/
Автор: Скистад Х. Мундт Э. Нильсен П. Хагстрем К. Райлио Й.
Теги: строительство вентиляция строительство зданий переводная литература серия техническая библиотека нп авок издательство авок пресс
ISBN: 82-594-2369-3
Год: 2006
Текст
Техническая библиотека НП «АВОК»
Вытесняющая
вентиляция
в непроизводственных зданиях
Справочное руководство REHVA
Хакон Скистад (редактор)
Элизабет Мундт,
Питер Нильсен,
Ким Хагстрем,
Йорма Райлио
rehva
Федерация европейских ассоциаций
по отоплению и кондиционированию воздуха
НП «АВОК»
НП «Инженеры по отоплению, вентиляции,
кондиционированию воздуха, теплоснабжению
и строительной теплофизике»
Displacement
ventilation
in non-industrial premises
REHVA guidbook
Hakon Skistad (редактор)
Elisabeth Mundt
Peter V. Nielsen
Kim Hagstrom
Jorma Railio
REHVA
Federation of European Heating and
Air-conditioning Associations
Техническая библиотека НП «АВОК»
Вытесняющая
вентиляция
в непроизводственных зданиях
Справочное руководство REHVA
Хакон Скистад (редактор),
Элизабет Мундт,
Питер Нильсен,
Ким Хагстрем,
Йорма Райлио
2-е издание, исправленное
Москва
АВОК-ПРЕСС
2006
ISBN 82-594-2369-3 (англ.)
ISBN 5-98267-024-3 (рус.)
Руководство НП «АВОЬ.» выражает искреннюю благодарность фирме «Арктика» за
помошь в подготовке настоящего издания.
АРКТИКА
WWW.ARKTIKA RU
Хакон Скистад (редактор), Элизабет Мундт, Питер Нильсен. Ким Хагстрем, Йорма Раилио.
Bi.,iT6ir пшощая цент наяция в непроизводственных зданиях / Пер. с англ. — 2-е изд., ni'iip. —
М.: НЮЬ' ПРЕСС, 2006. - 104с.
Целью справочного руководства является обеспечениеинженеров всесторонним, со-
ответствующим современным требованиям и легким в понимании справочным материа-
лом ддя разработки сидаем вытесняющей вентиляции.
В руководстве приведены общие введения о физической картине распространения
возад'шных и тютговы.х потоков в помещениях с вытесняющей вентиляцией, о конвек-
тивных потоках, формирующихся над источниками те.пдовыйелений; воздухораспреде-
лителях-, применяемых для псуичи воздай в помещения с вытесняющей вентиляцией.
Рассмотрены вопросы стратификации температуры возддаз и концентрации вредных
выделений по высоте помещений, распределения скорости воздуха в обслуживаемой зо-
не, Приведены примеры проектирования систем вытесняющей вентиляции для ряда не-
производственных помещений: обеденного аала ресторана, офиса, учебной аудитории,
зала заседании, класса.
Книга предзаазназена для инженеров по отоплению, вентиляции и кондициониро-
ванию воздуха. Она также будет полезна научным работникам, аспирантам и студентам
высших учебных заведений, архитекторам.
Научный редактор русского издания -каю. техн, наук, ст. науч. сотр. Е. Шилькрот
Группа подготовки русского издания
Главный редактор М. М. Бродач
Перевод с английское® 27. И. Баранов
Ответственный за выпуск 7/. В. Шилкин
Ответственный за производство Л. //. Галуша
Редактор П. А. Корсунская
Дизайн и компьютерная верстка В И. Ткач, Р. Н. Сурин
Корректоры 7/. О. Рычкова, Н В. Киселева
Все права на русское издание принадлежат издательству «АВОК-ПРВСС». Ничто из него
полностью или частично не может быть перепечатано, заложено в компьютерную память
или скопировано в любой форме без письменного разрешения владельца.
Translated by permission All rights reserved.
© Federation of European Heating and Air-conditioning Associations, 2002
Translated and distributed by ABOK. Rehva assumes no responsibility for the accuracy of the
translation.
