Metody organizacji wymiany powietrza. Schematy organizacji wymiany powietrza w pomieszczeniach. Obliczanie wymiany powietrza w budynku przemysłowym

Wentylacja

Wprowadzenie do Magnitogorska 2010

Rozwój wentylacji ma długą historię. Nawet starożytni Inkowie budowali duże pionowe wnęki w ścianach swoich pałaców i wypełniali je kamieniami. W ciągu dnia kamienie nagrzewały się od słońca, a nocą do pomieszczenia wpadało ciepłe powietrze. Kamienie ostygły przez noc, a w ciągu dnia w pomieszczeniu było chłodno.

W Rosji w połowie XIX wieku działała komisja badająca różne metody wentylacji pomieszczeń. Komisja opracowała standardy wymiany powietrza i ustaliła optymalną temperaturę powietrza dla poszczególnych pomieszczeń. W 1835 roku inżynier A. A. Sablukov wynalazł wentylator odśrodkowy, który umożliwił intensywną wentylację pomieszczeń przemysłowych. Później rosyjski fizyk E. H. Lenz zaproponował usuwanie szkodliwych substancji bezpośrednio z miejsc ich powstawania, tj. zastosować lokalne systemy wentylacji, które znacznie poprawiły warunki pracy.

Obecnie nie ma ani jednego przedsiębiorstwa, które nie byłoby wyposażone w systemy wentylacyjne. Branża produkcji urządzeń wentylacyjnych dynamicznie się rozwija.

Projektując wentylację należy spełnić szereg wymagań, do których zaliczają się: wymagania sanitarno-higieniczne, konstrukcyjno-montażowe, architektoniczne i eksploatacyjne.

Dzisiejszy rynek wymaga kompetentnych specjalistów, posiadających uniwersalną wiedzę i szerokie horyzonty. Niniejsza instrukcja obejmuje podstawy obliczeń i projektowania systemów wentylacyjnych w budynkach o różnym przeznaczeniu. Zaproponowano metody obliczania wymiany powietrza w pomieszczeniach: metodę bilansową i krotność standardową. Omówiono metody doboru i obliczania wyposażenia systemu wentylacyjnego. Rozważano zagadnienia rozmieszczenia systemów wentylacji nawiewnej i wywiewnej.

Podręcznik został opracowany dla studentów specjalności 270100 „Zaopatrzenie w ciepło i gaz oraz wentylacja” i obejmuje zagadnienia, których znajomość jest niezbędna do realizacji projektu zajęć z dyscypliny „Wentylacja”.

1. Zasady sanitarno-higieniczne wentylacji

W wyniku działalności człowieka oraz procesów produkcyjnych następuje zmiana stanu chemicznego i fizycznego powietrza, co może niekorzystnie wpłynąć na dobrostan człowieka.

Głównym celem wentylacji jest utrzymanie dopuszczalnych parametrów powietrza w pomieszczeniach zamkniętych poprzez asymilację nadmiaru ciepła oraz usunięcie szkodliwych oparów gazów i pyłów.

Zagrożenia usuwane z terenu to nadmierne ciepło, nadmiar wilgoci, pary i gazy substancji szkodliwych, pyły, w tym pyły radioaktywne.

Nadmierne ciepło. Źródłami nadmiernego ciepła mogą być ludzie, promieniowanie słoneczne, silniki elektryczne, piece do ogrzewania i topienia, nagrzane materiały, nagrzane szkodliwe powierzchnie itp. Występują jawne i utajone wydzielanie ciepła. Oddawanie ciepła jawnego odnosi się do tej części ciepła, która jest zużywana na podniesienie temperatury powietrza w pomieszczeniu (wymiana ciepła przez konwekcję i promieniowanie).

Ciepło utajone nie wpływa na temperaturę powietrza; zwiększa zawartość ciepła w powietrzu i jest wydawane na parowanie wilgoci, tj. wzrasta zawartość wilgoci w powietrzu. Suma ciepła jawnego i utajonego charakteryzuje całkowite ciepło uwalniane do otoczenia.

W przypadku braku wentylacji nadmiar ciepła utrudnia proces termoregulacji człowieka, co może prowadzić do przegrzania organizmu. W niektórych przypadkach nadmiar ciepła może również negatywnie wpłynąć na proces produkcyjny.

Nadmiar wilgoci do pomieszczenia mogą przedostać się ludzie (w zależności od wykonywanej pracy jego ilość może wahać się od 40 do 150 g/h), z otwartych powierzchni wody, z nieszczelności komunikacji, z procesów produkcyjnych podczas mycia i zwilżania produktów itp. Zwiększona wilgotność powietrza w niskich temperaturach prowadzi do wychłodzenia organizmu człowieka, a w wysokich temperaturach prowadzi do przegrzania, ponieważ zmniejsza się odprowadzanie ciepła w wyniku parowania.

Pary i gazy substancji szkodliwych przedostają się do powietrza w pomieszczeniach na skutek działalności człowieka i procesów technologicznych. Dostając się do organizmu człowieka nawet w małych ilościach, mogą powodować zmiany fizjologiczne. Fizjologiczne działanie różnych par i gazów zależy od ich toksyczności, stężenia w powietrzu oraz długości czasu przebywania ludzi w zanieczyszczonym pomieszczeniu. W budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej powietrze zanieczyszczane jest głównie dwutlenkiem węgla powstającym w wyniku działalności człowieka.

W przedsiębiorstwach przemysłowych powietrze jest zanieczyszczone gazami i oparami powstającymi w procesach technologicznych. Do najpowszechniejszych gazów należą dwutlenek siarki SO, tlenek węgla CO, kwas cyjanowodorowy HCN, związki manganu, pary rtęci, pary ołowiu, związki nitrowe i pary rozpuszczalników.

