Métodos de organización del intercambio aéreo. Esquemas para organizar el intercambio de aire en habitaciones. Cálculo del intercambio de aire en una nave industrial.

Ventilación

Introducción a Magnitogorsk 2010

El desarrollo de la ventilación tiene una larga historia. Incluso los antiguos incas construyeron grandes cavidades verticales en las paredes de sus palacios y las llenaron de piedras. Durante el día, las piedras eran calentadas por el sol y por la noche entraba aire caliente en la habitación. Las piedras se enfriaron durante la noche y la habitación estuvo fresca durante el día.

En Rusia, a mediados del siglo XIX, un comité trabajó para estudiar varios métodos de ventilación de los locales. El comité desarrolló estándares de intercambio de aire y estableció temperaturas del aire óptimas para varias habitaciones. En 1835, el ingeniero A. A. Sablukov inventó un ventilador centrífugo que permitía ventilar intensamente las instalaciones industriales. Posteriormente, el físico ruso E. H. Lenz propuso eliminar las sustancias nocivas directamente de los lugares de su formación, es decir, Aplicar sistemas de ventilación locales, que han mejorado significativamente las condiciones de trabajo.

Actualmente, no hay una sola empresa que no esté equipada con sistemas de ventilación. La industria de producción de equipos de ventilación se está desarrollando rápidamente.

Al diseñar la ventilación, es necesario cumplir con una serie de requisitos, que incluyen: requisitos sanitarios e higiénicos, de construcción e instalación, arquitectónicos y operativos.

El mercado actual requiere especialistas competentes con conocimientos universales y una perspectiva amplia. Este manual cubre los conceptos básicos de cálculo y diseño de sistemas de ventilación en edificios para diversos fines. Se proponen métodos para calcular el intercambio de aire en habitaciones: el método del equilibrio y la multiplicidad estándar. Se describen los métodos para seleccionar y calcular el equipo del sistema de ventilación. Se consideran las cuestiones de diseño de los sistemas de ventilación de suministro y extracción.

El manual fue elaborado para estudiantes de la especialidad 270100 “Suministro y ventilación de calor y gas”, cubre temas cuyo conocimiento es necesario para completar un proyecto de curso en la disciplina “Ventilación”.

1. Principios sanitarios e higiénicos de la ventilación.

Como resultado de la actividad humana y los procesos productivos, se produce un cambio en el estado químico y físico del aire, que puede afectar negativamente el bienestar humano.

El objetivo principal de la ventilación es mantener parámetros aceptables del aire interior asimilando el exceso de calor y eliminando vapores de gases y polvo nocivos.

Los peligros eliminados de las instalaciones incluyen exceso de calor, exceso de humedad, vapores y gases de sustancias nocivas, polvo, incluido el polvo radiactivo.

Calor excesivo. Las fuentes de exceso de calor pueden ser las personas, la radiación solar, los motores eléctricos, los hornos de calefacción y fusión, los materiales calentados, las superficies nocivas calentadas, etc. Hay liberaciones de calor sensibles y latentes. La liberación de calor sensible se refiere a la parte del calor que se gasta para aumentar la temperatura del aire en la habitación (intercambio de calor por convección y radiación).

El calor latente no afecta la temperatura del aire; aumenta el contenido de calor del aire y se gasta en la evaporación de la humedad, es decir. el contenido de humedad del aire aumenta. La suma del calor sensible y latente caracteriza el calor total liberado al medio ambiente.

En ausencia de ventilación, el exceso de calor impide el proceso de termorregulación humana, lo que puede provocar un sobrecalentamiento del cuerpo. En algunos casos, el exceso de calor también puede afectar negativamente al proceso de producción.

Exceso de humedad puede entrar en el local procedente de personas (dependiendo del trabajo realizado, su cantidad puede variar de 40 a 150 g/h), de superficies de agua abiertas, de fugas en las comunicaciones, de procesos de producción al lavar y mojar productos, etc. El aumento de la humedad del aire a bajas temperaturas provoca un enfriamiento del cuerpo humano y a altas temperaturas, un sobrecalentamiento, ya que se reduce la disipación de calor por evaporación.

Vapores y gases de sustancias nocivas. ingresan al aire interior como resultado de la actividad humana y los procesos tecnológicos. Al entrar en el cuerpo humano, incluso en pequeñas cantidades, pueden provocar cambios fisiológicos. Los efectos fisiológicos de diversos vapores y gases dependen de su toxicidad, su concentración en el aire y el tiempo que las personas pasan en la habitación contaminada. En los edificios residenciales y públicos, el aire está contaminado principalmente por el dióxido de carbono liberado como resultado de la actividad humana.

En las empresas industriales, el aire está contaminado por gases y vapores generados durante los procesos tecnológicos. Los gases más comunes incluyen dióxido de azufre SO, monóxido de carbono CO, ácido cianhídrico HCN, compuestos de manganeso, vapor de mercurio, vapor de plomo, compuestos nitro y vapor de solvente.

