X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Расчет схем организации воздухообмена включает две взаимосвязанные задачи-это определение схемы подачи и удаления воздуха и количества приточных и вытяжных отверстий.

Для расчета систем воздухораспределения используются фундаментальные уравнения гидрогазодинамики. В общем случае для описания воздушного потока математическая модель включает восемь нелинейных дифференциальных уравнений (уравнения количества движения, уравнения неразрывности, уравнения энергии и уравнения переноса). Аналитическое решение этой системы не представляется возможным, на практике используются численные методы расчета. Численное решение уравнений гидрогазодинамики требует больших затрат времени (порядка 3000 итераций) и достигает до 17 млрд. вычислений в узлах для помещения с числом ячеек 90×90×90.

Первое численное описание движения воздушных потоков в помещении было сделано в 70-х годах прошлого века Нильсеном. В настоящее время существует достаточно много программных продуктов, способных решать задачи вычислительной гидрогазодинамики применительно к вентиляционным течениям на высоком уровне: ANSYS/CFX, ANSYS/Fluent, STAR-CD, STAR-CCM+, CF design (Autodesk Simulation CFD), Flow Vision и др.

Анализ зарубежных работ [1] показал, что за последние 20 лет было проведено достаточно много исследований в области вентиляции и кондиционирования воздуха, основанных на методах компьютерного моделирования. В отечественной практике большое влияние на развитие аэродинамических основ вентиляционных течений оказали влияние работы Абромовича Г.Н. [2], Гримитлина М.И. [3] и др.

Большинство из представленных на отечественном рынке программных продуктов ориентированы на жилые и общественные здания.

В работе [4] при проектировании системы вентиляции машиностроительного завода STAR-CCM+ – CFD-пакета, разработанного компанией CD-Adapco, вентиляционные потоки моделировались с учетом больших теплопоступлений от технологического оборудования, преимущественно за счет радиационной составляющей теплообмена. Моделирование воздушной среды помещения и определение параметров приточного воздуха проводилось в несколько этапов: построение расчетной области, разбиение расчетной области на ячейки, задание граничных и начальных условий и выбор модели турбулентности для выбранной физической картины вентиляционных течений. Данная программа позволяет проанализировать различные варианты подачи воздуха в производственные помещения. Продолжительность расчетов с использованием данной программы занимает две-три недели.

При проектировании систем вентиляции больших объемных помещений перспективным является использование компьютерных аэродинамических программ (CFD-программы).

В работе [5] предлагается аналитический метод расчета систем воздухораспределения для помещений с теплоизбытками и загрязнениями. При ряде допущений с использованием данной методики можно определить требуемый воздухообмен в помещениях. При этом для различных зон помещения воздухораспределители рекомендуется подбирать отдельно. Практических результатов использования данной методики в работе не приводится.

В 90-х годах прошлого века в нашей стране разработан программный продукт «Привоз-W» для комплексного расчета систем воздухообмена и воздухораспределения. Результатом расчета программы является массив данных, в котором отражены параметры воздуха на выходе из воздухораспределительного устройства, тип воздухораспределителя (ВР), минимальное количество ВР, требуемое количество приточного воздуха, параметры воздушной среды в рабочей зоне и др.

Расчет систем с использованием компьютерных программ необходимо, как правило, дополнять натурным экспериментом. Использование компьютерных аэродинамических моделей для сложных объектов требует высокой квалификации проектировщиков, кроме того картина распределения скоростных и температурных полей по объему получается не всегда достаточно точной.

В последнее время получили распространение промежуточные способы описания и расчета распределения параметров в помещении, основанные на методе позонных тепловых балансов. Суть метода состоит в разделении помещения на отдельные зоны. Деление вентилируемого помещения на два контрольных объема позволяет более достоверно описывать вентиляционные потоки в помещении и определять требуемый воздухообмен с учетом тепловоздушных процессов [6]. В работе проведен комплексный расчет воздухообмена и воздухораспределения с учетом закономерностей формирования струйных течений и типа воздухораспределительного устройства. Даны практические рекомендации по определению воздухообмена для лаборатории строительных конструкций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Владимирова, Н.А. Расчет кондиционирования воздуха во внутренних помещениях зданий (программный комплекс ANSYS/ CFX 10.0) / Н.А. Владимирова // Сборник трудов Седьмой конференции пользователей программного обеспечения CAD FEM GmbH (Москва, 23–24 мая 2007 г.) / Под ред. А. С. Шадского. – М.: Полигон–пресс. – 2007. – С.3538.

2. Теория турбулентных струй. Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Крашенинников С.Ю., Секундов А.Н., Смирнова И.П.— Изд. 2-е, перераб. и доп.Под ред. Г.Н.Абрамовича. — М.: «Наука», 1984.

3. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях.— Изд. 3-е, доп. и испр. — СПб.: Изд-во «АВОК Северо-Запад», 2004.

4. http://zvt.abok.ru/upload/pdf_articles/63.pdf

5. Живов, A.M. Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий. Типы, область применения, принципы проектирования Текст. / A.M. Живов [и др.] // АВОК. 2001. - № 5. - С. 36-46.

6. Саргсян, С. В. Расчет воздухообмена методом позонных балансов лаборатории испытаний строительных изделий и конструкций на огнестойкость / С. В. Саргсян, А. Д. Спирин // Вестник МГСУ. Научно-технический журнал. - 2014. - N 8. - С. 127-135. - Библиогр.: 15 назв. . - ISSN 1997-0935.

Код для цитирования: Скопировать