Kurz i mikroorganizmy. Największym źródłem pyłu są przedsiębiorstwa przemysłowe. Wpływ pyłu na organizm ludzki zależy od jego wielkości, właściwości, składu i warunków uwalniania. Im drobniejszy pył, tym bardziej jest on szkodliwy. Największe zagrożenie stanowią pyły o średnicy mniejszej niż 10 mikronów (zalegają na błonie śluzowej dróg oddechowych). Najbardziej niebezpiecznymi pyłami są pyły zawierające dwutlenek krzemu (SiO 2), pyły azbestowe oraz pyły substancji toksycznych. Pył radioaktywny różni się od zwykłego pyłu zwiększoną toksycznością. Zadaniem systemów wentylacyjnych jest zapewnienie takiego stężenia substancji szkodliwych w pomieszczeniu, aby nie przekroczyło ono MPC (maksymalnego dopuszczalnego stężenia).

Jak przebiega wymiana powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych?

naturalna wentylacja
przepuszczalność powietrza otaczających konstrukcji

Wyobraź sobie pokój, powiedzmy 12 m2, 32 m3. W pokoju są drzwi, ale są dobre i zamknięte, ściany zwykłe, panelowe lub ceglane, ewentualnie drewniane. Na ścianach nie ma żadnych pęknięć, okna są sprawne i wyregulowane. W pokoju jest jedna osoba.

Jeśli okna są zamknięte, wymiana powietrza odbywa się przez zewnętrzne i ewentualnie wewnętrzne konstrukcje zamykające (ściany, sufity). Jeśli ściany są drewniane lub cienkie, wówczas wymiana powietrza jest większa, jeśli ściany są betonowe i grube, to mniejsza. Taka wymiana powietrza może wystarczyć, czyli stężenie np. dwutlenku węgla nie może przekroczyć dopuszczalnych granic.

Jeśli emisji jest więcej, np. pięć osób w tym samym pomieszczeniu, wówczas stężenie przy którejkolwiek ścianie z pewnością będzie znacznie wyższe niż normatywne.

okno

Jeśli otworzysz lub lekko uchylisz okno w konwencjonalnym pomieszczeniu, to nawet jeśli nie ma wiatru, wymiana powietrza będzie zwykle duża; zwykle w górnej części otwartego otworu powietrze będzie wychodzić na zewnątrz, a w dolnej części - do pokój. Powietrze będzie się szybko zmieniać, ale jeśli na zewnątrz będzie zima, będzie bardzo zimno. Nawet jeśli okno jest lekko uchylone, ponieważ wysokość otworu jest duża, wymiana powietrza będzie duża.

Jeśli odpowiednio zwiększymy moc grzewczą, nadal trudno uniknąć przeciągów przy wietrzeniu przez całe okno - przepływów przechłodzonego powietrza w porównaniu z powietrzem otaczającym. Wentylacja poprzez otwarcie całego okna nadaje się tylko do okresowej wentylacji.

okna

Różnica między oknem a oknem polega na tym, że jego wysokość jest mniejsza niż okna, dlatego zarówno przy pełnym, jak i częściowym otwarciu wymiana powietrza jest znacznie mniejsza. Opadające zimne powietrze może mieć czas na ogrzanie. Okno może zapewnić normalną wymianę powietrza; można je regulować w pewnych granicach.

Ale jeśli temperatura powietrza wewnątrz i na zewnątrz naszego warunkowego pomieszczenia jest taka sama i nie ma wiatru, wówczas wymiana powietrza najprawdopodobniej będzie mniejsza niż to konieczne.

otwory wentylacyjne i kanały wentylacyjne z tyłu pomieszczenia

Jest to schemat standardowy, znany w praktyce niemal każdemu. Ciepły kanał z tyłu pokoju (łazienka, kuchnia) zapewnia wydech, a napływ wchodzi przez okno.

Teoretycznie powinno zawsze działać, w praktyce często nie sprawdza się na wyższych kondygnacjach, wymaga stałego, małego dopływu, przy montażu gęstych okien dopływ „światła” ustaje, przepuszczalność powietrza ścian pozostaje, może być bardzo mały. Wymaga otwartych lub luźnych, przyciętych drzwi.

zawory zasilające

W tym schemacie działają różne typy zaworów zasilających, „euro-okien” itp. Są to skomplikowane otwory wentylacyjne o zwiększonym oporze.

Jeśli w pomieszczeniu danego typu (okno kanałowe) jest dobra wymiana powietrza, wówczas możliwa jest wymiana okna na zawór i najprawdopodobniej wymiana powietrza zmniejszy się.

Jeśli wymiana powietrza z oknem jest zła, to z zaworem będzie jeszcze gorzej, tj. wymiana nie jest zalecana.

wentylacja naturalna wyciągowa

Nasze pomieszczenie warunkowe ma dobre drzwi, więc potrzebuje własnego kanału, aby wdrożyć tego typu wentylację. Jeśli ten kanał znajduje się w każdym pomieszczeniu, jeśli jest wykonany prawidłowo, w większości przypadków zapewniona jest normalna wymiana powietrza w pomieszczeniach z otwartym oknem.

wentylacja naturalna nawiewno-wywiewna

Ale otwarte okno to przepis na hałas i inne niedogodności.

Napływ podczas wentylacji naturalnej może być również poprowadzony kanałowo. Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, jest to najlepsza wentylacja. Natężenie przepływu zależy od konstrukcji kanałów i w razie potrzeby może być wyższe. Uważamy więc, że spożycie jest normalne. Hałas nie ustępuje lub przechodzi bardzo niewiele.

Poruszając się wzdłuż kanału, można zorganizować ogrzewanie, chłodzenie, czyszczenie itp., Ale wszystko to tylko w małych ilościach, ponieważ różnica ciśnień - siła napędowa naturalnej wentylacji - jest bardzo mała.

Jest więc tylko jedna wada: zdolność przetwarzania powietrza jest bardzo ograniczona.

Wentylacja pomieszczeń to proces przenoszenia objętości powietrza napływającego z otworów nawiewnych, a także ruch powietrza wywołany otworami ssącymi.

Charakter przepływu powietrza w pomieszczeniu zależy od:

1) o kształcie liczby i rozmieszczeniu otworów nawiewnych i wywiewnych;

2) od temperatury i prędkości powietrza nawiewanego i wywiewanego;

3) ze strumieni ciepła powstających w pobliżu ogrzewanych i chłodzonych powierzchni;

4) z interakcji strumieni ze sobą i z przepływami ciepła;

5) z obiektów budowlanych dostępnych w lokalu;

6) od działania maszyn i mechanizmów technologicznych;

7) z interakcji ze strumieniami wyrzucanymi przez nieszczelności w urządzeniach pod nadciśnieniem.

