Вентиляция аудитории

0
Просмотров: 1 477

Рассмотрим выбор системы вентиляции для аудитории, служащей примером помещения, в котором люди сидят на разной высоте.

Описание

Схема аудитории представлена на рисунке. Курение в помещении запрещено. В аудитории может находиться максимум 200 человек, но обычно аудитория заполнена только частично.

Обычный режим использования аудитории: помещение занято в течение 45 минут, после чего следует перерыв 15 минут. Работа в помещении начинается с 08:15 утра, заканчивается приблизительно в 15:00.

Параметры аудитории

Размеры помещения

Высота

6, 0 м

Средняя ширина

15,5 м

Длина

22,0 м

Общая площадь

341, 0 м2

Объем

1600 м2

Максимальное количество людей в помещении

280

Площадь на человека

1, 14 м2

Требования по тепловому комфорту

Температура в зоне обслуживания

Максимальная температура

26 0С

Минимальная температура

20 0С

Оптимальная (целевая) температура

23 0С

Максимальный вертикальный температурный градиент

2, 0 0С/м

Критерии проектирования

В качестве критерия качества воздуха вы­двигается требование недопустимости превы­шения концентрации С02 в зоне дыхания ве­личины 1000 ррт.

Стратегия вентиляции

Аудитория — высокое помещение, и ос­новной проблемой в нем является тепловыде­ления от людей. Вентиляция вытеснением представляется в этом случае оптимальным решением.

На рисунке показаны два варианта разме­щения воздухораспределителей. Оба вариан­та успешно применялись на практике. При размещении, показанном на рисунке А, воз­дух подается перед слушателями, а при разме­щении на рисунке Б — под сиденья. В обоих случаях удаление воздуха производится из верхней зоны на уровне потолка.

Когда люди сидят на разной высоте, воз­дух подтекает к конвективным потокам с раз­ных уровней. Таким образом, качество воздуха для сидящих в верхней части помещения будет хуже, чем для людей в ни­жней части помещения.

Размещение воздухораспределителей под сиденьями было бы хорошим решением, если бы можно было «удержать» свежий воздух между рядами. Однако из-за наличия разрыва рядов, например, ступенями прохода, свежий воздух будет опускаться вниз вдоль ступеней, стекать как вода, и не будет по­падать в конвективные потоки вокруг людей.

В данном примере мы выбираем подачу воздуха под сиденья и вытяжку в потолке, как показано на рисунке Б.

Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта

Теплопоступления в помещении предста­влены в таблице.

Люди в помещении

280 чел.

85 Вт/чел.

23800 Вт

69,8 Вт/м2

Освещение

341 м2

10 Вт/м2

3410 Вт

10,0 Вт/м2

Итого

27210 Вт

79,8 Вт/м2

Тепло, ассимилированное вентиляционным воздухом

19047 Вт

55,9 Вт/м2

Основными источниками тепловыделений являются люди, находящи­еся в аудитории. В течение 45 минут аудито­рия испытывает максимальную нагрузку, за­тем она освобождается на 15 минут перед сле­дующей лекцией. Расчетная величина теплопоступлений может быть определена с учетом режима использования помещения и аккуму­лирования тепла элементами конструкций.

Мы приняли, что вентиляционный воздух должен ассимилировать 70 % максимальной тепловой нагрузки.

Перед расчетом расхода вентиляционного воздуха рассмотрим распределение темпера­туры в помещении. Во-первых, если мы пред­положим, что 1/3 общего повышения темпе­ратуры в помещении приходится на рост тем­пературы от уровня подачи приточного возду­ха до температуры воздуха у пола, темпера­турное распределение будет приблизительно таким, как представлено на рисунке, при удовлетворении требований по температуре . В этом случае значения тем­пературы лежат в расчетных границах. Раз­ность температуры вытяжного и приточного воздуха становится равной 9 0С, в результате расход воздуха принимает значение I 757 л/с (6 324 м3/ч).

Следует стремиться к более равномерному температурному распределению, при кото­ром температура верхней части помещения будет ниже, а температура у пола — выше.

Для достижения этого могут быть ис­пользованы воздухораспределители с хоро­шим уровнем перемешивания приточного и внутреннего воздуха, либо их можно раз­местить под сиденья. В этом случае «правило 50 %» в отношении температурного распре­деления является более вероятным (см. рисунок). Для такого случая разность температу­ры вытяжного и приточного воздуха 10 0С и, соответственно, расход воздуха I 581 л/с (5 691 м3/ч).

Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха

В данном случае преследуется цель полу­чения структуры потока воздуха, показанной на рисунке А. Однако мы знаем, что в конце рядов структура потока более сходна с пред­ставленной на рисунке Б. Это означает, что при определении расхода вентиляционного воздуха мы должны быть реалистичными и не рассчитывать на все преимущества выте­сняющей вентиляции.

Например, необходимый расход вентиля­ционного воздуха в случае применения пере­мешивающей вентиляции может быть опре­делен следующим образом.

