Вентиляция зала заседаний

Рассмотрим пример расчета системы вен­тиляции для зала заседаний, используемого обычно различного рода советами или коми­тетами.

Описание

Основные параметры помещения пред­ставлены в таблице.

Рассчитаем требуемые значения расхода воздуха, и на их основании определим расположение и характеристики воздухораспределителей и вытяж­ных устройств.

Параметры зала заседаний

Размеры помещения
Высота	2,8 м
Ширина	4,7 м
Длина	9,0 м
Общая площадь	42,3 м2
Объем	118,4 м2
Максимальное количество людей в помещении	14
Площадь на человека	3,0 м2

Критерии проектирования

В качестве критериев теплового комфорта выбраны значения параметров, указанные в таблице.

Требуется очень высокое качество воздуха с максимальной концентрацией С0₂ в зоне обслуживания:

С_{СО2 MAX} = 600 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	1,5 0С/м

Стратегия вентиляции

В данном случае может применяться как перемешивающая, так и вытесняющая венти­ляция. Максимальная тепловая нагрузка со­ставляет 78 Вт/м². Плотность заполнения помещения людьми (на одного человека при­ходится 3 м²) довольно низкая.

Таким образом, нет очевидных причин для применения вытесняющей вентиляции. Однако мы включили анализ вентиляции вы­теснением для зала заседаний в качестве аль­тернативы, а в конце главы проведем оценку выбора.

Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха.

Для обеспечения требуемого качества воздуха выбираем уровень стратификации над головами сидящих людей, над кото­рыми формируются конвективные потоки. Было установлено, что в этих условиях требуемый расход воздуха соста­вляет 20 л/с на человека. Так как обычно в помещении кроме людей нет никаких дру­гих требующих учета источников конвективных потоков, расход воздуха для 14 че­ловек равен:

q = 20л/(с*чел.) * 14чел = 280 л/с (1 008 м³/ч)

При расходе 20 л/(с*чел.) увеличение концентрации С0₂ в вытяжном воздухе по от­ношению к приточному выражается в виде:

C_e – C_s = q_CO2 / q_P = 0,0006 л/c / 20 л/с = 0,0003 = 300 ррт

Концентрация С0₂ в приточном воздухе такая же, как и в наружном, а именно C_s = 350 ppm. Концентрация С0₂ в вытяжном воздухе составит:

C_e = C_S + 300 ppm = 650 ppm

Концентрация С0₂ почти удовлетворяет требуемому значению (600 ppm) при исполь­зовании перемешивающей вентиляции. Находим концентрацию С0₂ на высоте дыхания человека (1,1 – 1,5 м от пола):

C_СО2 = 350 ppm + 0,5*300 ppm = 500 ppm

Мы предполагаем, что для сидящего че­ловека действует эффект, благодаря которому концентра­ция С0₂ во вдыхаемом воздухе будет еще ниже.

Полученные результаты представлены в таблицу.

Выделение СО2		0,006 л / (с*чел)
Расход воздуха	q	20 л/ (с*чел)
Повышение концентрации СО2 в вытяжном воздухе по отношению к приточному	Ce – Cs	300 ppm
Концентрация СО2 в наружном воздухе	Ce	350 ppm
Концентрация СО2 в вытяжном воздухе	Cs	650 ppm
Концентрация СО2 в зоне дыхания	CСО2	500 ppm

Расчет воздухообмена из условий теплового комфорта.

Тепловой баланс

Помещение имеет одну наружную стену Теплопередача через внутренние стены, пол и потолок отсутствует. Таким образом, нам нужно рассмотреть только наружную стену. Основным источником теплопоступлений яв­ляется инсоляция, которая рассчитывается с учетом угла наклона солнца над горизон­том, параметров поглощения, отражения и пропускания излучения для окна и харак­теристик аккумулирования тепла поверхно­стями помещения. Величина, обозначенная в таблице как «инсоляция», является эф­фективным средним значением, которое необходимо учитывать при проектировании вентиляции.

Максимальные теплопоступления в летнее время
Люди	14 чел	85 Вт/чел	1190 Вт
Освещение	42,3 м2	15 Вт/м2	635 Вт
Теплопоступления через ограждающие конструкции			140 Вт
Инсоляция			402 Вт
Максимальные теплопоступления			2367 Вт
Удельные теплопоступления			56 Вт/м2
Максимальные теплопотери в зимнее время
Теплопотери через стены и окна			825 Вт
Удельные теплопотери			19 Вт/м2

Вертикальное температурное распреде­ление

Для расчета вертикального распределе­ния температур в помещении используем «правило 50 %». Геометриче­ские параметры определяются по таблице.

