Ассимиляция в вентиляции что это

Обращался к формулам приложения И (СП 60.13330.2012) расчет в-на по избыткам явной и полной теплоты, и если выражать из этих формул количество тепла то получается по избыткам полной теплоты воздух ассимилирует 67,5кВт, а по избыткам явной теплоты воздух ассимилирует 43,2кВт

Прав ли я, или как считать количество тепла, которое может разбавить вентиляция

8.4.2015, 16:49
Цитата(castillian @ 8.4.2015, 17:42)

Добрый день, уважаемые специалисты ОВиК Прошу Вашей помощи в сложившейся ситуации: Как посчитать количество тепла, которое может ассимилировать определенное количество воздуха? Например: имеем теплоизбытки в помещении 85кВт Посчитан воздухообмен в объеме 18500 м.куб/час Хотелось бы рассчитать количество тепла, которое разбавляет данный воздухообмен. Обращался к формулам приложения И (СП 60.13330.2012) расчет в-на по избыткам явной и полной теплоты, и если выражать из этих формул количество тепла то получается по избыткам полной теплоты воздух ассимилирует 67,5кВт, а по избыткам явной теплоты воздух ассимилирует 43,2кВт Прав ли я, или как считать количество тепла, которое может разбавить вентиляция

Вы написали «Посчитан воздухообмен». Как и для чего посчитан? Если есть теплоизбытки 85 кВт, то на них и должен быть посчитан воздухообмен. При этом, не «с потолка», а с определённой рабочей разностью.

Можно сколько угодно иметь напримеров, но следует понять, что воздух ассимилирует тепло нагреваясь «от — до». И этим «от — до», оно же «рабочая разность» определяется и величина воздухообмена.

castillian
8.4.2015, 16:55
Цитата(Skaramush @ 8.4.2015, 16:49)

Воздухообмен был посчитан на кратность складского помещения в размере 0,5крат
Воздухообмен кроме того ограничен массой установок, к сожалению я не могу установить агрегат массой более 500кг, поэтому есть ограничения по воздухообмену.
Сам прекрасно понимаю, что нужно считать по избыткам тепла вентиляцию, но нет возможности таковой, именно по этой причине и необходимо посчитать какое кол-во тепла ассимилирует данный воздухообмен.
возникает следующий вопрос, а как расчитать нагрев воздуха в помещении зная выделяемую величину теплоизбытков?

8.4.2015, 17:18
Цитата(castillian @ 8.4.2015, 16:55)

Вопросы задаёте не очень понятно, к сожалению.
Похоже, Вы пишете о зимней приточной установке. В таких случаях воздухообмен определяется ещё и по лету и проектируются летние (в дополнение к зимним) вытяжные установки (осевики, крышники) и + возможность открывания окон/проёмов в нар. стенах для летнего притока.

castillian
8.4.2015, 17:38
Цитата(ИОВ @ 8.4.2015, 17:18)

Задаю понятные вопросы:
1. Как рассчитать ассимиляцию теплоизбытков системой вентиляции (не вентиляцию на ассимиляцию теплоизбытков)?
2. Как рассчитать температуру воздуха (догрев сущ. температуры) в помещении при наличие теплоизбытков?

8.4.2015, 17:46

1. Обратная задача по имеющейся формуле. В чём проблема — вообще не понятно.
2. «Догрев» это как будет повышаться температура при не удалённых теплоизбытках?

. То есть, впихнули что подвернулось, а сейчас возникли вопросы «что с этим делать»?

castillian
8.4.2015, 17:55
Цитата(Skaramush @ 8.4.2015, 17:46)

. То есть, впихнули что подвернулось, а сейчас возникли вопросы «что с этим делать»?

1. проблему я уже описывал: «Обращался к формулам приложения И (СП 60.13330.2012) расчет в-на по избыткам явной и полной теплоты, и если выражать из этих формул количество тепла то получается по избыткам полной теплоты воздух ассимилирует 67,5кВт, а по избыткам явной теплоты воздух ассимилирует 43,2кВт»
Не понятно, на какую цифру вести расчет?
Если воздух считается по наихудшим условиям, то тут вопросов не возникает
Но при расчете ассимилируемой теплоты возникают различные величины, от которых будет зависеть дальнейший подбор холодильного оборудования.
2. совершенно верно, об этом и спрашивал.

. Пока ничего не впихнули.
решаем вопрос какое решение будет наиболее экономически выгодным:
1. вентиляция с секцией охлаждения на компенсацию теплоизбытков (получается в/о в объеме 30100м.куб/час)
2. вентиляция на 0,5крат + холод с доводчиками volcano

8.4.2015, 19:21
Что-то у вас каша.
У вас что, есть влаговыделения в складе?
8.4.2015, 19:28
Цитата(castillian @ 8.4.2015, 17:55)

1.А зачем гадать полная или явная теплота д.б. в Вашем расчёте? Всё предельно ясно — СП 60, п.И.2 а)

а) по избыткам явной теплоты при значении углового коэффициента луча процесса в помещении более 40000 кДж/кг

2. А Вы запрашивали производителя volcano, сколько холода дадут их теплообменники на захоложенной воде? Убедитесь, что маловато.

castillian
9.4.2015, 10:54
Цитата(ИОВ @ 8.4.2015, 19:28)

1.А зачем гадать полная или явная теплота д.б. в Вашем расчёте? Всё предельно ясно — СП 60, п.И.2 а)

Я запрашивал технику по volcano, таблицы имею на руках и понимаю, что холодопроизводительность их мала, но из-за дешевизны только их и рассматривают в качестве доохладителей.

9.4.2015, 11:19
Цитата(castillian @ 9.4.2015, 10:54)

Что же это за склад такой? Теплоизбытки большие, летнюю вентиляцию предусмотреть нельзя.
Если в этом складе действительно необходимо охлаждение, то стоит просчитать всю стоимость системы охлаждения с volcano, добавив автоматику, трубопроводы, арматуру, теплоизоляцию, кронштейны под трубопроводы (нагрузки будут ощутимые), подвижные и неподвижные опоры и т.п. Возможно дешевизна будет в итоге кажущейся.

castillian
9.4.2015, 12:28
Цитата(ИОВ @ 9.4.2015, 11:19)

Это склад хранения медицинских препаратов.
В нем необходимо поддерживать 18-23С и 60% влажности.
По вентиляции нет требований, касаемых кратности, но у меня есть понимание, что по рассчитанным теплопоступлениям необходимо компенсировать теплоизбытки вентиляцией с охл., вентиляцией сохл. и доводчиками охладителей.

