Р о з д і л в о с ь м и й

Повітророзподільники і витікачі повітря

Рухливість внутрішнього повітря – один із найбільш важливих параметрів, що впливають на відчуття комфорту.

Швидкісні поля, що формуються в ЗО (РЗ) приміщень повітряними струменями залежать від типу повітророзподільників і їх геометричних форм, початкових швидкостей і температур струменя, а також від взаємодії з природними конвективними і витікальними потоками.

Існує ряд загальних вимог щодо комфортності швидкості і температури внутрішнього повітря ЗО (РЗ): величини цих двох параметрів повинні змінюватись в просторі і в часі, не спричиняючи відчуття дуття; деякі частини людського тіла (щиколотки, тильна частина шиї) найбільш чутливі до дуття; температура повітря повинна змінюватись з висотою; підвищена температура рекомендується на рівні нижче колін; для відчування “свіжості” потрібні підвищені швидкості при підвищених температурах (зміна швидкості на 0,15 м/с еквівалентна зміні температури на 1 ^оС).

На параметри внутрішнього повітря в даній точці приміщення (температуру і швидкість) впливають: швидкість і напрямок витікання повітряних струменів із повітророзподільників; різниця температур притікального і внутрішнього повітря; форма і місце розміщення повітророзподільників (їх отворів); розміщення отворів для витікання внутрішнього повітря; розміри і форма приміщення; температури поверхонь огорож приміщення; розташування, форма і інтенсивність джерел тепловиділень; рівень турбулізації внутрішнього повітря.

8.1 Повітророзподілення в приміщеннях будинків

громадського-житлового призначення

8.1.1. Стельові повітророзподільники

О дним і тим же стельовим повітророзподільником розподіляти нагріте і охолоджене повітря є проблематично, якщо при нагрітому повітрі потрібно прогріти ЗО, а при охолодженому повітрі – уникнути в ній протягів.

Рис.8.1. Круглий в плані пристельовий повітророзподільник

типу “Varidall” (LТG, KuK)

Розподілення з-під стелі теплого повітря з К (^оС) без уникнення над підлогою “озера холодного повітря” дотепер реалізувати було неможливо (без перевищення нормативної рухливості повітряних потоків на висоті голови людини в ЗО).

Навіть спеціальні повітророзподільники типу “тепле-холодне повітря” (рис.8.1) повністю не розв’язують цієї проблеми.

При цьому треба або погоджуватись з тим, що при нагрітому притікальному повітрі рухливість повітря в верхній частині ЗО перевищує нормативну, або треба прогрівати приміщення до прибуття людей.

Рис. 8..2. Стельові повітророзподільники для нагрітого і охолодженого повітря:

а – типу “Krantz”; b – зі змінним кутом нахилу лопаток завихрювача (типу “K+L”);

с – з поворотними скерувальними лопатками (Trox);

d – з боковим перетіканням повітря при нагріванні ЗО та струменем,

скерованим вертикально вниз (Strulik)

У високих приміщеннях різниця рухливості повітря в області голови і ніг людей, які перебувають в ЗО, невелика (якщо розподілення повітря відбувається скерованим в напрямку підлоги закрученими струменями, які формуються лопатковими вихровими повітророзподільниками (рис.8.2, б)). Продуктивність цих повітророзподільників до 10000 м³/год при Ø630 мм. Крім таких повітророзподільників існують ще й інші; наприклад, вертикально з-під стелі звисає циліндричний перфорований корпус, з отворів якого повітря витікає радіально при охолодженні ЗО приміщення і вертикально вниз при її нагріванні (рис.8.2, а).

В службових (офісних) приміщеннях нормальної висоти ця проблема не виникає, оскільки зникає варіант повітряного нагрівання зони обслуговування з-під стелі. Повітророзподільники, якщо вони встановлені під стелею, служать тільки для розподіляння охолодженого повітря. Обігрівання ЗО відбувається за рахунок нагрівальних приладів СО, які розміщуються переважно під вікнами.

Я кщо застосування систем обігрівання (СО) в службових приміщеннях є небажане або неможливе, тоді доцільно використовувати стельові вихрові повітророзподільники змінної витрати первинного повітря (рис. 8.3).

Рис.8.3. Вихрові повітророзподільники змінної витрати

для розподіляння теплого і холодного повітря (типу “Krantz”):

Δt_р = 10 К; D – вінець завихрювальних лопаток; V – запірно-регулювальний тарілчастий клапан

Такі повітророзподільники обмежують виникнення протягу за охолодження ЗО і не допускають теплового розшарування повітря по висоті приміщення при її нагріванні. Об’ємна витрата таких повітророзподільників 180 м³/год при Ø160 мм і 450 м³/год при Ø250 мм.

