Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДУХООБМЕНА

Позин Г.М. 1
1 Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
В работе предложен новый подход к оценке эффективности воздухообмена. При определении количества приточного воздуха, подаваемого в помещение (воздухообмена), и оценки эффективности систем воздухораспределения используется коэффициент воздухообмена, являющийся неким температурным симплексом. Доказана устойчивость коэффициента воздухообмена как интегрального критерия, характеризующего способ организации воздухообмена в помещении. С помощью данного коэффициента можно с достаточной достоверностью находить количество приточного воздуха, учитывая основные факторы, влияющие на его величину. Предложены формулы для расчёта данного коэффициента при способах передачи воздуха вертикальными и наклонными струями, сосредоточенно в рабочую зону, сосредоточенно настилающимися и ненастилающимися струями. При этом величина рабочего перепада температур может быть различной и определяется физической природой способа подаваемого воздуха. Чем больше величина произведения данного коэффициента на величину перепада температур, тем меньше требуемый воздухообмен, тем больше предпосылки считать систему организации воздухообмена более совершенной.
коэффициент воздухообмена
приточная вентиляция
вытяжная вентиляция
вытесняющая вентиляция
1. Гримитлин М. И., Моор Л. Ф., Позин Г. М. Организация воздухообмена и распределение воздуха в помещениях // Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция и кондиционирование воздуха (Справочник проектировщика). Ч.3. Глава 17. - М.: Стройиздат,1992. - С. 114-150.
2. Гримитлин М. И. Распределение воздуха в помещениях. - АВОК Северо-Запад - СПб., 2004.
3. Позин Г. М. Определение количества приточного воздуха для производственных помещений с механической вентиляцией: Методические рекомендации. - Л.: ВНИИОТ, 1983.
4. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Госстрой России, 2004.
5. Позин Г. М. О точности определения коэффициента воздухообмена // Научно-технический журнал. Вестник МГСУ. - М., 2011. - № 7. - С.319-325.
Введение

Вентиляция представляет собой организованный воздухообмен в помещениях. Эффективность воздухообмена определяет, насколько система вентиляции поддерживает условия воздушной среды, благоприятной для здоровья и самочувствия человека, отвечающей требованиям санитарных норм, технологических процессов и т.д.

Главной целью статьи является изложение нового подхода для оценки эффективности воздухообмена, для чего предложены соответствующие формулы для расчёта коэффициента воздухообмена.

Коэффициент воздухообмена K - это температурный симплекс, который, как известно, используется при определении количества приточного воздуха, подаваемого в помещение (воздухообмена), и оценки эффективности систем воздухораспределения. Коэффициент воздухообмена вводят путем преобразования известных формул для вычисления воздухообмена [1-4]. Например, при расчете по избыткам явной теплоты:

L0 =L р.з.; (1)

KL. (2)

В формулах (1) и (2) приняты условные обозначения:

L0 - количество (расход) приточного воздуха, м³/ч;

L р.з.- расход воздуха, удаляемого из рабочей зоны местными отсосами, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, м³/ч;

t 0, t р.з., t ух- температуры воздуха соответственно подаваемого в помещение, в рабочей зоне, удаляемого из помещения за пределами рабочей зоны, ºC;

Q - избыточный явный тепловой поток в помещение, Вт;

c - теплоемкость воздуха, кДж/(м³·с).

В результате многолетних исследований были получены расчетные соотношения для нахождения коэффициента воздухообмена (K ) применительно ко всем основным способам подачи воздуха в вентилируемые и кондиционируемые помещения [1,2]. В таблице 1 представлены некоторые соотношения для определения K в теплый период года.

Таблица 1. Расчетные соотношения для определения коэффициента воздухообмена

№ п/п

Способ подачи воздуха

Расчетные формулы для K

1

Вертикальными струями

K L =

2

В рабочую зону

K L =

3

Наклонными струями

K L =

4

Сосредоточенно не настилающимися струями

K L=

5

Сосредоточенно настилающимися струями

K L=1-

В формулах таблицы 1:

= / - доля теплоты, поступающей в рабочую зону;

= - доля конвективных потоков ( - мощность конвективных струй, Вт);

- относительные расходы воздуха: в струе при поступлении ее в рабочую зону; во втором критическом сечении струи; удаляемого из рабочей зоны;

θ - доля расхода воздуха в наклонной струе, поступающей в рабочую зону;

а - наибольшее значение из двух величин:  и 1- .

В работе [5] доказана устойчивость коэффициента воздухообмена как интегрального критерия, характеризующего способ организации воздухообмена в помещении. С помощью KL можно с достаточной достоверностью находить один из важнейших показателей вентиляционной системы - количество приточного воздуха, учитывая основные факторы, влияющие на его величину.

Общепринято оценивать эффективность подачи воздуха по величине коэффициента воздухообмена: чем больше , тем требуется меньшее количество воздуха, подаваемого в помещение, как следует из соотношения (1). Но при этом не учитывается, что этот вывод справедлив для одного и того же рабочего перепада температур = - .

Между тем, величина  может быть различной, что определяется физической природой способа подаваемого воздуха. Например, при модной в настоящее время вытесняющей вентиляции (Displacement Ventilation), когда воздух подается непосредственно в рабочую зону, рабочий перепад температур  может равняться всего нескольким градусам ( =3-5ºC). В то же время при выпуске воздуха веерными настилающимися на ограждение струями величина  достигает 10-15 ºС, а при подаче воздуха через перфорированные поверхности или через воздухораспределители с закручивающими устройствами перепад температур бывает еще большим.

В знаменатель основного соотношения для вычисления количества приточного воздуха (1) входит произведение  . Чем больше величина этого произведения, тем меньше требуемый воздухообмен, а значит, есть предпосылки считать систему организации воздухообмена, соответствующую наибольшему значению произведению  , более совершенной.

Например, для системы вытесняющей вентиляции с высоким реальным значением KL≈2 произведение может оказаться меньшим, чем для подачи воздуха веерными струями с малым коэффициентом воздухообмена порядка 0,9.

Таким образом, при оценке эффективности той или иной системы организации воздухообмена следует руководствоваться не только величиной коэффициента воздухообмена KL, но и величиной произведения  , стремясь к его максимальной величине.

В заключение следует отметить, что автор не против использования системы вытесняющей вентиляции. Каждый способ организации воздухообмена имеет свою область применения, выявление которой является целью расчета при проектировании. Нахождение оптимального решения предполагает как определение минимальной величины требуемого количества приточного воздуха, так и комплексное изучение вопросов воздухораспределения и организации воздухообмена, о чем неоднократно говорилось в работах автора.

Рецензенты:

  • Дацюк Тамара Александровна, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой общей и строительной физики, декан факультета инженерно-экологических систем. ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», г. Санкт-Петербург.
  • Таурит Вольдемар Робертович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», г. Санкт-Петербург.

Библиографическая ссылка

Позин Г.М. НОВЫЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДУХООБМЕНА // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 4. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=6571 (дата обращения: 27.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074