В качестве доводчиков можно использовать испарители, которые бы выполняли требования по обслуживанию большого объема помещения или же это будут volcano, ну или hoval. Правда последние стоят на порядок дороже.
А для себя уже определился с двумя вариантами:
1. вентиляция с охл. на 0,5 крат + дополнительные охладители
2. вентиляция с охл. на компенсацию всех теплоизбытков

Уважаемый ИОВ, а вы не подскажите как расчитать догрев воздуха в помещении при выделении теплоизбытков в кВт.

9.4.2015, 12:33

60% при +20,5 средней температуры это необходимость доувлажнения. Вот вам и возможность борьбы с теплоизбытками.

Но. Все варианты надо считать. То есть, брать диаграмму и смотреть процессы в помещении. Это, кстати, ответ ТС на вопрос «как посчитать «догрев» при теплоизбытках». По лучу процесса.

castillian
9.4.2015, 14:41
Цитата(Skaramush @ 9.4.2015, 12:33)

Я уже запутался совсем с полной и явной теплотой. Людей у меня 25. Влаги выделяется мало. Основные тепловыделения явные (солн. радиация, свет и др.) = по ним и веду расчет на воздухообмен.
Для определения углового луча процесса необходимо составлять тепловой и влажностный баланс? И как он составляется никак не могу найти. прошу помощи
И для чего эти балансы нужны, если этот угловой луч процесса можно определить по ид диаграмме (соединив т.П (точку приточного воздуха) с т.В (точку внутреннего воздуха)), а далее перенося этот луч в т.0 по температуре.
Построил процессы обработки воздуха в моей установке.

9.4.2015, 19:37

Нестеренко. «Основы термодинамических расчётов вентиляции и кондиционирования». На форуме и в сети есть.

29.6.2017, 11:13
Цитата(castillian @ 8.4.2015, 19:55)
Воздухообмен был посчитан на кратность складского помещения в размере 0,5крат

Здравствуйте, в проекте складского помещения взяла кратность воздухообмена 0,5 м3/ч. Помню, что видела где-то в каком-то СНиПе или нормах таблицу на такую кратность в складах. Экспертиза просит обосновать сославшись на нормы, а я не могу найти этот СНиП с табличкой норм кратности. Может кто помнит или знает, подскажите!

Основные методы осушения воздуха

Избыточная влага является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий , особенно в российских условиях, когда намокшие стены под действием низких температур замерзают, в результате чего бетон и кирпичная кладка подвержены растрескиванию, что приводит к преждевременному выходу сооружений из строя. Не столь катастрофичны, но, тем не менее, значительны последствия избыточной влажности при хранении различного рода материалов и изделий. Для всех материалов существует состояние, в котором они находятся в равновесии с окружающей средой. Чаще всего колебания влажности являются единственным либо наиболее важным фактором, вызывающим нестабильность свойств материалов.

Ниже приводятся несколько примеров проявления негативного влияния повышенной влажности:

заржавевшие металлические изделия;
слежавшиеся порошки и сахар;
пораженные коррозией выключатели и контакты;
пониженное электрическое сопротивление изолирующих материалов;
плесень на текстильных изделиях и мехах;
размягчившиеся и разрушенные картонные коробки;
потеря окраски и появление пятен на упаковках и готовой продукции. При использовании эффективных методов и средств борьбы с избыточной влажностью достигаются следующие результаты:
Продолжительность хранения увеличивается, так как сдерживается развитие различных процессов, вызывающих ухудшение потребительских свойств;
Сохраняется стабильность упаковочного материала;
Достигается оптимальное содержание влаги в продукции, удается избежать ее коагуляции. Наряду с указанным, поддержание необходимого уровня влажности является ключевым фактором обеспечения ряда технологических процессов производства. При этом достигается следующее:
Сохраняются первоначальные характеристики активных компонентов в сырьевых материалах и полуфабрикатах;
Снижается рост бактерий;
Уменьшаются затраты на техническое обслуживание и длительность простоев в результате предотвращения прилипания перерабатываемых продуктов к технологическому оборудованию и его засорения;
Устраняются колебания качества вследствие изменения влажности или температуры.

Известны три основные метода борьбы с избыточным влагосодержанием воздуха внутри зданий и сооружений.

Ассимиляция

Метод основан на физической способности теплого воздуха удерживать большее количество водяных паров по сравнению с холодным. Указанный метод реализуется средствами вентиляции с предварительным подогревом свежего воздуха. Схематично осушка воздуха методом ассимиляции представлена на рис. 1.

Данный метод в ряде случаев (бассейны, погреба, складские помещения, гальванические цеха и т.п.) является недостаточно эффективным в силу двух причин:

Способность поглощения воздухом водяных паров ограничена и не постоянна, будучи зависима от времени года, температуры и абсолютной влажности атмосферного воздуха.
Рассматриваемый метод характеризуется повышенным энергопотреблением в связи с наличием безвозвратных потерь явного (расходуемого на подогрев приточного воздуха) и скрытого (содержащегося в удаляемых с воздухом парах воды) тепла. Следует отметить, что скрытая часть тепла (энтальпии), определяемая теплотой испарения воды, составляет значительную долю общих потерь. С каждым килограммом влаги при этом теряется 580 ккал (2,4 мДж).

Адсорбционный метод

Этот метод основан на сорбционных (влагопоглощающих) свойствах некоторых веществ сорбентов . Имея пористо капиллярную структуру с химическим импергированием, сорбенты извлекают водяной пар из воздуха. По мере насыщения сорбента влагой эффекивность осушения снижается. Поэтому сорбент нужно периодически регенерировать, т.е. выпаривать из него влагу путем продувания потоком горячего воздуха. Схематично осушка воздуха методом адсорбции представлена на рис. 2.