Skuteczność wentylacji pomieszczeń zależy od prawidłowego doboru punktów nawiewu i usuwania powietrza. Przede wszystkim o rozkładzie parametrów powietrza w objętości pomieszczenia decyduje rozwiązanie konstrukcyjne urządzeń nawiewnych. Wpływ urządzeń wyciągowych na prędkość ruchu i temperaturę powietrza w pomieszczeniu jest zwykle niewielki. Jednocześnie ogólna skuteczność wentylacji zależy od właściwej organizacji wyciągu powietrza z pomieszczenia.

Aby zapewnić optymalną organizację wymiany powietrza, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

Cechy konstrukcyjne i planistyczne lokalu (wymiary lokalu);

Charakter procesu technologicznego;

Rodzaj i intensywność zagrożeń (połączenie różnych rodzajów zagrożeń);

Zagrożenie wybuchem i pożarem obiektu;

Cechy rozprzestrzeniania się zagrożeń w pomieszczeniach zamkniętych;

Rozmieszczenie sprzętu i stanowisk pracy na terenie obiektu.

Charakterystyka rozprzestrzeniania się substancji szkodliwych zależy od ich właściwości (gęstość, a w przypadku pyłu dyspersja).

Ponadto duże znaczenie ma intensywność przepływów ciepła, które mogą przenosić pary i gazy o gęstości znacznie większej niż gęstość powietrza, a także pyły do ​​górnej strefy pomieszczenia. W przypadku braku nadmiaru ciepła gazy lżejsze od powietrza unoszą się do górnej strefy pomieszczenia. Gazy cięższe od powietrza gromadzą się w obszarze pracy nad podłogą.

2. Ogólne wymagania dotyczące wlotu i wylotu.

Według SNiP 41-01-2003 należy przestrzegać następujących podstawowych zasad (patrz akapity 7.55 - 7.5.11).

3. Wybór sposobu wymiany powietrza

Organizując wymianę powietrza w obiektach przemysłowych, można zastosować następujące schematy:

DOŁADOWANIE.

GÓRA DÓŁ.

W DÓŁ W GÓRĘ.

Z DÓŁ W GÓRĘ I W DÓŁ.

GÓRA I DÓŁ

DÓŁ W DÓŁ

Wykład nr 2.17

Temat: „Przepływ powietrza wokół budynku”

1. Przepływ powietrza wokół budynku.

2. Strefa przebudzenia aerodynamicznego.

3. Współczynnik aerodynamiczny.

1. Przepływ powietrza wokół budynku.

Kiedy powietrze opływa budynek, wokół niego tworzy się strefa zastoju. Określenie wielkości tej strefy, warunków cyrkulacji w niej strumieni powietrza, a co za tym idzie warunków wentylacji tej strefy, jest także celem badań aerodynamicznych budynku. Badanie to jest najważniejsze w przypadku budynków przemysłowych o dużej ilości szkodliwych emisji.

W przypadku natrafienia na przeszkodę dolne warstwy przepływu ulegają spowolnieniu, a część kinetyczna energii tego przepływu zamienia się w potencjalną, czyli wzrasta ciśnienie statyczne. Dzieje się to stopniowo w miarę zbliżania się do budynku i zaczyna się około 5-8 kalibrów przed budynkiem (kaliber to średni rozmiar elewacji budynku). Nadchodzący przepływ tworzy strefę cyrkulacyjną bezpośrednio przy powierzchni budynku. Powstałe tutaj wiry niejako dopełniają kształt budynku do opływowego, a tym samym zmniejszają straty energii w głównym przepływie. W tej strefie następuje ciągła wymiana powietrza, które powoduje ruchy wirowe i przedostaje się na nawietrzną stronę budynku.

Rysunek - Schemat przepływu powietrza wokół budynku

a – przekrój pionowy; b – schemat ruchu powietrza w strefie śladu aerodynamicznego:

1- granica pomiędzy wirami w strefie śladu aerodynamicznego;

2- strefa nadciśnienia;

3- budynek;

4- strefa rozrzedzenia;

5- odwrotne przepływy powietrza przedostające się do strefy śladu aerodynamicznego;

6- granica strefy kilwateru aerodynamicznego;

7 - granica wpływu budynku na przepływ powietrza;

8 - przepływy wirowe ze strefy nadciśnienia do strefy rozrzedzenia.

Napływający strumień powietrza opływa budynek i strefę cyrkulacji od góry i z boków.

Ze względu na pewną kompresję strumień powietrza opływający budynek ma prędkość większą niż prędkość wiatru. Strumień ten intensywnie wyrzuca powietrze z nawietrznej strony budynku, gdzie w efekcie spada ciśnienie. Powietrze unoszone ze strony zawietrznej jest kompensowane przez powierzchniowe warstwy przepływu, w których powietrze jest tak hamowane, że może zmienić kierunek swojego ruchu. Po nawietrznej stronie budynku tworzy się kilka wirów (dwa z nich pokazano na rysunku). W przybliżeniu wskazano położenie granicy strefy śladu aerodynamicznego w tym obszarze. Granica ta jest zauważalna jedynie w pobliżu miejsca, w którym przepływ odrywa się od nawietrznej fasady. Ruchliwość powietrza w obszarze zastoju powierzchniowego jest tak niska, że ​​wytrącają się z niego drobne zawieszone cząstki.

W warunkach rzeczywistych występują pulsacyjne zmiany kierunku i siły wiatru, co z czasem prowadzi do zmian wymiarów i cyrkulacji powietrza w strefie cienia aerodynamicznego.

Wymiana powietrza w pomieszczeniach (dystrybucja powietrza nawiewanego i usuwanie powietrza z pomieszczeń) budynków przemysłowych i administracyjnych odbywa się z uwzględnieniem sposobu ich użytkowania w ciągu dnia lub roku, a także istniejącego zaopatrzenia w ciepło, wilgoć i szkodliwe substancje.

