Критерии для выбора рациональной схемы организации воздухообмена

7/)П11 ВЕСТНИК _^/2011_МГСУ

КРИТЕРИИ ДЛЯ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУХООБМЕНА

ON SELECTION OF THE CRITERION OF AIR EXCHANGE RATIONAL SCHEME

C.B. Саргсян S. Sargsyan

Московский ГСУ

В статье рассмотрены критерии для выбора рациональной схемы организации воздухообмена, при подаче приточного воздуха в верхнюю зону.

The paper deals with the method of criterion selection to make efficient air exchange scheme.

Эффективность воздухораспределения и организации воздухообмена в системах вентиляции, принято оценивать степенью неравномерности распределения параметров воздуха, по высоте вентилируемого помещения с помощью коэффициента воздухообмена [1]:

K _ Пух ~ П0

^ - • (1>

где П0, Пух, Прз - обобщенный параметр воздуха в приточной, уходящей и в рабочей (обслуживаемой) зоне соответственно.

Чем выше значение коэффициента воздухообмена, тем меньшим расходом воздуха обеспечиваются требуемые параметры в рабочей зоне.

Теория струйного теплообмена в вентилируемом помещении дает возможность аналитически определить коэффициент воздухообмена. Рассмотрим наиболее распространенную схему распределения приточного воздуха в нижней зоне из насадков, расположенных в верхней зоне. Вредные выделения верхней зоны вместе с воздухом, подсасываемом к струе, поступают в нижнюю (рабочую) зону помещения. При составлении уравнения балансов по одному из вредных выделений для нижней зоны, этот фактор необходимо учесть.

Требуемый воздухообмен (Ос) при двухзонной модели вентилируемого помещения [2] определяется как:

G0 = [Мрз + Мвз

где: Мрз, Мвз - потоки вредных выделений в рабочей (обслуживаемой) и верхней зоне соответственно; $ - относительный расход воздуха в струе.

Множитель у Мвз показывает долю избытков вредных выделений в верхней зоне, поступающую в рабочую зону помещения по средствам струйного течения.

ВЕСТНИК МГСУ

7/2011

Уравнение (2) в общепринятом виде устанавливает взаимосвязь между параметрами воздуха и воздухообменом. Последняя предназначена для расчета требуемого воздухообмена с учетом распределения избытков вредных выделений и разности параметров воздуха по отдельным зонам и представляется как:

^с =

Коэффициент воздухообмена определяется сопоставления выражения (2) и (3):

Кэф = 1/[Мрз + Мвз

Здесь: Мрз = Мрз / (Мрз + Мез) и Мез = Мез / (Мрз + Мез).

Для случая, когда в помещении два притока (п=2) и две вытяжки (т=2), коэффициент воздухообмена, исходя из вышеизложенного, будет определяться уравнением (5).

1+ РП ~РМ0

Кэф -

(мт + мк

р-1

-)

Р + Рп ~Ри

где: р, р„, рмо - относительные расходы воздуха, в струе поступающие в верхнюю зону, в рабочую зону и во всасывающем факеле из рабочей зоны соответственно.

Для наиболее сложного случая, когда в помещении несколько притоков (п=) и несколько вытяжек (т=з), коэффициент эффективности воздухообмена, исходя из вышеизложенного, будет определяться уравнением (6).

ч т

1+1Д -14

к,„, =-

I=1

}=1

Р-1

М„3 + Мез-

рз 63 п т

р+Ъ Р,-Е Р,

1-1 1-1 у

При доминировании в помещении избытков явной теплоты уравнение коэффици-

ента воздухообмена для наиболее простого случая примет вид:

^ = _ 1

где:

О» + О, (Р-1)/Р'

аРЗ 0рз!

Диапазон изменения коэффициента воздухообмена в помещениях, где основная вредность - это избыток теплоты или потоки других вредных выделений, согласно

формуле (7) Кэф = / ((?рз, 0вз, представлен на графике рис. 1. Здесь коэффициент воздухообмена по мере возрастания относительного расхода воздуха в струе , снижается и при больших его значениях стремится к единице К , = 1, что

означает

интенсивное перемешивание воздуха в помещении. Распределение теплоты по отдельным зонам также влияет на величину коэффициента воздухообмена. Так, при полном

7/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

тепловыделении в рабочую зону, когда Qpз = 1, коэффициент эффективности воздухообмена будет равен Кэ, — 1, т.е. примет минимальное значение. А при Q — 0, то

К ЭФ.