To obtain the English edition, contact Rehva, Ravenstein 3, B-1000 Brussels,
e-mail: rehva@srbii.be
© Издательство «АВОК-ПРЕСС» 2006
© Rehva, Federation of European Heating and Air-conditioning Associations, 2002
Содержание
REHVA - ФЕДЕРАЦИЯ ЕВРОПЕЙСКИХ АССОЦИАЦИЙ
ПО ОТОПЛЕНИЮ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЮ ВОЗДУХА...........................10
НП «АВОК» - ВСЕРОССИЙС КАЯ АСС ОЦИАЦИЯ ИНЖЕНЕРОВ ...............11
ПРЕДИСЛОВИЕ 14
1. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ...................18
1.1. Определение......................................... .... 18
1.2. Области наиболее эффективного применения....................18
1.3 Условия, при которых вытесняющая вентиляция менее эффективна.19
1.4. Выбор системы вентиляции....................................19
1.5. Воздухораспределители для систем вытесняющей вентиляции.....19
1.6. Расход воздуха. 20
1.7. Взаимодействие с архитекторами..............................20
1.8. Типы воздухораспределителей.................................20
1.9. Опасность переохлаждения ног................................20
1.10. Зона обслуживания — наиболее холодная часть помещения..... 20
111. Невозможность применения вытесняющей вентиляции
для отопления помещений......................................20
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
2. ТЕРМИНЫ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .................................22
2.1. Термины ... .... ... ... ..........22
2.2. Условные обозначения....................................... 24
2.3. Единицы измерения. . . ................ ...................25
3. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ.......................26
3.1. Аннотация . ............................................ 26
3.2. Заключения..................................................26
3.3. Принципы вытесняющей вентиляции.............................26
3.4. Структура воздушных потоков...................... ...........27
3.5. Распределение температуры . 28
3.5.1. Температура у пола.....................................28
3.5.2. Вертикальное распределение-температуры.................29
3.5.3. Температурная эффективность............................30
3.6. Практические предположения длд распределения температуры
воздуха по высоте.................................................30
3.7. Число Архимеда..............................................31
3.8. Конвективные потоки — двигатели вытесняющей вентиляции......31
3.8.1. Точечные и линейные источники ........................32
3.8.2. Конвективные потоки у вертикальных и горизонтальных
поверхностей..................................................33
3.8.3. Источники конечных размеров...........................33
3.8.4. Взаимодействие конвективных потоков...................35
3.8.5. Конвективные потоки и температурные градиенты..........35
3.8.6. Конвективные потоки от реальных объектов...............36
3.9. Распределение загрязняющих веществ..........................37
3.10. Эффективность вентиляции...................................38
3.10.1. Эффективность удаления загрязняющих веществ..........39
3.10.2. Индекс влияния человека..............................39
3.11. Тепловые аспекты...........................................40
3.12. Отопление помещения........................................40
3.12.1. Радиаторы............................................40
3.12.2. Конвекторы...........................................40
3.12.3. Отопление цотейочными панелями.......................41
3.12.4 Подогрев пода.........................................41
4. ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ..........................................42
4.1. Аннотация...................................................42
4.2. Воздушный поток от воздухораспределителя с малой
скоростью выпуска воздуха.........................................42
4.2.1. Холодный приточный воздук..............................42
4.2.2. Изотермический приточный воздух........................43
4.2.3. Теплый приточный воздух................................43
Содержание
4.3. Примыкающая зона..................................................43
4.4. Распределение воздуха от настенного воздухораспределителя.........43
4.4.1. Размер зоны ускорения........................................44
4.4.2. Длина примыкающей зоны.......................................45
4.4.3. Распределение скорости.......................................45
4.5. Распределение воздуха при использовании нескольких настенных
воздухораспределителей ..............................................47
4.6. Распределение воздуха напольными воздухораспределителями .........48
4.7. Наиболее часто применяемые воздухораспределители .................49
4.7.1. Плоские, встраиваемые в стену воздухораспределители..........49