Powietrze nawiewane kompensujące to usuwane przez system wywiewny powinno być dostarczane bezpośrednio do pomieszczenia, w którym stale przebywają osoby. W pomieszczeniach publicznych i administracyjnych dozwolone jest dostarczanie do 50% przepływu powietrza do korytarzy lub sąsiednich pomieszczeń.

W pomieszczeniach produkcyjnych, w zależności od charakteru i nasilenia czynników środowiskowych produkcji, powietrze nawiewane powinno być dostarczane do obszaru pracy:

W pomieszczeniach o znacznych nadmiarach wilgoci i ciepła - w strefach kondensacji wilgoci na przegrodzie budynku;

W pomieszczeniach z emisją pyłu - strumienie skierowane z góry na dół z rozdzielaczy powietrza znajdujących się w strefie górnej;

W pomieszczeniach o różnym przeznaczeniu, bez emisji pyłu, dopuszcza się nawiew powietrza strumieniami skierowanymi od dołu do góry z rozdzielaczy powietrza znajdujących się w pomieszczeniu obsługiwanym lub roboczym;

W pomieszczeniach z niewielkim nadmiarem ciepła dopuszcza się nawiew powietrza z nawiewników znajdujących się w strefie górnej w dyszach (pionowych skierowanych z góry na dół; poziomych lub nachylonych – w dół);

W pomieszczeniach, w których występują źródła emisji substancji szkodliwych, których nie można wyposażyć w odsysanie miejscowe, powietrze nawiewane dostarczane jest bezpośrednio do stałych stanowisk pracy, jeżeli znajdują się one w pobliżu tych źródeł.

Powietrze nawiewane powinno być tak kierowane, aby nie przedostawało się przez obszary bardziej zanieczyszczone do obszarów mniej zanieczyszczonych i nie zaburzało równowagi przy pracy ssania lokalnego.

Dopływ powietrza nawiewanego przez wentylację, a także klimatyzację i ogrzewanie powietrza musi być realizowany w taki sposób, aby temperatura i prędkość przepływu powietrza odpowiadały normom warunków meteorologicznych w obszarze pracy, aby nie tworzyła się mgła i kondensację wilgoci na otaczających konstrukcjach.

W przypadku obiektów przemysłowych, w których wydzielają się szkodliwe substancje lub wyraźne nieprzyjemne zapachy, należy zapewnić nierównowagę ujemną, czyli nadmiar objętości spalin nad objętością dopływu.

W chłodnej porze roku w budynkach przemysłowych, po uzasadnieniu, dopuszcza się nierównowagę ujemną w ilości nie więcej niż jednej wymiany powietrza na 1 godzinę w pomieszczeniach o wysokości do 6 m i w tempie 6 m 3 / h na 1 m 2 powierzchni podłogi w pomieszczeniach o wysokości powyżej 6 m.

Instalacje wentylacji wymuszonej ze sztucznym impulsem dla obiektów przemysłowych, w których praca jest wykonywana dłużej niż 8 godzin na dobę, muszą być połączone z ogrzewaniem powietrza.

Instalacje wentylacji nawiewnej połączonej z ogrzewaniem powietrza, a także systemy ogrzewania powietrza należy projektować z wentylatorem rezerwowym lub nagrzewnicą, albo należy przewidzieć co najmniej dwa systemy połączone kanałem powietrznym.

Rozkład powietrza w pomieszczeniach zależy od rozmieszczenia otworów nawiewnych i wywiewnych. Wentylacja pomieszczeń to proces przenoszenia objętości powietrza z otworów nawiewnych, a także ruch powietrza wywołany otworami ssącymi. Wymianie powietrza tworzonej w pomieszczeniach przez urządzenia wentylacyjne towarzyszy ruch cyrkulacyjny środowiska powietrza, którego objętość jest kilkakrotnie większa niż objętość powietrza wentylacyjnego wchodzącego i usuwanego z pomieszczenia. Cyrkulacja mas powietrza jest istotna dla efektywności wentylacji, gdyż jest główną przyczyną rozprzestrzeniania się szkodliwych emisji dostających się skądś do powietrza po całym pomieszczeniu.

Charakter przepływu powietrza zależy od kształtu i liczby otworów nawiewnych, ich umiejscowienia, a także temperatury i prędkości, z jaką powietrze napływa do pomieszczeń. Warianty schematów ruchu powietrza w obiektach przemysłowych przedstawiono na ryc. 5.8.

Ryż. 5.8. Schematy organizacji wymiany powietrza w pomieszczeniu:

A– od góry do góry; B - od dołu do dołu; V -z góry na dół; G - w dół w górę;
D – połączone; mi – połączone

Na charakter rozkładu strumieni powietrza ma wpływ praca urządzeń technologicznych, a ponadto elementy konstrukcyjne budynku. Zadaniem specjalisty projektującego urządzenia wentylacyjne jest uwzględnienie charakteru ruchu mas powietrza w pomieszczeniu, tak aby w obszarze pracy zostały zapewnione zadowalające parametry mikroklimatu, czyli temperatura i prędkość powietrza.

Dysze zaopatrzeniowe. Dysze zasilające

Przy małych prędkościach powietrze porusza się równoległymi strumieniami, które nie mieszają się ze sobą. Ten rodzaj ruchu nazywa się laminarnym i obserwuje się go głównie w małych kanałach, cienkich pęknięciach, a także przy braku kierunkowego ruchu powietrza w różnych konstrukcjach. Wraz ze wzrostem prędkości strumienie zaczynają się mieszać, a cząsteczki powietrza poruszają się bardziej losowo. W przepływie powstają wiry - ruch ten nazywa się turbulentnym. Ruch turbulentny charakteryzuje się występowaniem poprzecznych pulsacji prędkości.

Przejście od ruchu laminarnego do turbulentnego obserwuje się przy pewnych wartościach złożonego parametru zwanego kryterium Reynoldsa:

Gdzie V– prędkość powietrza, m/s; D– wielkość określająca ruch powietrza (średnica lub średnica hydrauliczna kanału powietrznego, wylotu powietrza), m; ν – lepkość kinematyczna powietrza, m 2 /s.