Polvo y microorganismos. La mayor fuente de polvo son las empresas industriales. El efecto del polvo en el cuerpo humano depende de su tamaño, propiedades, composición y condiciones de liberación. Cuanto más fino es el polvo, más dañino es. El mayor peligro lo representa el polvo de menos de 10 micrones (permanece en la membrana mucosa del tracto respiratorio). El polvo más peligroso es el que contiene dióxido de silicio (SiO 2), polvo de amianto y polvo de sustancias tóxicas. El polvo radiactivo se diferencia del polvo ordinario por su mayor toxicidad. La tarea de los sistemas de ventilación es garantizar una concentración de sustancias nocivas en la habitación tal que no excedan el MPC (concentraciones máximas permitidas).

¿Cómo se produce el intercambio de aire en las viviendas?

ventilación natural
permeabilidad al aire de estructuras de cerramiento

Imaginemos una habitación, digamos de 12 m2, 32 m3. Hay una puerta en la habitación, pero está bien y cerrada, las paredes son ordinarias, de paneles o ladrillos, posiblemente de madera. No hay grietas en las paredes, las ventanas están bien y ajustadas. Hay una persona en la habitación.

Si las ventanas están cerradas, el intercambio de aire se realiza a través de estructuras de cerramiento externas y posiblemente internas (paredes, techos). Si las paredes son de madera o delgadas, entonces el intercambio de aire es mayor, si las paredes son de hormigón y gruesas, menor. Este intercambio de aire puede ser suficiente, es decir, es posible que la concentración de, digamos, dióxido de carbono no supere los límites aceptables.

Si hay más emisiones, por ejemplo cinco personas en la misma habitación, entonces la concentración en cualquier pared seguramente será significativamente mayor que la normativa.

ventana

Si abre o abre ligeramente una ventana en una habitación normal, incluso si no hay viento, el intercambio de aire será grande, generalmente en la parte superior de la abertura abierta el aire saldrá y en la parte inferior entrará; el cuarto. El aire cambiará rápidamente, pero si afuera es invierno, hará mucho frío. Incluso si la ventana está ligeramente abierta, dado que la altura de la abertura es grande, el intercambio de aire será grande.

Si aumenta la potencia de calefacción en consecuencia, al ventilar a través de toda la ventana aún será difícil evitar corrientes de aire: flujos de aire sobreenfriado en comparación con el aire circundante. La ventilación abriendo toda la ventana sólo es adecuada para una ventilación periódica.

ventanas

La diferencia entre una ventana y una ventana es que su altura es menor que la de una ventana, por lo tanto, tanto con apertura total como parcial, el intercambio de aire es mucho menor. El aire frío que cae puede tener tiempo de calentarse. La ventana puede proporcionar un intercambio de aire normal; se puede ajustar dentro de ciertos límites.

Pero si la temperatura del aire dentro y fuera de nuestra habitación condicional es la misma y no hay viento, lo más probable es que el intercambio de aire sea menor de lo necesario.

respiraderos y conductos de ventilación en la parte trasera de la habitación

Este es un esquema estándar, conocido en la práctica por casi todos. Un canal cálido en la parte trasera de la habitación (baño, cocina) proporciona escape y el flujo de entrada entra por la ventana.

Teóricamente, siempre debería funcionar, en la práctica a menudo no funciona en los pisos superiores, requiere una pequeña entrada constante, al instalar ventanas densas, la entrada "ligera" se detiene, la permeabilidad al aire de las paredes permanece, puede ser muy pequeño. Requiere puertas recortadas abiertas o sueltas.

válvulas de suministro

En este esquema, funcionan varios tipos de válvulas de suministro, “Euroventanas”, etc. Se trata de respiraderos complicados con mayor resistencia.

Si hay un buen intercambio de aire en la habitación del tipo considerado (ventana de conducto), entonces es posible reemplazar la ventana con una válvula y lo más probable es que el intercambio de aire disminuya.

Si el intercambio de aire con la ventana es malo, con la válvula empeorará aún más, es decir. No se recomienda el reemplazo.

ventilación por extracción natural

Nuestra sala condicional tiene buenas puertas, por lo que necesita su propio canal para implementar este tipo de ventilación. Si este canal está en todas las habitaciones, si se realiza correctamente, en la mayoría de los casos se garantiza un intercambio de aire normal en habitaciones con una ventana abierta.

suministro natural y ventilación por extracción

Pero una ventana abierta es una receta para el ruido y algunos otros inconvenientes.

La entrada durante la ventilación natural también se puede canalizar. Si todo se hace correctamente, esta es la mejor ventilación. El caudal depende del diseño de los canales y puede ser mayor si es necesario. Entonces pensamos que el consumo es normal. El ruido no desaparece o pasa muy poco.

Al moverse a lo largo del canal, se puede organizar algo de calefacción, refrigeración, limpieza, etc., pero todo esto es sólo en pequeñas cantidades, ya que la diferencia de presión, la fuerza impulsora de la ventilación natural, es muy pequeña.

Sólo hay un inconveniente: la capacidad de procesar aire es muy limitada.

La ventilación de locales es el proceso de transferencia de volúmenes de aire que fluyen desde las aberturas de suministro, así como el movimiento de aire provocado por las aberturas de succión.

La naturaleza del flujo de aire en la habitación depende de:

1) sobre la forma del número y ubicación de las aberturas de suministro y escape;

2) sobre la temperatura y velocidad del aire suministrado y de escape;

3) de los flujos de calor que surgen cerca de superficies calentadas y enfriadas;

4) de la interacción de los chorros entre sí y con los flujos de calor;

5) de las estructuras de construcción disponibles en el local;

6) de la acción de máquinas y mecanismos tecnológicos;

7) por interacción con chorros que salen por fugas en equipos bajo sobrepresión.

