IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Воздухораспределение является одной из самых сложных задач, которая, определяет правильность и эффективность работы вентиляции и кондиционирования воздуха. При выборе схемы организации воздухообмена и типа воздухораспределителей рассматриваются следующие вопросы: обеспечение равномерного распределения температуры воздуха в рабочей (обслуживаемой) зоне, предотвращение загрязнения «чистых» зон вредными выделениями «грязных», а также исключение сквозняков и застойных зон.

Правильный выбор схемы организации воздухообмена и воздухораспределителей обеспечивает равномерное распределение воздуха в помещении с целью:

• ассимиляции тепловой нагрузки, как положительной, так и отрицательной;

• ассимиляции взвешенной в воздухе мельчайшей пыли и удаление ее вытяжной системой;

• поддержания в помещении заданной минимальной неравномерности температуры и скорости движения воздуха (градиента температуры и скорости в пределах установленного диапазона по вертикали и горизонтали).

При проектировании систем воздухораспределения следует учитывать фактические особенности помещения, которые могут влиять на распространение (циркуляцию) воздуха:

• наличие препятствий на пути движения воздушных струй;

• наличие локальных интенсивных тепловых источников;

• изменения температуры и/или расхода воздуха (например, в системах с переменным расходом) в приточных струях, влияющие на их дальнобойность.

Воздухораспределители можно классифицировать по схемам организации воздухообмена, которые в свою очередь делятся на две основные группы: перемешивающие и вытесняющие.

Перемешивающую вентиляцию называют еще «распределением воздуха посредством турбулентного потока». Это наиболее популярная система распределения воздуха. Она организуется при помощи ВР, подающих воздух в помещение воздушными струями, имеющими высокую скорость и турбулентность, вызывающими интенсивную циркуляцию воздуха. В результате происходит перемешивание свежего воздуха приточной струи с воздухом помещения. Если происходит полное перемешивание, на определенном расстоянии от места притока параметры воздуха (температура, относительная влажность, скорость движения), а также содержание загрязняющих веществ будут одинаковыми в любой точке обслуживаемого помещения.

Объемный расход приточного воздуха, как правило, невелик по сравнению с общей перемещаемой массой воздуха в помещении. Начальная скорость приточной струи может изменяться в зависимости от конкретных условий в очень широком диапазоне – от 2 до 20 м/с. Разность температур между приточным воздухом и воздухом в помещении также может быть достаточно высокой как в режиме отопления, так и в режиме охлаждения помещения. Температура воздуха будет практически одинаковой там, где обеспечивается достаточно интенсивное перемешивание воздуха, и, напротив, в застойных зонах могут иметь место значительные температурные перепады. Следует отметить, что на наличие и размеры застойных зон, помимо приточных струй, оказывают влияние естественные конвективные потоки, формируемые в конкретном помещении. Формирование конвективных потоков и их характеристик определяется множеством факторов, таких, в частности, как наличие локальных источников тепла, их мощность, размеры и расположение в помещении, теплоизоляция ограждений помещения и т. п. Критичными представляются случаи, когда застойные зоны образуются в рабочей (обслуживаемой) зоне помещения; менее критичны ситуации, когда застойные зоны расположены за пределами рабочей зоны, например, в верхней зоне помещения. Наличие в помещении застойных зон, независимо от вида используемого ВР, более неприятно при отопительном режиме работы вентиляции, в силу естественной тенденции нагретого воздуха перемещаться вверх за пределы рабочей зоны.

Размеры застойных зон можно уменьшить путем соответствующего увеличения объемного расхода и скорости приточного воздуха. Эта, на первый взгляд, банальная операция не должна нарушать комфорт пользователей, находящихся на рабочем участке. В этом смысле довольно проблематичным представляется использование перемешивающих систем с напольным распределением воздуха, когда из-за высокой скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне могут возникать условия ощутимого дискомфорта. Если же условия комфорта не являются обязательными (например, на участках, где не предусмотрено постоянное присутствие людей), то явление температурного расслоения воздуха по высоте может позволить снизить холодильную нагрузку.