Ruch laminarny w rurach gładkich zamienia się w ruch turbulentny przy Re = 2300. Wraz ze wzrostem chropowatości przejście to następuje przy niższych wartościach kryterium Re.

Organizacja wymiany powietrza w dużej mierze zależy od charakteru strumieni powietrza wentylacyjnego.

Klasyfikacja strumieniowa

Strumień powietrza jest strumieniem ukierunkowanym o skończonych wymiarach poprzecznych. Zasadniczo strumienie dzielą się na swobodne i niewolne, izotermiczne i nieizotermiczne, laminarne i turbulentne.

Darmowe odrzutowce nie mają przeszkód w ich swobodnym rozwoju. Bezpłatny odrzutowiec to taki, którego nie ograniczają ściany. Swobodne strumienie powstają, gdy wpływają do przestrzeni wypełnionej tym samym ośrodkiem, która jest w stosunkowo spokojnym stanie. Ponieważ strumienie powietrza poruszają się w środowisku powietrznym, z hydraulicznego punktu widzenia są zanurzone. Jeżeli gęstość strumienia i otaczającego powietrza jest taka sama, to oś strumienia jest prostoliniowa, ale przy różnych gęstościach oś strumienia jest zakrzywiona. Dysze nieswobodne (ograniczone) to takie, na których rozwój i strukturę aerodynamiczną wpływają bariery; dżety te rozchodzą się w przestrzeni o skończonych wymiarach. W strumieniach izotermicznych temperatura początkowa jest równa temperaturze powietrza otoczenia, czyli w tym przypadku strumień nie uczestniczy w wymianie ciepła z otoczeniem. W strumieniach nieizotermicznych temperatura początkowa powietrza nawiewanego jest wyższa lub niższa od temperatury powietrza otoczenia. Strumień laminarny lub turbulentny charakteryzuje się odpowiednio reżimem laminarnym lub turbulentnym. W urządzeniach wentylacyjnych z reguły stosuje się turbulentne strumienie powietrza.

Na poruszenie powietrza zużywana jest energia: cieplna, której źródłem są nagrzane powierzchnie, lub mechaniczna, za której źródło można uznać np. wentylator lub kombinację energii cieplnej i mechanicznej.

Tworzenie się pól temperaturowych, stężeń szkodliwych substancji (gazów) i prędkości zależy od wzorców propagacji dżetów i ich interakcji.

W zależności od rodzaju energii zużytej na utworzenie strumienia wyróżnia się mechaniczne strumienie zasilające: izotermiczne, nieizotermiczne i konwekcyjne.

Do rozprowadzania powietrza nawiewanego wykorzystywany jest swobodny strumień izotermiczny. Strumień rozszerza się przy wyjściu z otworu, a jego szerokość zwiększa się proporcjonalnie do wzrostu odległości od punktu wypływu. Prędkość stopniowo maleje i zanika w miarę oddalania się. Pomiary ciśnienia wykazały, że ciśnienie statyczne w strumieniu pozostaje stałe i równe ciśnieniu statycznemu w otoczeniu.

W rezultacie, ponieważ ciśnienie statyczne wzdłuż strumienia pozostaje stałe, straty energii w nim są kompensowane przez energię kinetyczną, co powoduje tłumienie prędkości. Ponieważ strumień wyrzuca (zasysa) cząstki otaczającego powietrza, jego natężenie przepływu wzrasta w miarę oddalania się od otworu wlotowego, a jego przekrój wzrasta. W tym przypadku prędkość cząstek stale maleje w wyniku hamowania wywieranego przez otaczające powietrze.

Na ryc. Rysunek 5.9 przedstawia schemat swobodnego strumienia izotermicznego wypływającego z okrągłego otworu.

Ryż. 5.9. Struktura swobodnego strumienia izotermicznego

W strumieniu są dwie sekcje - początkowa i główna. W początkowej części a-b prędkość przepływu we wszystkich punktach przekroju jest taka sama. Prędkość osiowa na długości l o odcinka początkowego jest taka sama i równa prędkości na odcinku wyjściowym V o.

W obszarze trójkąta abs(na odległość l o) we wszystkich punktach strumienia utrzymywana jest ta sama prędkość V o.

Na strukturę strumienia wpływa początkowa turbulencja. Im większa jest turbulencja strumienia przed opuszczeniem dyszy, tym intensywniejsze jest jego mieszanie z otaczającym powietrzem, tym większy jest kąt rozprężania strumienia α w odcinku początkowym, tym krótsza jest długość odcinka początkowego i odwrotnie. W odcinku głównym, na skutek turbulentnego mieszania się z otaczającym powietrzem, masa strumienia napływowego zwiększa się w miarę oddalania się od otworu wlotowego, a jego prędkość stale maleje zarówno na osi strumienia, jak i w części obwodowej. Boczne granice strumienia odpowiadają w przybliżeniu promieniom wychodzącym z punktu zwanego biegunem (punkt 0 ). Ponieważ położenie bieguna strumienia i granica początkowej sekcji strumienia zależą od stopnia turbulencji strumienia, bieguny początkowej i głównej sekcji strumienia mogą się nie pokrywać. Kąt bocznego rozszerzania się głównej części strumienia wynosi 12°25'.

Swobodny strumień jest praktycznie niezależny od kryterium Reynoldsa ( Odnośnie) (dżety są samopodobne). Jedną z głównych właściwości turbulentnego swobodnego strumienia jest zachowanie stałego pędu na całej jego długości:

m V = stała, (5.42)

Gdzie M– masa strumienia zasilającego w jego przekroju; V– prędkość powietrza w tym samym odcinku strumienia.

Umożliwia to przemieszczanie dużych mas powietrza na znaczne odległości, co jest powszechnie stosowane w praktyce wentylacyjnej.

Wiadomo, że swobodny strumień wychodzący z prostokątnego otworu ulega deformacji, przyjmując w przekroju kształt zbliżony do koła.

W zakładach produkcyjnych, komorach itp. Ze względu na obecność otaczających powierzchni strumień swobodny ulega deformacji i zmieniają się jego parametry. Warunki napływu powietrza do konkretnego pomieszczenia mogą być różne, a to determinuje prędkość, temperaturę i dystrybucję powietrza.