La eficiencia de la ventilación de la habitación depende de la elección correcta de los puntos de entrada y salida de aire. En primer lugar, la distribución de los parámetros del aire en el volumen de la habitación está determinada por el diseño de los dispositivos de suministro de aire. La influencia de los dispositivos de escape sobre la velocidad de movimiento y la temperatura del aire en la habitación suele ser insignificante. Al mismo tiempo, la eficiencia general de la ventilación depende de la correcta organización de la extracción de aire de la habitación.

Para una organización óptima del intercambio de aire, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

Características de construcción y planificación del local (dimensiones del local);

La naturaleza del proceso tecnológico;

Tipo e intensidad de los peligros (combinación de diferentes tipos de peligros);

Peligro de explosión e incendio del local;

Características de la propagación de peligros en interiores;

Colocación de equipos y lugares de trabajo dentro del local.

Las características de la propagación de sustancias nocivas dependen de sus propiedades (densidad y, en el caso del polvo, dispersión).

Además, es de gran importancia la intensidad de los flujos de calor, que pueden mover vapores y gases con una densidad significativamente mayor que la densidad del aire, así como polvo hacia la zona superior de la habitación. En ausencia de exceso de calor, los gases más ligeros que el aire ascienden a la zona superior de la habitación. En el área de trabajo, por encima del suelo, se acumulan gases más pesados ​​que el aire.

2. Requisitos generales para entrada y salida..

Según SNiP 41-01-2003, se deben seguir las siguientes reglas básicas (consulte los párrafos 7.55 - 7.5.11).

3. Elegir un acuerdo de intercambio de aire

Al organizar el intercambio de aire en locales industriales, se pueden utilizar los siguientes esquemas:

RECARGA.

DE ARRIBA HACIA ABAJO.

ABAJO ARRIBA.

DE ABAJO ARRIBA Y ABAJO.

ARRIBA Y ABAJO

ABAJO ABAJO

Conferencia No. 2.17

Sujeto: "Flujo de aire alrededor de un edificio"

1. Flujo de aire alrededor del edificio.

2. Zona de estela aerodinámica.

3. Coeficiente aerodinámico.

1. Flujo de aire alrededor del edificio.

Cuando el aire fluye alrededor de un edificio, se forma una zona de estancamiento a su alrededor. Determinar el tamaño de esta zona, las condiciones para la circulación de los flujos de aire en ella y, en consecuencia, las condiciones de ventilación de esta zona es también el objetivo de los estudios aerodinámicos del edificio. Este estudio es más importante para edificios industriales con una gran cantidad de emisiones nocivas.

Al chocar contra un obstáculo, las capas inferiores del flujo se ralentizan y la parte cinética de la energía de este flujo se convierte en potencial, es decir, la presión estática aumenta. Esto sucede gradualmente a medida que se acerca al edificio y comienza aproximadamente entre 5 y 8 calibres antes del edificio (el calibre es el tamaño promedio de la fachada del edificio). El flujo entrante forma una zona de circulación directamente en la superficie del edificio. Los vórtices formados aquí complementan la forma del edificio con una forma estilizada y reducen así la pérdida de energía del flujo principal. En esta zona hay un constante cambio de aire, que realiza movimientos tipo vórtice y se dirige hacia el lado de barlovento del edificio.

Figura - Diagrama del flujo de aire alrededor de un edificio.

a – sección vertical; b – diagrama del movimiento del aire en la zona de estela aerodinámica:

1- límite entre vórtices en la zona de estela aerodinámica;

2- zona de exceso de presión;

3- edificio;

4- zona de rarefacción;

5- flujos inversos de aire que entran en la zona de estela aerodinámica;

6- límite de la zona de estela aerodinámica;

7 - el límite de influencia del edificio sobre el flujo de aire;

8 - Flujos en forma de vórtice desde la zona de exceso de presión a la zona de rarefacción.

El flujo de aire entrante fluye alrededor del edificio y la zona de circulación desde arriba y desde los lados.

Debido a cierta compresión, el flujo de aire que fluye alrededor del edificio tiene una velocidad mayor que la velocidad del viento. Este flujo expulsa intensamente aire desde el lado de sotavento del edificio, por lo que la presión disminuye. El aire arrastrado desde el lado de sotavento es compensado por las capas superficiales del flujo, en las que el aire está tan inhibido que puede cambiar la dirección de su movimiento. Se forman varios vórtices en el lado de barlovento del edificio (se muestran dos en la figura). La ubicación del límite de la zona de estela aerodinámica en esta área se indica aproximadamente. Este límite es perceptible sólo cerca del punto donde el flujo se interrumpe desde la fachada de barlovento. La movilidad del aire en la región estancada de la superficie es tan baja que de ella se precipitan pequeñas partículas en suspensión.

En condiciones reales, se producen cambios pulsantes en la dirección y la fuerza del viento, lo que con el tiempo conduce a cambios en las dimensiones y la circulación del aire en la zona de sombra aerodinámica.