К недостаткам рассматриваемого метода, как и в предыдущем случае, относится повышенное энергопотребление в связи с наличием безвозвратных потерь явного и скрытого тепла. При этом следует отметить, что в данном случае осуществляется нагрев относительно небольшого количества воздуха в регенерирующем плече (ок. 25 30% от количества воздуха, циркулирующего в основном контуре) до значительно более высоких температур (порядка 150 °С). К недостаткам также относится ограниченный срок службы сорбента, особенно в случае использования солей лития, подверженных вымыванию при отклонении от номинальных технологических режимов работы. Более практичным является использование силикагеля на стекловолоконном носителе. Принцип действия адсорбционных осушителей производства фирмы HB COTES A/S (Дания) представлен на рис.3

Конденсационный метод

Этот метод основан на принципе конденсации водяных паров , содержащихся в воздухе, при охлаждении его ниже точки росы. Осушка воздуха с использованием конденсационного метода схематично представлена на рис. 4.

Метод реализуется с использованием принципа теплового удара, создаваемого при работе холодильного контура с расположенными непосредственно друг за другом испарителем и конденсатором. Принцип действия осушителей конденсационного типа производства фирмы DANTHERM A/S (Дания) представлен на рис. 5.

Осушитель конденсационного типа состоит из компрессорной холодильной установки, используемой для создания охлажденной поверхности, и вентилятора, подающего воздушные массы на эту поверхность для обеспечения контакта с ней влажного воздуха. Воздух, прошедший через систему осушения и, следовательно, утративший определенную часть содержащейся в нем влаги, вновь подается в помещение и смешивается с находящимся в нем воздухом. Таким образом, абсолютная и относительная влажность воздуха в помещении постепенно снижаются. Характерной особенностью метода является тот факт, что соответствующие энергетические переходы осуществляются в пределах замкнутого консервативного цикла, формируемого в пределах обслуживаемого помещения, внутри которого имеет место рециркуляционный воздухообмен. В качестве отдельных компонент теплового баланса выступают регенерация энергии за счет перехода скрытого тепла в явное при конденсации удаляемой влаги, а также преобразование электрической и механической энергии, связанной с работой компрессора и вентиляторов, в явное тепло. В результате количество тепла, отдаваемого на конденсаторе, превышает количество тепла, отбираемого на испарителе. Вследствие этого, наряду с осушением воздуха, осуществляется его подогрев. При этом разница температур на входе и выходе из осушителя находится в пределах 35 °С .

Сопоставление конденсационного и сорбционного методов осушения воздуха представлено на рис.6

Обращает на себя внимание, что у конденсационных осушителей с ростом температуры воздуха имеет место увеличение влагосъема на 1 кВт потребляемой энергии. У адсорбционных осушителей указанная зависимость является обратной и менее выраженной по сравнению с конденсационными осушителями. Кроме того, эффективность конденсационных осушителей резко падает с уменьшением относительной влажности воздуха, в то время как у адсорбционных осушителей данная зависимость значительно слабее. В результате можно четко выделить области преимущественного использования каждого из сопоставляемых типов осушителей, что на рис. 6 обозначено затенением. С экономической точки зрения конденсационный метод является более эффективным по сравнению с сорбционным при высоких значениях температуры и относительной влажности. Вместе с тем, сорбционные осушители способны поддерживать чрезвычайно низкую относительную влажность, вплоть до 2%, при температурах до 20°С. Применение сорбционных осушителей является оправданным на ледовых площадках, молокозаводах, в винных и пивных погребах, охлаждающих туннелях, морозильных камерах, овощехранилищах и т.п. В плавательных бассейнах, где согласно действующим нормативам температура воды должна быть не менее 26 °С, а температура воздуха должна превышать ее на 12 °С, безусловными преимуществами обладают осушители конденсационного типа. Аналогичная ситуация имеет место при сушке пиломатериалов, проведении косметических ремонтов помещений, в музеях, зрительных залах, котельных, прачечных и на ряде других объектов подобного рода.

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Способы осушения воздуха: ассимиляция, адсорбция, конденсация

Избыточная влага является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий, особенно в российских условиях. Намокшие стены под действием низких температур замерзают, в результате бетон и кирпичная кладка растрескиваются, а это приводит к преждевременному выходу зданий и сооружений из строя. Не столь катастрофичны, но, тем не менее, значительны последствия избыточной влажности при хранении различного рода материалов и изделий. Колебания влажности негативно влияют на свойства материалов. Всего лишь несколько примеров таких проявлений:

— заржавевшие металлические изделия и конструкции,
— пораженные коррозией выключатели и контакты,
— пониженное электрическое сопротивление изолирующих материалов,
— слежавшиеся порошки и сахар,
— плесень на текстильных изделиях и мехах,
— размягчившиеся и разрушенные картонные коробки,
— изменение окраски и появление пятен на упаковках и готовой продукции.

Помимо решения названных проблем, с помощью эффективных методов осушения можно:

— поддерживать прочность несущих конструкций различного рода объектов, включая плавательные бассейны, ледовые арены, гидротехнические сооружения;
— защищать от запотевания окна и стеклянные потолки в административных и жилых зданиях;
— повысить качество отделочных работ при ремонте квартир за счет просушки без температурных деформаций использованных покрытий стен, пола и потолка;
— ликвидировать последствия наводнений, просушивать новые строительные объекты;
— удалять влагу с поверхности музыкальных инструментов, линз фото- и кинокамер, ковровых покрытий, внутри книжных шкафов и кладовок в дождливый период;
— увеличивать продолжительность хранения гигроскопических материалов: лекарств, стиральных порошков, строительных материалов, а также сыпучих продуктов;
— поддерживать низкий уровень влажности при производстве пищевых продуктов, резиновых изделий и пластмасс, при обработке древесины, при выделке меховых шкурок;
— сохранять товарный вид одежды и упаковки;
— снижать рост бактерий и т.д.

Известно три основных метода осушения воздуха внутри зданий и сооружений: ассимиляция, адсорбция, конденсация

Ассимиляция. Метод основан на физической способности теплого воздуха удерживать большее количество водяных паров по сравнению с холодным. Он реализуется средствами вентиляции с предварительным подогревом свежего воздуха (см. рис. 1).

