2.9. Основные принципы организации воздухообмена

В зданиях и сооружениях, оборудованных механическими системами вентиляции, в холодный период года следует, как правило, обеспечивать баланс между расходом приточного и вытяжного воздуха.

В общественных и административно-бытовых зданиях допускается подавать часть приточного воздуха (в объеме не более 50 % требуемого воздухообмена) в коридоры или смежные помещения. При выборе схем подачи и удаления воздуха в помещении следует руководствоваться следующими основными принципами:

- подача приточного воздуха (общеобменный приток) должна предусматриваться в зону дыхания, приточные струи не должны проходить через загрязненные зоны помещения;

- удаление воздуха целесообразно осуществлять непосредственно от мест образования вредных выделений (бортовые отсосы, зонты, кожухи и другие укрытия систем местной вытяжной вентиляции), тем самым предотвращая распространение вредных веществ по помещению;

- общеобменная вытяжка устраивается из зон помещения с наибольшим загрязнением воздуха;

- соотношение между потоками подаваемого и удаляемого из помещения воздуха выбирают таким, чтобы обеспечить направление и достаточный расход воздуха, перетекающего из «чистых» помещений в «загрязненные» смежные помещения.

В помещениях категорий А и Б, а также для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, предусматривается отрицательный дисбаланс.

Для «чистых» помещений и помещений с кондиционированием предусматривается, как правило, положительный дисбаланс, если в них отсутствует выделение вредных веществ.

Расход воздуха для обеспечения дисбаланса в помещениях принимается:

- при отсутствии тамбур-шлюза – не менее 100 м³/ч на каждую дверь защищаемого помещения;

- при наличии тамбур-шлюза – равным расходу воздуха, подаваемому в тамбур-шлюз.

В большинстве помещений гражданских зданий для общеобменной вентиляции приточные и вытяжные устройства рекомендуется размещать в верхней зоне помещения.

В помещениях общественного назначения с избытками теплоты высотой более 3 м возможно применение вытесняющей вентиляции (подача приточного охлажденного воздуха с пола через специальные воздухораспределители в обслуживаемую зону и удаление воздуха из верхней зоны помещения).

В помещениях со значительными влаговыделениями целесообразно часть приточного воздуха подавать в зоны возможной конденсации влаги на ограждающих конструкциях здания. В теплый период года предпочтительней подавать приточный свежий воздух в обслуживаемую зону.

При значительных избытках явной теплоты в помещении приточный воздух в холодный период года следует подавать с минимально допустимой температурой с учетом его подогрева за счет избыточной теплоты.

В производственные помещения приточный воздух следует подавать в рабочую зону:

- горизонтальными струями, выпускаемыми из воздухораспределителей в пределах или выше рабочей зоны;

- наклонными (вниз) струями, выпускаемыми на высоте 3 м и более от пола;

- вертикальными струями, выпускаемыми на высоте 4 м и более от пола.

При незначительных избытках теплоты приточный воздух допускается подавать в верхнюю зону. В помещениях с выделением пыли приточный воздух следует, как правило, подавать струями, направленными сверху вниз из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне.

Приемные отверстия для удаления воздуха системами общеобменной вытяжной вентиляции из верхней зоны размещаются под потоком или покрытием для удаления избытков теплоты, влаги и вредных газов.

Расположение воздухоприемных отверстий вытяжной общеобменной вентиляции в зависимости от молекулярной массы вредных веществ и удельных теплоизбытков принимается из табл. 2.5.

Таблица 2.5

Рекомендуемые зоны удаления загрязненного воздуха

Характеристика выделений	Зона удаления	Побуждение
Легкие газы (кроме аммиака) со значительными избытками теплоты и водород	Верхняя 100 %	Естественное или механическое
Тяжелые газы с незначительными избытками теплоты	Нижняя 60 … 80 % Верхняя 40 … 20 %	Механическое или естественное
Легкие газы с незначительными и тяжелые газы со значительными избытками теплоты и аммиак	Нижняя 40 % Верхняя 60 %	Механическое
Пыль	Нижняя 100 %	Механическое

Для воздухораспределения в помещениях в последние годы применяются воздухораспределители регулируемые и нерегулируемые; круглой, квадратной и прямоугольной форм; металлические и пластмассовые; разработанные как, отечественными, так и зарубежными фирмами.

