CC BY
48
Секция
«МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНАХ И АППАРАТАХ»
УДК 621.325.5
Е. В. Кулаков Научный руководитель - Н. Г. Измайлова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОСОБЕННОСТИ СХЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ТЕПЛОМ И ХОЛОДОМ В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА
В холодный период года для эффективного воплощения схемы обеспечения жилых помещений теплом и холодом необходимо уменьшить теплопотери. Предлагается для этого использовать вытеснительную вентиляцию, теплозащитное остекление окон и эжекционные доводчики модели ДЭ-1-6-60/90.
Перерасход тепла зимой и повышенные энергетические затраты на охлаждение помещения летом могут быть устранены применением в помещениях эжекционными доводчиками (ДЭ) по схеме воздухообмена, изображенной на рис. 1.
Ьп
определяемом числом жилых помещений в
Схема воздухообмена помещения на основе забора эжектируемого воздуха в ДЭ от остекления и применения
вытесненной вентиляции. 1 - приточный воздуховод; 2 - подвод саннормы приточного воздуха в помещение; 3 - патрубок; 4 - камера первичного воздуха эжекционного доводчика; 5 - сопла; 6 - теплообменник; 7 - трубопровод; 8 - щели в подоконнике; 9 -приточная решетка; 10 - смесительная камера; 11 - вытяжное устройство; 12 - вытяжной воздуховод; 13 - солнцезащитное и теплозащитное остекление
Приточный воздух подается из центрального приточного агрегата, в котором приточный наружный воздух приготавливается круглый год, в количестве
обслуживаемых квартирах (в многоэтажных жилых домах рационально исрользовать приточные агрегаты, которые будут обеспечивать притончным воздухом, блок одинаковых по планировке и площади квартир по высоте здания). По самостоятельному приточному воздуховоду 1 подводится саннорма наружнего воздуха, требуемого для всех жилых помещений каждой квартиры. От приточного воздуховода 1 по отводу 2 подводится саннорма наружнего воздуха 1пн к ДЭ для обслуживаемого помещения. Отвод 2 присоеденяется к патрубку 3 камеры первичного воздуха 4. В верхней стене этой камеры установлены сопла 5 с диаметром выходного отверстия 6 мм. Первичный воздух в количестве 1пн выходит из сопел 5 со скоростью не выше 14 м/с во избежания появления шума. Кинетическая энергия выхода первичного воздуха /пн через сопла обеспечивает эжекцию внутреннего воздуха 1в.э через оребренные трубки теплообменника 6. В трубки теплообменника 6 из трубопровода 2 в зимнее время года поступает горячая вода с температурой не выше 50 °С и не ниже 14 °С в летний период года. На эжекцию внутренний воздух поступает в количестве /вэ = /пн Кэ (Кэ = 2,8 -коэффициент эжекции) через щель 8, которая находится по длине остекления в подоконнике или декоративном кожухе ДЭ.
Эжектируемый воздух 1вэ забирается от потолочной зоны комнаты и проходит по поверхности остекления. Температура воздуха, находящегося у
потолочной зоны 4
выше, чем в зоне проживания
людей. Зимой ночью температура воздуха у потолочной зоны состовляет около 4.э.пот = 21,2 °С. Проходя по холодному остеклению 5, воздух охлождается до температуры эжекции 4.э = 18 °С. Примем площадь обслуживаемого помещения /пом = 6 • 4 = 24 м2. По санитарным нормам в жилое помещение необходимо подавать наружний воздух в количестве, равном 3 м3 /(чм2).
Производительность ДЭ по первичному воздуху для обслуживаемого помещения жилой квартиры площадью 1^= 24 м2 должна быть /пн = 3 • 24 = 72 м3 / ч.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Количество эжектируемого воздуха составит /в.э = /ш Кэ = 72 • 2,8 =201,6 м3/ч.