Осушитель воздуха ассимиляционный

Рис. 1. Осушение воздуха методом ассимиляции

Данный метод в ряде случаев (бассейны, погреба, складские помещения, гальванические цеха и т.п.) является недостаточно эффективным в силу двух причин:
1. Способность поглощения воздухом водяных паров ограниченна и непостоянна, так как зависит от времени года, температуры и абсолютной влажности атмосферного воздуха.
2. Рассматриваемый метод характеризуется повышенным энергопотреблением в связи с наличием безвозвратных потерь явного (расходуемого на подогрев приточного воздуха) и скрытого тепла (содержащегося в удаляемых с воздухом парах воды). При этом скрытая часть тепла (энтальпия), определяемая теплотой испарения воды, составляет значительную долю общих потерь. С каждым килограммом влаги теряется 580 ккал (2,4 мДж).

Адсорбция. Этот метод основан на сорбционных (влагопоглощающих) свойствах некоторых веществ – сорбентов. Имея пористо-капиллярную структуру, сорбенты извлекают водяной пар из воздуха. По мере насыщения сорбента влагой эффективность осушения снижается. Поэтому сорбент нужно периодически регенерировать, т.е. выпаривать из него влагу путем продувания потоком горячего воздуха (см. рис. 2).

Адсорбционный осушитель воздуха

Рис. 2. Адсорбционный метод осушения

Несмотря на повышенное энергопотребление в связи с наличием безвозвратных потерь явного и скрытого тепла, данный метод более экономичен. В отличие от ассимиляции происходит нагрев относительно небольшого количества воздуха в регенерирующем плече (ок. 25 – 30% от количества воздуха, циркулирующего в основном контуре) до значительно более высоких температур (порядка 150 –0С). К недостаткам метода относится ограниченный срок службы сорбента, особенно в случае использования солей лития, подверженных вымыванию при отклонении от номинальных технологических режимов работы. Более практичным является использование силикагеля на стекловолоконном носителе.

Конденсация. Этот метод основан на принципе конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, при охлаждении его ниже точки росы.

Метод реализуется с использованием принципа теплового удара, создаваемого при работе холодильного контура, с расположенными непосредственно друг за другом испарителем и конденсатором. (см. рис. 3).

Конденсационный осушитель воздуха

Рис. 3. Конденсационный метод осушения

Преимущества конденсационного и адсорбционного методов осушения воздуха наглядно представлены на графике (см. рис. 4).

Эффективность работы осушителей

Рис. 4. Эффективность работы осушителей разного типа

У конденсационных осушителей с ростом температуры воздуха увеличивается влагосъем на 1 кВт потребляемой энергии. У адсорбционных осушителей указанная зависимость является обратной и менее выраженной. Кроме того, эффективность конденсационных осушителей резко падает с уменьшением относительной влажности воздуха, в то время как у адсорбционных осушителей данная зависимость значительно слабее. В результате можно четко выделить области преимущественного использования каждого из сопоставляемых типов осушителей. С экономической точки зрения конденсационный метод более эффективен по сравнению с сорбционным при высоких значениях температуры и относительной влажности. Вместе с тем сорбционные осушители способны поддерживать чрезвычайно низкую относительную влажность, вплоть до 2% при температурах до 20С.

Применение сорбционных осушителей является оправданным на ледовых площадках, молокозаводах, в винных и пивных погребах, охлаждающих туннелях, морозильных камерах, овощехранилищах и т.п. В плавательных бассейнах, где согласно действующим нормативам температура воды должна быть не менее 26С, а температура воздуха – превышать ее на 1–2С, безусловными преимуществами обладают осушители конденсационного типа. Аналогичная ситуация имеет место при сушке пиломатериалов, проведении косметических ремонтов помещений, в музеях, зрительных залах, котельных, прачечных и на ряде других объектов подобного рода.

Преимущественные температурно-влажностные условия использования конденсационных и адсорбционных осушителей воздуха представлены на графике (см. рис. 5).

Испоьзование осушителей конденсационных и адсорбционных

Рис. 5. Преимущественные области использования различных методов осушения

Основные производители с широких охватом по производительности, типу оборудования и способам осушения: Calorex, Dantherm, DanVex, Master и другие менее специализированные брэнды.

Подобрать осушитель воздуха конденсационный, адсорбционный для бытовых и промышленных целей и купить лучший вариант по цене и характеристикам в СПб: (812)702-76-82

Вентиляция — там, где это необходимо

Cистемы вентиляции с переменным расходом воздуха (VAV) обеспечивают поддержание заданных параметров воздуха в зонах обслуживания с различными требованиями к микроклимату при сравнительно низкой стоимости и экономичном энергопотреблении вентилятора. Кроме того, эти системы позволяют косвенным образом контролировать влажность во всем диапазоне производительности системы. Эти возможности сделали системы VAV весьма популярными, однако решение чисто вентиляционных задач при их использовании может вызвать затруднения.

Рисунок 1. Одноканальная система вентиляции с переменным расходом, обслуживающая три помещения

Рассмотрим самую простую и наиболее распространенную систему: одноканальная VAV, показанная на рис. 1. Из венткамеры приточный воздух (смесь наружного и рециркуляционного) подается по общему воздуховоду к распределительным устройствам по помещениям. Каждый распределитель подает в помещение то количество приточного воздуха, которое требуется для поддержания заданной температуры. Удаляемый из помещения воздух затем подразделяется на рециркуляционный и выбросной.

При проектировании рассмотренной многозональной системы вентиляции необходимо предусматривать выполнение следующих условий:

обеспечение пиковой нагрузки по вентиляции;
подачу требуемого количества вентиляционного воздуха во всем диапазоне нагрузок по холоду;
обеспечение минимального энергопотребления вентилятором.

Условие 1: Обеспечение пиковой нагрузки по вентиляции

Задачей расчета является подбор нагревателей и охладителей, а также определение требуемого количества наружного воздуха при максимально возможной вентиляционной нагрузке. Многие проектировщики просто суммируют воздухообмен во всех обслуживаемых помещениях. Это верно в том случае, когда воздух подается в каждое помещение по отдельному воздуховоду, однако в большинстве систем с переменным расходом используется общий воздуховод для подачи смеси наружного и рециркуляционного воздуха; при этом содержание наружного воздуха в приточном для всех помещений одинаково, а требования, с точки зрения обеспечения санитарной нормы, могут быть различны.

Если одно из помещений, «критичное» по вентиляционной нагрузке, принять за расчетное при определении концентрации наружного воздуха в приточном, то для других помещений такая концентрация окажется избыточной. В этом случае воздух, отводимый из «критического» помещения, содержит предельно высокую концентрацию загрязнений и не может быть использован в качестве рециркуляционного. В то же время воздух, удаляемый из других помещений с более низким содержанием вредностей, может быть использован для вентиляции.

