Р о з д і л с ь о м и й

Загальний повітрообмін приміщень

7.1. Балансні рівняння повітрообміну ПРИМІЩЕНЬ і виділень В НИХ ЗАБРУДНИКІВ [1]

Повітряний баланс приміщення характеризується рівністю масової витрати притікального і витікального повітря.

Для загального випадку (рис. 7.1), за щільних зовнішніх огорож приміщення і наявності в ньому n систем загальної притікальної, m систем загальної витікальної і k систем місцевої витікальної вентиляції рівняння повітряного балансу має вигляд

. (7.1)

Витрати повітряних потоків в рівнянні виражені в одиницях маси (кг/год, кг/с). При цьому враховується продуктивність всіх механічних та природних СВ, а в окремих випадках, і витрати повітряних потоків, що перетікають через отвори в огорожах приміщення і через нещільності цих огорож.

Рис. 7.1. Схема повітрообміну приміщення за наявності n притікальних,

m витікальних загальних і k місцевих витікальних систем вентиляції

за щільних зовнішніх і внутрішніх огорож приміщення:

РЗ – робоча зона; ВЗ –верхня зона; ЗО – зона обслуговування

Рівняння балансу теплоти у вентильованому приміщенні описує закон збереження теплової енергії. Нехай у загальному випадку (рис. 7.1) в приміщенні надлишки повної теплоти . Припустимо, що і - ю системою притікальної загальної вентиляції подається в приміщення повітря з параметрами і . Вилучене з приміщення j-ю системою витікальної загальної вентиляції повітря має параметри і , а вилучене з РЗ (ЗО) приміщення k-ю системою місцевої витікальної вентиляції – і .

Кількість повної теплоти, яка вноситься в приміщення повітряними потоками притікальної загальної вентиляції, рівна:

, кДж/год . (7.2)

Кількість повної теплоти, яка виноситься з приміщення повітряними потоками витікальної загальної вентиляції, рівна:

, кДж/год . (7.3)

Кількість повної теплоти, яка вилучається з РЗ (ЗО) приміщення повітряними потоками систем місцевої витікальної вентиляції, рівна:

, кДж/год . (7.4)

Балансне рівняння повної теплоти вентильованого приміщення (без врахування його теплоакумулювальної здатності) має вигляд:

. (7.5)

Аналогічний вигляд має балансне рівняння явної теплоти вентильованого приміщення:

, (7.6)

де – масова теплоємність повітря за сталого тиску, ( кДж/(кг·K);

і надлишки, відповідно, повної і явної теплоти, яка надходить в приміщення від різних джерел теплоти, Вт.

Рівняння балансу вологи вентильованого приміщення записується аналогічно рівнянням (7.5) та (7.6) і виражає закон збереження маси вологи.

Кількість вологи, що вноситься у приміщення повітряними потоками систем загальної притікальної вентиляції, виражається рівнянням:

, кг/год , (7.7)

де – вологовміст повітряного потоку і-ї системи загальної притікальної вентиляції, г/кг.с.пов.

Кількість вологи, винесеної з приміщення повітряними потоками систем загальної витікальної вентиляції , буде рівною:

---

, кг/год , (7.8)

Кількість вологи, яка вилучається з РЗ приміщення повітряними потоками систем місцевої витікальної вентиляції, рівна

, кг/год . (7.9)

Якщо у вентильованому приміщенні виділяється від різних джерел волога в кількості М_вл, кг/год, то рівняння його вологісного балансу матиме вигляд

. (7.10)

Рівняння балансу одного із забрудників повітря (газу, пари, пилу) базується на законі збереження маси речовини. По аналогії з рівнянням (7.10), при виділенні в приміщенні забрудника (шкідливої речовини) в кількості , мг/год, рівняння балансу цього забрудника запишеться у вигляді:

(7.11)

де – концентрації забрудника (шкідливої речовини) відповідно в притікальних і витікальних повітряних потоках і в повітрі робочої зони, мг/м³; – густини, відповідно притікальних і витікальних повітряних потоків і повітря робочої зони, кг/м³.