El intercambio de aire en las instalaciones (distribución del aire suministrado y extracción de aire de las instalaciones) de los edificios industriales y administrativos se realiza teniendo en cuenta el modo de su uso durante el día o el año, así como el aporte existente de calor, humedad y sustancias nocivas.

El aire suministrado para compensar el eliminado por el sistema de escape debe suministrarse directamente a la habitación con ocupación constante. Para locales públicos y administrativos, se permite suministrar hasta el 50% del caudal de aire a pasillos o estancias adyacentes.

En las instalaciones de producción, dependiendo de la naturaleza y gravedad de los factores en el entorno de producción, se debe suministrar aire al área de trabajo:

En habitaciones con importantes excesos de humedad y calor, en zonas de condensación de humedad en la envolvente del edificio;

En habitaciones con emisión de polvo: chorros dirigidos de arriba a abajo desde distribuidores de aire ubicados en la zona superior;

En locales para diversos fines sin emisión de polvo, se permite suministrar aire de suministro con chorros dirigidos de abajo hacia arriba desde distribuidores de aire ubicados en el área de servicio o de trabajo;

En habitaciones con ligero exceso de calor, se permite suministrar aire desde distribuidores de aire ubicados en la zona superior en chorros (verticales, dirigidos de arriba a abajo; horizontales o inclinados - hacia abajo);

En habitaciones con fuentes de emisión de sustancias nocivas que no pueden equiparse con succión local, el suministro de aire se suministra directamente a los lugares de trabajo permanentes si están ubicados cerca de estas fuentes.

El aire suministrado debe dirigirse de tal manera que no fluya desde áreas más contaminadas hacia áreas con menos contaminación y no altere el equilibrio cuando se opera con succión local.

El suministro de aire de impulsión mediante ventilación, así como mediante sistemas de aire acondicionado y calefacción de aire, debe realizarse de manera que la temperatura y velocidad del movimiento del aire correspondan a las normas de las condiciones meteorológicas en el área de trabajo, para que no haya niebla. Formación y condensación de humedad en las estructuras circundantes.

Para locales industriales en los que se liberan sustancias nocivas u olores desagradables pronunciados, se debe prever un desequilibrio negativo, es decir, un exceso del volumen de escape sobre el volumen de entrada.

Durante la época fría del año en edificios industriales, previa justificación, se permite un desequilibrio negativo en la cantidad de no más de un intercambio de aire por 1 hora en habitaciones con una altura de 6 mo menos y a razón de 6 m 3. / h por 1 m 2 de superficie en habitaciones con una altura superior a 6 m.

Los sistemas de ventilación forzada con impulso artificial para locales industriales donde se trabaje más de 8 horas diarias deberán combinarse con calefacción de aire.

Los sistemas de ventilación de suministro combinados con calefacción de aire, así como los sistemas de calefacción de aire, deben diseñarse con un ventilador de respaldo o una unidad de calefacción, o deben proporcionarse al menos dos sistemas conectados por un conducto de aire.

La distribución del aire en las habitaciones depende de la ubicación de las aberturas de suministro y escape. La ventilación de locales es el proceso de transferencia de volúmenes de aire desde las aberturas de suministro, así como el movimiento de aire provocado por las aberturas de succión. El intercambio de aire creado en las instalaciones por los dispositivos de ventilación va acompañado del movimiento de circulación del aire ambiente, cuyo volumen es varias veces mayor que el volumen de aire de ventilación que entra y sale de la habitación. La circulación de masas de aire es importante para la eficiencia de la ventilación, ya que es la principal causa de la propagación de emisiones nocivas provenientes de algún lugar al aire por toda la habitación.

La naturaleza del flujo de aire depende de la forma y el número de aberturas de suministro, su ubicación, así como de la temperatura y velocidad a la que ingresa el aire al local. En la figura se muestran variantes de los patrones de movimiento del aire en instalaciones industriales. 5.8.

Arroz. 5.8. Esquemas para organizar el intercambio de aire en la habitación:

A– de arriba hacia arriba; b - de abajo hacia abajo; V -De arriba hacia abajo; GRAMO - abajo arriba;
d – combinado; mi – combinado

La naturaleza de la distribución de los flujos de aire está influenciada por el funcionamiento de los equipos tecnológicos y, además, por los elementos estructurales del edificio. La tarea del especialista que diseña dispositivos de ventilación es tener en cuenta la naturaleza del movimiento de las masas de aire en la habitación, de modo que se garanticen parámetros microclimáticos satisfactorios dentro del área de trabajo, es decir, la temperatura y la velocidad del aire.

Jets de suministro. Boquillas de suministro

A bajas velocidades, el aire se mueve en corrientes paralelas que no se mezclan entre sí. Este tipo de movimiento se llama laminar y se observa principalmente en pequeños canales, grietas delgadas y también en ausencia de movimiento direccional del aire en diversas estructuras. A medida que aumenta la velocidad, las corrientes comienzan a mezclarse y las partículas de aire se mueven de forma más aleatoria. En la corriente surgen vórtices; este movimiento se llama turbulento. El movimiento turbulento se caracteriza por la presencia de pulsaciones de velocidad transversal.