4.7.2. Полуццлиндрические настенные устройства......................50
4.7.3. Цилиндрические, свободно стоящие воздухораспределители.......50
4.7.4. Угловые воздухораспределители................................50
4.7.5. Напольные воздухораспределители..............................50
4.8. Документация на воздухораспределители.............................51
4.8.1. Необходимые данные...........................................51
4.8.2. Документация в форме таблиц и графиков.......................51
4.9. Параметры примыкающей зоны, выражаемые через постоянную
воздухораспределителя ...............................................51
4.10. Метод документации Nordtest......................................51
4.11. Общие дефекты конструкции воздухораспределителей.................52
4.11.1. Выпуск воздуха с наклоном.................................52
4.11.2. Нестабильность потока приточного воздуха..................52
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ........................................................54
5.1. Аннотация .... .........................................54
5.2. Стратегия проектирования системы кондиционирования
воздуха в помещении..................................................55
5.3. Стратегии вентиляции и кондиционирования воздуха в помещении......56
5.4. Факторы, влияющие на температурную стратификацию и методы
проектирования ..................................................... 57
5.5. Последовательность проектирования систем вытесняющей вентиляции...58
5.5.1 Качество воздуха: критерии проектирования для стратификации
загрязняющих веществ..............................................58
5.5.2. Температура: критерии проектирования для теплового комфорта.58
5.5.3. Блок-схема процедуры проектирования..........................58
6. ЭНЕРГЕТИЧ ЕСКИЕ АСП ЕКТЫ .............................................60
6.1. Аннотация.........................................................60
6.2. Меньший расход воздуха при дом же качестве воздуха................60
6.3. Меньшая необходимость искусственного охлаждения воздуха...........61
6.4. Меньшее сопротивление воздухораспределителя.......................63
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
7. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И АВТОМАТИКИ.........................................64
7.1. Аннотация...........................................................64
7.2. Вытесняющая вентиляция с постоянным расходом воздуха (CAV)........64
7 3. Вытесняющая вентиляция с переменным расходом воздуха (VAV)........65
7 4. Места установки датчиков температуры и качества воздуха...........65
7.4.1. Помещения обычной высоты .....................................65
7.4.2. Высокие помещения.............................................66
7.5. Логика управления....................................................66
7.5.1. Помещения обычной высоты .... 66
7.5.2. Высокие помещения.............................................67
7.6. Сочетание панелей охлаждения и вытесняющей вентиляции ..............67
8. ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫТЕСНЯЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
КОНКРЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ . 68
8.1. Ресторан...................................................... 68
8.1.1. Описание......................................................68
8.1.2. Критерии проектирования.......................................68
8.1.3. Стратегия вентиляции..........................................69
8.1 4. Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха.69
8.1.5. Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта .... 70
8.1.6. Результаты расчета воздухообмена..............................71
8.1.7. Размещение вэадухораспределителей ............................72
8.1.8. Основные показатели проекта...................................75
8.2. Офис................................................................75
8.2.1. Описание......................................................75
8.2.2. Критерии проектирования.......................................76
8.2.3. Стратегия вентиляции..........................................76
8.2.4. Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха.76
8.2.5. Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта.77
8.2.6. Результаты расчета воздухообмена..............................78
8.2.7. Размещение воздухораспределителей ............................79
8.2.8. Основные показатели проекта...................................80
8.3. Аудитория...........................................................80
8.3.1. Описание......................................................80
8.3.2. Критерии проектирования.......................................81
8ДЗ. Стратегия вентиляции............................................81
8.3.4. Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта.83
