зоне всасывающего отверстия ведет себя иначе. К всасывающему отверстию воздух подтекает со всех сторон. Эффективность всасывания характеризуется спектрами всасывания и проявляется на небольших расстояниях от всасывающих отверстий. Поведение воздушного потока возле всасывающего отверстия рассматривается в разделе 5.9.

Специфические особенности приточных и всасывающих струй должны учитываться и использоваться в вентиляции.

На динамику воздушной среды помещения большое влияние оказывают конвективные токи, возникающие вследствие наличия в помещении различного рода поверхностей, температура которых отлична от температуры окружающего воздуха. Конвективные токи могут быть восходящие и нисходящие.

При создании специально организованных искусственных (механических) струй нужно учитывать конвективные токи воздуха, т. е. использовать конвективные потоки в качестве фактора, могущего в определенных условиях в значительной степени способствовать оздоровлению труда в рабочей зоне.

Приточные отверстия обычно оформляются насадками, которые выполнены в виде решеток, плафонов, диффузоров, патрубков с возможностью регулирования направления раздачи приточного воздуха. Некоторые варианты оформления приточных отверстий приведены на рис. 5.10.

Рис. 5.10.Формы струй:

а - плоскопараллельная настилающаяся; б - осесимметричная; в - коническая; г - веерная (радиальная); д - настилающаяся; е - кольцевого сечения; ж - вытекающая через решетку; α - угол принудительного рассеивания

Плоские приточные струи образуются при истечении воздуха из длинного щелевидного воздухораспределителя.

Необходимо отметить, что при соотношении сторон отверстий менее чем 1: 3 струя, принимающая в месте ее возникновения форму отверстия, быстро трансформируется в осесимметричную. При соотношении сторон более чем 1: 10 струя рассматривается как плоская. Но и в этом случае струи могут превратиться в осесимметричные, но только на большом расстоянии от места их образования.

Кроме осесимметричных и плоских могут быть следующие виды струй, отличающиеся также по форме отверстия для выхода воздуха:

Веерные струи под углом α = 90°, которые образуются при принудительном рассеивании потока под некоторым углом. У полных веерных струй угол распределения воздуха в пространстве составляет 360°, при меньшем угле струя будет неполной веерной;

Кольцевые, если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси подводящего воздух канала β < 180°, при β около 135° – полой конической, при β = 90° – полной веерной;

Пучковые, когда воздух поступает в помещение через большое количество равновеликих отверстий в виде потока, состоящего из параллельных струек. Однако на некотором расстоянии от приточного устройства из отдельных струек образуется общая струя.

Кроме того, в зависимости от расположения воздухораспределителя струи могут не настилаться или настилаться на плоскости ограждений.

Стесненные струи могут быть разделены еще на тупиковые, транзитные, транзитно-тупиковые. В тупиковых приточный воздух поступает и уходит из помещения через приточные и вытяжные отверстия, расположенные на одной и той же стороне помещения. В транзитных струя поступает в ограничивающее ее пространство с одной стороны, а уходит – с другой; в транзитно-тупиковых воздух выходит из помещения как со стороны его входа, так и с противоположной.

Перфорированные (дырчатые) панели применяют преимущественно в невысоких помещениях для равномерного распределения приточного воздуха. При таком способе подачи воздуха обеспечивается резкое снижение скорости и выравнивание температур, несмотря на высокие параметры распределяемого по помещению воздуха. Так, допустимый перепад температур подаваемого воздуха и помещения Δt меньше или равен 15°С, скорость подачи V меньше или равна 4 м/с (с проверкой скорости в рабочей зоне). Пример организации воздухообмена приведен на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Распределение воздуха через перфорированный (дырчатый)

а – расчетная схема потолка; б – размещение отверстий в потолке; в, г – способы устройства распределения воздуха через перфорированные решетки

Отверстия в потолке, через которые происходит подача воздуха, должны иметь небольшие размеры, чтобы обеспечить выдавливание воздуха из распределительного воздуховода (камеры) преимущественно под воздействием статического давления. При этом с целью наилучшего перемешивания воздушных струй режим движения воздуха в отверстия должен быть турбулентным. При истечении воздуха через отверстия перфорированного потолка, согласно исследованиям, турбулентный режим обеспечивается уже при значении критерия Re = 1500.

Ниспадающий поток, может применяться для создания соответствующей метеорологической обстановки на фиксированных рабочих местах (или в местах отдыха). В зону нахождения человека подается сверху вниз воздушная струя большого диаметра с малой скоростью. Такая подача воздуха называется воздушным душированием по способу ниспадающего потока, рис. 5.12.

Рис. 5.12. Приточная вентиляция для фиксированного рабочего места

способом ниспадающего потока (размеры указаны в метрах)

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ

Основная цель вентиляции – поддержание допустимых параметров воздуха в помещении – может быть достигнута различными путями. Способы подачи и удаления воздуха могут быть самыми различными.