Балансні рівняння (7.1), (7.5), (7.6), (7.10) і (7.11) можуть слугувати для розрахунку загального повітрообміну приміщення за відомих повітропродуктивностей систем місцевої витікальної вентиляції. В кожному з цих рівнянь є найменше два невідомих – продуктивності систем загальної притікальної і витікальної вентиляції. Для визначення цих величин розв’язується система із двох рівнянь – рівняння повітряного балансу приміщення (7.1) і одного із рівнянь балансу виділень забрудника в ньому.

Балансне рівняння (7.1) застосовують також для розрахунків неорганізованої (інфільтраційної) і організованої вентиляції приміщень.

7.2. Загальний повітрообмін приміщення за усталеного режиму

вентилювання

Підхід до розв’язування цієї задачі залежить від виду (видів) вентиляції приміщення, а також від способів повітророзподілення і місць забору внутрішнього (витікального) повітря. Продуктивність систем місцевої вентиляції визначається специфічними вимогами (технологічними і гігієнічними), що розглянуті в розділі 4.8, а загальної вентиляції – розв’язуванням балансних рівнянь (7.1)...(7.11). При розрахунках загальної вентиляції повинні бути відомі кількості виділень забрудників, продуктивності систем місцевої притікальної і витікальної вентиляції, повітрообмін приміщення із суміжними приміщеннями і з атмосферою (довкіллям) через отвори і нещільності зовнішніх його огорож, а також конкретизована схема перетікання повітряних потоків через приміщення.

Повітрообмін прийнято називати по виду виділень забрудників, наприклад: повітрообмін по надлишках явного або повного тепла; повітрообмін по вологонадлишках; повітрообмін по пиловиділеннях тощо.

Для визначення необхідної повітропродуктивності систем загальної вентиляції, по надлишках виділень відповідних забрудників, потрібно розв’язати систему із двох рівнянь: балансу виділень забрудника і масового балансу повітрообміну приміщення.

Потрібний повітрообмін загальної вентиляції визначається для трьох періодів року по надлишках повної і явної теплоти, вологовиділеннях і виділеннях інших забрудників.

---

1. Загальна вентиляція при тепло- і вологонадлишках

• В ТПР за наявності k систем витікальної місцевої вентиляції

Теплонадлишки вважаються забрудником в ТПР. Нехай у загальному випадку надлишки явної теплоти в приміщенні і воно вентилюється k-системами витікальної місцевої вентиляції, однією системою загальної витікальної вентиляції і однією системою загальної притікальної вентиляції (рис. 7.2).

Кількість повітря , кг/год, що витікає із ВЗ приміщення за допомогою загальної СВ, визначають в результаті розв’язування системи рівнянь теплового і повітряного балансів приміщення (за нульового балансу повітрообміну)

де – продуктивність, відповідно, загальної притікальної та витікальної вентиляції і витікальних систем місцевої витікальної вентиляції ( наперед відома), кг/год.

Рис.7.2. Спрощена схема вентилювання приміщення за перетікання повітряних потоків

“знизу-вгору” і наявності однієї притікальної та однієї витікальної систем загальної вентиляції

і k систем місцевої витікальної вентиляції

Підставивши (7.13) в рівняння (7.12) визначають повітропродуктивність загальної витікальної вентиляції

, кг/год (7.14)

Потім за формулою (7.13) визначають повітропродуктивність загальної притікальної вентиляції.

У випадку, коли в рівнянні (7.14) чисельник набуває від’ємного значення, продуктивність загальної витікальної вентиляції G_пр.1 приймають рівною сумарній продуктивності місцевих СВ, тобто .

В приміщеннях з тепло- і вологовиділеннями повітрообмін визначають за допомогою І-d діаграми із одночасним врахуванням зміни ентальпії І і вологовмісту d повітря.