Классификация ВР для перемешивающей вентиляции:

1. решетки нерегулируемые и регулируемые;

2. сопла;

3. диффузоры нерегулируемые и регулируемые;

4. щелевые устройства - с одним или несколькими элементами с соотношением сторон 10:1 или более для каждой щели;

5. панельные.

Вытесняющие системы характеризуются крайне низкими значениями рабочей разности температур (разность температуры воздуха в помещении и приточного воздуха) и меньшей относительно перемешивающей вентиляции требуемой холодильной мощностью.

Температура приточного воздуха на выходе из ВР очень близка к температуре воздуха помещения: в офисных помещениях приток имеет температуру 20–23 °С, а рабочая разность температур температурный перепад не превышает 2–5 °С. В помещениях с более активной деятельностью, таких как крупные торговые центры или развлекательные комплексы, температура притока может снижаться до 16–18 °С. В межсезонный период такие ВР хорошо подходят для работы в режиме естественного охлаждения полностью наружным воздухом. Чтобы не создавать турбулентность, воздух подается в помещение с линейной скоростью менее 0,20–0,25 м/с.

При вытесняющей вентиляции воздух поступает в рабочую зону помещения, как правило, через напольные ВР и поднимается вверх, ассимилируя по пути тепло с наиболее нагретых поверхностей (люди, лампы освещения, вычислительная техника, предметы мебели) и увлекая за собой взвешенные в воздухе загрязняющие частицы. Нагретый загрязненный воздух удаляется из помещения через потолочные вытяжные устройства в верхней зоне помещения. В помещении, таким образом, на определенной высоте создается «пограничный» воздушный раздел: снизу чистый воздух с возможностью регулировки его температуры, сверху – скопление более теплого загрязненного воздуха

Сегодня существует огромное множество моделей ВР для вытесняющей вентиляции. Можно лишь пожелать, чтобы выбор делался осознанно с учетом всех значимых функциональных параметров.

В зависимости от расчетного расположения и формы дислокационные ВР делятся на следующие группы:

1. цилиндрические (круглые, полукруглые - пристенные, угловые);

2. плоские (пристенные, встраиваемые в стену);

3. устанавливаемые в пол или на ступенях пола в помещениях-амфитеатрах.

Как бы там ни было, ВР для вытесняющей вентиляции не идеальны и не лишены недостатков, в том числе потому, что их размещение отнимает у помещения определенную полезную площадь, не говоря о том, что определенные возражения может вызвать и просто их дизайн. Несколько отличаются от остальных напольные ВР, поскольку они не имеют плоскости, вдоль которой приточный воздух опускается, прежде чем распространиться по полу. Напольный ВР – круглой или квадратной формы. Подача воздуха – с некоторой вертикальной компонентой скорости. Приточный воздух «взвихривает» воздух помещения вокруг себя, в результате над ВР создается цилиндр, виртуально сравнимый с независимым напольным цилиндрическим ВР.

Распределение воздуха вытеснением особенно подходит для объектов с очень высокими потолками, поскольку позволяет поддерживать заданные микроклиматические условия лишь в пределах установленной «рабочей» зоны, где находятся люди, а не во всем объеме помещения, что, естественно, положительно отражается в сокращении объемного расхода воздуха. Температура приточного воздуха должна всегда быть ниже температуры воздуха помещения, поскольку нужно, чтобы сначала он опустился вниз и двигался сплошным потоком вдоль пола до тех пор, пока потоки, возникающие над источниками тепла в помещении, не увлекут его вверх. И наоборот, если в помещение подается нагретый воздух, происходит обычное перемешивание. Иными словами, по схеме «вытесняющей вентиляции» помещение можно вентилировать и охлаждать, но никак не отапливать. По этой причине для обеспечения эффективного отопления вытесняющую вентиляцию рекомендуется использовать в сочетании с водяным отоплением с местными отопительными приборами – радиаторами, излучающими потолками или нагретыми полами.

Список использованных источников

1. СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

Код для цитирования: Скопировать