La transición del movimiento laminar al turbulento se observa con ciertos valores de un parámetro complejo llamado criterio de Reynolds:

Dónde V– velocidad del aire, m/s; d– tamaño que determina el movimiento del aire (diámetro o diámetro hidráulico del conducto de aire, salida de aire), m; ν – viscosidad cinemática del aire, m 2 /s.

El movimiento laminar en tuberías lisas se convierte en movimiento turbulento en Re = 2300. A medida que aumenta la rugosidad, esta transición se produce con valores más bajos del criterio Re.

La organización del intercambio de aire depende en gran medida de la naturaleza de las corrientes de aire de ventilación.

Clasificación de chorro

Una corriente de aire es un flujo dirigido con dimensiones transversales finitas. Básicamente, los chorros se dividen en libres y no libres, isotérmicos y no isotérmicos, laminares y turbulentos.

Los jets libres no tienen obstáculos para su libre desarrollo. Un chorro libre es aquel que no está limitado por paredes. Los chorros libres se forman cuando fluyen hacia un espacio lleno del mismo medio, que se encuentra en un estado relativamente tranquilo. Dado que los chorros de aire se mueven en un ambiente aéreo, desde un punto de vista hidráulico están sumergidos. Si la densidad del chorro y la del aire circundante es la misma, entonces el eje del chorro es rectilíneo, pero a diferentes densidades el eje del chorro es curvo. Los jets no libres (restringidos) son aquellos cuyo desarrollo y estructura aerodinámica están influenciados por barreras; Estos chorros se propagan en el espacio y tienen dimensiones finitas. En los chorros isotérmicos, la temperatura inicial es igual a la temperatura del aire ambiente, es decir, en este caso el chorro no participa en el intercambio de calor con el medio ambiente. En los chorros no isotérmicos, la temperatura inicial del aire de suministro es mayor o menor que la temperatura del aire ambiente. Un chorro laminar o turbulento se caracteriza por un régimen laminar o turbulento, respectivamente. En los dispositivos de ventilación se utilizan normalmente chorros de aire turbulentos.

Para mover el aire se gasta energía: térmica, cuya fuente son las superficies calentadas, o mecánica, cuya fuente puede considerarse, por ejemplo, un ventilador o una combinación de energía térmica y mecánica juntas.

La formación de campos de temperatura, concentraciones de sustancias nocivas (gases) y velocidades depende de los patrones de propagación de los chorros y de su interacción.

Según el tipo de energía gastada en la formación del chorro, se distinguen los chorros de suministro mecánico: isotérmicos, no isotérmicos y convectivos.

Se utiliza un chorro isotérmico libre para distribuir el aire de suministro. El chorro se expande a medida que sale del agujero y su ancho aumenta en proporción al aumento de la distancia desde el punto de salida. La velocidad disminuye gradualmente y se desvanece a medida que te alejas. Las mediciones de presión han establecido que la presión estática en el chorro permanece constante e igual a la presión estática en el medio ambiente.

En consecuencia, dado que la presión estática a lo largo del chorro permanece constante, las pérdidas de energía en él se compensan con energía cinética, por lo que la velocidad se amortigua. Dado que el chorro expulsa (aspira) partículas del aire circundante, su caudal aumenta a medida que se aleja de la abertura de entrada y aumenta su sección transversal. En este caso, la velocidad de las partículas disminuye constantemente debido al frenado ejercido por el aire circundante.

En la Fig. La figura 5.9 muestra un diagrama de un chorro isotérmico libre que sale de un agujero redondo.

Arroz. 5.9. Estructura de un chorro isotérmico libre.

Hay dos secciones en el jet: la inicial y la principal. En la sección inicial ab la velocidad del flujo en todos los puntos de la sección transversal es la misma. Velocidad axial a lo largo de la longitud yo o del tramo inicial es igual e igual a la velocidad en el tramo de salida V o.

En el área del triángulo abdominales(a distancia yo o) se mantiene la misma velocidad en todos los puntos del chorro V o.

La estructura del chorro está influenciada por la turbulencia inicial. Cuanto mayor es la turbulencia del chorro antes de salir de la boquilla, más intensa es su mezcla con el aire circundante, mayor es el ángulo de expansión del chorro α en la sección inicial, más corta es la longitud de la sección inicial y viceversa. En la sección principal, debido a la mezcla turbulenta con el aire circundante, la masa del chorro de entrada aumenta a medida que se aleja de la abertura de entrada y su velocidad disminuye continuamente tanto en el eje del chorro como en la parte periférica. Los límites laterales del chorro corresponden aproximadamente a los rayos que emanan de un punto llamado polo (punto 0 ). Dado que la posición del polo del chorro y el límite de la sección inicial dependen del grado de turbulencia del chorro, los polos de las secciones inicial y principal del chorro pueden no coincidir. El ángulo de expansión lateral de la sección principal del chorro es de 12º25´.

El chorro libre es prácticamente independiente del criterio de Reynolds ( Re) (los jets son autosemejantes). Una de las principales propiedades de un chorro libre turbulento es la conservación de un impulso constante a lo largo de su longitud:

m V = constante, (5.42)

Dónde metro– masa del chorro de suministro en su sección transversal; V– velocidad del aire en la misma sección del chorro.

Esto permite mover grandes masas de aire a distancias significativas, lo que se utiliza ampliamente en la práctica de la ventilación.

Se sabe que un chorro libre que sale de un agujero rectangular se deforma, adoptando una sección transversal que se aproxima a un círculo.