Количество тепла, отданное холодному остеклению эжектируемым с потолка внутренним воздухом,
^т.в.э — 1в.эРв.эср (^в.э.пот ^в.э )/3,6 —
= 201,6 -1,2 -1(21,2 -18)/3,6 = 212 Вт. В рекомендациях по расчету систем отопления трансмиссионные теплопотери через окно определяются:
?т.пот.ок = /окСвх -'их)/^ок = 5(20 + 28)/09 = 267 Вт.(1) Следуя из выше написанного, теплопотери через окно благодаря организации воздухообмена по схеме на рис. 1 с использованием теплозащитного остекле-
ния окон сократится по сравнению с рассчитанными по формуле (1) на (267/215) • 100 % - 100 % = 20 %.
Сокращение расхода тепла на приточную вентиляцию достигается применением установки утилизации конвективных потоков тепла, влаги и газов, собирающихся под потолком, которую рациональней организовывать по схеме насосной циркуляции антифриза.
Удельная расчетная потребность в тепле жилой комнаты 24 м2 при осуществлении традиционной системы отопления жилых комнат составляет 67,5 Вт/м2, а удельная расчетная потребность в тепле при использовании эжекторного доводчика и вытеснительной вентиляции составляет 41,9 Вт/м2. Экономия составляет около 25 Вт/м2.
© Кулаков Е. В., 2012
УДК 697.9
К. В. Лиманская Научный руководитель - Н. Г. Измайлова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
СОЗДАНИЕ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ В ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Рассмотрены виды воздушных потоков, встречающихся в чистых помещениях, их цель и смысл. Представлены области их применения.
Чистым помещением или чистой комнатой называется помещение, в котором счетная концентрация взвешенных в воздухе (аэрозольных) частиц и, при необходимости число микроорганизмов в воздухе поддерживаются в определенных пределах. Под частицей понимают твердый, жидкий или многофазный объект или микроорганизм с размерами от 0,005 до 100 мкм. Чистые помещения характеризуются именно счетной концентрацией частиц, т. е. числом частиц в единице объема воздуха, размеры которых равны или превышают определенную величину (0,1; 0,3; 0,5 мкм и т. д.).
Обычно в чистых помещениях рассматриваются два вида воздушного потока - слаботурбулентный вытесняющий поток и турбулентный смешанный поток. Если рассматривать поток с чисто технической стороны, он может быть слаботурбулентным, т. е. ламинарным, или турбулентным. В аэрогидродинамике существует два критерия для определения ламинарного потока:
- поток соответствует числу Рейнольдса менее 2300;
- поток остается ламинарным, пока не разрывается созданная в нем элементарная струйка.
Ламинарный поток после выхода воздуха из фильтра можно создать с помощью так называемых ламинаризаторов. Они представляют собой пластиковую или металлическую решетку с размером ячеек от 10-50 мкм. Это решётка устанавливается ниже выходной плоскости фильтра. При использовании проволочного метода создания тумана можно разглядеть отдельные элементарные струйки, поэтому такой поток можно назвать ламинарным.
Поток, выходящий из воздушного фильтра или фильтра и установленной после него перфорированной пластины, считается слаботурбулентным. Но с
точки зрения аэрогидродинамики в таком случае речь идет о турбулентном потоке.
В технологии очистки воздуха для чистых помещений потоки различают так же по их направлению и параллельности. В диапазоне слаботурбулентных вытесняющих потоков воздух должен проходить над всей поверхностью в сторону основного направления движения. Такие качественные величины как направление потока и форма потока можно успешно визуализировать в условиях чистого помещения.
Цель и смысл визуализации потоков.
Чистое помещение и оборудование для очистки воздуха следует рассматривать как единую производственную систему. Таким образом, оно становится частью производственного оборудования, которое должно пройти квалификацию. Аттестацию (квалификацию) оборудования, в котором создаются воздушные потоки, можно разделить на три части:
• Параметры, которые в нормах определены как:
- скорость потока;
- направление потока и объемный поток.
• Параметры, знание которых необходимо для анализа риска, и которые можно определить, используя визуализацию потоков, например,
- доказательство разделения чистого помещения на зоны (существование различных видов потоков);
- стабильность воздушных поток, например, при вмешательстве оператора (введение рук) или при открывании корпусов установок;
- определение мест расположения пробоотборников для мониторинга частиц
• Визуализация прочих зон.
Полезную информацию о потоках в чистых помещения может дать визуализация следующих зон:
