Рис.8.11. Залежність відносної швидкості притікальних ізотермічних струменів, які формуються перфорованими плитами від відносної відстані

(діаметр перфорованих отворів 5 мм; сумарна відносна поверхня перфорації плити і = 0,01)

Приклад 8.2. У підвісній стелі умонтовані перфоровані товсті плити розміром 625 х 625 мм; сумарна відносна поверхня перфорації плити і = 0,01; початкова швидкість струмінця, який витікає з отвору, _o = 5 м/с. Визначити швидкість поєднаного струменя на відстані х = 1,25 м.

Розв’язування.

На відстані х = 1,25 м від поверхні плити (на рівні людської голови) маємо:

.

Тоді згідно рівняння (8.2)

Звідки м/с.

Залежно від середньої температури верхньої зони приміщення глибина проникання поєднаного притікального струменя є різною, але більшою при розподілянні холодного і меншою – теплого повітря.

Перфоровані товсті плити виготовляють переважно з гіпсу, а тонкі – з бляхи, пластмаси тощо.

У випадку перфорованих тонких плит існує можливість витікання окремих струмінців не вертикально вниз, а під певним кутом. Цього можна уникнути завдяки збільшенню висоти повітряного стельового простору (об’єму стельового простору).

• Повітророзподілення через растрові (кесонні) стелі

Часто у великих службових (офісних) приміщеннях архітектори застосовують кесонні стелі. Це робиться з метою обмеження ефекту засліплення від стельових ламп, а також забезпечення акустичного ефекту. В цьому випадку переважно застосовують два способи повітророзподілення:

1. За допомогою щілинних повітророзподільників над кесонною стелею з частково горизонтальним спрямуванням струменів (рис. 8.12). Забруднене внутрішнє повітря витікає через оправи освітлювальних ламп, які приєднані до повітропроводу системи витікальної вентиляції.

Рис. 8.12. Растрова (кесонна) стеля з повітророзподільниками над нею

Це добрий спосіб повітророзподілення. Його недоліком є те, що деяка частка притікального повітря попадає у всмоктувальні отвори системи витікальної вентиляції. Крім цього трубопроводи систем притікальної вентиляції потрібно теплоізолювати (навколо них підвищена температура пристельової зони приміщення).

2. За допомогою щілинних повітророзподільників, які розміщені знизу ребер стелі. Ребра виконані з алюмінію з метою поліпшення освітлення приміщення. Повітропроводи системи притікальної вентиляції теплоізольовані, витікальної – неізольовані.

Замість щілинних повітророзподільників часто застосовують вихрові.

В обох випадках звертають увагу на те, щоби притікальне повітря не попадало у всмоктувальні отвори систем витікальної вентиляції і не ежектувало тепловиділень освітлювальних ламп.

Стельові і пристельові повітророзподільники поєднуються повітропроводами або гнучкими рукавами із повітропроводами систем притікальної вентиляції.

8.1.5. Повітророзподільники крісельні (фотельові), пюпітрові і в робочих столах

За допомогою цієї групи повітророзподільників реалізується схема перетікання повітря через приміщення “знизу-догори”. При охолоджені ЗО не виникає проблема стабільності повітряних потоків всередині приміщення. Швидкості і напрямки притікальних струменів належить проєктувати уважно і вивірено.

Перфоровані панелі з бляхи в сходах театрів, навчальних аудиторіях тощо, спричиняють виникнення протягів, якщо початкова температура притікального повітря нижча від 18...19 ^оС. Корисно розміщувати перед повітророзподільною граткою бляшаний (або інший) захист, щоби охоронити ноги людини від безпосереднього впливу струменя холодного повітря.

Перфоровані ноги крісел (фотелів) уможливлюють розподілення великої кількості повітря (аж до 60 м³/год через один фотель) без виникнення протягів (рис. 8.13, а). Звичайна продуктивність перфорованого фотеля 20...40 м³/год. Температура притікального повітря не нижча 18 ^оС, а початкова швидкість струмінців 0,2...0,5 м/с.

Пюпітрові повітророзподільники використовуються в навчальних аудиторіях. Притікальний струмінь в цьому випадку є сумішшю первинного і ежектованого внутрішнього повітря, яке затікає через передню гратку пюпітра (рис. 8.13, b).

Подібна система добра тим, що розподілення притікального повітря уможливлюється з будь-яких інших меблів, наприклад столів, а також з інших предметів, які розміщені в приміщенні (рис. 8.13, с).

Однак для реалізації такого повітророзподілення потрібна подвійна підлога, в якій прокладаються повітропроводи системи притікальної вентиляції (системи “Klimadrant” та інші) [4]. Система типу “Klimadrant” ефективна тільки у випадку великих приміщень, в яких споживач на конкретному робочому місці може забезпечити певний індивідуальний мікроклімат.

В деяких приміщеннях зі значними тепловиділеннями в ЗО рекомендується застосування підлогових повітророзподільників (рис. 8.8.), щоби використати рух вертикально скерованих струменів для швидкого відведення теплоти із ЗО. Але в цьому випадку є можливим піднімання пилу з підлоги. Однак натурні вимірювання засвідчують, що це не є надто загрозливим явищем.