Strumień powietrza w obszarze otworu ssącego zachowuje się inaczej. Powietrze napływa do otworu ssącego ze wszystkich stron. Skuteczność ssania charakteryzuje się widmami ssania i pojawia się w niewielkich odległościach od otworów ssących. Zachowanie przepływu powietrza w pobliżu króćca ssącego omówiono w rozdziale 5.9.

W wentylacji należy wziąć pod uwagę specyficzne cechy strumieni nawiewnych i ssących i je zastosować.

Na dynamikę środowiska powietrza w pomieszczeniach duży wpływ mają prądy konwekcyjne, które powstają w wyniku obecności w pomieszczeniu różnego rodzaju powierzchni, których temperatura różni się od temperatury otoczenia. Prądy konwekcyjne mogą mieć charakter rosnący lub opadający.

Tworząc specjalnie zorganizowane sztuczne (mechaniczne) strumienie, należy wziąć pod uwagę konwekcyjne prądy powietrza, tj. Wykorzystaj prądy konwekcyjne jako czynnik, który w określonych warunkach może znacząco przyczynić się do poprawy zdrowia pracy w miejscu pracy.

Otwory nawiewne zdobione są najczęściej dyszami, które wykonane są w formie kratek, abażurów, nawiewników, rurek z możliwością regulacji kierunku rozprowadzania powietrza nawiewanego. Niektóre opcje projektowania otworów wlotowych pokazano na ryc. 5.10.

Ryż. 5.10. Kształty strumieni:

A- ułożone płasko-równolegle; B- osiowosymetryczny; V- stożkowy; G- wentylator (promieniowy); D- układanie; mi- przekrój pierścieniowy; I- przepływający przez ruszt; α - wymuszony kąt rozproszenia

Płaskie strumienie nawiewne powstają, gdy powietrze wypływa z długiego, szczelinowego rozdzielacza powietrza.

Należy zauważyć, że gdy współczynnik kształtu otworów jest mniejszy niż 1:3, strumień, który w miejscu powstania przyjmuje kształt otworu, szybko przekształca się w osiowosymetryczny. Przy współczynniku kształtu większym niż 1:10 strumień uważa się za płaski. Ale nawet w tym przypadku strumienie mogą zmienić się w osiowosymetryczne, ale tylko w dużej odległości od miejsca ich powstania.

Oprócz osiowosymetrycznych i płaskich mogą występować następujące rodzaje dysz, które różnią się także kształtem otworu wylotowego powietrza:

Strumienie wachlarzowe pod kątem α = 90°, które powstają, gdy strumień jest zmuszony do rozproszenia się pod pewnym kątem. W przypadku strumieni pełnych kąt rozprowadzania powietrza w przestrzeni wynosi 360°; przy mniejszym kącie strumień będzie niepełny;

Pierścieniowy, jeżeli strumień wypływa z pierścieniowej szczeliny pod kątem do osi kanału nawiewnego β< 180°, при β около 135° – полой конической, при β = 90° – полной веерной;

Belka, gdy powietrze dostaje się do pomieszczenia przez dużą liczbę otworów o jednakowej wielkości w postaci strumienia składającego się z równoległych strumieni. Jednakże w pewnej odległości od urządzenia zasilającego z poszczególnych strumieni tworzy się wspólny strumień.

Dodatkowo w zależności od umiejscowienia nawiewnika, strumienie mogą nie rozprzestrzeniać się lub rozprzestrzeniać się w płaszczyźnie płotów.

Dysze ograniczone można również podzielić na ślepą uliczkę, tranzytową i tranzytową ślepą uliczkę. W systemach ślepych powietrze nawiewane wchodzi i wychodzi z pomieszczenia przez otwory nawiewne i wywiewne znajdujące się po tej samej stronie pomieszczenia. Podczas transportu strumień wpada w przestrzeń ograniczającą ją z jednej strony i wychodzi z drugiej; w ślepych pomieszczeniach tranzytowych powietrze opuszcza pomieszczenie zarówno od strony wejścia, jak i od strony przeciwnej.

Panele perforowane (dziurowe) stosowane są głównie w niskich pomieszczeniach w celu równomiernego rozprowadzenia powietrza nawiewanego. Taki sposób nawiewu zapewnia zdecydowane zmniejszenie prędkości i wyrównanie temperatur, pomimo wysokich parametrów powietrza rozprowadzanego po całym pomieszczeniu. Zatem dopuszczalna różnica temperatur pomiędzy powietrzem nawiewanym a pomieszczeniem Δ T mniejsza lub równa 15°C, szybkość podawania V mniejsza lub równa 4 m/s (przy kontroli prędkości w obszarze roboczym). Przykład organizacji wymiany powietrza pokazano na ryc. 5.11.

Ryż. 5.11. Dystrybucja powietrza poprzez perforację (perforowana)

a – schemat projektowy stropu; b – rozmieszczenie otworów w suficie; c, d – sposoby rozprowadzania powietrza poprzez kratki perforowane

Otwory w suficie, przez które nawiewane jest powietrze, muszą być małych rozmiarów, aby zapewnić wyciśnięcie powietrza z kanału (komory) rozprowadzającego przede wszystkim pod wpływem ciśnienia statycznego. W takim przypadku, aby jak najlepiej wymieszać strumienie powietrza, sposób przepływu powietrza do otworów powinien być turbulentny. Badania wykazały, że gdy powietrze przepływa przez otwory sufitu perforowanego, już przy wartości kryterialnej Re = 1500 zapewniony jest reżim turbulentny.

Przepływ w dół można wykorzystać do stworzenia odpowiedniej sytuacji meteorologicznej w stałych miejscach pracy (lub miejscach odpoczynku). Strumień powietrza o dużej średnicy i niskiej prędkości jest dostarczany z góry do dołu w okolicę pacjenta. Dopływ ten nazywany jest natryskiem powietrznym metodą opadającego przepływu, ryc. 5.12.

Ryż. 5.12. Wentylacja nawiewna dla stałego miejsca pracy

metoda opadającego przepływu (wymiary w metrach)

KLASYFIKACJA SYSTEMÓW WENTYLACYJNYCH

Główny cel wentylacji – utrzymanie dopuszczalnych parametrów powietrza w pomieszczeniu – można osiągnąć na różne sposoby. Metody dostarczania i usuwania powietrza mogą być bardzo różne.

