Системы вентиляции

Вентиляцию характеризуют объем и кратность воздухообмена.

Слово вентиляция происходит (от латинского ventilatio – проветривание). Сей час под этим понятием понимают - регулируемый воздухообмен в помещении благоприятный для человека, а так же совокупность технических средств обеспечивающих такой воздухообмен.

В обычных жилых помещениях воздухообмен происходит через открытые двери и окна, а также при их не плотном закрытии, такой воздухообмен называют неорганизованным. Под организованным воздухообменом понимают - систему вентиляции.

Вентиляцию характеризуют объем и кратность воздухообмена. Объемом вентиляции называют количество воздуха (в м3), которое поступает в помещение в течение часа. Минимальная норма поступления наружного воздуха в помещение 30 м3/ч на взрослого человека и 20 м3/ч - на ребенка. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении. При кратности воздухообмена менее 0,5 в час человек испытывает чувство духоты в жилом помещении. В соответствии с требованиями существующих нормативов кратность воздухообмена в жилых домах должна быть (в жилых комнатах) 0,5 - 1,0; в кухнях 3,0 кратный обмен в час.

Различают два основных, часто встречающихся типа вентиляции, вентиляция перемешиванием и вентиляция вытеснением.

Перед тем как более подробно рассмотреть эти два типа, необходимо рассмотреть наиболее часто используемые термины, характеризующие качество воздуха.

Эффективность вентиляции

Эффективность вентиляции - это величина, показывающая, как быстро загрязнённый воздух удаляется из помещения.

Она определяется отношением концентрации вредных примесей, содержащихся в вытяжном воздухе к концентрации вредных примесей в помещении.

e m= Ccх100% / Сm

e m – эффективность вентиляции

Cc – концентрация вредных веществ в воздухе помещения

Сm – концентрация вредных примесей в вытяжном воздухе

Коэффициент воздухообмена

Данный параметр характеризует скорость замещения воздуха в помещении.

Он зависит от условий раздачи воздуха в помещении, расположения и размеров диффузоров, расположения источников тепла и т.д.

e a= (t nх100%) / (2хt m)

e a – эффективность воздухообмена

t n  – поступающий свежий воздух

t m  – средний “возраст” (время пребывания) воздуха в помещении

Эффективность вентиляции часто используется для качественной оценки способности системы обеспечивать комфортные условия по чистоте воздуха. Данный показатель находится в зависимости от геометрии помещения, взаиморасположения приточных и вытяжных отверстий и плотности распределения источников вредных примесей в помещении.

Вентиляция вытеснением позволяет получить значения эффективности вентиляции свыше 100%, в то время как при вентиляции перемешиванием они не превышают 100%.

При применении метода вытеснения, возможно получить значения коэффициента воздухообмена от 50 до 100%, в то врем как при вентиляции перемешиванием они не превышают 50%.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ВЫТЕСНЕНИЕМ

Это наиболее эффективный метод, традиционно используемый при вентиляции промышленных объектов. Кроме того, данный метод вентиляции нашел широкое применение в так называемых системах комфортной вентиляции. При правильно рассчитанной схеме этот метод позволяет эффективно удалять излишки тепловыделений и достигнуть максимальной эффективности вентиляции.

Для более подробного описания данного метода необходимо выделить следующие понятия: рабочая зона и прилегающая зона.

Рабочая зона - часть комнаты, занимаемая или используемая людьми. Рабочей зоной принято считать пространство - отстоящее на 50 см от стен и оконных проёмов, и от 10 см до 180 см над полом.

Прилегающая зона - Это пространство вокруг приточного низкоскоростного диффузора, где им создаётся определённая локальная скорость воздуха. Для систем комфортной вентиляции принято считать, что локальная скорость воздуха в прилегающей зоне не должна превышать 0,2 м/с.

Такие требования предъявляются с целью максимально возможного уменьшения прилегающей зоны вокруг диффузоров.

Скорость воздуха и температура

При вентиляции вытеснением воздух подаётся на нижний уровень и течёт в рабочую зону с малой скоростью. Приточный воздух должен быть несколько холоднее, чем окружающий воздух помещения для работы принципа вытеснения.

Для комфортных систем, температура подаваемого воздуха должна быть на 1 °C ниже комнатной температуры, а для промышленных или специальных систем эта величина составляет от 1 до 5 °C.

