Проведение расчетов для систем вентиляции
Расчетные параметры наружного воздуха для систем вентиляции
Согласно СНиП 2.04.05-91 вентиляционные расчеты принято проводить для трех периодов года:
• теплый (летний) период года — > 8°С;
• переходный — ± 8°С;
• холодный (зимний) период года — < 8°С.
Более новый СНиП 41-01-2003 предлагает границей между расчетными периодами температуру 10°С.
В действующих нормах расчетные характеристики тепло-влажностного состояния наружного воздуха устанавливаются для двух категорий параметров климата: Параметры применяют для расчета систем вентиляции и приточного воздуха в холодный период года. В переходный период года температуре воздуха, равной 8°С, согласно норм, соответствует энтальпия 22,5 кДж/кг, температуре + 10°С — 26,5 кДж/кг.
Таблица 1. Показатели скорости воздуха в вентиляционных шахтах f, м/с зависящие от высоты и разности температур, К.
Разности плотностей в помещениях либо в зданиях обеспечивают типичную ориентацию движения воздуха в вертикальном направлении и, следовательно, предполагаемый воздухообмен в области наружных окон.
Разность давлений (в Па) в зависимости от температуры воздуха и эффективной высоты, показаны в таблице 2.
Таблица 2: Температура рабочее давление в Па на 1 м высоты отвесного канала, наружная температура, °С.
Нормируемые параметры воздуха помещений
Системы кондиционирования воздуха призваны поддерживать оптимальные параметры воздушной среды помещения. Системами вентиляции может поддерживаться один из оптимальных параметров воздуха, если это экономически обосновано.
Температура внутреннего воздуха помещения в теплый период года зависит от температуры наружного воздуха. Температура воздуха в помещении не должна превышать 22°С для жилых помещений с постоянным пребыванием людей. Если температура наружного воздуха превышает 25°С расчетная температура воздуха в помещении не должна превышать 22°С. В местностях с температурой наружного воздуха в теплый период года по параметрам +30°С и более, температуру воздуха в помещениях следует повышать на 0,4°С сверх указанной в таблице 2 на каждый градус повышения температуры более 30°С. Подвижность воздуха в помещении также должна увеличиваться на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры в зоне помещений относительно температуры, указанной в таблице 2. Однако максимальная скорость движения воздуха в помещениях в теплый период года не должна превышать 0,5 м/с.
Определение VAV по коэффициенту воздухообмена (кратности вентиляции) LW
Коэффициент кратности воздухообмена LW показывает, сколько раз за 1 час весь воздух в помещении объемом KR заменяется свежим воздухом. В случае ориентировочных значений для LW согласно таблице речь идет об опытных величинах, определяемых с учетом назначения используемых помещений. При этом следует иметь в виду, что без знания более точных обстоятельств (граничных условий), касающихся конкретного помещения, не исключены существенные отклонения от фактически необходимых объемных расходов, что неизбежно повлияет на стоимость монтируемых установок.
Расчет по кратности
Воздухообмен за кратностью определяется по формуле где: LW= KR × Vпом (м3/час), где KR — нормированная кратность воздухообмена; Vпом — объем помещения (в м3). LW = объемный расход наружного (1/час) воздуха — V'M объем помещения — V'R. Путем перестановки уравнения для LW получают объемный расход наружного воздуха: КR= LW ×KR (м3× L/час).
Коэффициенты воздухообмена
Коэффициенты воздухообмена указываются исходя из типа помещения. В помещениях жилых зданий системами вентиляции поддерживаются допустимые параметры воздушной среды, представленные в таблице 3.
Таблица 3: Коэффициенты воздухообмена для частных домов.
Коэффициенты воздухообмена для бань и купален из-за разности теплообразования в помещении и последующего характера теплообмена устанавливаются отдельно и представлены в таблице 4.
Таблица 4: Коэффициенты воздухообмена для купален и бань.
ГОСТ 30494—2011 устанавливает оптимальные параметры микроклимата, «которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении». Таким образом, если эти параметры находятся в указанных ГОСТ пределах, то в доме нормальный микроклимат. . Выход далеко за пределы указанных норм ведет к нарушению здоровья и ухудшению комфортности проживающих в доме людей. Допустимые параметры воздуха в жилом доме приведены в таблице 5.
Таблица 5: Допустимые параметры воздуха в жилых зданиях.
Допустимые нормы температур, относительной влажности и скорости воздуха в жилом и нежилом помещении
Стандарт ГОСТ 30494-96 для жилых зданий нормирует условия в помещении по температуре воздуха, результирующей температуре, относительной влажности и скорости воздуха. Помещения общественных зданий классифицируются ГОСТ по восьми категориям:
• Категория 1 — помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха.
• Категория 2 — помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой.
• Категория 3а — помещения с массовым пребывание людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды.
• Категория 3б — помещения с массовым пребывание людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя и в уличной одежде.
• Категория 3в — помещения с массовым пребывание людей, в которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды.
• Категория 4 — помещения для занятий подвижными видами спорта.
• Категория 5 — помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.д.).
• Категория 6 — помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).
Таблица 6: Допустимые нормы температур, относительной влажности и скорости воздуха в жилом и нежилом помещении согласно ГОСТ 30494-96.
Гигиенические параметры микроклимата вентилируемого помещения
Человеческий организм постоянно вырабатывает теплоту, которая должна отдаваться окружающей среде. В противном случае произойдет перегрев организма и ухудшение самочувствия. В особо тяжелых случаях перегрева может произойти так называемый «тепловой удар», сопровождающийся потерей сознания и судорогами.