System wentylacyjny to zespół urządzeń służących do przetwarzania, transportu, dostarczania i usuwania powietrza.

Systemy wentylacyjne można klasyfikować według następujących kryteriów.

1. Zgodnie z przeznaczeniem Dzielą się na nawiewne i wywiewne. Systemy wentylacji nawiewnej dostarczają powietrze do pomieszczenia, a systemy wywiewne usuwają zanieczyszczone powietrze z pomieszczenia.

2. Zgodnie ze sposobem organizacji wymiany powietrza w pomieszczeniu Wyróżnia się systemy wentylacji ogólnej, lokalnej, kombinowanej i awaryjnej.

Ogólny system wentylacji służy do wytworzenia identycznych parametrów powietrza (temperatura tb, wilgotność względna, ruchliwość powietrza Vb) w całej objętości pomieszczenia lub w strefie pracy (= 1,5-2 m od podłogi) w obecności rozproszonych źródeł szkodliwych emisji.

Lokalny system wentylacji tworzy lokalne warunki powietrza spełniające wymagania sanitarno-higieniczne, odmienne od warunków panujących w pozostałej części pomieszczenia. Lokalne systemy wentylacji mogą być wywiewne lub nawiewne. Przy pomocy lokalnych systemów wentylacji wyciągowej (ssącej) zanieczyszczone powietrze usuwane jest na zewnątrz obiektu bezpośrednio ze źródła zagrożenia. Mogą być z wydechem mechanicznym lub naturalnym. Przykładami lokalnych systemów wentylacji wyciągowej są wyciągi, proste parasole, parasole z baldachimem, wyrzutnie boczne, panele wyciągowe, osłony itp.

Lokalne systemy wentylacji nawiewnej dostarczają powietrze do dowolnej części pomieszczenia. Przykładem jest natrysk powietrzny. W tym przypadku strumień powietrza kierowany jest bezpośrednio na stanowisko pracy lub kurtyny powietrzne, za pomocą których zapobiega się przedostawaniu się powietrza przez otwarty otwór. Lokalne systemy wentylacji są kompaktowe i wymagają mniejszego zużycia powietrza.

Korzystają z nich nowoczesne przedsiębiorstwa przemysłowe kombinowane systemy wentylacji – reprezentują różne kombinacje wentylacji ogólnej z wentylacją lokalną.

System wentylacji awaryjnej zapewnia się w pomieszczeniach, w których może nastąpić nagłe uwolnienie substancji szkodliwych w ilościach znacznie przekraczających najwyższe dopuszczalne stężenia. Kaptur awaryjny jest zawsze mechaniczny. Z reguły stosuje się wentylatory osiowe, umieszczane w otworach ściennych bez kanałów powietrznych. Można zastosować także wentylatory odśrodkowe, za pomocą których specjalnymi kanałami usuwane jest zanieczyszczone powietrze. W większości przypadków wentylacja awaryjna włącza się automatycznie.

3. Metodą stymulowania ruchu powietrza Systemy wentylacji dzielimy na mechaniczne i naturalne.

Systemy wentylacji mechanicznej nawiew i wywiew powietrza z pomieszczenia za pomocą wentylatora lub wyrzutnika. Powietrze dostarczane do pomieszczenia może zostać poddane specjalnej obróbce, tj. można podgrzewać, chłodzić, suszyć, oczyszczać z kurzu.

W systemach wentylacji naturalnej(grawitacyjny) ruch powietrza odbywa się pod wpływem ciśnienia spowodowanego różnicą gęstości powietrza wewnętrznego i zewnętrznego, a także pod wpływem parcia wiatru. Następuje naturalna wentylacja niezorganizowany I zorganizowany . Niezorganizowana wentylacja występuje w wyniku nieszczelności konstrukcji budynków, a także podczas otwierania otworów wentylacyjnych i drzwi. Przy zorganizowanej wentylacji naturalnej wymiana powietrza następuje poprzez specjalnie rozmieszczone w obudowach zewnętrznych rygle, których stopień otwarcia jest regulowany z każdej strony budynku (napowietrzanie) lub poprzez specjalnie skonstruowane kanały.

4. Według urządzenia Systemy wentylacyjne dzielimy na kanałowe i bezkanałowe. W systemach kanałowych powietrze jest doprowadzane i usuwane rozbudowaną siecią kanałów (kanały powietrzne). Systemy wentylacji kanałowej i bezkanałowej mogą być mechaniczne lub naturalne. Przykładem bezkanałowego systemu wentylacji jest natrysk powietrza wykorzystujący recyrkulację, czyli napowietrzanie budynku przemysłowego.

W zależności od rodzaju szkodliwych emisji stosuje się różne schematy wymiany powietrza.

Na schematach zastosowano następujące oznaczenia:

PC – pomieszczenie zaopatrzeniowe;

N, P, U – odpowiednio powietrze zewnętrzne, nawiewane i wywiewane;

VU – jednostka wydechowa;

1) Wentylacja kanałem wyciągowym. (Rys. 3.1.)

Ryż. 3.1. System wentylacji wyciągowej.

Wentylacja wyciągowa może być naturalna lub mechaniczna. W budynkach mieszkalnych wentylację wywiewną organizuje się w łazienkach, łazienkach, kuchniach, komorach zbierania śmieci i panelach elektrycznych. W budynkach użyteczności publicznej wentylację wywiewną prowadzi się z magazynów, palarni, garderób i innych pomieszczeń pomocniczych, z których niepożądane jest rozprzestrzenianie się szkodliwych substancji i zapachów.

2) Wentylacja kanałem nawiewnym. (Rys. 3.2.)

Ryż. 3.2. System wentylacji nawiewnej.

Najczęściej stosuje się wymuszoną wentylację mechaniczną. Taki układ wymiany powietrza stosowany jest w holach i foyer kin.

3) Wentylacja nawiewno-wywiewna z bezpośrednim przepływem. (Rys. 3.3.)

Ryż. 3.3. System wentylacji nawiewno-wywiewnej.