Требуемая температура воздуха на высоте 1,1 м от пола	?СО2	22 0С
Максимальный вертикальный температурный градиент	?S	1, 5 0С/м
Температура воздуха у пола	?t	20,4 0С
Высота помещения	h	2,8 м
Разность температур вытяжного воздуха и воздуха у пола	?e – ?t	4,2 0С = sh
Температура вытяжного воздуха	?e	24,6 0С = ?t + sh
Температура приточного воздуха	?s	16,2 0С = ?t — sh
Общая разность температур по всему помещению	?e – ?s	8,4 0С
Разность температур воздуха зоны обслуживания и приточного воздуха	?СО2 – ?s	5,9 0С

Расход вентиляционного воздуха

Расход воздуха q определяется в зависимо­сти от величины ассимилированного тепла Ф и разности температур вы­тяжного и приточного воздуха Q_E – Q_S:

Результаты расчета воздухооб­мена

При выборе в качестве критерия проекти­рования качества воздуха необходимый рас­ход воздуха равен 280 л/с, а при выборе кри­терием проектирования теплового комфорта этот показатель равен 234 л/с. Выбираем большее из этих двух значений:

q_s = 280 л/с = 1008 м³/ч.

Размещение воздухораспредели­телей (BP)

Имеется несколько возможных вариантов размещения. Рассмотрим два варианта.

1) Подача воздуха от торцевой стены

V_Х = 10^-3 * q_S,L*K_Dp

K_Dp — постоянная воздухораспределителя;

Q_S.L — расход приточного воздуха на метр длины воздухораспределителя, л/(с*м).

Расход приточного воздуха записывается в следующем виде:

q_S,L = 280 л/с / 4,7 м = 60 л/(с*м)

Постоянная воздухораспределителя K_Dp оце­нивается значением 3,5. Таким образом, макси­мальная скорость вдоль пола выражается как:

V_Х = 10^-3*60*3,5 = 0,21 м/с

2) Подача воздуха из угловых воздухораспре­делителей

Расход воздуха от каждого воздухораспре­делителя составляет:

q_S,L = 280л/с/2 = 140 л/с

Разность температур внутреннего и при­точного воздуха:

?_CO2 – ?_s = 6⁰C

Выбор воздухораспределителя по каталогу производителя

По каталогу производителя выбираем воз­духораспределитель.

Диаметр приточного воздуховода 250 мм, радиус при­точной поверхности 380 мм. Длина примы­кающей зоны при перепаде температур ?? = 6°С равна 1,8 м.

Теоретический расчет примыкающей зоны

Для определения постоянной воздухо­распределителя K_Dp можно использовать формулу:

K_Dp = (e*b_m) / (a₀*?) = 5,7

е — коэффициент эжекции, е = 1,5;

b_m = 1 (радиальный поток);

а₀ — угол расширения воздушного потока, а₀ = ?/2;

6 = 0,15 м (полагаем высоту потока при­точного воздуха равной 0,15 м).

Длина примыкающей зоны может быть найдена из уравнения:

L_n = 0,005*q_S* K_Dp = 0,005-140-5,7 = 4,0 м.

На рисунке представлен расчетный раз­мер примыкающей зоны одного воздухора­спределителя:

Следует отметить, что примыкающие зо­ны нескольких воздухораспределителей пере­крывают друг друга, и в этом случае мы не мо­жем для определения параметров примыкаю­щей зоны использовать теоретические по­строения.

Воздушные потоки воздухораспределите­лей сливаются в параллельный поток, как по­казано на рисунке.

Комментарий: Пример показывает значи­тельное расхождение между данными производителя и теоретическими расчетами. По данным производителя, рассмотренное рас­положение воздухораспределителей можно считать хорошим, тогда как согласно теорети­ческим расчетам оно недопустимо из-за воз­никающего сквозняка вдоль пола

В таком случае необходимо связаться с производителем и запросить гарантию на работу установок или провести его лабора­торное испытание.

Расположение вытяжных устройств

Вытяжные устройства можно поме­щать в любое место на потолке. В данном случае помещение расположено вдоль ко­ридора с вытяжными каналами, устано­вленными над потолком. Расположение вытяжных устройств на практике показано на рисунке.

Обогрев помещения

Максимальная потребность в тепле в зим­нее время составляет 825 Вт. Отопление мо­жет быть обеспечено радиаторами под окна­ми.

Обсуждение

Качество воздуха с концентрацией С0₂ ниже 1000 ppm может быть обеспечено пе­ремешивающей вентиляцией при расходе воздуха 130 л/с. Вентиляционный воздух не сможет ассимилировать избыточное те­пло (разность температур вытяжного и приточного воздуха составляет 15 °С). Следует рассмотреть возможность исполь­зования потолочных панелей охлаждения (см. рисунок).

Основные показатели проекта

Основные показатели проекта приведены в таблице.

	Общий	На человека	На единицу площади
Расход вентиляционного воздуха	280 л/с 1008 м3/ч	20 л/с 72 м3/ч	2,4 л/(с*м2) 8,5 м3/(ч*м2)
Кратность воздухообмена	8,5 ч-1
Max потребность в тепле	825 Вт		19,5 Вт/м2
Max количество человек в зале	14
Тепло, ассимилируемое вентиляцией	2367 Вт		56,0 Вт/м2
Разность температур вытяжного и приточного воздуха	8,4 0С