При слишком низкой температуре на притоке, всегда возникает риск образования т.н. конвекционных потоков.

Правильно спроектированные системы для вентиляции вытеснением обеспечивают очень хорошее качество воздуха, но данный принцип имеет некоторые ограничения:

• Приточные диффузоры требуют больше места

• Приточные диффузоры по ошибке могут чем-нибудь накрыть

• Прилегающая зона становится гораздо больше

• Вертикальный температурный градиент становится очень высоким

При проектировании данных систем необходимо также учитывать взаиморасположение по высоте и мощности отопительных устройств, которые влияют на динамику воздушных потоков внутри помещения. При сочетании с посторонними токами воздуха помещения, неравномерный нагрев по высоте в некоторых случаях вызывает смещение нагретых слоёв воздуха вниз. На практике, это приводит к функционированию вентиляционной системы по другому принципу - перемешиванию.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ

При вентиляции перемешиванием приточный воздух одним или несколькими потоками подаётся в рабочую зону, вовлекая в движение большое количество воздуха внутри помещения. Рабочая зона лежит в зоне возвратного потока, где скорость воздуха составляет 70% от скорости основного воздушного потока.

Под длиной струи принимается расстояние от воздухораспределителя до сечения воздушной струи ,в котором скорость ядра потока снижается до 0,2 м/с.

Эжекция это способность диффузоров подмешивать в струю прилегающий воздух помещения.

Диффузоры струйного типа (где воздух закручивается, проходя на большой скорости через сопла) - являются яркими примерами приточных устройств с высокой степенью эжекции. Диффузоры для вентиляции вытеснением имеют низкую степень эжекции.

Для устранения ощущения сквозняка при температуре приточной струи ниже комнатной температуры необходимо использовать приточные диффузоры с высокой степенью эжекции.

При расположении отверстия вентиляции в достаточной близости от плоской поверхности, выходящий ток воздуха отклоняется в её сторону и стремится течь непосредственно по поверхности. Этот эффект возникает вследствие образования разряжения между струёй и поверхностью, а так как нет возможности подмеса воздуха со стороны поверхности то струя отклоняется в её сторону.

Приемлемая скорость воздуха в рабочей зоне зависит от таких факторов как: температура в помещении, род деятельности в помещении, внутренний интерьер. Отмечено, что ощущение сквозняка устраняется, при скорости воздуха меньше 0,18 м/с и температуре от 20 до 22 °C.

Для возникновения настилающего эффекта расстояние между приточным отверстием и потолком не должно превышать 30 см.

Препятствия

Воздушный поток, вероятно, изменит направление при наличии препятствий свисающих с потолка, таких как светильники, перекрытия и др. Если выступ не превышает 2% от высоты потолка, то воздушная струя, вероятно, обогнёт препятствие.

ВЕНТИЛЯЦИЯ АУДИТОРИЙ

Наиболее распространенным способом вентиляции учебных классов и аудиторий является организация подвода воздуха под сидячие места. Это делается с расчётом на то, что воздух естественным образом под воздействием тепла перетечёт в верхнюю часть помещения вследствие эффекта вытеснения. Однако, это не всегда так. Воздух ведёт себя как жидкость, стекает вниз и накапливается, перед тем как медленно подняться к задней вытяжке. Поэтому приточный диффузор может быть также установлен во фронтальной части аудитории.

Вентиляция вытеснением

Вне зависимости от месторасположения приточных диффузоров, в реальных условиях необычайно трудно добиться идеальной вентиляции вытеснением. Лабораторные измерения и компьютерное моделирование, как было описано выше, показали, что область реальных значений эффективности вентиляции лежит ниже 100%, что на практике означает наличие вентиляции перемешиванием.

Вентиляция перемешиванием

Также были проведены опыты с использованием традиционных вентиляционных систем - потолочных диффузоров типа vortex. Система работала удовлетворительно при расположении вытяжного отверстия сзади (над дверью). При расположении вытяжного отверстия в других местах возникали коротко - замкнутые потоки.

Дополнительная подача воздуха

Независимо от типа вентиляции, необходимо также вентилировать заднюю часть аудитории. Это особенно важно при наличии входной двери в задней части аудитории, таким образом, при входе не будет возникать эффекта стены теплого и отработанного воздуха.