10605
.pdf40
Подставляя (4.10) и (4.11) в (4.4), получаем выражение для определения осевой скорости в произвольном сечении неизотермической струи:
voc = vst2 + vп2 + 2 vst vп sinαo . |
(4.12) |
Используя относительные величины осевых скоростей, получим:
|
oc = |
|
2st + |
|
п2 + 2 |
|
st |
|
п sinαo . |
(4.13) |
v |
v |
v |
v |
v |
Величина скорости, образующаяся за счет подъемных сил в безразмерном
виде:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.14) |
- для струй из круглых отверстий |
|
п = |
0,745 |
|
|
|
|
Ar ; |
(4.14) |
||||
|
S |
||||||||||||
v |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
βo |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
- для струй из плоских отверстий |
|
п = |
0,86 |
|
|
Ar ; |
(4.15) |
||||||
|
S |
||||||||||||
v |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
βo |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
где βo – коэффициент Буссинеска, учитывающий количество движения струи на выходе из отверстия;
|
– относительная длина траектории струи |
|
|
S |
. |
|
|
S = |
|||||
S |
||||||
|
||||||
|
|
|
|
l |
||
|
|
|
|
o |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1.Что такое приточная струя?
2.Влияние температуры и плотности воздуха на характер приточной
струи.
3.Влияние скорости воздушного потока на характер приточной струи.
4.Влияние формы выпускного отверстия на характер приточной струи.
5.Основные участки свободной изотермической струи.
5.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА
ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУХООБМЕНА
При расчете воздухообмена необходимо иметь представление об органи-
41
зации воздухообмена в помещении. В том числе необходимо знать распределение параметров воздуха в объеме помещения и расход воздуха, подаваемого и удаляемого из помещения и его отдельных частей системами вентиляции.
Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе подачи и удаления воздуха в помещении:
-подача приточного воздуха (общеобменный приток) должна предусматриваться в зону дыхания, приточные струи не должны проходить через загрязненные зоны помещения;
-удаление воздуха целесообразно осуществлять непосредственно от мест образования вредных выделений (местные отсосы, зонты и другие укрытия систем местной вытяжной вентиляции);
-общеобменная вытяжка устраивается из зон помещения с наибольшим загрязнением воздуха;
-соотношение между потоками подаваемого и удаляемого из помещений воздуха выбирают таким, чтобы обеспечить направление и достаточный расход воздуха, перетекающего из "чистых" помещений в "загрязненные" смежные помещения;
-в здании и отдельных его частях и секциях, как правило, должен быть полный баланс между суммарным притоком и суммарной вытяжкой, кг/ч.
В большинстве помещений гражданских зданий для общеобменной вен-
тиляции приточные и вытяжные устройства рекомендуется размещать в верхней зоне помещения.
В настоящее время в системах вентиляции и кондиционирования воздуха получили применение воздухораспределительные устройства, регулируемые и нерегулируемые; круглой, квадратной и прямоугольной форм; металлические и пластмассовые; различных расцветок и размеров, разработанные как зарубежными фирмами, так и отечественными для общественных зданий, помещений малой высоты, обеспечивающей
42
рекомендуемые параметры воздуха в обслуживаемой зоне.
Разнообразие форм воздухораспределителей позволяет подобрать внешний вид устройств так, чтобы он сочетался с интерьером помещения.
Как правило, это устройства небольшой производительности, предназначенные для размещения на потолке, создающие веерные или конические струи дисковыми и многодиффузорными плафонами, а также с закруткой потока приточного воздуха; щелевые воздухораспределители, вентиляционные решетки с подвижными жалюзи и перфорированные панели круглого и прямоугольного сечения, предназначенные для потолочной, настенной и напольной установки, в том числе и в нижней части по периметру помещения, так чтобы рабочее место оказывалось «затопленным» значительными объемами приточного воздуха без активного перемешивания с окружающим воздухом.
Внекоторых помещениях в соответствии с нормами кратности воздухообмена предусматривается только вытяжка из верхней зоны, а приток осуществляется через неплотности дверных проемов, отделяющих эти помещения от коридоров или смежных помещений, в которые подается избыток притока.
Минимальный расход наружного воздуха определяют в соответствии с рекомендациями.
При выборе мест расположения в помещении приточных отверстий следует учитывать, что приточные струи на пути своего движения в помещении не должны встречать препятствий (балки, мебель, оборудование).
Впомещениях с сосредоточенными источниками тепловыделений (плиты, печи и т.п.) приточные струи не должны нарушать работы местных отсосов или «разбивать» естественную конвективную струю над нагретым оборудованием. Взаимное расположение приточных и вытяжных отверстий в плане помещения должно приниматься в соответствии с требованиями.