8.3.5. Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха..84
8.3.6. Рециркуляция .................................................85
8.3.7. Обсуждение результатов .......................................86
8.3.8. Размещение воздухораспределителей ............................86
8.3.9. Основные показатели проекта...................................87
8.4. Зал заседаний.......................................................87
8.4.1. Описание......................................................87
8.4.2. Критерии проектирования.......................................87
8.4.3. Стратегия вентиляции..........................................88
КЛ
Содержание
8.4.4. Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха...88
8.4.5. Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта.89
8.4.6. Результаты расчета воздухообмена...............................89
8.4.7. Размещение воздухораспределителей..............................91
8.4.8. Расположение вытяжных устройств................................92
8.4.9. Обогрев помещения.......................... .... .92
8.4.10. Обсуждение....................................................93
8.4.11. Основные показатели проекта...................................93
8.5. Помещение класса....................................................93
8.5.1. Описание.......................................................93
8.5.2. Критерии проектирования....................................... 94
8.5.3. Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха...94
8.5.4. Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта.95
8.5.5. Результаты расчета воздухообмена...............................96
8.5.6 Размещение воздухораспределителей...............................96
8.5.7. Обсуждение результатов.........................................97
8.5.8. Основные показатели проекта....................................97
9. ЛИТЕРАТУРА ..............................................................98
REHVA -
Федерация европейских
ассоциаций
по отоплению
и кондиционированию
воздуха
Федерация REHVA, которой почти
50 л» — организация, объеди-
няющая европейских специали-
стов в области систем жизнеобеспечения зва-
ний (отопление, вентиляция и кондициони-
рование воздуха'). REHVA объединяет более
100 000 инженеров из 25 стран Европы.
Основным направлением деятельности
REHVA является разработка и распростране-
ние экономичных, энергоэффективных и бе-
зопасных для здоровья техноавгий систем
жизнеобеспечения зипний. Эта работа орга-
низуется комирвтом, включающим семь чле-
нов, каждый из которых ответственен за
определенную сферу деятельности
Одним из видов деятельности REHVA яв-
ляется создание справочных руководств.
Работа в этой области включает:
• инициацию создания руководств по
технологиям жизнеобеспечения зданий,
• формирование рабочих групп;
• организацию распространения руко-
водств REHVA среди чяенов федерации
и других специалистов;
• контроль качества справочных руко-
водств ,REHVA.
Разработкой руководств REHVA в настоя-
щее время занимаются несколько рабочих
групп, например группа по разработке руко-
водства по вводу в эксплуатацию энергоэф-
фективных систем отопления, вентиляции
и кондиционирования воздуха, обеспечи-
вающих комфортный микроклимат в поме-
щениях, или группа по разработке методов
и средств контроля распространителей болез-
ни легионеров в системах жизнеобеспечения
зданий.
Справочное руководство по вытесняющей
вентиляции написано членами рабочей груп-
пы, состоящей из высококвалифицирован-
ных экспертов, руководит этой группой
Hakon Skistad из Норвегии. Работа выполне
на полностью на добровольной основе без
какой-либо коммерческой заинтересованно-
сти. Руководство одобрено Советом REHVA.
Совет хотел бы выразить всем членам
группы свою искреннюю признательность за
их неоценимую работу.
ОШ Seppiinen, вице-президент REHVA,
ответственный за разработку
справочных руководств, профессор
Технологического университета, Хельсинки
Страны — члены REHVA:
Бельгия
Великобритания
Венгрия
Германия
Дадия
Испания
Италия
Латвия
Литва
Нидерланды
Норвегия
Польша
Россия
Румыния
Словакия
Словения
Турция
Финляндия
Франция
Хорватия
Чехия
Швейцария
Швеция
Эстония
Югославия
ассоциация инженеров
Ассоциация инженеров по отоплению,
вентиляции, кондиционированию
воздуха, теплоснабжению и строи-
тельной теплофизике (НП «АВОК») — об-
щественная организация созданная в янва-
ре 1990 года как Всесоюзная Ассоци-
ация «АВОК», перерегистрирована 22 июня
1992 года Минюстом РФ как Российская Меж-
региональная Ассоциация. По постановлению
Минюста РФ перерегистрирована в 1999 году
как Некоммерческое Партнерство «АВОК».
В настоящее время членами НП «АВОК» яв-
ляются более 300 ведущих проектных, производ-
ственных, учебных, монтажных, торговых, кон-
ол^гинговых и исследовательских организаций.