Таким образом, в потоке, удаляемом из помещений, всегда имеется некоторый потенциал по ассимиляции загрязнений, однако при достижении предельно допустимой концентрации, воздух должен выбрасываться, так как использование его для рециркуляции снижает общую эффективность вентсистемы.

Требования к системам вентиляции приведены в Стандарте 62-1989 ANSI/ASHRAE «Обеспечение качественного микроклимата в помещении средствами вентиляции». Рекомендуется использовать специальные уравнения многозональных систем (уравнение 1-6) для определения необходимого количества наружного, рециркуляционного и выбросного воздуха.

Расчет вентиляции отдельных помещений

Упрощенная схема системы вентиляции (рис. 1) включает 3 помещения и приточно-рециркуляционную камеру. Для определения минимально необходимого количества наружного воздуха определим параметры, связанные с обслуживаемым помещением.

Норма подачи свежего воздуха (R_p или R_a)

Согласно Стандарту 62-1989 (табл. 2, раздел «Расчет вентиляции») определим расход воздуха на каждое помещение R_p, фут 3 /мин (чел. или Ra, фут 3 /мин (фут 2 ).

Расчетная производительность системы по вентиляции (DVR)

Расход воздуха на каждое помещение (V_o) определяется по формуле: V_o=PxR_p или V_o=AxR_a. Расчетный расход определяется, исходя из расчетного количества людей в помещении (P=P_d) или просто по площади (DVR=P_dxR_p или DVR=AxR_a).

Эффективность воздухообмена (E_ac)

Какова эффективность воздухораспределения, т.е. смешивания приточной струи и воздуха рабочей зоны? При правильном подборе воздухораспределителей обычно обеспечивается полное смешение (E_ac=1). Подача нагретого воздуха в верхнюю зону, как правило, приводит к температурному расслоению и частичному «байпассированию» (E_ac=0,8).

Минимальный расход приточного воздуха (V_m)

В одноканальных VAV-системах расход первичного воздуха, поступающий в концевой распределитель, равен расходу приточного воздуха в помещении. Указанная величина изменяется от минимального (V_p=V_s=V_m) до расчетного (V_p=V_s=V_d) значения в зависимости от тепловой нагрузки. В качестве примера принято, что величина минимального расхода воздуха составляет 20 % от расчетного (V_m=0,2V_d, фут 3 /мин) для каждого помещения.

Вентиляционная составляющая в воздухообмене (zm)

В зависимости от количества людей в каждом помещении санитарная норма наружного воздуха составляет определенную долю в приточном (z=V_o / E_ac / V_s). Наибольшее значение этой величины имеет место, когда количество приточного воздуха, определенное по тепловой нагрузке, минимально (V_s=V_m), а санитарная норма подачи наружного воздуха достигает расчетного значения (V_o=DVR). Эта критическая величина zm должна быть рассчитана для каждого помещения (zm=DVR/E_ac/V_m). Минимальное значение V_m определяется по соответствующим расчетным условиям. Более высокие значения V_m означают небольшой рост нагрузки на концевые нагреватели и значительное снижение доли наружного воздуха; при более низких значениях V_m незначительно снижается нагрузка на подогрев, и существенно возрастает потребность в подаче наружного воздуха.

Расчет вентиляционной системы

С учетом вышеизложенного определяют эффективность воздухообмена и максимальную потребность в подаче наружного воздуха для каждого помещения (рис. 2).

Рисунок 2. Определение общего расхода наружного воздуха с использованием уравнения MSE

Критическое значение вентиляционной составляющей в общем воздухообмене (Z)

Помещение с наибольшей потребностью в наружном воздухе (z=V_o/E_ac/V_s) принимается в качестве критического для системы и определяет критическое значение вентиляционной составляющей (Z=max(z)). Обозначим для критического помещения V_o=V_oc и V_s=V_sc, примем E_ac=1,0 и сравним значение z=V_oc/V_sc с данными Стандарта 62-1989; для дальнейшего использования корректируем полученное значение z в соответствии со Стандартом. Для расчетных условий (V_o=V_oc=DVR и V_s=V_sc=V_m) критическое значение вентиляционной составляющей определяется как Z=DVR/E_ac/V_m.

Общий расход воздуха на вентиляцию (V_on)

Во всех случаях V_on=Ј V_o. В расчетных условиях (P=P_d) общий расход воздуха на вентиляцию с учетом неравномерности заполнения помещений людьми составляет V_on=PFxЈ DVR. Обычно проектировщики принимают значение PF=1,0 (как на рис. 2); наиболее скрупулезные определяют фактическую неравномерность заполнения помещений (см. ниже).

В Стандарте 62-1989 принято PF=1, однако допускается расчет фактической неравномерности, основанный на среднем значении количества людей в помещении (P=P_d=P_a) и соответствующем значении подачи наружного воздуха (DVR=P_axR_p).

Общий расход приточного воздуха (V_pt)

Во всех случаях V_pt=Ј V_p. Расчетный расход приточного воздуха определяется как сумма расходов приточного воздуха по всем помещениям с учетом неравномерности тепловой нагрузки (V_pt=DFxЈ V_d). На примере рис. 2 для наглядности принят необычно низкий коэффициент неравномерности DF=0,67.

В Стандарте 62-1989 нормируется расход воздуха, подаваемый в помещения V_st, а не общий расход первичного воздуха V_pt. Для одноканальных VAV-систем эти величины одинаковы, а для двухканальных систем или систем с дополнительными вентиляторами значение V_st превышает V_pt. При проектировании определение расхода первичного воздуха обычно является приближенным.

Среднее значение вентиляционной составляющей (X)

Указанная величина определяется как отношение санитарной нормы к общему объему приточного воздуха для расчетных условий (X=V_on/V_pt).

В Стандарте ASHRAE 62-1989 приводится определение «неуточненное значение вентиляционной составляющей X=V_on/V_st«, которое идентично среднему значению этой величины для одноканальных систем, если V_pt=V_st.

Эффективность вентсистемы (E_v)

Для одноканальных VAV — систем коэффициент E_v может быть определен через величины средней и критической вентиляционной составляющих: E_v=1+X-Z. Если вентиляционная составляющая воздухообмена для критического помещения (Z) существенно больше средней (X), то удаляемый воздух обладает значительным потенциалом по ассимиляции загрязнений. Выброс такого воздуха приводит к снижению эффективности систем вентиляции.

