Опис:

Тенденції сучасного будівництважитлових будинків, такі як підвищення поверховості, ущільнення вікон, збільшення площі квартир, ставлять перед проектувальниками: архітекторами та фахівцями в галузі опалення та вентиляції важкі завдання щодо забезпечення необхідного мікроклімату у приміщеннях. Повітряний режим сучасних будівель, Що визначає процес обміну повітрям приміщень один з одним, приміщень із зовнішнім повітрям, формується під впливом багатьох факторів.

Повітряний режим житлових будинків

Врахування впливу повітряного режиму на роботу системи вентиляції житлових будівель

Технологічна схемаміні-станції для підготовки питної водималої продуктивності

На кожному поверсі секції знаходяться дві двокімнатні квартири та по одній однокімнатній та трикімнатній. Однокімнатна та одна двокімнатна квартири мають односторонню орієнтацію. Вікна другої двокімнатної та трикімнатної квартир виходять на дві протилежні сторони. Загальна площа однокімнатної квартири 37,8 м2, односторонньої двокімнатної – 51 м2, двосторонньої двокімнатної – 60 м2, трикімнатної – 75,8 м2. Будівля оснащена щільними вікнами з опором повітропроникнення 1 м 2 ч/кг при різниці тиску D P о = 10 Па. Для забезпечення припливу повітря у стінах кімнат та на кухні однокімнатної квартири встановлені припливні клапани фірми «АЕРЕКО». На рис. 3 показані аеродинамічні характеристикиклапана при повністю відкритому положенніта у прикритому на 1/3 стані.

Вхідні двері до квартир також прийняті досить щільними: з опором повітропроникненню 0,7 м 2 ч/кг при різниці тисків D P о = 10 Па.

Житловий будинок обслуговується системами природної вентиляціїз двостороннім приєднанням супутників до ствола та нерегульованими витяжними ґратами. У всіх квартирах (незалежно від їх величини) встановлені однакові системи вентиляції, тому що в даній будівлі навіть у трикімнатних квартирах повітрообмін визначається не нормою припливу (3 м 3 /год на м 2 житлової площі), а нормою витяжки з кухні, ванної кімнати та туалету (у сумі 110 м 3 /год).

Розрахунки повітряного режимубудівлі були виконані з урахуванням таких параметрів:

Температура зовнішнього повітря 5 ° C – розрахункова температура системи вентиляції;

3,1 °C – Середня температураопалювального періоду у Москві;

10,2 ° C - середня температура найхолоднішого місяця в Москві;

28 °C - розрахункова температура для системи опалення при вітрі зі швидкістю 0 м/с;

3,8 м/с – середня швидкість вітру за опалювальний період;

4,9 м/с – розрахункова швидкість вітру вибору щільності вікон різних напрямів.

Тиск зовнішнього повітря

Тиск у зовнішньому повітрі складається з гравітаційного (перший доданок формули (1)) і вітрового (другий доданок).

Вітровий тиск більший на високі будівлі, що в розрахунку враховується коефіцієнтом k дін, який залежить від відкритості місцевості (відкритий простір, низька або висока забудова) та висоти самої будівлі. Для будинків до 12 поверхів прийнято вважати k дин постійним за висотою, а для більш високих споруд збільшенням значення k дин по висоті будівлі враховують підвищення швидкості вітру в міру віддалення від землі.

На значення вітрового тиску навітряного фасаду впливають аеродинамічні коефіцієнти як навітряного, а й підвітряного фасадів. Таке положення пояснюється тим, що за умовний нуль тиску, Р усл, прийнято абсолютний тиск у підвітряної сторони будівлі на рівні найбільш віддаленого від поверхні землі повітропроникного елемента, через який можливий рух повітря (вустя витяжної шахти на підвітряному фасаді):

Р усл = Р атм - r н g Н + r н v 2 з з k дин /2, (2)

де з з - аеродинамічний коефіцієнт, що відповідає підвітряному боці будівлі;

Н - висота над землею верхнього елемента, через який можливий рух повітря, м.

Повний надлишковий тиск, що формується у зовнішньому повітрі в точці на висоті h будівлі, визначається різницею повного тиску в зовнішньому повітрі в цій точці та повного умовного тиску Р усл:

Р н = (Р атм - r н g h + r н v 2 з з k дин /2) - (Р атм - r н g Н +

R н v 2 з з k дин /2) = r н g (Н - h ) + r н v 2 (с - з з) k дин /2, (3)

де с – аеродинамічний коефіцієнт на розрахунковому фасаді, що приймається по .

Гравітаційна частина тиску збільшується зі зростанням різниці температур внутрішнього та зовнішнього повітря, від яких залежать щільність повітря. Для житлових будинків за практично постійної температури внутрішнього повітря протягом усього опалювального періоду гравітаційний тиск зростає зі зниженням температури зовнішнього повітря. Залежність гравітаційного тиску зовнішньому повітрі від щільності внутрішнього повітря пояснюється традицією відносити внутрішній гравітаційний надлишковий (над атмосферним) тиск зовнішнього тиску зі знаком мінус. Цим ніби виноситься за межі будівлі змінна гравітаційна складова повного тиску у внутрішньому повітрі, і тому повний тиск у кожному приміщенні стає постійним на будь-якій висоті цього приміщення. У зв'язку з цим Р int названо умовно постійним тиском повітря в будівлі. Тоді повний тиск у зовнішньому повітрі стає рівним

Р ext = (H - h ) (r ext - r int) g + r ext v 2 (c - c з) k дин / 2. (4)

На рис. 4 показано зміну тиску за висотою будівлі на різних фасадах за різних погодних умов. Для простоти викладу називатимемо один фасад будинку північним (верхній за планом), а інший південним (нижній на плані).