НП «АВОК» является членом Федерации
Европейских ассоциаций в области отопле-
ния. вентиляции и кондиционирования воз-
духа REHVA и ассоциативным членом Аме-
риканского общества инженеров по отопле-
нию, охлаждению и кондиционированию
воздуха ASHRAE.
Деятельность НП «АВОК» охватывает
следующие сферы:
1. Инициирование и участие в разработке
новых и пересмотре действующих нормативных
ки
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
и рекомендательных документов (СНиП, стан-
дартов, Сводов правил, пособии и т. п.).
2. Разработка и выпуск отраслевых норма-
тивных документов — «Стандартов АВОК»,
которые имеют рекомендательный статус,
а пос*; апробации при цолзэжительном за-
ключении о возможности их испоДйзования
представляются в соответствующие организа-
ции для придания им регионального или (фе-
дерального статуса.
3. Осуществление информационно-изда-
телъскои деятельности. В настоящее время
издания НП «АВОК» распространяются бо-
лее чем в 600 городах и населенных пунктах
России, ближнего и дальнего зарубежья.
НП «АВОК» выпускает следующие издания:
• Специализированный журнал. «АВОК»
по отоплению, вентиляциии кондициониро-
ванию воздуха, выхйдит 8 раз в год, тираж
12 000 экземпляров. Журнал «АВОК» награж-
ден Дипломом Госстроя РФ за пропаганду
энергосберегающих технологий.
• Обзорно-аналитичжщии журнал «Энер
н(сбережение», издаваемый совместно с Де-
партаментом ЖгПивно-энергетического хо-
зяйства г. Москвы, выходит 8 раз в год, тираж
13 000 экземпляров.
• Журнал «Сантехника», выходит 6 раз
в год, тираж К) ООО экземпляров.
• «Каталог коллективных (уенов
НП “АВОК”», содержащий информацию о дея-
тельности фирм — коллективных чле-
нов НП «АВОК», выходит ежегодно, тираж
5 000 экземпляров.
• Книги серии «Техническая библиотека
НН “АВОК”», в том числе «Англо-русский /
Русско-английский словарь технических тер-
минов н словосочетаний по отоплению, вен-
тиляции, охлаждению, кондиционированию
теплоснабжению и строизквяьной-теплофизи-
ке», «Англо-русскии терминологический сло-
варь ASHRAE по отоплению, вентиляции,
кондиционированию воздуха и охлаждению»,
«Математическое моделирование и оптими
запия тепловой эффективности зданий»,
«Энергоэффективные здания», «Англо-
немецко-русский терминологический словарь.
Системы автоматизации и управления
зданиями», «Проектирование систем ОВК
высотных общественных многофункциональ-
ных зданий», «Вентиляция многоэтажных
жндьгх зданий», «Промышленные выбросы в
атмосферу. Инженерные расчеты и инвента-
ризация», «Руководство по оценке экономи-
ческой эффективности инвестиций вэнергос-
берегаюшие мероприятия», «Строительная
тедл.отехника ограждающих частей здании».
Наиболее интересные материалы публи-
куются на сайте НП «АВОК» — www.abok.ru.
Помимо библиотеки научных ст»тей сайт со-
держит информацию о фирмах — коллектив-
ных членах НП «АВОК», о предстоящих ме-
роприятиях, о действующих нормативных до-
кументах, вакансии, форум специалистов.
4. Организация конференций, выставок
и симпозиумов, таких как 49-я Генеральная
Ассамблея REHVA, V Международная конфе-
ренция Cold Climate HVAC 2006; ежегодных
выставки «Москва — энергоэффективный го-
род», международного симпозиума «Энерге-
тика крупных городов» и европейского сим-
позиума ^«Современное анергоэффективное
оборудование для теплоснабжения и клима-
тцзаиив зданий».
5. Проведение мастер-классов специализи-
рованных семинаров для специалистов, таких
как «Проектирование и нормативно-.чаконоде-
тадьные документы», «Интеллектуальные зда-
ния: автоматизация и диспетчеризация систем
жизнеобеспечения зданий», «Программное
обеспечение для систем отопления, вентиля-
ции кондиционирования воздуха», «Трубопро-
воды из полимерных материалов» и ряд других.
6. Участие в работе и организация под-
держки своим членам в посещении междуна-
родных форумов, выставок и конференций,
таких как CLIMA Cold Climate, Съезд
ASHRAE ит.д.
xs
- •.' .г»;, asW^^tjW»*#
*
• <
ЛГ^Ч
-: . :<• . • M**($
-
I i - ' i
;s.. . ji.-, ».
' : - fr>^-
гГ! 'w-л*’
*s.
Предисловие
Целью данного справочного руко-
водства является обеспечение ев-
ропейских инженеров всесторон-
ним, соответствующим современным требо-
ваниям и легким в понимании справочным
материалом для разработки систем вы-
тесняющей вентиляции. В руководстве учи-
тываются практический опыт и результаты
исследований авторов — членов рабочей
группы. Решение, о необходимости создания
такого руковс^гва быда принято Техниче-
ским комитетом REHVA в апреле 2000 года
на генеральной ассамблее в Стамбуле.
Деятельность Технического комитета
REHVA за последние годы преследует такие
Цеди:
I. Предоставление европейским инжене-
рам возможности получения доступа к пере-
довому техническому опыту специалистов
стран Европы.
II. Практическое обеспечение техниче-
ской поддержки, учитывающей результаты
последних исследований, разработок и кон-
структорских работ.
Данное справочное руководство по выте-
сняющей вентиляции является непосред-
ственным результатом совместных усилий
специалистов стран Европы.
Хотя вытесняющая вентиляция факти
чески используется уже в течение сотен дет.
ее научным изучением впервые занялся
В. В. Батурин только в 1940 ладу Выте
сияющая вентиляция была разработана и
использовалась в основном в Скандинав-
ских странах. Вначале, в семидесятых годах,
она применялась в производственных зда-
ниях, а затем, в конце восьмидесятых годов,
ома стала также широко использоваться в
непроизводственных коммерческих зда-
ниях. Однако в остальной Европе зачастую
отвергался практический опыт, полученный
в этой области.
Системы вытесняющей вентиляции
имеют два основных преимущества перед
традиционными перемешивающими систе-
мами.
Во-первых, они обеспечивают более вы-
сокое качество воздуха в обслуживаемой зоне
помещения и осуществляют удаление загряз-
няющих веществ < более высокими концен
грациями, чем обычные перемешивающие
системы распределения воздуха.
Предисловие
Во-вторых, в них ^естигается более эф-
фективное использование энергии т. к. уда-
ляемый из помещения загрязпенный воздух
обычно имеет более высокую температуру,
чем температура воздуха в обслуживаемой зо-
не. Это обстоятельство позволяет при фикси-
рованных тепловыделениях (при той же те-
пловой нагрузке) обеспечивать более, высо-
кую температуру приточного воздуха.
Целью данного справочного руководства
является упрощение и облегчение практиче-
ского проектирования систем вытесняющей
вентиляции В руководстве также учитываются
различные вопросы, связанные с хорошо из-
вестными понятиями: свободный конвектив-
ный поток, стратификация по высоте и распре-
деление концентрации, температуры и скоро-
сти воздуха в вентилируемом помещении.
Мы очень надеемся, что идеи этого но-
вого направления будут распространяться
в среде специалистов REHVA, в особенно-
сти в части обмена технической информа-
цией как средства распространения практи-
ческих знаний По нашему мнению, знания
представляют собой не интуитивные
и мгновенные действия, а, скорее-; процесс,
формирующий идеи, не просьб отражающие
действительность, а положительно преобра-
зующие эту действительность. Представим
себе будущее технологии отопления, венти-
ляции и кондиционирования воздуха (ОВК)
в Европе, от Сантьяго-де-Компостела ло
Москвы, от Хельсинки,1Ю Палермо, в каче-
стве примера прагматизма яды. Европы:. Бели
Бвропа уже отдала яолжное американским
руководствам в этой области, может быть, с
годами это внимание ра-зовьется в свой, ев-
ропейский путь в технологии ОВК.