Общий расход наружного воздуха (V_ot)

Используем уравнение многозональной вентиляции MSE (см.ниже) для расчета критической потребности наружного воздуха с учетом коэффициента эффективности вентиляции: V_ot=V_on/E_v. Эта величина используется для определения нагрузки на охлаждение.

Другие системы вентиляции с переменным расходом

Уравнение для расчета эффективности систем вентиляции, рассмотренное для упрощенного примера (рис. 1), может использоваться и для других многозональных систем вентиляции, однако не подходит для систем с локальной рециркуляцией и двухканальных двухвентиляторных систем. VAV — системы, где вентиляционный воздух подается в помещение по нескольким каналам, характеризуются недостаточно высокой эффективностью использования потенциала приточного воздуха для вентиляции. Обобщенные уравнения для расчета эффективности многозональных систем вентиляции различных типов, опубликованные в [2, 3], здесь не рассматриваются.

Следует отметить, что в зданиях, как правило, бывает несколько вентсистем; объем приточного воздуха следует рассчитывать отдельно для каждой системы.

Условие 2: Обеспечение потребности вентиляции во всем диапазоне тепловых нагрузок

Процедура расчета, описанная выше, включает определение расхода наружного воздуха для максимальной нагрузки, но как обеспечивается потребность в вентиляции в нормальных условиях? В табл. 1, кол. А приведены данные для полной нагрузки VAV-системы и два варианта частичной нагрузки.

Работа системы с полной нагрузкой

Предположим, что в помещении, критичном по вентиляции, требуется минимальный воздухообмен для ассимиляции теплоизбытков, в то время как для других помещений тепловая нагрузка преобладает, и приточная система подает соответствующее количество первичного воздуха. Этот вариант с полной нагрузкой соответствует рассмотренному выше расчету на максимальную потребность в вентиляции. Величина коэффициента эффективности вентиляции (E_v=1+0,18-0,7=0,48) позволяет определить общий расход наружного воздуха (V_ot=1800/0,48=3750 фут 3 /мин = 1700 л/с).

Величина тепловой нагрузки — 70 %

Прохладным летним утром требуемая холодопроизводительность системы составляет 70 % от номинальной, однако заполнение помещений людьми остается на прежнем уровне и, соответственно, требуемый расход вентиляционного воздуха сохраняет расчетное значение (V_o=DVR). Критическое значение вентиляционной составляющей в воздухообмене (Z=0,5) и среднее значение этой величины (X=1800/7000=0,257) соответственно изменяются. В некритических помещениях избыточный расход вентиляционного воздуха становится меньше, следовательно, уменьшается неиспользованный потенциал по ассимиляции загрязнений. В систему поступает меньшее количество наружного воздуха (V_ot=1800 ? 0,757=2380 фут 3 /мин=1123 л/с), хотя потребность в вентиляции (V_o=DVR) остается прежней.

Величина тепловой нагрузки — 35 %

В осенний день нагрузка системы по холоду снижается до 35 %, общий расход приточного воздуха соответственно изменяется. По аналогии с предыдущим текущее значение эффективности вентиляции определяет требуемую норму подачи наружного воздуха. Для этих условий сочетание вентиляционной составляющей в помещении с самым напряженным режимом (z=0,7) и среднего значения этой величины для всей системы (X=0,514) определяет более высокое значение эффективности вентиляции (E_v=1+0,514-0,7=0,814) с соответствующим снижением расхода наружного воздуха (V_ot=1800 ? 0,814=2210 фут 3 /мин=1043 л/с).

Фиксация положения клапана наружного воздуха

В традиционных VAV — системах жестко фиксируется минимальная доля наружного воздуха с помощью специального клапана (обозначение OA). Текущее значение объема наружного воздуха при этом меняется в соответствии с изменением общего расхода в системе. Во всех ли случаях такое техническое решение обеспечит соответствие системы заданным параметрам? Очевидно, нет.

Фиксация клапана наружного воздуха означает практически постоянное содержание наружного воздуха в приточном во всем диапазоне нагрузок, что нежелательно. В табл. 1, кол. B приведен пример обычной ошибки проектировщиков: фиксация ОА-клапана в соответствии со средним значением вентиляционной составляющей в воздухообмене (X=0,18 — 18 % наружного воздуха в приточном) для всех режимов. Это приводит к недостаточной вентиляции как при полной нагрузке (1800 фут 3 /мин. [850 л/с] вместо 3750 фут 3 /мин. [1770 л/с]), так и при частичной (1260 фут 3 /мин. [595 л/с] вместо 2380 фут 3 /мин. [1123 л/с] и 630 фут 3 /мин. [297 л/с] вместо 2210 фут 3 /мин. [1043 л/с].

Некоторые проектировщики фиксируют ОА -клапан в положении, соответствующем критическому значению вентиляционнной составляющей в приточном воздухе (Z=0,7, 70 % наружного воздуха для всех режимов). Следствием этого является избыточная вентиляция (7000 фут 3 /мин. [3300 л/с] вместо 3750 фут 3 /мин. [1770 л/с]) как для расчетной, так и для неполной нагрузки системы.

Таблица 1 Работа системы вентиляции с переменной нагрузкой

Нагрузка системы по холоду	Наименование параметров	Помещение 1	Помещение 2	Помещение 3	Норма подачи наружного воздуха V_ot (стандарт 62 -1989), фут 3 /мин.	Расход наружного воздуха V_ot фут 3 /мин.
100%	Первичный воздух V_p фут 3 /мин.	5000	4000	1000	37% или 3750	18% или 1800 37% или 3750
	Вентиляционный воздух DVR фут 3 /мин.	500	600	700
	Вентиляционная составляющая z	0,1	0,15	0,7
70%	Первичный воздух V_p фут 3 /мин.	1000	3000	3000	34% или 2380	18% или 1260 54% или 3750
	Вентиляционный воздух DVR фут 3 /мин.	500	600	700
	Вентиляционная составляющая z	0,5	0,2	0,233
	Средняя вентиляционная составляющая X	0,257
35%	Первичный воздух V_p фут 3 /мин.	1000	1500	1000	63% или 2210	18% или 630 37% или 3500
	Вентиляционный воздух DVR фут 3 /мин.	500	600	700
	Вентиляционная составляющая z	0,5	0,4	0,7
	Средняя вентиляционная составляющая X	0,514

Фиксация расхода наружного воздуха

В этом случае поддерживается постоянное значение расхода наружного воздуха (а не его доля в приточном) в соответствии с требованиями Стандарта 62-1989. Расход наружного воздуха в системе должен поддерживаться не ниже, чем значение V_ot, рассчитанное на наибольшую потребность в вентиляции для всех режимов работы. При изменении общего расхода приточного воздуха объем наружного воздуха поддерживается постоянным путем изменения положения клапана; регулирование производится на основе прямых или косвенных замеров. В табл. 1 кол. С показаны результаты расчетов, соответствующие такому решению — избыточная подача вентиляционного воздуха для всех режимов с неполной нагрузкой (3750 фут 3 /мин. [1770 л/с]).