Максимальное увеличение концентрации С02 на человека равно:

?Ссо2 = (1000 — 350) ррт = 650 ррт

(при условии, что концентрация С02 в при­точном воздухе равна 350 ррт).

Минимальный расход вентиляционного воздуха на человека определяется как:

qs/n = n*qCO2 / ?CCO2 = 0,006 / 650*10-6 = 9,2 л/(с*чел.)

При наличии 280 человек в помещении минимальный расход воздуха при хорошей перемешивающей вентиляции в стационар­ных условиях равен:

qs= 280 * 9,2 л/с = 2 576 л/с (9274 м3/ч).

Как сделать параметры вытесняющей вентиляции лучше, чем перемеши­вающей?

При подаче 9,2 л/с на человека под сиде­нья мы можем получить выигрыш из-за эф­фекта. Качество воздуха в зоне дыхания будет суще­ственно лучше, чем при использовании сме­сительной вентиляции. Это положение иллю­стрируется на рисунке.

Рециркуляция

Расчеты показывают, что расход воздуха, требующийся как для обеспечения качества воздуха, так и для теплового комфорта, мень­ше оптимального для применения вытесняю­щей вентиляции. В этом случае использова­ние рециркуляции может быть интересным решением в таких климатических условиях, где рециркуляция становится более эконо­мичным способом использования воздуха, чем применение наружного воздуха. Общие параметры системы рециркуляции предста­влены на рисунке.

В качестве примера предположим, что расход приточного воздуха (qs) равен 10 л/с на человека, и 40 % приточного воздуха соста­вляет рециркуляционный воздух. Концентра­ция С02 в вытяжном воздухе задается соотно­шением:

Се – Ср = qCO3 / qр

се — концентрация С02 в вытяжном воз­духе, ррт;

ср — концентрация С02 в наружном воз­духе, ррт; ср = 350 ррт;

qсо2 — выделения С02 при дыхании одно­го человека, л/с; qсо2 = 0,006 л/с;

qp — расход наружного воздуха, л/(с*чел.); qp = 6л/(с*чел.).

Подставляя эти значения, получаем:

се = 350 ррт + 0,006/6 = I 350 ррт

Концентрация С02 в приточном воздухе определяется как:

Cs = (qr*Ce + qP*Cp) / qp

qr — расход рециркуляционного воздуха, л/(с*чел.); qr = 4 л/(с*чел.);

qs — расход приточного воздуха, л/(c* чел.); qs = (10 л/с*чел.).

В результате получаем:

Cs = (4 л/с * 1350 ррт + 6 л/с * 350 ррт) / 10 л/с = 750 ррт.

Концентрация С02 в зоне дыхания, сехр, задается в виде:

сехр =( I / Eехр )* (се – сs) + сs

где Eехр — индекс влияния человека.

По рисунку мы можем оценить индекс влияния человека в диапазоне от 3 до 4 при расходе приточного воздуха 10 л/с. Это оз­начает, что при Eехр = 3 ожидаемая концентра­ция С02 в зоне дыхания равна:

сехр = I/3 (1350 ppm – 750 ppm) + 750 ppm = 950 ppm

При Eехр = 4, мы получаем:

сехр = I/4 (1350 ppm – 750 ppm) + 750 ppm = 900 ppm

Обсуждение результатов

Результаты расчетов показывают, что ка­чество воздуха и требования теплового ком­форта могут быть обеспечены при расходе воздуха, меньшем 20 л/(с*чел.), т. е. величи­ны, которая была раньше признана необхо­димой для вытесняющей вентиляции. Таким образом, применение рециркуляции и правильное размещение воздухораспределителей позволяет уменьшить расход наружного воз­духа приблизительно на 40 % по сравнению с перемешивающей вентиляцией.

Комментарий: Представленные здесь тео­ретические расчеты, так же как и субъектив­ные наблюдения из практического опыта, указывают на преимущества применения вытесняющей вентиляции. Однако эти выводы пока еще не проверены экспериментально.

Размещение воздухораспределителей. Положение воздухораспределителей

Воздухораспределители размешаются под сиденьями. В настоящее время имеется множество воздухораспределителей различного типа, поэтому при их выборе необходимо убе­диться, что размеры примыкающей зоны и температурные характеристики данного устройства не создают сквозняков у ног сидя­щих в помещении.

Положение вытяжных устройств

Вытяжные устройства должны распола­гаться в самой высокой точке помещения.

Основные показатели проекта

Расход вентиляционного воздуха

Общий

qs, л/с

На человека

qs/n , л/(с*чел.)

На единицу площади

помещения,

qs / At

л/(с*м2)

м3 / (ч*м2)

Расход наружного воздуха

1680

6

4,9

17.7

Расход рециркуляционного воздуха

1120

4

3,3

11,8

Расход вентиляционного воздуха

2800

10

8,2

29,5

Кратность воздухообмена

6,3 ч-1

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите своё имя

*