Внутрішній тиск повітря

Різні тиски зовнішнього повітря за висотою будівлі та на різних фасадах викличуть рух повітря, і в кожному приміщенні з номером i сформуються свої повні надлишкові тиски Р в,i . Після того, як змінна частина цих тисків – гравітаційна – віднесена до зовнішнього тиску, моделлю будь-якого приміщення може служити точка, що характеризується повним надлишковим тиском Р в, i , в яку надходить і з якої йде повітря.

Для стислості надалі повний надлишковий зовнішній і внутрішній тиск називатимемо відповідно зовнішнім і внутрішнім тисками.

При повній постановці задачі про повітряний режим будівлі основу математичної моделі становлять рівняння матеріального балансу повітря для всіх приміщень, а також вузлів у системах вентиляції та рівняння збереження енергії (рівняння Бернуллі) для кожного повітропроникного елемента. Баланси повітря враховують витрати повітря через кожен повітропроникний елемент у приміщенні або вузлі системи вентиляції. Бернуллі прирівнює різницю тисків по різні сторони повітропроникного елемента D P i,j до аеродинамічних втрат, що виникають при проходженні потоку повітря через повітропроникний елемент Z i,j .

Отже, модель повітряного режиму багатоповерхової будівлі може бути представлена ​​як сукупність пов'язаних один з одним точок, що характеризуються внутрішнім Р в i і зовнішнім Р н,j тискамиміж якими відбувається рух повітря.

Втрати повного тиску Z i,j при русі повітря зазвичай виражають через характеристику опору повітропроникності S i,j елементаміж точками i та j. Усі повітропроникні елементи оболонки будівлі – вікна, двері, відкриті отвори – можна умовно віднести до елементів із постійними гідравлічними параметрами. Значення S i,j для цієї групи опорів не залежать від витрат G i,j. відмінною рисоюТракту системи вентиляції є змінність показників опору фасонних елементів, що залежать від шуканих витрат повітря в окремих частинах системи. Тому характеристики опору елементів вентиляційного тракту доводиться визначати в ітераційному процесі, в якому необхідно ув'язати наявні тиску в мережі з аеродинамічним опором тракту при певних витратах повітря.

При цьому щільності повітря, що переміщується вентиляційною мережею, у відгалуженнях приймаються за температурами внутрішнього повітря у відповідних приміщеннях, а по магістральних ділянках стовбура – ​​за температурою суміші повітря у вузлі.

Таким чином, рішення задачі повітряного режиму будівлі зводиться до вирішення системи рівнянь повітряних балансів, де в кожному випадку сума береться по всіх повітропроникних елементах приміщення. Число рівнянь дорівнює числу приміщень у будівлі та кількості вузлів у системах вентиляції. Невідомими у цій системі рівнянь є тиск у кожному приміщенні та кожному вузлі систем вентиляції Р в,i . Оскільки різниці тисків і витрати повітря через повітропроникні елементи пов'язані між собою, рішення знаходиться за допомогою ітераційного процесу, в якому витрати спочатку задаються, а в міру уточнення тисків коригуються. Рішення системи рівнянь дає шуканий розподіл тисків і потоків по будівлі в цілому і через свою велику розмірність і нелінійність можливе лише чисельними методами із застосуванням ЕОМ.

Повітропроникні елементи будівлі (вікна, двері) пов'язують усі приміщення будівлі та зовнішнє повітря в єдину систему. Розташування цих елементів та їх характеристики опору повітропроникненню істотно впливають на якісну та кількісну картину розподілу потоків у будівлі. Таким чином, при вирішенні системи рівнянь для визначення тисків у кожному приміщенні та вузлі вентиляційної мережі враховується вплив аеродинамічних опорів повітропроникних елементів не тільки в оболонці будівлі, а й у внутрішніх огорожах. За викладеним алгоритмом на кафедрі опалення та вентиляції МДСУ було розроблено програму розрахунку повітряного режиму будівлі, яка використана для розрахунків режимів вентиляції у досліджуваному житловому будинку.

Як випливає з розрахунків, на внутрішній тиск у приміщеннях впливають не лише погодні умови, а й кількість припливних клапанів, а також потяг витяжної вентиляції. Так як в даному будинку у всіх квартирах вентиляція однакова, в однокімнатній і двокімнатних квартиртиск нижчий, ніж у трикімнатній квартирі. При відкритих внутрішніх дверяху квартирі тиску в приміщеннях, орієнтованих на різні боки, практично не відрізняються один від одного.

На рис. 5 наведено значення зміни тиску приміщень квартир.

Різниці тисків на повітропроникних елементах та потоки повітря, що проходять через них

Потокорозподіл у квартирах формується під впливом різниць тисків з різних боків повітропроникного елемента. На рис. 6, на плані останнього поверху, стрілками та цифрами показані напрямки руху та витрати повітря за різних погодних умов.

При встановленні клапанів у житлових кімнатахрух повітря направлений із кімнат до вентиляційних ґрат у кухнях, ванних кімнатах та туалетах. Ця спрямованість руху зберігається і в однокімнатній квартирі, де клапан встановлений у кухні.