Інколи застосовують плити з щілинами, які умонтовуються в підлогу, і покри-ваються текстильним матеріялом (там, де не ставляться особливі гігієнічні вимоги [5]).

Рис.8.13. Повітророзподільники в меблях:

а – перфорована нога фотеля (крісла); b – пюпітровий повітророзподільник (Krantz);

с – розподілення повітря із робочого столу

Використання підлогових і надпідлогових повітророзподільників дає можливість зменшити холодопродуктивність систем вентиляції до 20 %, у порівнянні з стельовим повітророзподіленням. В цьому випадку початкова температура притікальних струменів , при нагріванні ЗО повинна бути на 3^оС вищою ніж при стельовому повітророзподіленні (тому що в останньому випадку притікальні струмені ежектують більш тепле але і забруднене повітря пристельової зони). Отже при застосуванні підлогового повітророзподілення зростає витрата теплової енергії у порівнянні зі стельовим повітророзподіленням.

8.1.6. Повітророзподілення з об’ємним наповненням зони обслуговування

(“джерельне повітророзподілення”) [6, 7]

За такого повітророзподілення повітряний потік витікає з великоповерхневих фільтраційних повітророзподільників без завихрення (ламінарне або малотурбулентне витікання). Початкова швидкість повітряного потоку в службових (офісних) приміщеннях 0,2...0,6 м/с. Ця швидкість збільшується з причини ежекції притікального струменя конвективними потоками від потужних джерел тепловиділень, а також залежно від допускної різниці температур зони обслуговування (ЗО) і від висоти повітророзподільника.

Різниця температур внутрішнього повітря в межах ЗО (РЗ) повинна складати в службових приміщеннях 2...3 ^оС і до 8 ^оС у виробничих приміщеннях. Притікальне повітря повинно мати мінімальні температури 21 ^оС в службових приміщеннях і 17 ^оС у виробничих приміщеннях. Це мусить бути температура завжди дещо нижча від нормативної температури внутрішнього повітря, бо інакше притікальний потік підніматиметься вгору, не наповнюючи (затопляючи) ЗО (РЗ). Таку систему повітророзподілення можна використовувати тільки для охолодження або вентилю-вання ЗО (РЗ) (без нагрівання ЗО (РЗ)). Витікання внутрішнього повітря з приміщення доцільно передбачати з пристельової зони. Температура на рівні підлоги не повинна бути нижчою за 21 ^оС. При нижчій температурі має місце неприємне відчуття холоду в ногах. Обігрівання приміщення – традиційними стаціонарними нагрівниками СО.

Максимально допускний градієнт температури 2...3 К/м обмежується холодильною потужністю ЗО (РЗ) приміщень (офісу тощо) біля 30...40 Вт/м².

Повітророзподільники розміщуються при стінах на підлозі, в кутах приміщень або як окремі стовпці на підлозі.

Застосування таких повітророзподільників є корисним у високих приміщеннях з джерелами тепловиділень, наприклад у виробничих приміщеннях з тепло- і газовиділеннями, спортивних залах, залах зібрань, ресторанів тощо. Корисно застосовувати такі повітророзподільники у виробничих приміщеннях, в яких тепловиділення супроводжуються виділеннями шкідливих газів і пари (наприклад в гальванічних і зварювальних цехах чи відділеннях тощо).

Найбільша висота повітророзподільників у високих (зальних) приміщеннях біля 2,5 м, а в низьких приміщеннях (службових) біля 2/3 висоти цих приміщень.

Такі повітророзподільники застосовуються за кратності повітрообміну приміщень в межах 1...4 год^-1.

Стовпові джерельні повітророзподільники для виробничих і службових (офісних) приміщень виробляються фірмами Fläkt, Lindab, Rox, Schako, Stratos, Strulik, Trox, Westerflex тощо у версіях: при куті витікання 360^о (встановлюються в центральній зоні приміщення), 180^о (встановлюються при стіні) і 90^о (встановлюються в кутах приміщення.

Фільтрувальна поверхня найчастіше з ламінованого нетканого волокнистого матеріялу, дрібнодірчастої (дрібношпаристої) губки або з дрібно перфорованої бляхи.

Втрати тиску в повітророзподільнику 40...100 Па.

За продуктивності біля 20000 м³/год циліндричний повітророзподільник має діаметр 2 м і висоту 2,5 м.

Проєктування відбувається згідно комфортних вимог, які характеризуються:

• різницею температур притікального і внутрішнього повітря;

• об’ємною витратою притікального повітряного потоку;

• рівнем активності працівників;

• середньою температурою повітря зони обслуговування чи робочої зони.

На рис. 8.14 графічно зображений приклад, у якому, в якості граничних критеріїв прийняті: рухливість повітря в ЗО (РЗ) м/с і температура, заміряна на висоті 10 см над підлогою і рівна середній температурі ЗО (РЗ).

Рис. 8.14. Дослідження джерельного повітророзподільника (Floormaster, Fläkt/Stratos):

Приклад 8.3. Задана витрата притікального повітряного потоку м³/год; різниця температур притікального і внутрішнього повітря К.. Праця – в позиції “сидячи”. Визначити висоту джерельного повітророзподільника і спричинені його задіянням термічні умови в ЗО (РЗ).

