Вентиляция помещения класса

0
Просмотров: 818

Рассмотрим пример расчета системы вен­тиляции помещения школьного класса.

Описание

В примере зал заседаний (http://enginerishka.ru/ventilyaciya/ventilyaciya-zala-zasedanij.html) рас­сматривается как помещение класса. Разли­чие состоит в числе находящихся в помеще­нии людей.

Размеры комнаты

Высота

2,8 м

Длина

9,0 м

Ширина

4,7 м

Общая площадь

42,3 м2

Объем

118,4 м3

Max кол-во находящихся в классе людей

64

Площадь на одного человека

0,7 м2

Критерии проектирования

Критерии теплового комфорта в основ­ном такие же, как и в примере (http://enginerishka.ru/ventilyaciya/ventilyaciya-zala-zasedanij.html). Для максимальной тепловой нагрузки допу­скается значение вертикального градиента температур 2 °С/м.

Требуется качество воздуха с максималь­ной концентрацией С02 в зоне обслуживания

ССО2 MAX = 1000 ррт

Требования по тепловому комфорту

Температура в зоне обслуживания

Максимальная температура

24 0С

Минимальная температура

20 0С

Оптимальная (целевая) температура

22 0С

Максимальный вертикальный температурный градиент

2,0 0С/м

Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха

При выборе расхода вентиляционного воздуха 20 л/с на человека, обеспечивающего стратификацию над головами людей, общий расход будет равен 64*20 л/с = 1 280 л/с (4 600 м3/ч), или 30 л/(с*м2) = 110 м3/(ч*м2); кратность воздухообмена 29 ч-1. Такой рас­ход воздуха обеспечивает его качество нам­ного превосходящее требуемый уровень ССО2 MAX = 1000 ррm. Исходя из этого, делаем следующие выводы.

Требуемый уровень качества воздуха, ССО2 MAX = 1000 ррт, может быть обеспечен пе­ремешивающей вентиляцией при расходе воздуха 9,25 л/(с*чел.). Такое значение расхо­да воздуха получено следующим расчетом:

qS = qCO2 / (CCO2MAX*CS) = 0,006 л/с / (1000ppm 350ppm) = 9,25 л/с = 3,33 м3 / м2*ч)

qC02 — выделение C02 находящимся в по­кое человеком, л/с; qCO2 = 0,006 л/с;

CCO2MAX максимально допустимая кон­центрация С02, ррm; CCO2MAX = 1 000 ррm;

CS — концентрация С02 в приточном воз­духе, ppm; CS = 350 ррm.

Верхняя кривая на рисунке показывает, как концентрация С02 в перемешивающей вентиляции (CCO2MAX) меняется в зависимости от расхода воздуха. В вытесняющей вентиля­ции можно ожидать более высокого качества воздуха в зоне дыхания. Etheridge и Sandberg (1996), (см. рис. )показали, что для значе­ний расхода воздуха от 9 до 5 л/(с*чел.) кон­центрация С02 в зоне дыхания составляет только 20—50 % концентрации в зоне обслу­живания. Если предположить, что повыше­ние концентрации в зоне дыхания по отно­шению к приточному воздуху составляет 50 % повышения концентрации в перемешива­ющей вентиляции (в соответствии со значе­нием индекса влияния человека ?EXP= 2), по­лучаем значение концентрации в зоне дыха­ния — нижняя кривая на рисунке.

Таким образом, можно предположить, что требуемое качество воздуха может быть обес­печено при расходе воздуха, близком 5 л/(с* чел.). Так как лабораторные исследова­ния Etheridge и Sandberg (1996) не получили подтверждения на практике, мы слегка пере­страховываемся и выбираем значение расхода воздуха qS = 7л/(с*чел.). Общий расход возду­ха составит:

qS = 7 л/(с*чел.)*64 чел. = 448 л/с = 1 613 м3

что соответствует удельному значению расхо­да воздуха:

qS / AFLOOR = 448 / 42,3 (л/с)/м2 = 10,6 (л/с)/м2 = 38,2 (м3/ч)/м2

Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта

Тепловой баланс

В данном случае производятся такие же расчеты, что и в предыдущем случае (http://enginerishka.ru/ventilyaciya/ventilyaciya-zala-zasedanij.html). Различием является количество находящихся в помещении людей. По­этому для теплового баланса в помещении класса справедливы данные, приведенные в таблице.

Тепловой баланс для классной комнаты

Max теплопоступления в летнее время

Люди

64 чел.

85 Вт/чел.