Znajduje zastosowanie w większości obszarów budynków użyteczności publicznej, a także w obiektach przemysłowych, gdzie zabronione jest stosowanie recyklingu. Ekstrakcja może być naturalna lub mechaniczna. Zużycie ciepła do ogrzewania powietrza nawiewanego jest maksymalne.

4) Wentylacja nawiewno-wywiewna z częściową recyrkulacją (ryc. 3.4.)

Ryż. 3.4. System wentylacji nawiewno-wywiewnej z częściową recyrkulacją.

K1 i K2 to zawory regulujące ilość powietrza obiegowego.

Aby zaoszczędzić ciepło w zimnych okresach, do ogrzewania powietrza nawiewanego wykorzystywana jest recyrkulacja. Recyrkulacja polega na mieszaniu powietrza wywiewanego z nawiewanym. Mieszanie powietrza może odbywać się przed komorą nawiewną (schemat z recyrkulacją I) i za komorą nawiewną (schemat z recyrkulacją II); stosowane są jednocześnie schematy z recyrkulacją I i II. Częściowa recyrkulacja jest stosowana w konwencjonalnych systemach wentylacyjnych w godzinach pracy. Minimalna ilość powietrza nawiewanego nie może być mniejsza niż norma sanitarna.

5) Układ nawiewno-wywiewny z pełną recyrkulacją. (Rys. 3.5.)

Ryż. 3.5. Układ nawiewno-wywiewny z pełną recyrkulacją.

Zastosowanie takiego systemu wentylacji w godzinach wolnych od pracy znacznie zmniejszy zużycie ciepła na ogrzewanie powietrza.

6) Nawiewno-wywiewna wymiana ogólna, naturalna wentylacja bezkanałowa. (Rys. 3.6.)

Ryż. 3.6. Nawiewno-wywiewny system wentylacji naturalnej bezkanałowy.

1 – źródło ciepła.

Przykładem takiej wentylacji jest napowietrzanie budynków przemysłowych. Aeracja to zorganizowana, naturalna wymiana powietrza, która odbywa się poprzez specjalnie przewidziane, regulowane otwory w płotach zewnętrznych pod wpływem sił grawitacji i energii wiatru.

7) Zapewnij lokalną wentylację bezkanałową.

Mechaniczną wymuszoną wentylację miejscową można realizować wykorzystując urządzenia wentylacyjne działające na powietrze wewnętrzne pomieszczenia. Systemy te służą do natryskiwania stanowisk pracy. Wentylacja miejscowa bezkanałowa zasilana impulsem naturalnym jest rzadko stosowana. Powietrze dostarczane jest poprzez specjalnie wykonane otwory w obudowach zewnętrznych.

8) Układ nawiewno-wywiewny o przepływie bezpośrednim z dopływem wymiany ogólnej i wywiewem lokalnym. (Rys. 3.7.)

Ryż. 3.7. Układ wentylacji nawiewno-wywiewnej o przepływie bezpośrednim z dopływem wymiennika ogólnego i wywiewem lokalnym.

Znajduje zastosowanie w obiektach przemysłowych, w których wydajność odsysania miejscowego jest wystarczająca do usunięcia wszelkich substancji szkodliwych i zgodnie z normami projektowymi nie jest wymagany dodatkowy okap ogólny.

9) Układ nawiewno-wywiewny z dopływem lokalnym i wywiewem ogólnym. (Rys. 3. 8.)

Ryż. 3. 8. Układ nawiewno-wywiewny z dopływem lokalnym i wywiewem ogólnym.

Systemy takie stosuje się w pomieszczeniach, w których ilość powietrza nawiewanego dostarczanego przez lokalne systemy wentylacji nawiewnej jest wystarczająca do rozcieńczenia substancji szkodliwych do maksymalnych dopuszczalnych stężeń. Jako lokalną jednostkę nawiewną można zastosować natryskiwanie miejsc pracy powietrzem zewnętrznym lub, w małych pomieszczeniach, stałe kurtyny powietrzne.

10) Połączone systemy wentylacji. (Rys. 3.9. i 3.10.)

Ryż. 3. 9. Instalacja wentylacji nawiewno-wywiewnej o przepływie bezpośrednim z wymianą ogólną nawiewu i wywiewu oraz ssaniem lokalnym.

System wentylacji pokazany na rys. 3. 9. stosuje się w budynkach przemysłowych i użyteczności publicznej w przypadkach, gdy nie ma możliwości usunięcia z pomieszczeń wszelkich substancji szkodliwych za pomocą miejscowego odsysania U2.

Systemy takie można wdrożyć w gorącej restauracji, w laboratoriach, w galwanizerniach, malarniach itp.

Ryż. 3.10. System wentylacji nawiewno-wywiewnej o bezpośrednim przepływie z nawiewem ogólnym i wywiewnym oraz nawiewem lokalnym.

System wentylacji pokazany na rys. 3. 10. stosowany jest w gorących sklepach, gdzie miejsca pracy są zaopatrzone w powietrze zewnętrzne, ale czyste powietrze nie wystarczy do rozrzedzenia wszystkich szkodliwych substancji uwalnianych w pomieszczeniu, lub w pomieszczeniach z działającą kurtyną powietrzną, która zapobiega napływowi zimnego powietrza przez otwarty otwór.

11) Dzielone systemy wentylacyjne.

Systemy te usuwają nadmiar ciepła za pomocą maszyny chłodniczej, składającej się z dwóch agregatów: zewnętrznego i wewnętrznego. Na zewnątrz zamontowane są: agregat chłodniczy, skraplacz i wentylator chłodzący. W wewnętrznej znajduje się parownik i wentylator, który wymusza cyrkulację powietrza przez parownik. Dopływ powietrza sanitarnego zapewnia się instalując specjalny system wentylacji nawiewno-wywiewnej lub stosując częściową recyrkulację. (Rys. 3.11.)

Ryż. 3. 11. Dzielone systemy wentylacyjne.

a) rozdzielony system wentylacji z zespołem nawiewno-wywiewnym;

b) Split system wentylacji z częściową recyrkulacją powietrza nawiewanego.

I – parownik;