На рис. 5.1 представлены некоторые общие принципиальные схемы организации воздухообмена в помещении.
Первые шесть схем служат примерами неудачного расположения вентиляторов. В каждой из этих схем вытяжные отверстия расположены выше
43
и за рабочим местом. Вредности, образующиеся на рабочем месте, вовлекаются в зону дыхания работающего. В нижних шести схемах вытяжное отверстие расположено над рабочим местом. При такой схеме организации воздухообмена удаление вредностей осуществляется местной вытяжкой от источника выделения вредностей в дополнение к общеобменной вытяжке из помещения.
Рис. 5.1 Схемы организации воздухообмена в помещении а и б - соответственно неправильное и правильное расположение вентиляторов;
I—V — соответственно неправильное, правильное, удачное и наилучшее расположение приточного отверстия; VI - наилучшее устройство вытяжки (местной) при наилучшем расположении приточного отверстия;
В- механическая вытяжка; ПЕ - естественный приток;
П- механический приток.
44
На рис. 5.1 показано также правильное и неправильное расположение приточных отверстий. Неудачное расположение приточных отверстий способствует удалению приточного воздуха кратчайшим путем через вытяжное отверстие или рассеиванию вредностей от источника выделения в помещение. При правильном расположении приточных отверстий вредности не перемешиваются с подаваемым воздухом. Хорошая организация притока достигается при использовании механической вентиляции, при наилучшей схеме воздухораспределения используются камеры для равномерного распределения воздуха в помещение.
Необходимо предупреждать попадание удаляемого загрязненного воздуха в помещения путем выброса его над кровлей вдалеке от проемов и воздухозаборных отверстий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1.Принципы выбора способов организации воздухообмена.
2.Виды современных воздухораспределительных устройств.
3.Схемы организации воздухообмена.
6.ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ПОМЕЩЕНИИ
6.1. Общие сведения о воздухорапределении
Воздухораспределением называется взаимосвязанные процессы перемещения воздушной массы приточными струями по объему помещения и удаление загрязненного воздуха из помещения вытяжными струями.
Задачей выбора способа распределения приточных струй в плане и по высоте помещения является обеспечение метеорологических условий (параметров t, ϕ, v, свр) в рабочей зоне помещения.
Рабочая зона – это область высотой 2 метра от уровня пола, в которой происходит деятельность человека. Для производственных зданий, в которых имеются рабочие места на отметках выше 2-х метров, рабочая зона принимается высотой 4 метра от уровня пола.
45
На выбор рациональной схемы воздухораспределения оказывают влияние следующие определяющие факторы:
1.Требования к микроклимату в данном помещении;
2.Наличие вредных выделений в помещении;
3.Объемно-планировочные решения помещения;
4.Тип и количество воздухораспределителей.
5.Расположение воздухораспределителей в плане и по высоте помещения.
6.Наличие и расположение вытяжных отверстий в плане и по высоте помещения.
Воздухораспределитель – это элемент системы кондиционирования микроклимата, устанавливаемый в месте выпуска воздуха в помещение для придания струе определенной формы, направления и скорости движения.
При расчете параметров микроклимата в рабочей или обслуживаемой зонах помещения необходимо учитывать значение допустимого (нормируемого) перепада температур в приточной струе и расчетном сечении (зоне) помещения.
Ниже приведены различные варианты нормируемых перепадов температуры ∆to, oС, между температурой воздуха в рабочей зоне помещения
tв, oС, и температурой воздуха в приточной струе tп, oС:
Для систем вентиляции и кондиционирования воздуха круглогодичного действия, предназначенных для ассимиляции избытков теплоты в помещении, приняты следующие величины перепада температуры ∆to:
1.при выпуске воздуха непосредственно в рабочую зону ∆to = 2 oС;
2.при выпуске воздуха на высоте 2…2,5 м. от уровня пола ∆to = 2…4 oС;
3.при выпуске воздуха на высоте 2,5…6 м. от уровня пола ∆to = 4…6 oС;
4.при выпуске воздуха на высоте 6…10 м. от уровня пола ∆to = 6…8 oС;
5.при выпуске воздуха на высоте более 6 м. от уровня пола через плафоны или эжекционные воздухораспределители ∆to = 8…12 oС.
46
Для общественных и административно-бытовых помещений рекомендуется величина перепада температуры ∆to = 4…6 oС.
Кроме того, создание и поддержание требуемых метеорологических условий в рабочей зоне помещения достигаются при строго определенных параметрах струи в месте пересечения струей границы рабочей зоны – в, так называемой, характерной точке:
1.Скорость струи на ее оси в характерной точке при входе струи в рабочую зону помещения vx, м/с.