En instalaciones de producción, cámaras, etc. Debido a la presencia de superficies envolventes, el chorro libre se deforma y sus parámetros cambian. Las condiciones para el flujo de aire hacia una habitación en particular se pueden variar y esto determina la velocidad, temperatura y distribución del aire.

El flujo de aire en la zona de la abertura de aspiración se comporta de forma diferente. El aire fluye hacia el orificio de succión desde todos los lados. La eficiencia de succión se caracteriza por espectros de succión y aparece a distancias cortas de las aberturas de succión. El comportamiento del flujo de aire cerca del puerto de succión se analiza en la Sección 5.9.

En la ventilación se deben tener en cuenta y utilizar las características específicas de los chorros de impulsión y aspiración.

La dinámica del ambiente del aire interior está muy influenciada por las corrientes convectivas que surgen debido a la presencia de varios tipos de superficies en la habitación, cuya temperatura difiere de la temperatura ambiente. Las corrientes convectivas pueden ser ascendentes y descendentes.

Al crear chorros artificiales (mecánicos) especialmente organizados, es necesario tener en cuenta las corrientes de aire convectivas, es decir, utilizar las corrientes convectivas como un factor que, bajo determinadas condiciones, puede contribuir significativamente a mejorar la salud laboral en el área de trabajo.

Las aberturas de suministro suelen estar decoradas con boquillas, que se fabrican en forma de rejillas, pantallas de lámparas, difusores y tuberías con la capacidad de regular la dirección de distribución del aire de suministro. Algunas opciones de diseño para aberturas de entrada se muestran en la Fig. 5.10.

Arroz. 5.10.Formas de chorro:

A- tendido plano-paralelo; b- axisimétrico; V- cónico; GRAMO- ventilador (radial); d- tendido; mi- sección anular; y- fluyendo a través de la rejilla; α - ángulo de dispersión forzado

Los chorros de suministro planos se forman cuando el aire sale de un distribuidor de aire largo en forma de ranura.

Cabe señalar que cuando la relación de aspecto de los agujeros es inferior a 1: 3, el chorro, que toma la forma de un agujero en su origen, se transforma rápidamente en uno simétrico. Con una relación de aspecto superior a 1:10, el avión se considera plano. Pero incluso en este caso, los chorros pueden convertirse en ejes simétricos, pero sólo a una gran distancia del lugar de su formación.

Además de los chorros axisimétricos y planos, pueden existir los siguientes tipos de chorros, que también se diferencian por la forma del orificio de salida de aire:

Chorros en abanico con un ángulo α = 90°, que se forman cuando el flujo se fuerza a disiparse en un cierto ángulo. Para chorros de abanico completo, el ángulo de distribución del aire en el espacio es de 360°; en un ángulo menor, el chorro será de abanico incompleto;

Anular, si el chorro sale de la ranura anular en ángulo con respecto al eje del canal de suministro de aire β< 180°, при β около 135° – полой конической, при β = 90° – полной веерной;

Haz, cuando el aire ingresa a la habitación a través de una gran cantidad de orificios del mismo tamaño en forma de un flujo que consta de corrientes paralelas. Sin embargo, a cierta distancia del dispositivo de alimentación, a partir de corrientes individuales se forma un flujo común.

Además, dependiendo de la ubicación del distribuidor de aire, los chorros podrán no distribuirse o distribuirse en el plano de las vallas.

Los jets restringidos también se pueden dividir en callejón sin salida, tránsito y callejón sin salida de tránsito. En los sistemas sin salida, el suministro de aire entra y sale de la habitación a través de aberturas de suministro y escape ubicadas en el mismo lado de la habitación. En tránsito, el chorro entra en el espacio que lo limita por un lado y sale por el otro; en las habitaciones sin salida, el aire sale de la habitación tanto por el lado de la entrada como por el lado opuesto.

Los paneles perforados (con agujeros) se utilizan principalmente en habitaciones bajas para una distribución uniforme del aire suministrado. Este método de suministro de aire asegura una fuerte reducción de la velocidad y igualación de temperaturas, a pesar de los altos parámetros del aire distribuido por toda la habitación. Por tanto, la diferencia de temperatura permitida entre el aire suministrado y la habitación Δ t menor o igual a 15°C, velocidad de alimentación V menor o igual a 4 m/s (con control de velocidad en la zona de trabajo). Un ejemplo de organización del intercambio de aire se muestra en la Fig. 5.11.

Arroz. 5.11. Distribución de aire a través de perforado (perforado)

a – diagrama de diseño del techo; b – colocación de agujeros en el techo; c, d – métodos para distribuir aire a través de rejillas perforadas

Las aberturas en el techo a través de las cuales se suministra el aire deben ser de tamaño pequeño para garantizar que el aire salga del conducto de distribución (cámara) principalmente bajo la influencia de la presión estática. En este caso, para mezclar mejor los chorros de aire, el modo de movimiento del aire hacia los orificios debe ser turbulento. Cuando el aire fluye a través de los orificios de un techo perforado, según las investigaciones, se garantiza un régimen turbulento ya con un valor criterio de Re = 1500.

Se puede utilizar un flujo descendente para crear una situación meteorológica adecuada en lugares de trabajo fijos (o áreas de descanso). Un chorro de aire de gran diámetro a baja velocidad se introduce de arriba a abajo en la zona de la persona. Este suministro de aire se llama ducha de aire utilizando el método de flujo descendente, Fig. 5.12.

Arroz. 5.12. Suministro de ventilación para un lugar de trabajo fijo.

método de flujo descendente (dimensiones en metros)

CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN

El objetivo principal de la ventilación (mantener parámetros de aire aceptables en la habitación) se puede lograr de varias maneras. Los métodos para suministrar y extraer aire pueden ser muy diferentes.

Un sistema de ventilación es un conjunto de dispositivos para procesar, transportar, suministrar y extraer aire.

Los sistemas de ventilación se pueden clasificar según los siguientes criterios.

1. Según lo previsto Se dividen en suministro y escape. Los sistemas de ventilación de suministro suministran aire a la habitación y los sistemas de escape eliminan el aire contaminado de la habitación.

2. Según el método de organización del intercambio de aire en la habitación. Existen sistemas de ventilación general, local, combinados y de emergencia.

Sistema de ventilación general Se utiliza para crear parámetros de aire idénticos (temperatura tb, humedad relativa, movilidad del aire Vb) en todo el volumen de la habitación o en el área de trabajo (= 1,5-2 m del suelo) en presencia de fuentes dispersas de emisiones nocivas.

Sistema de ventilación local crea condiciones de aire locales que cumplen con los requisitos sanitarios e higiénicos, diferentes de las condiciones del resto de la habitación. Los sistemas de ventilación locales pueden ser de escape o de suministro. Con la ayuda de sistemas de ventilación por extracción locales (succión), el aire contaminado se elimina fuera de las instalaciones directamente desde la fuente del peligro. Pueden ser con escape mecánico o natural. Ejemplos de sistemas de ventilación por extracción local son campanas extractoras, sombrillas simples, sombrillas con dosel, escapes laterales, paneles de escape, carcasas, etc.

Los sistemas de ventilación de suministro local suministran aire a cualquier parte específica de la habitación. Un ejemplo es la ducha de aire. En este caso, la corriente de aire se dirige directamente al lugar de trabajo o a las cortinas de aire, con la ayuda de las cuales se evita que el aire pase a través de la abertura abierta. Los sistemas de ventilación local son compactos y requieren menos consumo de aire.

Las empresas industriales modernas utilizan sistemas de ventilación combinados – representan varias combinaciones de ventilación general con ventilación local.

Sistema de ventilación de emergencia se proporciona en locales en los que puede haber una liberación repentina de sustancias nocivas en cantidades que exceden significativamente las concentraciones máximas permitidas. La campana de emergencia es siempre mecánica. Como regla general, se utilizan ventiladores axiales ubicados en aberturas de pared sin conductos de aire. También se pueden utilizar ventiladores centrífugos, con los que se elimina el aire contaminado a través de canales especiales. En la mayoría de los casos, la ventilación de emergencia se activa automáticamente.

3. Por el método de estimular el movimiento del aire. Los sistemas de ventilación se dividen en mecánicos y naturales.

Sistemas de ventilación mecánica. suministre y extraiga aire de la habitación mediante un ventilador o eyector. El aire suministrado a la habitación puede recibir un tratamiento especial, es decir, Se puede calentar, enfriar, secar y limpiar de polvo.

En sistemas de ventilación natural. El movimiento del aire (gravitacional) se lleva a cabo debido a la presión causada por la diferencia en las densidades del aire interno y externo, así como debido a la presión del viento. La ventilación natural ocurre. desorganizado Y organizado . La ventilación desorganizada se produce a través de fugas en las estructuras de los edificios, así como al abrir rejillas de ventilación y puertas. Con la ventilación natural organizada, el intercambio de aire se produce a través de travesaños especialmente dispuestos en los recintos exteriores, cuyo grado de apertura se regula en cada lado del edificio (aireación) o mediante canales especialmente construidos.

4. Por dispositivo Los sistemas de ventilación se dividen en conducidos y sin conductos. En los sistemas de conductos, el aire se suministra y extrae a través de una extensa red de canales (conductos de aire). Los sistemas de ventilación por conductos y sin conductos pueden ser mecánicos o naturales. Un ejemplo de sistema de ventilación sin conductos es la ducha de aire mediante recirculación, aireación de una nave industrial.

Dependiendo del tipo de emisiones nocivas, se utilizan diferentes esquemas de intercambio de aire.

En los diagramas se utilizan las siguientes designaciones:

PC – cuarto de suministros;

N, P, U – aire externo, de suministro y de escape, respectivamente;

VU – unidad de escape;

1) Ventilación del conducto de escape. (Figura 3.1.)

Arroz. 3.1. Sistema de ventilación por extracción.

La ventilación por extracción puede ser natural o mecánica. En edificios residenciales, la ventilación por extracción se organiza en baños, baños, cocinas, cámaras de recolección de basura y paneles eléctricos. En los edificios públicos, la ventilación por extracción se realiza desde despensas, salas de fumadores, vestidores y otras salas auxiliares desde las que no es deseable la propagación de sustancias y olores nocivos.

2) Ventilación por conductos de suministro. (Figura 3.2.)

Arroz. 3.2. Sistema de ventilación de suministro.