Розв’язування.

Скориставшись рис. 8.14 встановлюємо, що:

висота повітророзподільника м;

втрати тиску Па; рівень шуму 50 дБ(А);

зона комфорту: ^оС на відстані 4,2 м від повітророзподільника;

^оС - на відстані від 3 м.

Якщо відома сумарна продуктивність конвективних струменів від джерел тепловиділень, то на цій основі можна визначити продуктивність притікального повітряного потоку (який витрачається на живлення цих струменів).

Оскільки розрахункова різниця температур в службових (офісних) приміщеннях К, то це спричиняє підвищену витрату притікального повітря, а отже і значні експлуатаційні витрати.

Для того, щоби не збільшувати розмірів повітроготувальника і перерізів трубопроводів системи притікальної вентиляції, розроблені ежекційні повітророзподільники, в яких змішується первинне (більш холодне повітря) із вторинним (рециркуляційним) повітрям, що ежектується з приміщення, для забезпечення розрахункової різниці температур К.

На рис.8.15. зображений циліндричний джерельний (фільтраційний) повітророзподільник з відносною ежекційною здатністю (де – витрата первинного повітря; – витрата рециркуляційного повітря).

Рис.8.15.Схема циліндричного ежекційного повітророзподільника

фірми Trox: Q_o = 120 м³/год; Q_р = 120 м³/год; t_o = 16 ^oC

На рис. 8.16. зображений джерельний повітророзподільник панельного типу з відносною ежекційною здатністю .

Рис. 8.16. Джерельний ежекційний повітророзподільник панельного типу фірми Krantz:

Q_o = 30 ... 120 м³/(год·1 п.м) – витрата первинного повітря; Q_p = 20 ... 80 м³//(год·1 п.м) – витрата рециркуляційного повітря; t_пр ≥ 21 ^oС; t_о ≥ 19 ^oС; швидкість витікання потоку < 0,2 м/с;

глибина проникнення притікального потоку (далекобійність) 6...7 м

Висновки

1. Повітророзподільники джерельного типу добре зарекомендували себе у високих приміщеннях: виробничих приміщеннях, спортивних і інших залах (як свідчить досвід Скандинавських країн).

2. Відомостей щодо їх застосування в низьких службових приміщеннях мало. В ФРН вони рекомендуються для застосування в приміщеннях з потрібною холодильною потужністю до 30 Вт/(м² підлоги); за більшої холодильної потужності можуть комбінуватись зі стельовими повітророзподільниками.

3. З уваги на комфортність зони обслуговування (ЗО) їх доцільно застосовувати в готелях, лікарнях, театрах, ресторанах, школах та інших навчальних закладах.

Переваги: незначні завихрення в зоні перебування людей; малі швидкості в ЗО (відсутність протягів); мале забруднення ЗО шкідливостями в результаті домінування ефекту їх випирання у верхню зону приміщень; зменшена витрата теплоенергетичних ресурсів при охолодженні ЗО.

Недоліки: нагрівання ЗО (РЗ) можливе тільки часткове (інакше потік притікального повітря підіймається у верхню зону); термічне розшарування повітря створює в нижній зоні “озеро холодного повітря”. Внаслідок чого можливе відчуття холоду в ногах (в службових приміщеннях температура при підлозі повинна перевищувати 21 ^оС); найбільший допускний градієнт температур над підлогою до 3 ^оС/м обмежує холодильну потужність до 25 ... 35 Вт/м² в службових приміщеннях (в іншому випадку потрібна більша ніж 10 м³/(год·м²) кількість притікального повітря); значний за витратою повітряний потік з малою холодильною здатністю, особливо у випадку ежекційних повітророзподільників.

8.1.7. Комбіновані світильники-повітророзподільники [8]

Часто архітектори, з метою надання естетичного вигляду приміщенню, рекомендують світильники-повітророзподільники. Такі світильники складаються переважно з двох або декількох бляшаних елементів, одна частина яких є освітлювальною оправою і одночасно всмокувачем внутрішнього повітря, а друга частина є складовими елементами повітророзподільника (рис. 8.17). В цьому випадку притікальне повітря розподіляється зі щілинних отворів вертикально вниз в напрямку ЗО, а внутрішнє повітря витікає з приміщення через освітлювальну оправу.

Залежно від конструкції світильника з витікальним повітрям можна вилучати до 80 % тепловиділень ламп. На процес відведення тепловиділень ламп значний вплив має спосіб повітророзподілення (притікальні струмені повинні бути якомога віддаленими від ламп і не “прилипати” до стелі).

Повітропроводи систем притікальної вентиляції повинні бути теплоізольовані, а витікальної вентиляції – ні. З метою економії коштів в підшивній стелі часто передбачають один всмоктувальний трубопровід з подовжніми прорізами (без приєднання всмоктувальних трубопроводів до окремих світильників). В цьому випадку витікальне через світильник повітря спершу попадає в міжстельовий простір, а потім у трубопровід системи витікальної вентиляції.