CC BY
15DOI 10.24412/2181 -1431-2023-2-59-64
Ботиров Т.В., Арипов К.И
МЕТОД РАСЧЕТА СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ В ПРОМЫШЛЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ
Ботиров Т.В. - Навоийский государственный горно-технологический университет, д.т.н., и.о.
профессор кафедры «Автоматизация и управления», e-mail: ЬМ [email protected],Узбекистан
Арипов К.И. - Навоийский государственный горно-технологический университет, магистр, Узбекистан
Аннотация. Здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную часть своего времени. Если говорить о физиологическом воздействии на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха. Что это за воздух, какова его свежесть и чистота, душно, жарко или холодно человеку в помещении, во многом зависит от инженерных систем, специально предназначенных для обеспечения воздушного комфорта.
Ключевые слова: кондиционирование, вентиляция, система, воздух.
TABIIY SHAMOLLATISH TIZIMLARINI HISOBLASHNING
BIR USULI HAQIDA
Botirov T.V. - t.f.d., Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti, "Avtomatlashtirish va boshqarish" kafedrasi professori v.b., e_mail: [email protected], O'zbekiston, Aripov K.I. - Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti, magistr, O'zbekiston.
Annotatsiya. Insonning sog'lig'i, uning mehnat qobiliyati va shunchaki farovonligi ko'p jihatdan mikroiqlim va turar-joy va jamoat binolaridagi havo holati bilan belgilanadi, u erda xodim o'z vaqtining muhim qismini o'tkazadi. Agar atrof-muhit havosining insonga fiziologik ta'siri haqida gapiradigan bo'lsak, unda bir kishi kuniga taxminan 3 kg oziq-ovqat va 15 kg havo iste'mol qilishini esga olish kerak. Bu qanday havo, xonadagi odam uchun qanchalik toza, issiq yoki sovuq havo, ko'p jihatdan havo qulayligini ta'minlaydigan maxsus ishlab chiqilgan muhandislik tizimlariga bog'liq. Kalit so'zlar: konditsioner, shamollatish, tizim, havo.
ABOUT ONE METHOD OF CALCULATION OF NATURAL
VENTILATION SYSTEMS
Botirov T.V. - Navoi State Mining and Technological University, Doctor of Technical Sciences, Acting Professor of the Department of Automation and Control, e-mail: [email protected], Uzbekistan, Aripov K.I. -Navoi State Mining and Technological University, Master's degree, Uzbekistan
Annotation. Health, working capacity, and simply the well-being of a person is largely determined by the conditions of the microclimate and air environment in residential and public buildings, where he spends a significant part of his time. If we talk about the physiological impact of ambient air on a person, it should be recalled that a person consumes about 3 kg of food and 15 kg of air per day. What kind of air it is, what is its freshness and purity, stuffy, hot or cold for a person in a room, largely depends on engineering systems specifically designed to provide air comfort. Key words: air conditioning, ventilation, system, air.
Введение. Системы естественной вентиляции являются важным аспектом обеспечения комфортных и здоровых условий в промышленных помещениях. Они играют решающую роль в удалении загрязненного воздуха, поддержании оптимальной температуры и влажности, а также обеспечении свежего воздуха для работников и оборудования. Эффективный метод расчета системы естественной вентиляции является ключевым шагом при проектировании и обновлении промышленных объектов [1].
В данной статье мы рассмотрим методы расчета системы естественной вентиляции в промышленных помещениях, обсудим основные факторы, которые следует учитывать при выборе и проектировании системы, а также представим практические рекомендации для достижения оптимальных результатов.
Мы начнем с изучения принципов работы систем естественной вентиляции и роли, которую они играют в создании здоровой и безопасной среды в промышленных помещениях. Затем мы перейдем к рассмотрению различных методов расчета, которые могут быть использованы для определения необходимого объема воздуха, скорости потока и геометрии вентиляционных отверстий.