Условие 3: Регулирование системы по принципу минимального энергопотребления

Рассмотренная выше процедура расчета основана на использовании значения расхода наружного воздуха, обеспечивающего максимальную потребность в вентиляции. Однако в непиковых режимах эффективность использования вентиляционного воздуха становится выше, т. к. уменьшается неиспользованный потенциал по растворению загрязнений. Возможно ли регулировать систему таким образом, чтобы во всех случаях обеспечивать подачу необходимого, но не избыточного количества воздуха и, тем самым, избежать излишних затрат? Да, если используется базовая схема регулирования вентиляции в соответствии с тем, как будет показано далее.

Требования ASHRAE

В Стандарте 62-1989 указано, что «. когда используется механическая вентиляция, следует предусматривать средства для проведения измерений в воздушных потоках. «, затем, для VAV-систем, «. необходимо обеспечивать требуемое качество воздушной среды в рабочей зоне помещений». В связи с многозональной системой вентиляции отмечается: «. когда несколько помещений обслуживается общей приточной системой. количество наружного воздуха, подаваемого системой, должно определяться с использованием уравнения 6-1». Другими словами, качественная работа многозональной системы вентиляции с переменным расходом воздуха обеспечивается при использовании расчетного уравнения MSE, контроля и регулирования расхода наружного воздуха. Следовательно, система регулирования должна базироваться на одновременном измерении расхода приточного воздуха в помещении и общего расхода наружного воздуха и предусматривать возможность динамического решения уравнения MSE. В соответствии с полученным результатом должен генерироваться управляющий сигнал для изменения количества наружного воздуха V_ot согласно требованиям Стандарта 62-1989. Для пояснения вышеописанной схемы далее рассматривается цикл регулирования вентсистемы.

Базовая схема регулирования вентиляции

Если принять неизменными заполнение помещения людьми и нормы подачи вентиляционного воздуха (V_o=DVR), то снижение расхода первичного воздуха в системе при неполной тепловой нагрузке приводит к повышению эффективности использования потенциала приточного воздуха для вентиляции. Базовая настройка регулирования предусматривает изменение текущего расхода первичного воздуха (V_p), вычисление текущего значения вентиляционной составляющей в притоке (z) для каждого помещения и определение текущего значения объема наружного воздуха V_ot (т.е. определяется Z, V_on и V_pt, затем решается MSE для определения V_ot); в случае необходимости производится регулирование положения клапанов для приведения величины V_ot в соответствие с расчетом.

Более сложные схемы регулирования используются в том случае, когда необходимо учитывать изменение количества людей в помещении и соответственно пересчитывать нормы подачи свежего воздуха (V_o=P x Rp). Например, для систем, обслуживающих помещения с известным графиком пребывания людей, может быть использован простой принцип регулирования по времени суток. В других случаях количество людей в помещении может определяться прямым счетом или косвенно путем измерения концентрации CO2 и других газов, связанных с жизнедеятельностью. Фактическое значение количества людей используется для текущего пересчета норм подачи вентиляционного воздуха (V_o и V_ot).

Практическое использование базовой схемы регулирования вентиляции

Базовая схема регулирования системы вентиляции легко осуществима на практике; используются разнообразные устройства автоматики, контролирующие параметры работы системы. В частности, используются не зависимые от давления концевые регуляторы с цифровым вводом (DDC/VAV), АСУ здания с процессором, цифровые регуляторы расхода воздуха в приточных камерах и средства для измерения параметров и расхода наружного воздуха. Пример реализации такой системы показан на рис. 3.

Рисунок 3. Базовая схема регулирования системы вентиляции

На практике DDC/VAV — регуляторы измеряют расход первичного воздуха по обслуживаемым помещениям (V_p) и рассчитывают текущее значение вентиляционной составляющей (z=V_o/E_ac/V_p), используя заданные или рассчитываемые значения V_o и E_ac. Процессор АСУ здания периодически опрашивает датчики всех концевых регуляторов и считывает значения расхода приточного воздуха, определяет требуемый расход воздуха на вентиляцию V_o и величину вентиляционной составляющей для каждого помещения. По этим данным процессор рассчитывает общий расход первичного воздуха (V_pt=Ј V_p), общую потребность подачи вентиляционного воздуха (V_on=Ј V_o), среднее значение вентиляционной составляющей (X=V_on/V_pt), критическое значение вентиляционной составляющей Z=max(z) и, используя эти величины, рассчитывает вентиляционную эффективность системы (E_v=1+X-Z) и соответствующее значение расхода наружного воздуха (V_ot=V_on/E_v). DDC — регулятор приточной камеры устанавливает положение клапанов, обеспечивающее поддержание указанной величины V_ot.

Экономическая целесообразность

Базовая схема настройки вентиляции позволяет уменьшить количество подаваемого воздуха в соответствии с реальной потребностью и тем самым уменьшить эксплуатационные расходы. Окупает ли это затраты на систему автоматики? Это зависит от типа здания и его местоположения. Например, для Майами экономия энергии за счет оптимального регулирования составляет 8 %, для здания такого же типа в Торонто или в Миннеаполисе эта величина достигает 30 %. Рациональную область применения рассмотренных систем и реальную экономию можно определить на основе технико-экономического анализа.

Другие условия

Как было показано выше, при проектировании систем вентиляции с переменным расходом воздуха можно добиться эффективной вентиляции при экономии эксплуатационных затрат. Следует ли уделить внимание решению каких-либо других вопросов? Да, безусловно.

