Вентиляция офиса

Основной задачей вентиляции в офисе является борьба с избыточным теплом. Качество воздуха обычно обеспечивается большим количеством воздуха, требующегося для ассимиляции теплоизбытков.

Описание

Офисное помещение в котором обычно находится один человек и иногда на более или менее длительное время могут находится два человека.

Длина	4,2 м
Ширина	2,4 м
Высота	2,5 м
Общая площадь	10,1 м2
Объем помещения	25,2 м3

Критерий проектирования

Основной задачей вентиляции является обеспечение теплового комфорта. Для этого при проектировании используется критерий.

Max температура в зоне обслуживания	24 0С
Min температура в зоне обслуживания	20 0С
Max вертикальный температурный градиент	2 0С/м

Требования по качеству воздуха являются:

• соответствие законодательным (нормативным требованиям;

• хорошее качество воздуха.

Стратегия вентиляции

В офисных помещениях качество воздуха не является основной проблемой. В большинстве случаев вентиляция применяется для ассимиляции избыточных тепловыделений. Однако вытесняющая вентиляция используется во многих офисных помещениях, поэтому в примере мы показываем процесс проектирования вентиляционной системы, взяв в качестве критерий качество воздуха.

Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха

Расход вентиляционного воздуха

Решая задачу обеспечения качества воздуха, следует учитывать, что сидящий человек в основном находится в нижней части помещения, поэтому выбираем высоту стратификации загрязняющих веществ 1,3 м от пола (см. рисунок).

В помещении имеются два источника тепловыделения – сам человек и настольная лампа. При вертикальном температурном градиенте помещения 0,3 ⁰С/м, q, приблизительно равен 25 л/с. При температурной стратификации около 1,5 ⁰С/м расход конвективного потока приблизительно равен:

q_v = 5 * (40) l/3*0,35/3=2,3 л/с.

На рисунке указано значение расхода конвективного потока 3,5 л/с. Большие значения результатов измерений расхода могут объясняться тем фактом, что лампа является все-таки не точечным, а реальным источником, имеющим конечные размеры. Поэтому мы принимаем следующее значение расхода:

q_{v лампы} =3 л/с

Количество требуемого вентиляционного воздуха с учетом стратификации равняется сумме расходов в конвективных потоках на выбранном уровне стратификации: q_v = 20 л/с + 3 л/с = 23 л/с (83 м³/ч).

При этом мы не учитываем расход в пото­ке холодного воздуха от окна и другие возму­щающие потоки воздуха, предполагая их пре­небрежимо малыми по сравнению с уже рас­смотренными.

Качество воздуха

Концентрация загрязняющих веществ в вытяжном воздухе вычисляется следующим образом.

Принимая выделение С0₂ от одного чело­века равным 20 л/ч (0,00556 л/с) (Recknagel и др., 2001), получаем значение превышения концентрации С0₂ в вытяжном воздухе над концентрацией в приточном воздухе:

?Се= 0,00556 /31 = 179 ррm

(В данном примере для расчета превыше­ния концентрации С0₂ в вытяжном воздухе над концентрацией в приточном воздухе сле­довало принимать расход воздуха q_v = 23 л/с).

Согласно проведенным исследованиям (Nielsen, 1993, 2), концентрация в нижней зо­не (зоне обслуживания) составляет долю, равную 0,1—0,3 концентрации в вытяжном воздухе. Skistad (1994) считает, что величина доли составляет 0,5—0,7 для офиса с расходом воздуха 21,1 л/(с.чел.). В данном примере принят коэффициент 0,3. Значение превы­шения концентрации С0₂ в зоне дыхания над концентрацией в приточном воздухе:

?Сеxp = 0,3 * ?Се = 0,3 * 179 ppm = 54 ppm

Принимая концентрацию С0₂ в наруж­ном воздухе 350 ppm, получаем концентра­цию в зоне дыхания:

Сеxp = 350 ppm + 54 ppm = 404 ppm

Сравнивая с обычно принимаемым пре­дельным значением концентрации С0₂, равным 1000 ppm, находим, что качество воздуха при заданных условиях очень хоро­шее. Проведя аналогичные вычисления для перемешивающей вентиляции, получим значение концентрации в зоне дыхания та­кое же, как и в вытяжном воздухе, то есть: 350 ppm + 260 ppm = 610 ppm (для расхода воздуха q_v = 21,3 л/с). Такое качество воздуха также можно приз­нать очень хорошим.