Основною характеристикою зміни параметрів повітря в приміщенні є відношення надлишкової повної теплоти до надлишкової вологи, яке називають показником кутового променя процесу в приміщенні (або тепловологісним відношенням):

, кДж/кг. (7.15)

Ця характеристика визначається для трьох періодів року у приміщеннях із загальною вентиляцією.

Розрахунок повітрообмінів зводиться до побудови процесів зміни параметрів повітря в приміщенні. Графічна побудова процесів в І-d діаграмі при заданій точці 3 (параметри зовнішнього повітря) дозволяє визначити параметри повітря в наступних характерних точках: П - притікального повітря; В - внутрішнього повітря в зоні обслуговування чи РЗ приміщення; В₁ – внутрішнього (витікального) повітря у верхній (пристельовій) зоні; С – суміші рециркуляційного і зовнішнього повітря (змішаного повітря).

Рис. 7.3. Схеми процесів загальної вентиляції приміщення на I-d діаграмі

за перетікання повітря “знизу-уверх”:

І – прямотечійна притікальна вентиляція; ІІ – притікальна вентиляція з рециркуляцією;

Іа – при підігрітому зовнішньому повітрі і примусовому його притіканні; Іб – при неготованому зовнішньому повітрі в ТПР і примусовому (механічному) його притіканні; Ів – при неготованому зовнішньому повітрі і природному притіканні його через отвори зовнішніх огорож; ІІа – при змішуванні зовнішнього і рециркуляційного (вилученого з верхньої зони) повітря і примусовому притіканні; ІІб – при змішуванні рециркуляційного (вилученого з верхньої зони) і зовнішнього повітря, нагріванні суміші і примусовому притіканні її до приміщення

---

За наявності в приміщенні двох і більше систем притікальної вентиляції, за допомогою якої притікають у приміщення повітряні потоки з різними параметрами (т.П₁ і т.П₂), для визначення параметрів в зоні обслуговування (т.В) належить знайти параметри умовної суміші всіх притоків. Параметри умовної суміші визначають за правилами змішування. Розміщення т.С зазвичай знаходять послідовними наближеннями, оскільки витрати змішуваних повітряних потоків, які впливають на її місцеположення, на початку розрахунку ще невідомі.

Точка В. По заданому рівню внутрішньої температури в зоні обслуговування приміщення (розділ 6.2) і показником кутового променя процесу , який проведений із т.П (в місці їх перетину на I-d діаграмі) знаходять параметри повітря в т.В. При цьому уточнюються чи відповідає відносна вологість потрібним гігієнічним вимогам.

Точка В₁ знаходиться на перетині променя процесу в приміщенні і ізотерми внутрішнього повітря у верхній (пристельовій) зоні (ВЗ) приміщення (розділ 6.4).

За відомих надлишкових повних тепловиділень , Вт, вологовиділень , кг/год, а також продуктивностей систем витікальної місцевої вентиляції , кг/год, продуктивність системи витікальної загальної вентиляції ( ) можна визначити в результаті розв’язування системи балансових рівнянь:

де - ентальпії, кДж/кг.с.пов, відповідно притікального, витікального (внутрішнього ВЗ) і внутрішнього повітря зони обслуговування чи РЗ (вилучається місцевими СВ).

У системі рівнянь невідомими, крім і , є ентальпії , які визначаються при побудові процесів вентилювання приміщень на І-d діаграмі (рис. 7.4).