Якщо такі вихрові повітророзподільники використати неможливо (згідно конструкційних і архітектурних вимог), то тоді доцільно застосувати стельові щілинні повітророзподільники з продуктивністю 50…70 м³/(год·м щілини). Схема циркуляції повітряних потоків і епюра розподілення швидкості при використанні повітророзподільників цього типу зображені на рис. 8.4. Відстань між рядами повітророзподільників приблизно рівна половині висоти приміщення (приміщення нормальної висоти біля 3 м). Зміна відносної осьової швидкості притікального струменя із відносною відстанню зображена на рис. 8.5.

Рис. 8.4.Схема циркуляції повітряних потоків і епюра розподілення швидкостей при використанні стельових щілинних повітророзподільників

Рис. 8.5. Зміна відносної осьової швидкості ізотермічного струменя

з відносною відстанню: m – коефіцієнт змішування первинного

і вторинного (внутрішнього) повітря

Якщо у щілинному отворі передбачити скерувальну лопатку, то можна змінювати кут витікання  від 0° до 45° (щодо вертикалі) і відповідно спрямовувати притікальний струмінь. При більшому куті струмінь може «прилипати» до стелі.

Однак, якщо струмінь почергово витікає на обидві сторони від вертикалі, то кут α може змінюватись від 0° до 90° (без виникнення ефекту «прилипання»). Для цього використовують щілинні повітророзподільники з поворотними валиками (рис.8.6), повітропродуктивність яких може досягати 150 м³/(год·1 м) і більше. На рис. 8.7 зображене поле швидкостей, створене щілинним повітророзподільником без ефекту «прилипання» струменів.

Рис. 8.6. Щілинні повітророзподільники з поворотними валиками:

а - елемент типу “EMCO”; b – валик щілинний типу “LTG”; с – плитка (панелька) типу “Trox”

Рис.8.7. Поле швидкостей, яке створене регульованим щілинним повітророзподільником

З поворотним щілинним валиком (див.рис.8.6)

Регульовані щілинні повітророзподільники з поворотним валиком налагоджуються найчастіше один раз після їх монтажу, або за зміни призначення приміщення. Автоматичне і навіть ручне регулювання майже не застосовується у зв’язку з високою вартістю.

Конструкційні схеми інших стельових повітророзподільників вказані в табл. 8.1.

Таблиця 8.1

Конструкційні схеми стельових повітророзподільників [1]

8.1.2. Струминне повітророзподілення в зальних приміщеннях

Для охолодження зони обслуговування театральних і глядацьких залів доцільно застосовувати підлогові повітророзподільники (рис.8.8).

Рис.8.8. Вихровий підлоговий повітророзподільник

(типу “Krantz”;”K+L”; “LTG”; “Rox”; “Trox”)

В разі функціонально змінного використання зального приміщення такий спосіб повітророзподілення не можна застосовувати. Тоді потрібно розподіляти холодне повітря зверху-вниз за допомогою стельових тарілчастих повітророзподільників (плафонів), або бокових настінних повітророзподільників [2]. За оптимальної інтенсивності струменів і рівномірного розміщення крісел по підлозі встановлюється певна стабільна циркуляція повітряних потоків в залі (рис.8.9).

Рис. 8.9. Циркуляція повітряних потоків в театральній залі

при розподіленні охолодженого повітря за допомогою тарілчастих повітророзподільників:

а – перетікання повітряних потоків через залу зі стабільною циркуляцією

b – перетікання з нестабільною циркуляцією

Якщо місця глядачів рівномірно розміщені по підлозі зали, то орієнтовна величина чисел Архімеда рівна

, (8.1)

де - середня температура внутрішнього повітря за межами притікального струменя, К; – початкова температура струменя, К; – діаметр (серединник) повітророзподільника тарілчастого типу; – середня за витратою початкова швидкість струменя.

Для того, щоби циркуляція повітряних потоків в приміщенні була стабільною, потрібно забезпечувати сталість числа навіть при змінному холодопостачанні. Для цього необхідно змінювати різницю температур ( ) пропорційно до початкової швидкості струменів (за рахунок регулювання як первинної витрати , так і початкової температури ).

Приклад 8.1. Якщо розрахункова різниця температур зменшиться до 90 % від максимальної розрахункової величини, то потрібно відповідно зменшити початкову швидкість повітряного струменя на величину (95 %). Визначити початкову витрату холодного струменя.