Разнообразие форм воздухораспределителей позволяет подобрать внешний вид устройств так, чтобы он хорошо сочетался с интерьером помещения.

Как правило, это устройства небольшой воздухопроизводительности, предназначенные для размещения на потолке, создающие веерные или конические струи дисковыми и многодиффузорными плафонами, а также с закруткой потока приточного воздуха; щелевые воздухораспределители, вентиляционные решетки с подвижными жалюзи и перфорированные панели круглого и прямоугольного сечения, предназначенные для потолочной, настенной и напольной установки, в том числе и в нижней части по периметру помещения, так чтобы рабочее место оказывалось «затопленным» значительными объемами приточного воздуха без активного перемешивания с окружающим воздухом.

На рис. 2.15 представлены некоторые общие принципиальные схемы организации воздухообмена в помещении.

Первые шесть схем служат примерами неудачного расположения вентиляторов. В каждой из этих схем вытяжные отверстия расположены выше рабочего места. Вредности, образующиеся на рабочем месте, вовлекаются в зону дыхания работающего. В нижних шести схемах отверстие расположено над рабочим местом. При такой схеме организации воздухообмена удаление вредностей осуществляется местной вытяжной вентиляцией от источника выделения вредностей в дополнение к общеобменной вытяжке из помещения.

Рис. 2.15. Схемы организации воздухообмена в помещении:

а и б – соответственно неправильное и правильное расположение вентиляторов; I-V – соответственно неправильное, правильное, удачное и наилучшее расположение приточного отверстия, VI – наилучшее устройство вытяжки (местной) при наилучшем расположении приточного отверстия; В – механическая вытяжка; ПЕ – естественный приток; П – механический приток

На рис. 2.15 показано также и неправильное расположение приточных отверстий. Неудачное расположение приточных отверстий способствует удалению приточного воздуха кратчайшим путем через вытяжное отверстие или рассеиванию вредностей от источника выделения в помещение. При правильном расположении приточных отверстий вредности не перемешиваются с подаваемым воздухом. Хорошая организация притока достигается при использовании механической вентиляции, при наилучшей схеме воздухораспределения используются камеры для равномерного распределения воздуха в помещение.

Необходимо предупреждать возвращение удаляемого загрязненного воздуха в помещение путем выброса его над кровлей вдалеке от проемов и воздухозаборных отверстий.

Общее количество теплоты Q, кДж/ч, ассимилируемое приточным воздухом G, кг/ч, определяется по формуле

, (2.17)

где J_y, J_пр – теплосодержание воздуха, уходящего из помещения, и теплосодержание приточного воздуха соответственно, кДж/кг.

Из практических и экспериментальных наблюдений известно, что часть теплоты поступает в рабочую зону, а часть, миную рабочую зону, удаляется через вытяжные отверстия:

(2.18)

где Q_раб – количество теплоты, поступающей в рабочую зону, кДж/ч;

α – коэффициент поступления теплоты в рабочую зону.

В то же время не всегда весь приточный воздух поступает в рабочую зону, часть его уходит через вытяжные отверстия, минуя рабочую зону:

(2.19)

где G_раб – количество воздуха, поступающего в рабочую зону, кг/ч;

η – коэффициент, показывающий долю приточного воздуха попадающего в рабочую зону.

Уравнение теплового баланса в помещении определяется по формуле

, (2.20)

отсюда

(2.21)

где J_раб – теплосодержание воздуха рабочей зоны, кДж/кг.

Отношение η/α можно назвать коэффициентом эффективности воздухообмена К_Э. Если в помещении только тепловыделения, то К_Э определяется по формуле

, (2.22)

если в помещении только газовыделения, то К_Э определяется по формуле

. (2.23)

Из выражений (2.22) и (2.23) следует, что чем меньше приточного воздуха от всего его количества поступает в рабочую зону, тем менее эффективна схема организации воздухообмена и, наоборот, чем меньше воздушные потоки воздуха уносят теплоты в рабочую зону, тем вентиляция эффективнее; чем выше значение коэффициента К_Э, тем современнее организован воздухообмен в данном помещении, следовательно, движение воздушных потоков в помещении надо организовывать таким образом, чтобы приточный свежий воздух поступал в рабочую зону кратчайшим путем, а нагретый и загрязненный вытеснялся к вытяжным отверстиям, минуя рабочую зону.