Характерная точка – условная точка пересечения оси струи на входе в рабочую зону и верхней границы рабочей зоны.
Рис. 6.1 Схема распространения приточной струи в помещении
Максимальная скорость в характерной точке определяется по
зависимости: |
|
vx = kv vрз , |
(6.1) |
где kv – коэффициент перехода скоростей (по СНиП ОиВ);
vрз – подвижность воздуха рабочей зоны, м/с (по СНиП ОиВ). 2. Температурный перепад
∆tx = tв – tx, oС,
где tв и tx - температура воздуха в рабочей зоне и в характерной точке при входе струи в рабочую зону помещения соответственно, oС (по СНиП ОиВ).
47
Так, в соответствии с рекомендациями СНиП, для систем вентиляции и воздушного отопления при отсутствии человека в зоне прямого действия струи значение температурного перепада ∆tx принимается с запасом 50%:
∆ tx = ∆txСНиП 1,5 |
(6.2) |
Зоной прямого действия струи (границей |
струи) является область в |
поперечном сечении воздушного потока, где скорость уменьшается в два раза, по сравнению со скоростью на оси струи.
Рис. 6.2 К определению зоны прямого действия струи
Для систем кондиционирования воздуха, поддерживающих оптимальные или технологические условия, значение температурного перепада ∆tx принимается:
∆tx 1 oС. |
(6.3) |
Допустимое изменение относительной влажности при этих условиях принимается в пределах 7% от нормируемых значений, т.е. ∆ϕ ≤ 7 % .
Состояние микроклимата в рабочей зоне определяется также параметрами воздуха на выходе из воздухораспределителя при соответствующей схеме воздухораспределения.
Температура to,пр, oС, и энтальпия Io,пр, кДж/кг, приточного воздуха на выходе из воздухораспределителя рассчитываются по следующим
зависимостям: |
|
|
tо,пр = tв − |
± 3,6 ∆Qявн ; |
(6.4) |
|
Gпр cв |
|
48
Iо,пр = Iв − |
± 3,6 ∆Qп ; |
(6.5) |
|
Gпр |
|
где tв, С, Iв, кДж/кг – расчетная температура и энтальпия воздуха в рабочей зоне;
∆Qявн и ∆Qп – дисбаланс явной и полной теплоты в помещении,
Вт; |
|
|
|
|
|
Gпр – массовый расход приточного воздуха в |
|
||||
помещении, кг/ч, |
|
||||
G |
= ρ |
пр |
L |
, |
(6.6) |
пр |
|
пр |
|
где ρпр – плотность приточного воздуха, кг/м3;
Lпр – объемный расход приточного воздуха в помещении, м3/ч; Cпр – теплоемкость приточного воздуха, кДж/кг оC.
6.2. Схемы воздухораспределения в помещении
Схем воздухораспределения делят на две группы:
1.Воздухораспределение ненастилающимися струями.
2.Воздухораспределение настилающимися струями.
Воздушный поток, который не прилипает к гладкой поверхности, называется ненастилающейся струей.
Если при распространении воздушного потока вдоль гладкой поверхности струя прилипает к этой поверхности на некотором расстоянии от выхода воздуха из воздухораспределителя, то такая струя называется настилающейся. Струя воздушного потока не будет настилаться на горизонтальную поверхность (потолок), если отношение высот расположения
воздухораспределителя и помещения менее 0,65: Hв < 0,65.
Hп
49
Воздухораспределение ненастилающимися струями, выпущенными
вверхней зоне
1.… и затухающими в верхней зоне.
Vx обр., tх обр. – скорость и температура воздуха в обратном потоке соответственно.
При этой схеме на расстоянии (свободный участок струи)
окружающие предметы и ограждающие конструкции не оказывают стесняющего воздействия на траекторию движения струи. В реальных условиях
на расстоянии xсв. наблюдается следующее соотношение: |
|
Fсв.=0,25 Fп, |
(6.7) |
где Fсв. – площадь поперечного сечения струи на свободном участке;
Fп – площадь поперечного сечения помещения в плоскости, перпендикулярной вектору скорости струи.
При движении струи воздух помещения вовлекается в движение за счет сил вязкого трения в пограничных участках. Площадь струи увеличивается, значение скорости уменьшается. На расстоянии xкр., называемом критическим, площадь прекращает увеличиваться, а скорость по величине резко уменьшается. В реальных условиях это происходит, когда площадь поперечного сечения струи Fкр на расстоянии xкр, становится больше, чем 40% от поперечного сечения помещения в плоскости, перпендикулярной вектору скорости струи, т.е. при Fкр.= 0,4 Fп.