Розв’язування.

В цьому випадку початкова обємна витрата холодного струменя буде рівною

.

Замість зменшення величини можна зменшити далекобійність струменя за рахунок збільшення коефіцієнта змішування m, наприклад, застосувавши регульовані стельові повітророзподільники (рис.8.2). В кожному випадку, з метою достатнього провітрювання ЗО, щонайменше 50 % витікального повітря мусить вилучатись з припідлогового простору.

Недоліком струминного повітророзподілення з-під стелі є те, що струмені притікального повітря змушені пробивати шар теплого забрудненого повітря пристельової зони, що спричиняє нестабільність циркуляції повітряних потоків в ЗО. Крім цього забруднене внутрішнє повітря пристельової зони частково ежектується притікальними струменями і повертається в ЗО.

8.1.3. Настінні повітророзподільники

Дещо ефективніше передбачати в зальних приміщеннях (залах) розподілення притікального повітря приблизно горизонтально спрямованими струменями. Отвори повітророзподільника передбачають в торцевій стіні приміщення (рис. 8.10), або в передній стінці балкону. За рахунок цього оминається шар забрудненого внутрішнього повітря в пристельовій зоні зали.

Рис. 8.10. Циркуляція повітряних потоків в залі, що спричинена далекобійним повітророзподільником, який розміщений в торцевій стіні зали а) і в передній стінці балкону b)

Далекобійність в залах горизонтальних струменів сягає 10...30 м. Початкова швидкість витікання струменів 5...12 м/с, а діаметр повітророзподільників 80...150 мм. З причини підвищеної швидкості витікання повітророзподільники повинні мати оптимальну акустичну конструкцію.

Аби уникнути появи протягу в ЗО, спричиненого посиленою ежекцією притікальним струменем вторинного внутрішнього повітря, потрібно розміщувати повільнорозподільники якомого вище від підлоги, але не нижче 3,5 м. Конструкційно повітророзподільники повинні бути виконані з можливістю регулювання напрямку і кута нахилу притікального повітряного струменя.

8.1.4. Повітророзподілення за допомогою вентиляційних стель [3]

Таке повітророзподілення застосовується в службових (офісних) приміщеннях. В цьому випадку під основним перекриттям знаходиться підвішена до нього вентиляційна стеля з повітророзподільниками, через які потоки притікального повітря спрямовані вниз (в напрямку підлоги приміщення). Витікання внутрішнього повітря з приміщення найчастіше передбачається через оправи освітлювальних ламп (які поєднані (зінтегровані) зі стелею).

Існує багато інших конструкційних виконань, в залежності як від матеріялу стелі, так і розмірів повітророзподільників.

Якщо стеля покрита звукопоглинальним матеріялом, то одночасно покращуються її акустичні характеристики.

• Повітророзподілення через перфоровані стелі

Для такого повітророзподілення застосовуються стелі, вся поверхня яких, або принаймні більша їх частина, утворена з перфорованих плит. Простір над стелею виконує функцію тискової камери, надлишковий тиск в якій повинен бути в межах 10 ... 40 Па. Площа живого перерізу перфорованих отворів 1 ... 3 % від загальної поверхні стелі.

Такі стелі застосовують рідко. Практичний досвід засвідчує, що з причини відсутності ефекту перемішування утворюються нестабільні і неконтрольовані повітряні потоки, які при охолодженні ЗО провокують появу протягів.

Підвісні стелі із вбудованими в них повітророзподільниками є конструкційним елементом тискової камери і мають той недолік, що повітря перетікає не тільки через повітророзподільники, але і через нещільності стелі.

• Повітророзподілення через частково перфоровані стелі

В цьому виконанні у підвісній стелі умонтовуються гладкі перфоровані плити, на певній відстані одна від другої. Окремі первинні струмінці на певній відстані від стелі зливаються в один повітряний струмінь. Завдяки цьому циркуляція повітряних потоків є більш стабільною, ніж за повної перфорації стелі.

Середню швидкість спільного притікального струменя _xможна знайти з такого рівняння

, (8.2)

де – відстань від перфорованої стелі до точки, в якій визначають , м; – довжина боку перфорованої плити, м; – сумарна відносна поверхня перфорованих отворів ( , або 1 %); – для тонких перфорованих плит; – для товстих перфорованих плит; - початкова швидкість витікання з дірчатого отвору, м/с.

Графічні залежності середньої відносної швидкості струменя від відносної відстані для перфорованих отворів діаметром 5 мм зображені на рис. 8.11.