Рис. 7.4. а) - схема термодинамічних процесів загальної притікальної вентиляції приміщення в ТПР при ежекційному перетіканні повітря “знизу-вгору”;б) - схема загальної притікально-витікальної вентиляці приміщення за наявності систем витікальної місцевої вентиляції:

т.З – розрахункові параметри зовнішнього повітря (категорія А); т.П – параметри притікального повітря загальної механічної СВ; т.В – параметри внутрішнього повітря в ЗО (РЗ); т.В₁ - параметри внутрішнього повітря у ВЗ приміщення (витікального повітря);

ПГ – повітроготувальник

Підставивши (7.17) в рівняння (7.16) отримують продуктивність загальної витікальної вентиляції

, кг/год . (7.18)

За відомих , надлишкових вологовиділень , г/год, вологовмістів притікального , внутрішнього в зоні обслуговування (ЗО) і витікального з верхньої зони (ВЗ) повітря в г/кг.с.пов, повітропродуктивність загальної витікальної вентиляції визначають за формулою

, кг/год . (7.19)

Повітропродуктивність загальної притікальної вентиляції визначають за формулою (7.17).

• При теплонадлишках в ХПР за наявності систем витікальної місцевої вентиляції

а) загальна притікальна вентиляція прямотечійна, а витікальна –

---

з вилученням повітря із верхньої зони приміщення

Повітропродуктивності загальних притікальної і витікальної , а також систем витікальної місцевої вентиляції беруться такими ж, як і в ТПР. На І-d діаграму (рис. 7.5) наносять т.3, яка характеризує параметри зовнішнього повітря (категорія Б). Відомими є також температура повітря в ЗО (РЗ) приміщення, надлишки повного тепла і вологовиділення , загальна повітропродуктивність систем витікальної місцевої вентиляції .

За формулою (7.15) визначають показник кутового коефіцієнта променя процесу ε і будують його на І-d діаграмі.

Із рівняння теплового балансу, орієнтуючись на температури повітря в ЗО (РЗ) та ВЗ приміщення, визначають середню температуру внутрішнього повітря (т.С, рис. 7.5,а)

. (7.20)

Визначають асиміляційну спроможність притікального (зовнішнього) повітря, як зміну його вологовмісту, за формулою

,

де – сумарні вологовиділення в приміщенні, г/год; – продуктивність загальної притікальної вентиляції, кг/год ( ).

Далі визначають середній вологовміст внутрішнього повітря за формулою

.

На перетині ліній i знаходять положення т. С (рис.7.5, а).

Через т.С проводять промінь паралельний до і на перетині цього променя з ізотермами i , які характеризують температури внутрішнього повітря в ЗО (РЗ) і ВЗ, знаходять місцеположення точок В і В₁, а на перетині з лінією – місцеположення т.П, яка характеризує початкові параметри притікального повітря. Визначають температуру і ентальпію притікального повітря.

Рис. 7.5. а) схема термодинамічних процесів загальної прямотечійної притікальної вентиляції приміщення в ХПР при ежекційному перетіканні повітря через приміщення “знизу-вгору”;

б) схема загальної притікально-витікальної вентиляції приміщення (за наявності систем місцевої витікальної вентиляції):

т.З – характеризує стан зовнішнього повітря; т.П – характеризує стан притікального повітря (зовнішнього підігрітого в повітроготувальнику повітря); т.В – характеризує стан повітря в РЗ (ЗО) приміщення; т.В₁ - характеризує стан повітря у ВЗ приміщення (за схеми перетікання повітря знизу-уверх)

б) загальна частково рециркуляційна вентиляція із витіканням внутрішнього повітря з верхньої і робочої зон приміщення та ежекційним повітророзподіленням

Схема процесів загальної частково рециркуляційної притікальної вентиляції приміщення в ХПР із вилученням витікального повітря із ВЗ приміщення зображена на рис. 7.6.

Загальна витрата притікального повітря береться такою ж, як і в ТПР, а мінімальна кількість зовнішнього повітря приймається як більша з величин повітрообмінів, що рекомендується нормативними приписами чи розраховані на забезпечення ГДК забрудника в ЗО (РЗ).

Визначають витрату рециркуляційного повітря

,

де – витрата зовнішнього повітря, кг/год.

---

Смотрите также файлы

• K_8.doc

• K_9.doc

• K_10.doc

• K_11.doc

• K_13_14.doc