Расчет воздухообмена из усло­вий обеспечения теплового ком­форта

Тепловой баланс в офисном помещении:

Освещение = 100 Вт;

Люди = 85 Вт;

Солнечная радиация = 200 Вт;

Итого = 385 Вт.

Для упрощения расчетов мы пренебрегаем потерей или притоком те­пла от окружающих предметов, но учитываем аккумулирование тепла конструктивными элементами здания и дневные теплопоступления от солнечной радиации, используя для этих показателей типичные «чистые» зна­чения, т. е. освобожденные от всех прочих возмущающих факторов.

Максимальная, допустимая на практике разность температур равна 8 – 10°С (при условии, что воздухораспределитель может функционировать при таком перепаде без образования слишком большой примыкаю­щей зоны).

Приняв значение разности тем­ператур 9°С, находим результирующий рас­ход воздуха:

Результаты расчета воздухообмена

Расход вентиляционного воздуха

Расход вентиляционного воздуха, необходи­мый для ассимиляции избыточных тепловыде­лений, много больше расхода, требующегося для обеспечения хорошего качества воздуха, по­этому выбираем большее из этих двух значений:

qs = 36 л/с (130 м³/ч).

Расчетное качество воздуха

Производя такие же вычисления, получаем следующие результаты:

Расчетная концентрация С0₂

Приточный воздух	350	ppm
Количество человек в помещении	1	2
Увеличение концентрации вследствие присутствия людей	167 ppm	333ppm
Зона обслуживания	433 ppm	517 ppm
Вытяжной воздух	517 ppm	683 ppm

Расчетная температура

Применяя «правило 50 %» и взяв для по­казателя увеличения температуры от уровня приточного до температуры вытяжного воз­духа значение 9 ⁰С, а температуру приточ­ного воздуха 16 ⁰С, получаем результирую­щее распределение температуры в поме­щении.

На рисунке представлен график распре­деления температуры воздуха.

Комментарий: Во всех примерах воздух подается при очень низкой температуре. Поэтому очень важно, чтобы проектиров­щики выбирали воздухораспределители способные работать при таком перепаде температур без образования сквозняков у пола.

Для решения этой проблемы необходимо применять воздухораспределители с хоро­шим перемешиванием внутреннего и приточ­ного воздуха.

Размещение воздухораспределите­лей

Места расположения воздухораспреде­лителей

Вентиляционное оборудование часто размещают таким образом, что приток воздуха производится от внутренней стены за дверью. В результате — зона сквозняков уда­лена от ног людей. Кроме того, в этом месте воздухораспределитель не закрывается ме­белью. Вытяжное устройство также распо­ложено во внутренней стене, при этом коли­чество вытяжных каналов минимально.

На рисунке представлен пример под­ходящего воздухораспределителя. Он монти­руется в стену, передняя панель воздухора­спределителя имеет ширину 600 мм, высоту 500 мм.

Комментарий: Документация на воздухо­распределитель действительна для разности температур зоны обслуживания и притока 5 °С . На рисунке видно, что ожидаемая разность температур приточного воздуха и воздуха зоны обслуживания больше 6 ⁰С. По­этому размеры примыкающей зоны будут больше указанных на диаграмме производи­теля.

Более того, если воздухораспределитель размешается не на плоской стене, а в углу, при­мыкающая зона также увеличивается. Однако это не имеет решающего значения — будет ли примыкающая зона больше на один метр или чуть больше. Поэтому можем сказать, что выбранный воздухораспредели­тель подходит для поставленных целей.

Перед окончательным выбором воздухо­распределителя необходимо выяснить, на ка­кой высоте производился замер скорости, указанной в документации (2 см, 5 см или 10 см над полом). Если эти данные специаль­но не указаны в документации, соответствую­щая информация должна быть получена у производителя.

Основные показатели проекта

Избыточные тепловыделения	38,2 Вт/м2
Избыточные тепловыделения, ассимилированные вентиляционным воздухом	38,2 Вт/м2
Расход вентиляционного воздуха
— на 1 м2	3,6 л/с (12,9 м3/ч)
— на 1 человека	36 л/с (130 м3/ч)
Кратность воздухообмена	5,1 ч-1

На данном сайте (блоге) изложены сведения и даны рекомендации, необходимые для проектирования систем вентиляции, кондиционирования, систем отопления и канализации, водоотведения и водоснабжения. Так же описаны технологии монтажа, эксплуатации и сервиса этих систем.

Приведены методики и примеры различных расчетов (гидравлических, балансировка систем, подбора оборудования и т.п.).

Данный сайт предназначен как для начинающих инженерно-технических работников, так и для профессионалов, занятых в различных энергетических областях.