Цікаво, що напрямок руху повітря не змінився при зниженні температури від 5 до -28 °C та при появі північного вітру зі швидкістю v = 4,9 м/с. Ексфільтрації не спостерігалося протягом усього опалювального сезонуі за будь-якого вітру, що свідчить про достатність висоти шахти 4,5 м. Щільні вхідні двері до квартир перешкоджають горизонтальному перетіканню повітря з квартир навітряного фасаду до квартири підвітряного фасаду. Спостерігається невелике, до 2 кг/год, вертикальне перетікання: із квартир нижніх поверхів через вхідні двері повітря виходить, а квартири верхніх – входить. Так як витрата повітря через двері менша, ніж допускається за нормами (не більше 1,5 кг/год. м2), можна вважати опір повітропроникненню 0,7 м2 год/кг для 17-поверхової будівлі навіть надмірною.

Робота системи вентиляції

Можливості системи вентиляції перевірялися в розрахунковому режимі: при 5 ° C у зовнішньому повітрі, безвітря та відкритих кватирках. Розрахунки показали, що починаючи з 14 поверху витяжні витрати недостатні, тому переріз магістрального каналу вентблоку слід вважати для даної будівлізаниженим. У разі заміни кватирок на клапани витрати знижуються приблизно на 15 %. Цікаво відзначити, що при 5 °C незалежно від швидкості вітру через клапани надходить від 88 до 92 % повітря, що видаляється системою вентиляції, на першому поверсі і від 84 до 91 % на останньому поверсі. При температурі -28 °C приплив через клапани компенсує витяжку на 80–85 % на нижніх поверхах та на 81–86 % на верхніх. Решта повітря надходить у квартири через вікна (навіть із опором повітропроникненню 1 м 2 год/кг при різниці тисків D P о = 10 Па). При температурі зовнішнього повітря -3,1 °C і нижче витрати повітря, що видаляється вентиляційною системою і припливного через клапани повітря, перевищують проектний повітрообмін квартири. Отже, потрібне регулювання витрати як на клапанах, так і на вентиляційних решітках.

У випадках повністю відкритих клапанів при негативної температуризовнішнього повітря вентиляційні витратиповітря квартир перших поверхів перевищують розрахункові у кілька разів. У цьому вентиляційні витрати повітря верхніх поверхів різко падають. Тому тільки при температурі зовнішнього повітря 5 ° C розрахунки виконували для повністю відкритих клапанів у всій будівлі, а при більш низьких температурахклапани нижніх 12 поверхів прикривалися на 1/3. Цим враховувалася та обставина, що клапан має автоматичне керуванняза вологістю приміщення. У разі великих повітрообмінів у квартирі повітря буде сухим та клапан прикриється.

Розрахунки показали, що при температурі зовнішнього повітря -10,2 ° C і нижче в усьому приміщенні забезпечується надлишкова витяжка через систему вентиляції. При температурі зовнішнього повітря -3,1 °C розрахункові припливи та витяжка витримуються повністю лише на нижніх десяти поверхах, а квартири верхніх поверхів – при близькій до розрахункової витяжки – забезпечені припливом повітря через клапани на 65–90 % залежно від швидкості вітру.

Висновки

1. У багатоповерхових житлових будинкахз одним на квартиру стояком системи природної витяжної вентиляції, виконаним з бетонних блоків, зазвичай перерізи стволів занижені для пропуску вентиляційного повітря при температурі зовнішнього повітря 5 °C.

2. Запроектована система вентиляції при правильному монтажістабільно працює на витяжку протягом усього опалювального періоду без перекидання системи вентиляції на всіх поверхах.

3. Припливні клапаниповинні обов'язково мати можливість регулювання зниження витрати повітря в холодний час опалювального періоду.

4. Для зниження витрат витяжного повітря бажана установка решіток, що автоматично регулюються, в системі природної вентиляції.

5. Через щільні вікна в багатоповерхових будинкахіснує інфільтрація, яка доходить у розглянутій будівлі до 20% від витрати витяжки і яка має бути врахована в тепловтратах будівлі.

6. Норма щільності вхідних дверейу квартири для 17-поверхових будівель виконується при опорі повітропроникненню дверей 0,65 м 2 год/кг при D Р = 10 Па.

Література

1. СНіП 2.04.05-91 *. Опалення, вентиляція, кондиціювання повітря. М.: Будвидав, 2000.

2. СНіП 2.01.07-85 *. Навантаження та впливу / Держбуд РФ. М: ГУП ЦПП, 1993.

3. СНіП II-3-79 *. Будівельна теплотехніка / Держбуд РФ. М: ГУП ЦПП, 1998.

4. Бірюков С. В., Діанов С. Н. Програма розрахунку повітряного режиму будівлі // Зб. статей МДСУ: Сучасні технологіїтеплогазопостачання та вентиляції. М: МДСУ, 2001.

5. Бірюков С. В. Розрахунок систем природної вентиляції на ЕОМ // Зб. доповідей 7-ї науково-практичної конференції 18–20 квітня 2002 р.: Актуальні проблеми будівельної теплофізики / РААСН РНТОС НДІСФ. М., 2002.

Процеси переміщення повітря всередині приміщень, руху його через огородження та отвори в огородженнях, по каналах і повітроводах, обтікання будівлі потоком повітря та взаємодії будівлі з навколишнім повітряним середовищем об'єднуються загальним поняттямповітряний режим будівлі. В опаленні розглядається тепловий режим будівлі. Ці два режими, а також вологий режим тісно пов'язані між собою. Аналогічно теплового режимупри розгляді повітряного режиму будівлі розрізняють три завдання: внутрішнє, крайове та зовнішнє.

До внутрішнього завдання повітряного режиму відносяться такі питання:

а) розрахунок необхідного повітрообміну в приміщенні (визначення кількості шкідливих виділень, що надходять у приміщення, вибір продуктивності систем місцевої та загальнообмінної вентиляції);

б) визначення параметрів внутрішнього повітря (температури, вологості, швидкості руху та утримання шкідливих речовин) та розподілу їх за обсягом приміщень при різних варіантахподачі та видалення повітря. Вибір оптимальних варіантівподачі та видалення повітря;

в) визначення параметрів повітря (температури та швидкості руху) у струменевих течіях, створюваних припливною вентиляцією;

г) розрахунок кількості шкідливих виділень, що вибиваються з-під укриттів місцевих відсмоктувачів (дифузія шкідливих виділень у потоці повітря та в приміщеннях);

д) створення нормальних умов на робочих місцях (душування) або в окремих частинах приміщень (оази) шляхом підбору параметрів повітря, що подається.

Крайове завдання повітряного режиму поєднує такі питання:

а) визначення кількості повітря, що проходить через зовнішні (інфільтрація та ексфільтрація) та внутрішні (перетікання) огородження. Інфільтрація призводить до збільшення тепловтрат приміщень. Найбільша інфільтрація спостерігається у нижніх поверхах багатоповерхових будівель та у високих виробничих приміщеннях. Неорганізоване перетікання повітря між приміщеннями призводить до забруднення чистих приміщеньта розповсюдження по будівлі неприємних запахів;

б) розрахунок площ отворів для аерації;

в) розрахунок розмірів каналів, повітроводів, шахт та інших елементів систем вентиляції;

г) вибір способу обробки повітря - надання йому певних «кондицій»: для припливу - це нагрівання (охолодження), зволоження (осушення), очищення від пилу, озонування; для витяжки – це очищення від пилу та шкідливих газів;

д) розробка заходів щодо захисту приміщень від вривання холодного зовнішнього повітря через відкриті отвори (зовнішні двері, ворота, технологічні отвори). Для захисту зазвичай застосовують повітряні та повітряно-теплові завіси.

Зовнішнє завдання повітряного режиму включає такі питання:

а) визначення тиску, створюваного вітром, на будівлю та окремі його елементи (наприклад, дефлектор, ліхтар, фасади тощо);

б) розрахунок максимально можливої ​​кількості викидів, що не призводить до забруднення території промислових підприємств; визначення провітрюваності простору поблизу будівлі та між окремими будинкамина промисловому майданчику;

в) вибір місць розташування повітрозаборів та витяжних шахт вентиляційних систем;

г) розрахунок та прогнозування забруднення атмосфери шкідливими викидами; перевірка достатності ступеня очищення забрудненого повітря, що викидається.

Принципові рішення вентиляції пром. будівлі.

42. Звук і шум, їхня природа, Фізичні характеристики. Джерела виникнення шуму у вентиляційних системах.

Шум - безладні коливання різної фізичної природи, що відрізняються складністю тимчасової та спектральної структури.

Спочатку слово шум відносилося виключно до звукових коливань, проте в сучасній науці воно було поширене і на інші види коливань (радіо-електрика).

Шум - сукупність аперіодичних звуків різної інтенсивності та частоти. З фізіологічної точки зору шум - це всякий несприятливий звук, що сприймається.

Класифікація шуму. Шуми, які з безладного поєднання звуків, звуться статистичних. Шуми з переважанням будь-якого тону, що уловлюється на слух, називаються тональними.

Залежно від середовища, в якому поширюється звук, умовно розрізняють структурні або корпусні та повітряні шуми. Структурні шуми виникають при безпосередньому контакті тіла, що коливається з частинами машини, трубопроводами, будівельними конструкціямиі т. д. і поширюються по них у вигляді хвиль (поздовжніх, поперечних або тих та інших одночасно). Поверхні, що коливаються, повідомляють коливання прилеглих до них частинок повітря, утворюючи звукові хвилі. У тих випадках, коли джерело шуму не пов'язаний з будь-якими конструкціями, шум, що випромінюється ним у повітря, носить назву повітряного.

За характером виникнення шум умовно поділяють на механічний, аеродинамічний та магнітний.

За характером зміни загальної інтенсивності у часі шуми поділяються на імпульсні та стабільні. У імпульсного шуму відбувається швидке наростання звукової енергії та швидкий спад, після чого слідує тривала перерва. У стабільного шуму енергія у часі змінюється мало.

По тривалості дії шуми поділяють на тривалі (сумарна тривалість безперервно чи з паузами щонайменше 4 год на зміну) і короткочасні (тривалість менше 4 год на зміну).

Звук, в широкому значенні- пружні хвилі, що поздовжньо поширюються серед і створюють у ній механічні коливання; у вузькому значенні - суб'єктивне сприйняття цих коливань спеціальними органами почуттів тварин чи людини.

Як і будь-яка хвиля, звук характеризується амплітудою та спектром частот. Зазвичай людина чує звуки, що передаються повітрям, в діапазоні частот від 16-20 Гц до 15-20 кГц. Звук нижче діапазону чутності людини називають інфразвуком; вище: до 1 ГГц - ультразвуком, від 1 ГГц - гіперзвуком. Серед чутних звуків слід також особливо виділити фонетичні, мовні звуки та фонеми (з яких складається усне мовлення) та музичні звуки (з яких складається музика).

Джерелом шуму та вібрації у вентиляційних системах є вентилятор, в якому мають місце нестаціонарні процеси перебігу повітря через робоче колесо та в самому кожусі. До них відносяться пульсації швидкості, утворення і зрив вихорів з елементів вентилятора. Вказані фактори є причиною виникнення аеродинамічного шуму.

Є.Я. Юдін, що досліджував шум вентиляційних установок, вказує на три основні складові аеродинамічного шуму, створюваного вентилятором:

1) вихровий шум - наслідок утворення вихорів та періодичного зриву їх при обтіканні елементів вентилятора потоком повітря;

2) шум від місцевих неоднорідностей потоку, що утворюються на вході та виході з колеса і призводять до нестаціонарного обтікання лопаток та нерухомих елементів вентилятора, розташованих біля колеса;

3) шум обертання - кожна рухається лопатка колеса вентилятора є джерелом обурення повітряного середовища та утворення вихорів. Частка шуму обертання загалом шумі вентилятора зазвичай незначна.

Коливання елементів конструкції вентиляційної установки, Часто внаслідок незадовільного балансування колеса, є причиною механічного шуму. Механічний шум вентилятора зазвичай має ударний характер, приклад тому - стукіт у зазорах зношених підшипників.

Залежність шуму від окружної швидкості робочого колеса при різних характеристикахсітки для відцентрового вентилятора із загнутими вперед лопатками представлена ​​на малюнку. З малюнка випливає, що при окружній швидкості понад 13 м/с механічний шум шарикопідшипників «маскується» аеродинамічним шумом; при меншій швидкості шум підшипників переважає. При окружній швидкості більше 13 м/с рівень аеродинамічного шуму зростає швидше за рівень механічного шуму. У відцентрових вентиляторівіз гнутими назад лопатками рівень аеродинамічного шуму дещо менший, ніж у вентиляторів із лопатками, загнутими вперед.

У системах вентиляції крім вентилятора джерелами шуму можуть бути вихори, що утворюються в елементах повітроводів і вентиляційних ґратах, а також коливання недостатньо жорстких стінок повітроводів. Крім того, можливе проникнення через стінки повітроводів та вентиляційні решітки. сторонніх шумівіз сусідніх приміщень, через які проходить повітропровід.

Основні параметри фізико-кліматичних факторів

Клімат - сукупність погодних умов, що повторюються рік у рік. На клімат впливають: висота, географічне положення, близькість великих водойм, перебіг, що переважають вітри. Повітря (температура, вологість, вітер), температура та вологість ґрунту, опади, сонячна радіація.

Чинники, що визначають мікроклімат приміщення

Теплова обстановка в приміщенні визначається спільною дією ряду факторів: температури, рухливості та вологості повітря приміщення, наявністю струменевих течій, розподілом параметрів стану повітря в плані і по висоті приміщення (все перераховане вище характеризує повітряний режим приміщення), а також радіаційним випромінюванням навколишніх поверхонь, що залежать від їх температури, геометрії та радіаційних властивостей (що характеризує радіаційний режим приміщення). Комфортне поєднання цих показників відповідає умовам, за яких відсутня напруга у процесі терморегуляції людини.

Повітряний та радіаційний режим приміщення

Процеси переміщення повітря всередині приміщень, руху його через огородження та отвори в огородженнях, по каналах і повітроводах, обтікання будівлі потоком повітря та взаємодії будівлі з навколишнім повітряним середовищем поєднуються загальним поняттям повітряного режиму будівлі. В опаленні розглядається тепловий режим будівлі. Ці два режими, а також вологий режим тісно пов'язані між собою. Аналогічно тепловому режиму під час розгляду повітряного режиму будівлі розрізняють три завдання: внутрішню, крайову та зовнішню.

До внутрішнього завдання повітряного режиму відносяться такі питання:

а) розрахунок необхідного повітрообміну в приміщенні (визначення кількості шкідливих виділень, що надходять у приміщення, вибір продуктивності систем місцевої та загальнообмінної вентиляції);

б) визначення параметрів внутрішнього повітря (температури, вологості, швидкості руху та вмісту шкідливих речовин) та розподілу їх за обсягом приміщень при різних варіантах подачі та видалення повітря. Вибір оптимальних варіантів подачі та видалення повітря;

в) визначення параметрів повітря (температури та швидкості руху) у струменевих течіях, створюваних припливною вентиляцією;

г) розрахунок кількості шкідливих виділень, що вибиваються з-під укриттів місцевих відсмоктувачів (дифузія шкідливих виділень у потоці повітря та у приміщеннях);

д) створення нормальних умов на робочих місцях (душування) або в окремих частинах приміщень (оази) шляхом підбору параметрів повітря, що подається.

Радіаційний режим. Променистий теплообмін.

Важливою складовою складного фізичного процесу, що зумовлює тепловий режим приміщення, є теплообмін його поверхнях.

Променистий теплообмін у приміщенні має особливість: він відбувається у замкнутому об'ємі в умовах обмежених температур, певних радіаційних властивостей поверхонь та геометрії їхнього розташування. Теплове випромінювання поверхонь у приміщенні можна розглядати як монохроматичне, дифузне, що підкоряється законам Стефана-Больцмана, Ламберта та Кірхгофа, інфрачервоне випромінювання сірих тіл.

Як один із видів поверхонь у приміщенні своєрідні радіаційні властивості має шибку. Воно частково проникне для випромінювання. Віконне скло, що добре пропускає короткохвильове випромінювання, практично непрозоре для випромінювання з довжиною хвиль більше 3-5 мкм, яке характерне для теплообміну в приміщенні.

Повітря приміщення при розрахунку променистого теплообміну між поверхнями зазвичай вважають променепрозорим середовищем. Він складається в основному з двоатомних газів (азоту та кисню), які практично прозорі для теплових променів і самі не випромінюють теплової енергії. Незначний вміст багатоатомних газів (водяної пари та вуглекислого газу) при малій товщині шару повітря в приміщенні практично не змінює цієї властивості.

Повітряним режимом будівлі називають сукупність факторів та явищ, що визначають загальний процес обміну повітря між усіма його приміщеннями та зовнішнім повітрям, що включає переміщення повітря всередині приміщень, рух повітря через огородження, отвори, канали та повітропроводи та обтікання будівлі потоком повітря. Традиційно при розгляді окремих питань повітряного режиму будівлі їх поєднують у три завдання: внутрішнє, крайове та зовнішнє.

Загальна фізико-математична постановка задачі про повітряний режим будівлі можлива лише в узагальненому вигляді. Окремі процеси дуже складні. Опис базується на класичних рівняннях перенесення маси, енергії, імпульсу в турбулентному потоці.

З позицій спеціальності «Теплопостачання та вентиляція» найбільш актуальними є наступні явища: інфільтрація та ексфільтрація повітря через зовнішні огорожі та отвори (неорганізований природний повітрообмін, що збільшує тепловтрати приміщення та знижує теплозахисні властивості зовнішніх огорож); аерація (організований природний повітрообмін для вентиляції теплонапружених приміщень); перетікання повітря між суміжними приміщеннями (неорганізоване та організоване).

Природними силами, що викликають рух повітря у будівлі, є гравітаційне та вітроветиску. Температура і щільність повітря всередині та зовні будівлі зазвичай неоднакові, внаслідок чого гравітаційний тиск по сторонах огорож виявляється різним. За рахунок дії вітру на вітряному боці будівлі створюється підпір, а на поверхнях огорож виникає надлишковий статичний тиск. На завітряній стороні утворюється розрідження та статичний тиск виявляється зниженим. Таким чином, при вітрі тиск з зовнішньої сторонибудівлі відрізняється від тиску всередині приміщень.

Гравітаційний та вітровий тиск зазвичай діють спільно. Повітрообмін під впливом цих сил важко розраховувати і прогнозувати. Його можна зменшити, ущільнюючи огородження, а також частково регулювати за допомогою дроселювання каналів вентиляції, відкриванням вікон, фрамур та вентиляційних ліхтарів.

Повітряний режим пов'язаний із тепловим режимом будівлі. Інфільтрація зовнішнього повітря призводить до додаткових витрат тепла з його підігрів. Ексфільтрація вологого внутрішнього повітря зволожує та знижує теплозахисні властивості огорож.

Положення та розміри зони інфільтрації та ексфільтрації в будівлі залежать від геометрії, конструктивних особливостей, режиму вентилювання будівлі, а також від району будівництва, пори року та параметрів клімату.

Між повітрям, що фільтрується, і огорожею відбувається теплообмін, інтенсивність якого залежить від місця фільтрації в конструкції огорожі (масив, стик панелей, вікна, повітряні прошаркиі т.д.). Таким чином, виникає необхідність у розрахунках повітряного режиму будівлі: визначення інтенсивності інфільтрації та ексфільтрації повітря та вирішення задачі теплопередачі окремих частин огорожі за наявності повітропроникнення.

Анологічно тепловому розрізняють 3 завдання під час розгляду в.р.з.

Внутрішню

Крайову

Зовнішню.

До внутрішнього завданнявідноситься:

1. розрахунок необхідного повітрообміну (визначення кількості шкідливих виділень, продуктивність місцевої та загальнообмінної вентиляції)

2. визначення параметрів внутрішнього повітря, вміст шкідливих речовин

та розподіл їх за обсягом приміщень при різних схемахвентиляції;

вибір оптимальних схемподачі та видалення повітря.

3. визначення темп-ри та швидкості повітря в струменях створюваних припливом.

4. розрахунок кількості шкідливостей, що вибиваються з укриттів технологічного

обродження

5. створення нормальних умов праці,душування та створення оаз, шляхом вибору параметрів припливного повітря.

До крайового завдання належать:

1. визначення перетоків через зовнішні огородження (інфільтрація), що призводить до збільшення тепловтрат і розповсюдження неприємних запахів.

2. розрахунок отворів для аерації

3. розрахунок розмірів каналів, повітроводів, шахт та ін.

4. вибір способу обробки повітря переточного (нагрівання, охолодження, очищення) для витяжного - очищення.

5. розрахунок захисту від вривання повітря через відкриті отвори ( повітряні завіси)

До зовнішнього завдання належить:

1. визначення тиску створюваного вітром на будинок

2. розрахунок та визначення провітрюваності пром. майданчики

3. вибір місць розміщення повітрозаборів та витяжних шахт

4. розрахунок ПДВ та перевірка достатності ступеня очищення

1. Місцева витяжна вентиляція. Місцеві відсмоктувачі, їх класифікація. Витяжні парасольки, вимоги та розрахунок.

Переваги місцевої витяжної вентиляції (МВВ)

Видалення шкідливих виділень безпосередньо від місць їх виділення

Щодо невеликі витрати повітря.

У зв'язку з цим МВВ є найбільш ефективним та економічним способом.

Основними елементами систем МВВ є

2 – мережа повітроводів

3 – вентилятори

4 – очисні пристрої

Основні вимоги до місцевих відсмоктувачів:

1) локалізація шкідливих виділень у місці їх утворення

2) видалення забрудненого повітря за межі приміщення з високими концентраціями набагато більше ніж при загальнообмінній вентиляції.

Вимоги, які пред'являють до МО, поділяються на санітарно-гігієнічні та технологічні.

Санітарно-гігієнічні вимоги:

1) максимальна локалізація шкідливих виділень

2) повітря, що видаляється, не повинні проходити через органи дихання робітників.

Технологічні вимоги:

1) місце утворення шкідливих виділень має бути максимально сховано на скільки це дозволяє технологічний процеса відкриті робочі отвори повинні мати мінімальні розміри.

2) МО не повинен заважати нормальній роботі та знижувати продуктивність праці.

3) Шкідливі виділення зазвичай повинні віддаляться від місця їх утворення у напрямі їх інтенсивного руху. Наприклад, гарячі гази – вгору, холодні – вниз.

4) Конструкція МО має бути простою, мати мале аеродинамічний опір, легко монтуються та демонтуються.

Класифікація МО

Конструктивно МО оформляють як різних укриттів цих джерел шкідливих виділень. За ступенем ізоляції джерела від навколишнього простору МО можна поділити на три групи:

1) відкриті

2) напіввідкриті

3) закриті

До МО відкритого типувідносяться повітропроводи розташовані за межами джерел шкідливих виділень над ним або збоку або знизу, прикладами таких таких МО є витяжні панелі.

До напіввідкритих відносяться укриття всередині яких є джерела шкідливостей. Укриття має відкритий робочий отвір. Прикладом таких укриттів є:

Витяжні шафи

Вентиляційні камери чи шафи

Фасонні укриття від інструментів, що обертаються або ріжучих.

До повністю закритих відсмоктувачів є кожухом або частиною аппарта, який має невеликі нещільності (у місцях зіткнення кожуха з частинами обладнання, що рухаються). В даний час деякі види обладнання виконуються з вмонтованими МО (це фарбувальні та сушильні камери, дерево оброблювальні верстати).

Відкриті МО. До відкритих МО вдаються тоді коли неможливо застосувати напіввідкриті чи повністю закриті МО, що обумовлюється особливостями технолгічного процесу. Найбільш поширеними МО відкритого типу є парасольки.

Парасольки витяжні.

Витяжними парасольками називається повітроприймачі виконані у вигляді усічених перемід, розташовані над джерелами шкідливих виділень. Витяжні парасольки як правило служать тільки для потоків шкідливих речовин, що вловлюються вгору. Це відбувається коли шкідливі виділення нагріті та утворюється стійкий температурний потік (температура >70). Витяжні парасольки мають велике поширення значно більше, ніж вони заслуговують. Для парасольок характерно те, що між джерелом та повітроприймачем є розрив, простір незахищений від повітря довкілля. Внаслідок чого навколишнє повітря вільно підтікає до джерела і ухиляє потік шкідливих виділень. В результаті чого парасольки вимагають значних обсягів, що є недоліком парасольки.

Парасолі бувають:

1) прості

2) у вигляді козирків

3) активні (зі щілинами по периметру)

4) з піддувом повітря (активовані)

5) групові.

Парасолі влаштовуються як з місцевою, так і з механічною. витяжною вентиляцією, але основною умовою застосування останніх є наявність потужних гравітаційних силу потоці.

Для роботи парасольок повинно дотримуватися наступне

1) кількість повітря, що відсмоктується парасолькою, повинна бути не меншою за те, що виділяється з джерела і приєднується на шляху від джерела до парасольки з урахуванням впливу бічних струмів повітря.

2) Повітря підтікає до парасольки повинен мати запас енергії (в основному тепловий достатній для подолання гравітаційних сил)

3) Габарити парасольки повинні бути більшими за габарити підтікаючого середовища/

4) Необхідна наявність організованого потоку, щоб уникнути перекидання тяги (для природної вентиляції)

5) Ефективна роботапарасольки багато в чому визначається рівномірності перерізу. Вона залежить від кута розкриття парасольки. α =60 то Vц/Vс=1,03 для круглого або квадратного перерізу, 1,09 для прямокутного α=90 1,65.Рекомендований кут розкриття α=65, при якому досягається найбільша рівномірність поля швидкостей.

6) Розміри прямокутної парасольки у плані А=а+0,8h, Б=b+0,8h, де h відстань від устаткування до низу парасольки h<08dэ, где dэ эквивалентный по площади диаметр источника

7) Об'єм повітря, що відсмоктується, визначається в залежності від теплової потужності джерела і рухливості повітря в приміщенні Vn при малій тепловій потужності ведеться за формулами L=3600*F3*V3 м3/год де f3 – площа всмоктування, V3 – швидкість всмоктування. Для нетоксичних виділень V3 = 0.15-0.25 м/с. Для токсичних слід приймати V3 = 1.05-1.25, 0.9-1.05, 0.75-0.9, 0.5-0.75 м/с.

При зрозумілих тепловиділеннях об'єм повітря, що відсмоктується парасолькою, визначається за формулою L 3 =L k F 3 /F n Lk- об'єм повітря, що піднімається до парасольки з конвективним струменем. Qk – кількість конвективної теплоти, виділеної з поверхні джерела Q k = α k Fn(t n -t в).

Якщо розрахунок парасольки виробляють на максимальне виділення шкідливості, то можна активну парасольку не влаштовувати, а обходиться звичайним парасолькою.

1. Відсмоктують панелі та бортові відсмоктувачі, особливості та розрахунок.

У тих випадках коли з конструктивних міркувань співвісний відсмоктування не можна розташовувати досить близько над джерелом, і тому продуктивність відсмоктування надмірно висока. Коли необхідно відхиляти струмінь, що піднімається над теплоджерелом так щоб шкідливі виділення не потрапляли в зону руху робітника для цього застосовують відсмоктувальні панелі.

Конструктивно ці місцеві відсмоктування поділяються на

1 – прямокутні

2 – панелі рівномірного всмоктування

прямокутні всмоктувальні панелі бувають трьох видів:

а) односторонні

б) з екраном (для зниження об'ємного відсмоктування)

в) комбіновані (з відсмоктуванням у строну та вниз)

об'єм повітря, що видаляється будь-якою панеллю, визначається за формулою де з - Коеф. залежить від конструкції панелі та її розташування відносно джерела тепла, Qк – кількість конвективного тепла виділяється джерелом, H – відстань від верхньої площини джерела до центру всмоктуючих отворів панелі, В – довжина джерела.

Комбінована панель застосовується для видалення теплового потоку, що містить не тільки гази, але і навколишній пил 60% видаляється вбік, а 40% вниз.

Панелі рівномірного всмоктування застосовуються в зварювальних цехах набули поширення похилі панелі, що забезпечують відхилення факела шкідливих речовин від особи зварювальника. Однією з найбільш поширених є панель Чорнобережського. Всмоктуючий отвір виконано у вигляді грат, живий переріз щілин кіт становить 25% площі панелі. Рекомендована швидкість повітря у живому перерізі щілин приймається рівною 3-4 м/с. Загальна витрата повітря розраховується за питомою витратою, що дорівнює 3300 м/год на 1 м2 панелі, що всмоктує. Бортові тососи. Це пристрій для видалення повітря разом із шкідливими виділеннями у ванній, де відбувається термічна обробка. Відсмоктування відбувається по бортах.

Розрізняють:

Однобортові відсмоктувачі коли щілина відсмоктування розташована вздовж однієї з довгих сторін ванни.

Двобортові, коли щілини розташовані з обох боків.

Бортовий відсмоктування є простим коли щілини розташовані у вертикальній площині.

Перекинутий коли щілина розташована горизонтально.

Бувають суцільні, секційні із піддувом.

Чим токсичніше виділення дзеркала ванни, тим ближче їх потрібно притискати до дзеркала, щоб шкідливі виділення не потрапили до зони дихання робітників. Для цього за інших рівних умов потрібно підвищувати обсяги повітря, що відсмоктується.

При виборі типу бортового відсмоктування необхідно враховувати наступне:

1) прості відсмоктування слід застосовувати при високому стоянні рівня розчину у ванні, коли відстань до щілини відсмоктування становить менше 80-150 мм, при нижчому стоянні застосовують перекинуті відсмоктувачі, що вимагають значно менше витрати повітря.

2) Однобортові застосовують якщо ширина ванни значно менше 600мм, якщо більше двобортові.

3) Якщо по ходу продування у ванну опускають великі речі, які можуть порушувати роботу однобортового відсмоктування, то застосовую двоботові.

4) Суцільні за конструкцією застосовуються при довжині до 1200мм а сенкційні при довжині більше 1200мм.

5) Застосовувати відсмоктувачі з піддувом при ширині ванни понад 1500 мм. Коли поверхня розчину зовсім гладка, немає частин, що виступають, відсутня оперція занурення.

Ефективність уловлювання шкідливих речовин залежить від рівномірності всмоктування по довжині щілини. Завдання розрахунку бортових відсмоктувачів зводиться до:

1) вибору конструкції

2) визначення обсягів повітря, що відсмоктується

розроблено кілька видів розрахунку бортових відсмоктувачів:

метод М.М. Баранова об'ємна витрата повітря для бортових відсмоктувачів визначається за формулою:

де а – табличне значення питомої витрати повітря залежно від довжини ванни, x – поправочний коефіцієнт на глибину рівня рідини у ванні, S – поправочний коефіцієнт на рухливість повітря у приміщенні, l – довжина ванни.

Бортовий відсмоктування зі здувом це простий однобортовий відсмоктувач активований повітрям за допомогою струменя спрямованого на відсмоктування вздовж дзеркала ванни, щоб вона налягала на нього, при цьому струмінь стає більш далекобійним і витрата в ньому зменшується, об'єм повітря на здув дорівнює L=300kB 2 l