CC BY
47
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(Р-1)/ р\ / (Прз - пй), (2)
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 =(Мр, + Мвз) / [Кэф (Прз - По)] . (3)
Коэффициент воздухообмена определяется сопоставления выражения (2) и (3):
Кэф = 1/[Мрз + Мвз(Р-1)/р\. (4)
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
(5)
-)
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
(6)
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
(7)
где:
О» + О, (Р-1)/Р'
аРЗ 0рз!(°рз +О.), + О. )■
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 — /(йрз, Р)
С учетом лучистого теплообмена между верхним и нижним зонами формула для определения коэффициента воздухообмена в наиболее простых случаях будет определятся, как:
** ^—^Тй— • (8)
0, Q _^ ,^-лучвз - рз
рз -
где
й
лучвз - рз
р
йлучвз-нз
й + й
^ рз ¿—'вз
р
(9)
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/(¥пом р)
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: [email protected]