5440 Вт

Освещение

42,3 м2

10 Вт/м2

423 Вт

Теплопоступления через наружные ограждения

140 Вт

Инсоляция

402 Вт

Max теплопоступления

6406 Вт

Тепло, аккумулируемое конструкциями здания (30%)

1922 Вт

Тепло, ассимилируемое вентиляционным воздухом

4484 Вт

Удельные теплопоступления

106 Вт/м2

Max теплопотери в зимнее время

Теплопотери через стены и окна

825 Вт

19 Вт/м2

Расход воздуха должен обеспечить отвод избытка тепла (Ф) при заданной максималь­ной разности температуры вытяжного и при­точного воздуха ?E?S. Максимальная раз­ность температур задается максимальным градиентом температур в помещении:

?E?F = 20C/м*2,8 м = 5,6 0С

?E?S = 2*( ?E?F) = 11,2 0С

Расход вентиляционного воздуха опреде­ляется по формуле:

q = Ф / (p*CP (?E?S)) = 4484 Вт / (1,004 кДж/кг*0С * 1,20 кг/м3 * 11,2 0С) =

= 3321 л/с = 1196 м3

Результаты расчета воздухообмена

Расход воздуха, необходимый для обеспе­чения качества воздуха (448 л/с) больше рас­хода вентиляционного воздуха, требуемого для ассимиляции тепловыделений (332 л/с). Поэтому мы выбираем большее из этих зна­чений:

qS = 448 л/с = 1 613 м3

При значении расхода воздуха 448 л/с раз­ность температур приточного и вытяжного воздуха составит:

(?E?S ) = Ф / (p*CP*q) = 4484 Вт / (1,004 кДж/кг*0С * 1,20 кг/м3 * 448 л/с) =8,3 0С

Применяя «правило 50 %», получим распределение температуры, указанное в таблице.

Распределение температуры в соответствии с “правилом 50%”

Требуемая температура воздуха на высоте 1,1 м от пола

?OZ

22 0C

Max вертикальный температурный градиент

S

1,5 0С/м

Температура воздуха у пола

?OZ

20,4 0С

Высота помещения

H

2,8 м

Разность температур вытяжного воздуха и воздуха у пола

?E?F

4,2 0С = sh

Температура вытяжного воздуха

?E

24,5 0С = ?F+sh

Температура приточного воздуха

?S

10,2 0С = ?F sh

Общая разность температур по всему помещению

?E?S

8,3 0С

Разность температур воздуха зоны обслуживания и приточного воздуха

?OZ?S

5,8 0С

Размещение воздухораспределите­лей (BP)

Расход вентиляционного воздуха 448 л/с почти в два раза больше, чем для зала заседа­ний (http://enginerishka.ru/ventilyaciya/ventilyaciya-zala-zasedanij.html). В классе труд­но найти такое место для установки воздухо­распределителей, чтобы не возникали сквоз­няки в зоне обслуживания.

Угловые воздухораспределители

Одним из вариантов является размещение в каждом углу класса по воздухораспределите­лю (см. рис.).

Однако учащихся, сидящих близко к BP, могут беспокоить сквозняки. За­метим, что это выводы основаны на данных производителя о размере примыкающей зоны.

Если провести теоретические расчеты, анало­гичные выполненным в предыдущем примере (http://enginerishka.ru/ventilyaciya/ventilyaciya-zala-zasedanij.html), выявится наличие сквозняка вдоль всего пола. Поэтому в реальном случае следует соблюдать осторожность, и, возмож­но провести лабораторные испытания.

Настенные воздухораспределители

Другой вариант — установка воздухора­спределителей вдоль внутренней стены клас­са, на расстоянии приблизительно 9 м.

Расход воздуха (в расчете на 1 м длины воздухораспределителя) составит:

qS /L = 448/9 (л/с)/м = 75 (л/с)/м

Определим мак­симальное значение скорости воздуха у пола:

VX = 10-3 * 75 * 3,5 = 0,26 м/с

Величина скорости больше обычно ука­зываемой как «предельной для сквозняка» 0,2 м/с. Возникшая проблема решается уста­новкой еще одного устройства на противопо­ложной стене, что, однако, приводит к удоро­жанию проекта.

Обсуждение результатов

Как было показано, подача необходимого расхода воздуха в класс является непростой задачей. Это связано с трудностями по выбо­ру воздухораспределителей с малыми размерами примыкающей зоны и, возможно, с необходимостью подачи меньшего расхода воздуха из ближайших к людям воздухора­спределителей.

Расчеты для определения качества возду­ха, температурных условий и возможности формирования зон со сквозняком проводи­лись для полностью заполненного помеще­ния и максимальной тепловой нагрузки. Как известно, «максимальный случай» возникает очень редко. На практике для обеспечения за­щиты от сквозняков необходимо применять режим управления расходом приточного воз­духа, используя систему VAV.

Основные показатели проекта

Общий

На человека

На единицу площади

Расход вентиляционного воздуха

448 л/с

1613 м3

7 л/с

25,2 м3

10,6 л/(с*м2)

38,1 м3/(ч*м2)

Кратность воздухообмена

13,6 ч-1

Max потребность в обогреве

825 Вт

19,5 Вт/м2

Max кол-во человек в помещении

64

Избыток тепла, отводимый вентиляцией

4484 Вт

106,0 Вт/м2

Разность температур вытяжного и приточного воздуха

8,3 0С

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите своё имя

*