Вентиляционная система – это совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

Вентиляционные системы могут классифицироваться по следующим признакам.

1. По назначению их подразделяют на приточные и вытяжные. Приточные системы вентиляции подают воздух в помещение, а с помощью вытяжных систем загрязненный воздух удаляется из помещения.

2. По способу организации воздухообмена в помещении различают общеобменную, местную, комбинированную и аварийную системы вентиляции.

Общеобменная система вентиляции применяется для создания одинаковых параметров воздушной среды (температуры t в, относительной влажности , подвижности воздуха V в) во всем объеме помещения или в рабочей зоне ( = 1,5-2 м от пола) при наличии рассредоточенных источников вредных выделений.

Местная система вентиляции создает местные, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям, условия воздушной среды, отличные от условий в остальном помещении. Местные системы вентиляции могут быть вытяжными и приточными. С помощью вытяжных местных систем вентиляции (отсосов) загрязненный воздух удаляется за пределы помещения непосредственно от источника вредностей. Они могут быть с механической вытяжкой и естественной. Примером местных вытяжных систем вентиляции являются вытяжные шкафы, простые зонты, зонты-козырьки, бортовые отсосы, отсасывающие панели, кожухи и т.д.

Местные приточные системы вентиляции подают воздух в какую-либо определенную часть помещения. В качестве примера можно привести воздушное душирование. В этом случае струя воздуха направлена непосредственно на рабочее место, или воздушные завесы, с помощью которых предотвращают проход воздуха через открытый проем. Местные системы вентиляции компактны, требуют меньшего расхода воздуха.

На современных промышленных предприятиях применяют комбинированные системы вентиляции – они представляют собой различные комбинации общеобменной вентиляции с местной.

Аварийная система вентиляции предусматривается в помещениях, в которых возможно внезапное выделение вредных веществ в количествах, значительно превышающих предельно допустимые концентрации. Аварийная вытяжка всегда механическая. Как правило, применяют осевые вентиляторы, располагаемые в проемах стен без воздуховодов. Могут использоваться и центробежные вентиляторы, с помощью которых загрязненный воздух удаляется через специальные каналы. В большинстве случаев аварийная вентиляция включается автоматически.

3. По способу побуждения движения воздуха системы вентиляции делят на механические и естественные.

Механические системы вентиляции осуществляют подачу и удаление воздуха из помещения с помощью вентилятора или эжектора. Воздух, подаваемый в помещение, может быть специально обработан, т.е. может быть нагрет, охлажден, осушен, очищен от пыли.

В естественных вентиляционных системах (гравитационных) перемещение воздуха осуществляется за счет давления, обусловленного разностью плотностей внутреннего и наружного воздуха, а также за счет ветрового давления. Естественная вентиляция бывает неорганизованная и организованная . Неорганизованная вентиляция осуществляется через неплотности в строительных конструкциях, а также при открывании форточек, дверей. При организованной естественной вентиляции воздухообмен происходит через специально устроенные в наружных ограждениях фрамуги, степень открытия которых с каждой стороны здания регулируется (аэрация) или через специально устроенные каналы.

4. По устройству системы вентиляции подразделяют на канальные и бесканальные. В канальных системах подача и удаление воздуха осуществляется через разветвленную сеть каналов (воздуховодов). Канальные и бесканальные системы вентиляции могут быть как механическими, так и естественными. В качестве примера бесканальной системы вентиляции можно привести воздушное душирование с использованием рециркуляции, аэрацию промышленного здания.

В зависимости от вида вредных выделений используются различные схемы воздухообмена.

В схемах использованы следующие обозначения:

ПК – приточная комната;

Н, П, У – соответственно наружный, приточный и удаляемый воздух;

ВУ – вытяжная установка;

1) Вытяжная канальная вентиляция. (Рис. 3.1.)

Рис. 3.1. Вытяжная система вентиляции.

Вытяжная вентиляция может быть естественной и механической. В жилых зданиях вытяжную вентиляцию организуют в санузлах, ванных комнатах, кухнях, мусоросборных камерах, электрощитовых. В общественных зданиях вытяжную вентиляцию предусматривают из кладовых, курительных, гардеробных и других вспомогательных помещений, из которых нежелательно распространение вредностей и запахов.

2) Приточная канальная вентиляция. (Рис. 3.2.)

Рис. 3.2. Приточная система вентиляции.

Наиболее часто применяется механическая приточная вентиляция. Такая организация воздухообмена используется в вестибюлях, фойе кинотеатров.

3) Приточно-вытяжная прямоточная вентиляция. (Рис. 3.3.)

Рис. 3.3. Приточно-вытяжная система вентиляции.

