2.7. Воздушный режим здания

Процессы перемещения воздуха внутри помещений, движение его через ограждения, неплотности и отверстия в ограждениях, по каналам и воздуховодам, обтекание здания потоком воздуха и взаимодействия здания с окружающей воздушной средой объединяются общим понятием – воздушный режим здания.

Тепловой, воздушный и влажностный режимы взаимосвязаны.

Воздушный режим здания содержит три задачи: внутреннюю, краевую и внешнюю.

Решение внутренней задачи включает расчёт воздухообмена в помещении, определение параметров внутреннего и наружного воздуха, выбор оптимальной схемы организации воздухообмена, создание нормируемых параметров микроклимата в помещении.

Решение краевой задачи включает расчёт инфильтрации и эксфильтрации в ограждающих конструкциях здания, аэродинамический расчёт воздуховодов и каналов, расчёт устройств по нагреванию и очистке приточного воздуха.

Решение внешней задачи включает определение аэродинамических коэффициентов здания, выбор мест размещения воздухоприёмных устройств и вытяжных шахт, расчёт и прогнозирование загрязнения атмосферы вредными вентиляционными выбросами, эколого-экономическое обоснование выбора пылегазоочистного оборудования.

2.8. Основы расчета воздухообмена в зданиях и сооружениях

Для определения требуемого воздухообмена должны быть известны следующие исходные данные: количество вредных выделений (теплоты, влаги, газов, паров, пыли); содержание вредностей в уходящем и приточном воздухе, допустимое количество вредных веществ в 1 м³ воздуха помещения.

Расход приточного воздуха определяется расчетом для теплого, холодного периодов года и переходных условий по избыткам теплоты, избыткам влаги, по массе выделяющихся вредных веществ, по нормируемой кратности воздухообмена, по нормам взрывопожарной безопасности. В качестве расчетного воздухообмена принимается большая величина.

Необходимый воздухообмен L_G, м³/ч, по газовым вредным выделениям определяется по формуле

, (2.10)

где G_в.в. – количество вредных газов и паров, выделяющихся в помещение, мг/ч; С_ПДК – ПДК газов, мг/м³.

При одновременном выделении в воздух нескольких газов однонаправленного действия необходимый воздухообмен определяют суммированием объёмов воздуха, потребных для разбавления каждого вредного вещества до нормы. При одновременном выделении вредных веществ, не обладающих однонаправленным характером действия, количество вентиляционного воздуха принимают по тому вредному веществу, которое требует наибольшего объёма воздуха.

В зимнее время относительная влажность в жилых и общественных помещениях не должна превышать 65 %. В противном случае при повышенной влажности водяной пар будет конденсироваться на внутренних поверхностях наружных ограждений.

Необходимый воздухообмен L_W, м³/ч, при наличии только влагоизбытков определяется по формуле

, (2.11)

где W – количество избыточной влаги, г/ч; d_ух – влагосодержание уходящего воздуха, г/кг сухого воздуха; d_пр – влагосодержание приточного воздуха, г/кг сухого воздуха; ρ – плотность приточного воздуха, кг/м³.

Для помещений с повышенным содержанием влаги (бани, прачечные, химчистки и другие) воздухообмен необходим также для предотвращения разрушения строительных конструкций здания.

Для определения объёма вентиляционного воздуха по избыточной теплоте необходимо знать количество теплоты, поступающей в помещение от различных источников Q_пр, Вт, и количество теплоты, расходуемой на возмещение потерь через ограждения здания и другие щели, Q_расх., Вт. Разность между Q_пр и Q_расх., равная Q_изб., Вт, выражает количество теплоты, которое и должно учитываться при расчёте воздухообмена.

Можно считать, что в тёплый период года вся теплота, которая поступает в помещение, является избыточной.

Необходимый воздухообмен для борьбы с явными теплоизбытками, L_я, м³/ч, определяется по формуле

, (2.12)

где Q_изб. – теплоизбытки в помещении, кДж/ч; с – массовая удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·˚С); ρ – плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м³; t_ух , t_пр. – температура удаляемого и приточного воздуха, ˚С.

Температуру приточного воздуха в теплый период года принимают равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч.

Для определения t_ух , ºC, можно пользоваться формулой

, (2.13)

где t_р.з. – расчётная температура воздуха в рабочей зоне, ˚С;

К – коэффициент нарастания температуры воздуха по высоте помещения, равный от 0,2 - 1,5 ˚С/м; Н – высота помещения, м.

Воздухообмен по нормируемой кратности воздухообмена L_к, м³/ч, определяется по формуле

, (2.14)

где V_р – объём помещения, м³: для помещений высотой 6 м и более следует принимать

,

где А – площадь помещения, м²; n – нормативная кратность воздухообмена, ч^-1 (значения n даны в справочниках и технической литературе).

Если нормативная кратность воздухообмена равна, например, плюс 2 и минус 3, то это значит, что в это помещение за 1 ч подаётся двукратно и удаляется из него трёхкратное к объёму помещения количество воздуха.

Для жилых комнат квартир воздухообмен L, м³/ч, определяется по формуле

,

где А – площадь помещения, м²; К – нормируемый расход приточного воздуха на 1 м² помещения.

Количество удаляемого из помещения жилой комнаты воздуха принимается равным 3 м³/(ч·м²) из расчёта разбавления выделяемой человеком углекислоты до ПДК.

При одновременном выделении теплоты и влаги воздухообмен G_я, кг/ч, может быть определён с помощью формул:

- по полной теплоте

, (2.15)

где Q_изб. – избыточная полная теплота, Вт; J_ух., J_пр. – теплосодержание удаляемого из помещения и подаваемого в помещение воздуха соответственно, кДж/кг. сух. возд.;

- по влаговыделениям - с помощью формулы (2.11).

В любом случае количество вентиляционного воздуха должно быть не меньше, чем требуется по санитарно-гигиеническим нормам, L_с.н., м³/ч:

, (2.16)

где N – число людей (посетителей), рабочих мест; m – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, м³/ч или на 1 рабочее место или на 1 посетителя.