Важным аспектом, который будет рассмотрен в статье, является влияние факторов окружающей среды, таких как климатические условия, на работу системы естественной вентиляции. Мы также обсудим взаимосвязь с другими инженерными системами, например, с системами отопления и кондиционирования, чтобы достичь оптимального баланса и обеспечить эффективное функционирование всей системы.
Естественная вентиляция делится на:
• неорганизованную
• организованную.
Во всяком здании даже при отсутствии специально устроенной вентиляции происходит воздухообмен между наружным атмосферным и внутренним воздухом помещения за счет так называемой инфильтрации через неплотности ограждения, форточки, окна и двери. Величина этого воздухообмена расчетом не определяется, не регулируется и зависит от разности температур наружного и внутреннего воздуха, скорости ветра, а также площади открываемых фрамуг, величины щелей и материала ограждения. Такая вентиляция называется неорганизованной. Кратность воздухообмена в 1 час за счет инфильтрации в жилых помещениях равна 0,5—0,75, а промышленных зданиях—до 1. Неорганизованная естественная вентиляция применяется в жилых помещениях и в производственных предприятиях с незначительным выделением вредностей, где для восстановления нормального санитарного состояния воздуха достаточны небольшие обмены его.
Естественная вентиляция называется организованной, когда воздухообмен осуществляется по расчету за счет теплового и ветрового напоров. Воздухообмен при этом может быть осуществлен при помощи специально устраиваемых каналов, а также через оборудованные открывающимися створками отверстия в стенах, перекрытиях и фонарях крыш промышленных зданий.
Организованная естественная вентиляция производственных помещений, при которой проветривание производится непрерывно и осуществляется без устройства воздуховодов, каналов или коробов, а количество воздуха регулируется степенью открытия специальных фрамуг, называется аэрацией. При аэрации наружный приточный воздух вводится в помещение без подогрева, очистки от пыли и без других видов обработки. Удаляемый из помещения воздух также не подвергается никакой обработке [2,3].
Аэрация может быть:
• Бесканальная
• канальная
Бесканальная аэрация осуществляется при помощи проемов в стенах и потолке и рекомендуется в помещениях большого объема со значительными избытками теплоты. Для получения расчетного воздухообмена вентиляционные проемы в стенах, а также в кровле здания (аэрационные фонари) оборудуют фрамугами, которые открываются и закрываются с пола помещения. Манипулируя фрамугами, 6 можно регулировать воздухообмен при изменении наружной температуры воздуха Q
или скорости ветра (рис..1). Площадь вентиляционных проемов и фонарей рассчитывают в зависимости от необходимого воздухообмена.
Рис. 1. Схема естественной вентиляции здания: а — при безветрии; б ■ при ветре; 1 — вытяжные и приточные отверстия; 2 — тепловыделяющий
агрегат
В производственных помещениях небольшого объема, а также в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных зданиях, применяют канальную аэрацию, при которой загрязненный воздух удаляется через вентиляционные каналы в стенах. Для усиления вытяжки на выходе из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы — устройства, создающие тягу при обдувании их ветром. При этом поток ветра, ударяясь о дефлектор и обтекая его, создает вокруг большей части его периметра разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из канала. Наибольшее распространение получили дефлекторы типа ЦАГИ (рис.2), которые представляют собой цилиндрическую обечайку, укрепленную над вытяжной трубой. Для улучшения подсасывания воздуха давлением ветра труба оканчивается плавным расширением — диффузором. Для предотвращения попадания дождя в дефлектор предусмотрен колпак [4,5].
Рис. 2. Схема дефлектора типа ЦАГИ: 1-диффузор; 2- конус; 3 -лапки, удерживающие колпак и обечайку; 4- обечайка; 5 -колпак
6
Естественная вентиляция дешева и проста в эксплуатации. Основной ее ^ недостаток заключается в том, что приточный воздух вводится в помещение без
предварительной очистки и подогрева, а удаляемый воздух не очищается и загрязняет атмосферу. Естественная вентиляция применима там, где нет больших выделений вредных веществ в рабочую зону.
Расчет естественной вентиляции
Расчет потребного воздухообмена для удаления избыточного тепла производится по формуле [6,7]:
L^tto^t-, м3/ч; (1)
в
где: Qизб - избыточное тепло, ккал/ч;
Св - теплоемкость воздуха (0,24ккал/кг*град);
ув =1,206 кг/м3 - удельная масса приточного воздуха.
Дt - разность температур приточного и удаляемого воздуха;
д1 = 1 уд - 1 пр, °С; (2)
где: 1 уд - температура уделяемого воздуха, 0С; 1 пр - температура приточного воздуха 0С; Величина ^ при расчетах выбирается в зависимости от теплонапряженности воздуха - Он : при Он < 20 ккал/(м3*ч) д1 = 6 0С; при Он > 20 ккал/(м3*ч) д1 = 8 0С;
Теплонапряженность воздуха определяется по следующей формуле:
^изб , ккал/(м3*ч); (3)
Q
^н V п
где Vn - внутренний объем помещения, м3.
Таким образом, для определения потребного воздухообмена необходимо определить количество избыточного тепла по формуле:
Оизб = Qo6 + Оосв + Qn + Qp + Оотд, ккал/ч; (4) где: Q06,Q0CB,Qn - тепло, выделяемое производственным оборудованием, системой искусственного освещения и работающим персоналом соответственно ккал/ч; Qp- тепло, вносимое солнечной радиацией ккал/ч; @0тд- теплоотдача естественным путем ккал/ч.
Определяем тепло, выделяемое производственным оборудованием по формуле [8,9]:
Qo6 = 860 * Роб * ^1, ккал/ч; (5) где: 860 - тепловой эквивалент 1 кВт/ч;
П1 - коэффициент перехода тепла в помещение, зависящий от вида оборудования; Роб - мощность, потребляемая оборудованием, кВт;
Роб, = Рном -П2 -Пз • П4 , кВт (6) где: Рном, кВт - номинальная (установленная) мощность электрооборудования помещения;
П2 - коэффициент использования установленной мощности, учитывающий
превышение номинальной мощности над фактически необходимой;
Пэ - коэффициент загрузки, т.е. отношение величины среднего потребления мощности
(во времени) к максимально необходимой;
П4 - коэффициент одновременности работы оборудования.
При ориентировочных расчетах произведение всех четырех коэффициентов можно принимать равным:
П1 П2 • П3 П4 = 0,25
Определяем тепло, выделяемое осветительными установками по формуле: 6 Qocb = 860 * Росв *a*ß*cosy, ккал/ч; (7) 2
где: Росв- мощность осветительных установок, кВт;
a - КПД перевода электрической энергии в тепловую (для ламп накаливания 0,92^0,97, для люминесцентных ламп 0,46^0,48 );
Р - КПД одновременности работы аппаратуры в помещении (если работает вся аппаратура, то в = 1);
cos ^=0,7^0,8- электротехнический коэффициент.
Определяем тепло выделяемое людьми по формуле:
0л = Кл * qn, ккал/ч; (8) где: Кл- количество рабочих в помещении; цл- тепловыделения одного человека, ккал/ч (табл. 1).
Определяем тепло, выделяемое солнечной радиацией по формуле:
Qp =m*F * q0CT, ккал/ч; (9) где: m-количество окон в помещении; F - площадь одного окна, м2; Qoct,- количество тепла, вносимого за один час через остекленную поверхность площадью 1 м2 (табл. 2), Ккал/ч*м2
Если нет дополнительных условий, то можно считать ориентировочно, что теплоотдача происходящая естественным путем Q0T|fli= Qp для холодного и переходного периодов года (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +100 C). Для теплого периода года (среднесуточная температура воздуха выше +100 C) принимаем Q0T|fli= 0
Основное требование к любой системе вентиляции - обеспечение необходимой кратности воздухообмена, обеспечивающей удаление из производственного помещения всех вредностей, то есть избытков тепла, влаги, паров различных веществ [10,11 ].
Кратность воздухообмена - это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение шестидесяти минут воздух в помещении полностью заменяется на новый и определяется по формуле:
п = тт; ч-1. (10)
vn
где: LB - потребного воздухообмена для удаления избыточного тепла, ккал/ч; Vn, -внутренний объем помещения, м3.
Если кратность воздухообмена не превышает десяти (n<10), то воздухообмен соответствует установленным требованиям.
Категория тяжести работы Количество тепловыделений qл, ккал/ч в зависимости от окружающей температуры воздуха
15 оС 20 оС 25 оС 30 оС
Легкая I 100 70 50 30
Средней тяжести II-a 100 70 60 30
II-б 110 80 70 35
Тяжелая III 110 80 80 35
Выводы: При расчётах естественной вентиляции требуется учитывать очень много факторов которые напрямую связаны с окружающей средой человека. Правильная вентиляция очень важна как в производственных цехах, так и в быту. При расчёте следует помнить какое кол-во людей работает в одном помещении, работу 3 какой тяжести они выполняют и какие побочные продукты деятельности при этом ^
выделяются в окружающую среду, не учитывая данные параметры не получится сделать правильную и работающую естественную вентиляцию [12-15].
Список использованной литературы:
[1]. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
[2]. СН 3086-84. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест
[3]. Botirov, T. V., Latipov, S. B., & Buranov, B. M. (2020). About one synthesis method for adaptive control systems with reference models. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, , 1515(2) doi:10.1088/1742-6596/1515/2/022078
[4]. А.Н. Павлов, В. М. Кириллов. Безопасность жизнедеятельности и перспективы экоразвития. М.: «Гелиос АРВ», 2002.
[5]. П. Н. Каменев, Е. И.Тертичник. Вентиляция М.; Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008.
[6]. Igamberdiev, H. Z., & Botirov, T. V. (2021). Algorithms for the synthesis of a neural network regulator for control of dynamic objects doi:10.1007/978-3-030-68004-6_60
[7]. Е.Г. Лумистэ. Безопасность жизнедеятельности в примерах и задачах. Брянск, «Брянская ГСХА», 2010
[8]. Yusupbekov, A. N., Sevinov, J. U., Mamirov, U. F., & Botirov, T. V. (2021). Synthesis algorithms for neural network regulator of dynamic system control doi:10.1007/978-3-030-64058-3_90
[9]. Botirov, T. V., Latipov, S. B., & Buranov, B. M. (2021). Mathematical modeling of technological process in formalin production. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, , 2094(2) doi:10.1088/1742-6596/2094/2/022052
[10]. Igamberdiev, X. Z., Botirov, T. V., & Latipov, S. B. (2022). Formalization of the problems of synthesizing adaptive control systems with reference models. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, , 2388(1) doi:10.1088/1742-6596/2388/1/012051
[11]. Jumaev, O. A., Nazarov, J. T., Sayfulin, R. R., Ismoilov, M. T., & Mahmudov, G. B. (2020). Schematic and algorithmic methods of elimination influence of interference on accuracy of intellectual interfaces of the technological process. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, , 1679(4) doi:10.1088/1742-6596/1679/4/042037
[12]. Botirov, T. V., Latipov, S. B., Buranov, B. M., & Barakayev, A. M. (2020). Methods for synthesizing adaptive control with reference models using adaptive observers. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, , 862(5) doi:10.1088/1757-899X/862/5/052012
[13]. Jumaev, O. A., Nazarov, J. T., Makhmudov, G. B., Ismoilov, M. T., & Shermuradova, M. F. (2021). Intelligent control systems using algorithms of the entropic potential method. Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series, , 2094(2) doi:10.1088/1742-6596/2094/2/022030
[14]. Jumaev, O. A., Karpovic, D. S., & Ismoilov, M. T. (2022). Methods for digital signal processing and digital filter synthesis. Paper presented at the AIP Conference Proceedings, , 2656 doi:10.1063/5.0106311
[15]. СС Тимофеева, ТВ Ботиров, МН Мусаев, АА Бобоев - Journal of Advances in Engineering Technology, 2021
Ol 4