Различают три категории физической активности человека:
1. При легкой активности полное потребление кислорода менее 0,5 л/мин, не более чем в 2 раза превышает его потребление в состоянии покоя, а полная теплопродукция организма не превышает 175 Вт. К этой категории относят сидячую работу.
2. В случае средней степени активности потребление кислорода в 2-4 раза превышает его потребление в состоянии покоя, составляя 0,5-1 л/мин, полная теплопродукция составляет 175-300 Вт. К этой категории относят немеханизированный труд, рукоделие и т.д.
3. При тяжелой степени активности (спортивные нагрузки и т.д.) полное потребление кислорода в 4-8 раз превышает его потребление в состоянии покоя, составляя 1-2 л/мин, полное производство теплоты составляет 350-700 Вт.
Таблица 7: Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в жилом помещении.
Бо́льшая скорость движения воздуха в теплый период года соответствует максимальной температуре воздуха, меньшая — минимальной температуре воздуха. Для промежуточных величин температуры воздуха скорость его движения допускается определять интерполяцией; при минимальной температуре воздуха скорость его движения может приниматься также ниже 0,1 м/с — при легкой нагрузке на организм и ниже 0,2 м/с — при средней и тяжелой нагрузке на организм человека.
Свойства воздуха и процессы изменения его тепловлажностного состояния
В технике вентиляции и кондиционирования воздуха приходится решать задачи двух видов:
1. Определение потребности в теплоте и влаге для подогрева и увлажнения наружного воздуха в вентиляционном приточном канале с целью получения требуемых параметров притока;
2. Определение изменения температуры(t), относительной влажности (φ), влагосодержания (d) приточного воздуха при ассимиляции им в помещении теплоты в количестве Q (кДж), и влаги (G), кг, выделенных людьми и бытовым оборудованием.
Свойства влажного воздуха
Окружающий нас атмосферный воздух является смесью газов. Он практически всегда бывает влажным. Водяные пары, в отличие от других составляющих смеси, могут находиться в воздухе как в перегретом, так и в насыщенном состоянии. Содержание водяных паров в воздухе изменяется, как в процессе влажностной обработки его при помощи аппаратов увлажнения воздуха и кондиционерах, так и при ассимиляции воздухом влаги выделений в помещении. Сухая часть влажного воздуха обычно содержит (по объему) около 78% азота, 21% кислорода, 0,03% углекислоты и незначительное количество инертных газов (аргон, неон, гелий, ксенон, криптон), водорода, озона и др. Указанные компоненты составляю сухую часть воздуха, прочая часть воздушной массы — водяные пары.
Воздух рассматривается как смесь идеальных газов, что позволяет использовать для получения расчетных формул законы термодинамики. Согласно закону Дальтона, каждый газ смеси, составляющей воздух, занимает весь объем, имеет свое парциальное давление, но одинаковую температуру с прочими газами смеси, а сумма этих давлений равна полному барометрическому давлению воздуха:
В расчетах вентиляции влажный воздух рассматривают как бинарную смесь (смесь двух газов), состоящую из водяных паров (молярная масса М.п=18 кг/моль) и сухой части воздуха, — условно однородного газа с молярной массой Мсв — 29 кг/моль. Ниже приведенные данные могут дополнять вышеуказанные.
Таблица 8: Необходимая кратность воздухообмена.
Выше были приведены данные в м/с, но эти данные ведут свой расчёт от м2, поэтому можно их использовать.
Расчет необходимых объемных расходов
Для обеспечения эффективной вентиляции жилого помещения требуется вычислить необходимые объемные расходы наружного воздуха VAV. Они являются основой для определения размеров вентиляционной установки. Размеры вентиляционных систем устанавливаются в зависимости от планируемых объемных расходов наружного воздуха (см. соответствующую таблицу). Что касается притока свежего воздуха, то здесь необходимо позаботиться о достаточном воздухообмене, особенно в так называемых влажных помещениях.
Таблица 9: Планируемые объемные расходы наружного воздуха для общей жилой площади.
Заключение
Любое строение из дерева (за исключением беседок и некоторых других малых форм) нуждаются в хорошо продуманной системе вентиляции — без нее проживание в доме станет некомфортным. Расчет и проектирование системы вентиляции требует хороших знаний принципов воздухообмена в помещениях разных типов, учета множества параметров, а также соблюдения всех требований соответствующих строительных и санитарных стандартов. Проектирование вентиляции лучше осуществлять одновременно с проектированием деревянного здания, так как подобное проектирование в уже построенном здании или под уже имеющийся проект может вызвать определенные трудности, вызванные спецификой деревянного домостроения. Например, прокладка вентиляционных каналов в уже построенном деревянном доме может вызвать нарушение конструкционной целостности некоторых деревянных элементов или ухудшение параметров теплоизоляции.
Компания DomostroyProekt предлагает услуги по расчету системы вентиляции сразу при заказе проекта. Наши специалисты-проектировщики предложат Вам самый оптимальный вариант вентиляции с учетом типологии заказанного проекта.
Компания DomostroyProekt — предлагаем только лучшее!
Литература:
Справочник проектировщика Часть 3, Книга 2 «Вентиляция и кондиционирование воздуха». — М. — Стройиздат, 1992.
ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
СТО НП «АВОК» 2.1-2008. Стандарт АВОК. Здания жилые и общественные.