4 3 2 1

П.. ¡3„ 1 —•-- е •

п.. п„ 0_ =: ?5 --- -4—•

--

г и

7

11

13 15 £

Рис. 1. Диапазон изменения коэффициента воздухообмена, Кэф — /

С учетом лучистого теплообмена между верхним и нижним зонами формула для определения коэффициента воздухообмена в наиболее простых случаях будет определятся, как:

** ^—^Тй— •

0, Q _^ ,^-лучвз - рз

рз -

где

й

лучвз - рз

р

йлучвз-нз

й + й

^ рз ¿—'вз

р

Здесь, в результате учета лучистого теплопоступления с верхней зоны в нижнюю,

график зависимостей Кэф = /($, йрз, йвз, йлучвз_рз ) принимает более реальный вид.

Из графика (рисунок 2) следует, что при полном тепловыделении в верхнюю зону коэффициент воздухообмена всегда больше единицы, однако уже при

Р ~ 10 получится эффект полного перемешивания {Кэф ~ . Таким образом, при

Р ~ 10, не зависимо от распределения избытков явной теплоты Кэф ~ 1 и, следовательно, величиной лучистого теплообмена между зонами можно пренебречь.

ВЕСТНИК 7/2011

Кэ.. ^

1 Йо.».»0 —--•— „ „_ Л

Вр.8.=1 л ——

V ^

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 _р>

Рис. 2. Диапазон изменения коэффициента воздухообмена с учетом лучистого теплообмена между верхним и рабочим зонами, Кэф = / (Qpз, Qлyчвз_рз, р}

Для оценки эффективности работы систем общеобменной вентиляции, наряду с коэффициентом воздухообмена, другим показателем может являться кратность возду-

1 - которая в сущности по физическому смыслу

хообмена Кр = в0/

сходна с последним.

Л

К Р.

4

3

г 1

м

_5

А ---

/г/ 25 --— 1 ' г -1-

5*^0,75 ---.- —--5,-—

7

11

13 15 £

Рис. 3. Зависимости кратности воздухообмена от величины относительного расхода воздуха в струе, Кр = / {^рз, р}

На графике (рис. 3) показано, как меняется кратность воздухообмена в помещениях с избытками явной теплоты в зависимости от величины относительного расхода в

приточной струе и соотношения распределения относительной величины явной

7/2011

ВЕСТНИК

МГСУ

теплоты по отдельным зонам. При полном тепловыделении в рабочей зоне вентили-

руемого помещения кратность воздухообмена постоянная величина, независи-

мо от ¡5, и максимальная для данного помещения. По мере снижения относительных избытков, выделенных в рабочей зоне, кратность воздухообмена снижается, однако в зависимости от относительного расхода воздуха в струе эта величина возрастает. При больших значениях 0 кратность воздухообмена, независимо от распределения теплоты стремится к его максимальной величине.

Система общеобменной вентиляции должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать минимально возможную величину относительного расхода воздуха в приточной струе с возможностью обеспечения оптимального распределения теплоты между зонами вентилируемого помещения.

Выведенная аналитическим способом формула для определения коэффициента эффективности воздухообмена учитывает тепловоздушные процессы в вентилируемом помещении и одинаково точна для помещений с различными источниками вредных выделений, независимо от их расположения по плану помещения и от схемы организации воздухообмена.

Литература

1. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. - С-П.: АВОК Сервис Запад, 2004. - 318 с.

2. Титов В.П., Саргсян C.B. Универсальная двухзонная модель помещения для расчета

требуемого воздухообмена. В сб. «Охрана труда в промышленности». -Пенза: 1991.

1. Grimitlin M.I. The distribution of indoor air. - Saint-Petersburg: AVOK Service West, 2004.

2. Titov V.P., Sargsyan S.V. Universal two-zone model of room to calculate the required amount of ventilation. In collected papers of "Labour in the industry." - Penza: 1991.

Ключевые слова: коэффициент эффективности, воздухообмен, воздухораспределение, кратность воздухообмена, струя, рабочая зона, верхняя зона, лучистый теплообмен.

Key words: efficient factor, ventilation, air distribution, multiplicity of ventilation, jet, working area, upper area, radiant emission.

Выводы.

Literature

e-mail автора: ventokss@mail.ru