Применяется в большинстве помещений общественных зданий, а также в производственных помещениях, в которых применение рециркуляции запрещено. Вытяжка может быть естественной или механической. Расход теплоты на подогрев приточного воздуха максимален.

4) Приточно-вытяжная вентиляция с частичной рециркуляцией (Рис. 3.4.)

Рис. 3.4. Приточно-вытяжная система вентиляции с частичной рециркуляцией.

К1 и К2 – регулирующие количество рециркуляционнго воздуха клапаны.

Для экономии теплоты в холодный период на подогрев приточного воздуха используют рециркуляцию. Рециркуляцией называют подмешивание удаляемого воздуха к приточному. Смешение воздуха может происходить до приточной камеры (схема с I рециркуляцией) и после приточной камеры (схема со II рециркуляцией), используют схемы одновременно с I и II рециркуляцией. Частичная рециркуляция применяется в обычных системах вентиляции в рабочее время. Минимальное количество приточного воздуха должно быть не менее санитарной нормы.

5) Приточно-вытяжная система с полной рециркуляцией. (Рис. 3.5.)

Рис. 3.5. Приточно-вытяжная система с полной рециркуляцией.

Применение такой системы вентиляции в нерабочее время позволит значительно снизить расход теплоты для подогрева воздуха.

6) Приточно-вытяжная общеобменная естественная бесканальная вентиляция. (Рис. 3.6.)

Рис. 3.6. Приточно-вытяжная общеобменная бесканальная естественная система вентиляции.

1 – источник теплоты.

Примером такой вентиляции является аэрация промышленных зданий. Аэрация – это организованный естественный воздухообмен, который осуществляется через специально предусмотренные регулируемые отверстия в наружных ограждениях под действием гравитационных сил и энергии ветра.

7) Приточная местная бесканальная вентиляция.

Механическая приточная местная вентиляция может быть реализована с помощью вентиляционных агрегатов, работающих на внутреннем воздухе помещения. Эти системы и используются для душирования рабочих мест. Приточная местная бесканальная вентиляция с естественным побуждением применяется редко. Воздух подается через специально предусмотренные отверстия в наружных ограждениях.

8) Прямоточная приточно-вытяжная система с общеобменным притоком и местной вытяжкой. (Рис. 3.7.)

Рис. 3.7. Прямоточная приточно-вытяжная система вентиляции с общеобменным притоком и местной вытяжкой.

Применяется в производственных помещениях, в которых производительность местных отсосов достаточна для удаления всех вредностей и по нормам проектирования не требуется дополнительная общеобменная вытяжка.

9) Приточно-вытяжная система с местным притоком и общеобменной вытяжкой. (Рис. 3. 8.)

Рис. 3. 8. Приточно-вытяжная система с местным притоком и общеобменной вытяжкой.

Такие системы применяются в помещениях, в которых количество подаваемого приточного воздуха местными приточными системами вентиляции достаточно для разбавления вредностей до предельно допустимых концентраций. В качестве местной приточной установки может использоваться воздушное душирование рабочих мест наружным воздухом, либо, в небольших по объему помещениях, воздушные завесы постоянного действия.

10) Комбинированные системы вентиляции. (Рис. 3.9. и 3.10.)

Рис. 3. 9. Прямоточная приточно-вытяжная система вентиляции с общеобменным притоком и вытяжкой и местным отсосом.

Система вентиляции, представленная на рис. 3. 9. применяется в производственных и общественных зданиях в тех случаях, когда с помощью местного отсоса У2 невозможно удалить все вредности из помещения.

Такие системы могут быть реализованы в горячем цехе ресторана, в лабораториях, в Гальванических, окрасочных цехах и т.д.

Рис. 3.10. Прямоточная приточно-вытяжная система вентиляции с общеобменным притоком и вытяжкой и местным притоком.

Система вентиляции, представленная на рис. 3. 10. используется в горячих цехах, где предусмотрено душирование рабочих мест наружным воздухом, но чистого недостаточно для разбавления всех вредностей, выделяющихся в помещении, либо в помещениях с работающей воздушной завесой, которая предотвращает врывание холодного воздуха через открытый проем.

11) Сплит-системы вентиляции.

Теплоизбытки эти системы удаляют с помощью холодильной машины, состоящей из двух блоков: наружного и внутреннего. В наружном смонтированы: холодильная машина, конденсатор и вентилятор воздушного охлаждения. Во внутреннем – испаритель и вентилятор, обеспечивающий циркуляцию воздуха через испаритель. Подача санитарной нормы воздуха обеспечивается либо устройством специальной приточно-вытяжной системы вентиляции, либо применением частичной рециркуляции. (Рис. 3.11.)

Рис. 3. 11. Сплит-системы вентиляции.

а) сплит-система вентиляции с приточно-вытяжной установкой;

б) Сплит-система вентиляции с частичной рециркуляцией приточного воздуха.

И – испаритель;