La ventilación mecánica se utiliza con mayor frecuencia. Esta disposición de intercambio de aire se utiliza en vestíbulos y vestíbulos de cine.

3) Ventilación de flujo directo de suministro y escape. (Figura 3.3.)

Arroz. 3.3. Sistema de ventilación de suministro y extracción.

Se utiliza en la mayoría de zonas de edificios públicos, así como en locales industriales donde está prohibido el uso de reciclaje. La extracción puede ser natural o mecánica. El consumo de calor para calentar el aire suministrado es máximo.

4) Ventilación de suministro y extracción con recirculación parcial (Fig. 3.4.)

Arroz. 3.4. Sistema de ventilación de suministro y extracción con recirculación parcial.

K1 y K2 son válvulas que regulan la cantidad de aire de recirculación.

Para ahorrar calor durante la época fría, se utiliza la recirculación para calentar el aire suministrado. La recirculación es la mezcla del aire de escape con el aire de suministro. La mezcla de aire puede ocurrir antes de la cámara de suministro (esquema con recirculación I) y después de la cámara de suministro (esquema con recirculación II, los esquemas con recirculación I y II se utilizan simultáneamente); La recirculación parcial se utiliza en los sistemas de ventilación convencionales durante las horas de trabajo. La cantidad mínima de suministro de aire no debe ser inferior al estándar sanitario.

5) Sistema de suministro y escape con recirculación total. (Figura 3.5.)

Arroz. 3.5. Sistema de suministro y escape con recirculación total.

El uso de un sistema de ventilación de este tipo fuera del horario laboral reducirá significativamente el consumo de calor para calentar el aire.

6) Suministro y extracción de ventilación natural sin conductos de intercambio general. (Figura 3.6.)

Arroz. 3.6. Sistema de ventilación natural sin conductos de intercambio general de suministro y escape.

1 – fuente de calor.

Un ejemplo de este tipo de ventilación es la aireación de edificios industriales. La aireación es un intercambio de aire natural organizado que se lleva a cabo a través de aberturas ajustables especialmente previstas en las vallas exteriores bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales y la energía del viento.

7) Suministrar ventilación local sin ductos.

La ventilación local forzada mecánica se puede implementar utilizando unidades de ventilación que funcionan con el aire interno de la habitación. Estos sistemas se utilizan para ducharse en los lugares de trabajo. Rara vez se utiliza ventilación local sin conductos con impulso natural. El aire se suministra a través de aberturas especialmente previstas en los recintos externos.

8) Sistema de suministro y escape de flujo directo con entrada de intercambio general y escape local. (Figura 3.7.)

Arroz. 3.7. Sistema de ventilación de suministro y extracción de flujo directo con entrada de intercambio general y extracción local.

Se utiliza en locales industriales en los que la potencia de la aspiración local es suficiente para eliminar todas las sustancias nocivas y, según las normas de diseño, no se requiere campana extractora general adicional.

9) Sistema de suministro y escape con entrada local y escape de intercambio general. (Figura 3. 8.)

Arroz. 3. 8. Sistema de suministro y escape con entrada local y escape de intercambio general.

Dichos sistemas se utilizan en habitaciones en las que la cantidad de aire suministrado por los sistemas de ventilación locales es suficiente para diluir sustancias nocivas a las concentraciones máximas permitidas. Como unidad de suministro de aire local se puede utilizar una ducha de aire de los lugares de trabajo con aire exterior o, en habitaciones pequeñas, cortinas de aire permanentes.

10) Sistemas de ventilación combinados. (Figuras 3.9. y 3.10.)

Arroz. 3. 9. Sistema de ventilación de suministro y escape de flujo directo con entrada y escape de intercambio general y succión local.

El sistema de ventilación mostrado en la Fig. 3. 9. se utiliza en edificios industriales y públicos en los casos en que es imposible eliminar todas las sustancias nocivas del local mediante succión local U2.

Estos sistemas se pueden implementar en el taller de un restaurante, en laboratorios, en talleres de galvanización, pintura, etc.

Arroz. 3.10. Sistema de ventilación de suministro y extracción de flujo directo con entrada y salida general y entrada local.

El sistema de ventilación mostrado en la Fig. 3. 10. se utiliza en talleres calientes, donde los lugares de trabajo cuentan con aire exterior, pero el aire limpio no es suficiente para diluir todas las sustancias nocivas liberadas en la habitación, o en habitaciones con una cortina de aire en funcionamiento, que evita que el aire frío se precipite. a través de una abertura abierta.

11) Sistemas de ventilación divididos.

Estos sistemas eliminan el exceso de calor mediante una máquina frigorífica, que consta de dos unidades: exterior e interior. En el exterior se montan: una máquina frigorífica, un condensador y un ventilador de refrigeración por aire. En el interno hay un evaporador y un ventilador que hace circular el aire a través del evaporador. El suministro de aire sanitario se garantiza mediante la instalación de un sistema especial de suministro y ventilación de escape o mediante el uso de recirculación parcial. (Figura 3.11.)

Arroz. 3. 11. Sistemas de ventilación divididos.

a) sistema de ventilación dividido con unidad de suministro y escape;

b) Sistema de ventilación split con recirculación parcial del aire de impulsión.

I – evaporador;