Защита от замерзания и перемешивание потоков

Эффективные VAV-системы при неполной тепловой нагрузке подают приточный воздух с большим содержанием наружного. В холодную погоду температура смеси наружного и рециркуляционного воздуха близка к температуре наружного воздуха. В объеме венткамеры может возникнуть температурное расслоение; при отрицательной температуре возможно замерзание воды в теплообменниках. Защита от замораживания осуществляется разными способами. Например — обеспечение непрерывной циркуляции воды, добавление гликоля, использование обводных клапанов для предотвращения протекания холодного воздуха через теплообменники и предварительное смешение с рециркуляционным. Однако обеспечение равномерности при смешении потоков воздуха с большой разницей температур вызывает затруднения. Применение эффективных смесителей обычно связано с увеличением размера (длины) приточной камеры и повышением требуемой мощности вентиляторов. В качестве альтернативы предлагается использовать предварительный подогрев наружного воздуха перед смешением.

Измерение расхода воздуха

Для регулирования системы вентиляции с переменным расходом необходимо постоянное измерение количества наружного воздуха. Различные косвенные способы измерений (отслеживание режима работы вентилятора, использование термоанемометров [4] ) не могут обеспечить заданную точность (10 %), необходимую для регулирования. Установки для прямого измерения поля скоростей в воздушных потоках дают необходимую точность, но их стоимость высока из-за необходимости монтажа и калибровки на месте. Кроме того, для них требуется иметь достаточно длинные прямые участки воздуховодов. Могут быть использованы специальные схемы подключения вентиляторов с измерением скорости вращения, но это тоже дорогостоящий способ.

Возможно использовать мерные сопла, если геометрия смесительной камеры позволяет производить точное измерение статического давления. Если приточные установки на заводах — изготовителях оснащаются устройствами для измерения расхода наружного воздуха — это, как правило, удовлетворительное решение с точки зрения цены и точности измерения. В последнее время измерители расхода в приточных камерах заводского изготовления, основанные на замерах перепада статического давления, позволяют производить измерения даже при очень небольших скоростях движения потока. Для их установки не требуется длинных прямых участков и достаточно очень небольшого перепада статического давления; при этом точность измерения не зависит от температуры воздуха. Современные датчики давления позволяют осуществлять измерения расходов с погрешностью меньше 10 % от фактического значения во всем диапазоне изменения расходов наружного воздуха (от 100 % — при расчетной нагрузке на систему до 5 % — при частичной нагрузке).

Поддержание избыточного давления в здании

Обеспечение небольшого избыточного давления в помещениях, особенно во влажном климате, повышает комфортность и позволяет избежать проблем, связанных с проникновением бактерий и загрязнений извне. Поддержание расхода наружного воздуха на некотором постоянном уровне позволяет обеспечить равномерное распределение давлений по зданию независимо от общего количества воздуха, перемещаемого системами вентиляции. Однако снижение объема наружного воздуха при неполной нагрузке системы (в соответствии с вышеописанным) может привести к недопустимому снижению давления. В связи с этим VAV-системы с автоматической настройкой расхода наружного воздуха необходимо дополнять устройствами контроля давления воздуха в помещениях.

Переохлаждение помещений при работе системы с частичной нагрузкой

В помещениях, обслуживаемых VAV-системами, поддерживается заданная относительная влажность при низкой температуре точки росы приточного воздуха. Если в помещении требуется незначительное охлаждение, концевой VAV-распределитель фиксирует объем приточного воздуха на минимуме, хотя при этом холодопроизводительность системы может быть выше требуемой. В этом случае помещение переохлаждается, а относительная влажность внутреннего воздуха возрастает. Чтобы избежать переохлаждения и привести холодопроизводительность системы в соответствие с нагрузкой, требуется подогрев приточного воздуха. Другими словами, в системе необходимы концевые подогреватели, причем не только для холодного периода, но и в течение всего года.

Некоторые проектировщики задают заведомо повышенную температуру приточного воздуха для таких режимов. Для многих климатических районов схема регулирования температуры притока должна включать датчик относительной влажности рециркуляционного воздуха или ограничитель по температуре точки росы. Следует помнить, что если температура приточного воздуха по сухому термометру возрастает, то температура точки росы может также увеличиться. Если не вводить ограничения по влажности рециркуляционного воздуха, это может привести к недопустимому повышению относительной влажности в обслуживаемом помещении.

Выводы

Одноканальные системы вентиляции с переменным расходом следует проектировать с учетом требований, изложенных в Стандарте 62-1989 и с использованием приведенного в нем «уравнения многозональной вентиляции».

Поскольку объем приточного воздуха, подаваемый системами, варьируется в зависимости от тепловой нагрузки, содержание наружного воздуха также следует изменять в соответствии с реальной потребностью, в зависимости от количества людей в помещениях. Откажитесь от жесткой фиксации воздушных клапанов!

Регулирование объема наружного воздуха, подаваемого системой, позволяет добиться экономии энергозатрат при неполной тепловой нагрузке.

Список использованной литературы

ANSI/ASHRAE Стандарт 62-1989. «Обеспечение качественного микроклимата в помещениях средствами вентиляции», стр. 11.
Warden, D. 1995. «Наружный воздух — расчет и подача в помещение». ASHRAE Journal (37)5: 54-63.
Ke, Y.P., S.A.Mumma, 1996. «Обобщенное уравнение многозональной вентиляции применительно к VAV-системам с различными типами концевых распределителей». ASHRAE Transactions 102(1):183-192.
Kettler, J.P. 1998. «Контроль минимального объема вентиляционного воздуха в VAV-системах», ASHRAE Journal (40)5:45-50.

Сведения об авторе

Деннис А. Станке — инженер компании «Worldwide Applied Systems Group of The Trane Company», г. Ла-кросс, Висконсин. Работает в Комитете по разработке Стандартов ASHRAE , а также является членом и членом-корреспондентом других комиссий и комитетов этой ассоциации (ASHRAE Technical Committee 1.4, Control Theory and Applications, TC 9.7, Testing and Balancing, TC 5.2, Duct Design, IAQ’98 Steering Committee).

Перепечатано из ASHRAE Journal, октябрь 1998.

Перевод с английского О.П. Булычевой

Ассимиляция в вентиляции что это