Представляется, что, хотя в настоящее
время имеется множество интересных тех-
нологических ответов на запросы новых
знаний, сделано аще> слишком мало для
удовлетворения истинных потребностей по
распространению этих знаний. Сейчас
имеется слишком много технической ин-
формации, в том числе в Интернете, слиш-
ком много стандартов ВС, слишком много
вариантов выбора. Все эго вызывает лишь
выражение отчаяния на лице человека, вла-
деющего мощным инструментом, но не
имеющего ни малейшего представления,
как им воспользоваться.
Поэтому REHVA видит свою задачу в том,
чтобы показать людям, как применить
имеющийся инструмент, такой как «Руковод-
ство по вытесняющей вентиляции», основан-
ный на опыте людей, которые годами выраба-
тывали и применяли полученные знания.
Livio de Santoli, председатель Технического
комитета REHVA, профессор Римского
университета, La Sapienza
Рабочая группа
Эта книга была написана в процессе многочисленных дискуссий в рабочей группе в период
с октября 2000 года до сдачи в печать в августе 2002 года. В состав этой группы вход»ли;
Livio de Santoli. профессор Римского университета, вице-президент REHVA, Италия:
• Olli Seppanen, профессор Технологического университета, Хельсинки, вице-президент
REHVA, Финляндия;
• Derrick Braham, главный инженер. Т^С.1.В.S.E. CIBSE — зарегистрированное Общество ин-
женеров систем жизнеобеспечения зданий,,Лондон, Великобритания;
• Peter V Nielsen, профессор университета г. Аальборг, Дания;
• Elisabeth Mundt, доктор философии, КТН — Королевский технологический институт, Сток-
гольм, Швеция;
• Kim Hagstrom магистр естественных наук, Halton OY, Вантаа, Финляндия'
• Jorma Radio, магистр естественных наук, AFMAH Е — Ассоциация финских производителей
оборудования кондиционирования воздуха, Хельсинки, Финляндия;
• Hakon Skistad, магистр естественных наук, S1N1T3F, Тронхейм, Норвегия.
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рецензенты
Рецензировали эту книгу и сделали ценные предложения по ее улучшению:
• Jacqueline Balian, CI BS’JL, Великобритания;
• Ben Bronsema, Нидерланды;
• Eric Curd Велик^ритания;
• Klaus Fjtzner, Институт Германа Ричеля, Берлинский технический университет, Германия;
• Gian Vincenzo Fracastoro, Политехнический институт г. Торино, Италия
• Karel Hemzal. Чешский технический университет, Прага;
• Miroslav V. Jokl, Чешский технический университет, Прага;
• Egidijus Juodis, Литовский технический университет, Литва'
• Hideki Kubota, профессор университета Хоккайдо, Саппоро, Япония;
• Alfred Moser, ЕТ Н Цюрих, Швейцария:
• Eimund Skaret, Норвегия.
Наша признательность
Данная книга явилась результатом усилии
млогих людей Со времени ее первого пред-
ставления и обсуждения на конференции
«iCLima 2000» в сентябре 2001 г. в Неаполе мы
получили множество ценных комментариев
от специалистов со всего мира. Мы хотели бы
отметить следующих специалистов и выра-
зить им нашу особую благодарность:
• Verity и Derrick Braham, многократно,
с большим энтузиазмом, редактировавших
стиль изложения, что было особенно цен-
но, г. к. английский язык не является род-
ным языком авторов;
• Профессору Klaus Fitzner. выполнив-
шему особенно основательный обзор и отме-
тившему неизвестные нам факты;
• Г-же Astrid В. Lundquist, художнику-
оформителю SINTEF, Тронхейм, проделав-
шей работу по внешнему оформлению
книги.
Предисловие к российскому изданию
Системы вытесняющей вентиляции
(displacement ventilation, DV) продолжают ин-
тересовать специалистов отрасли у нас в стра-
не и за рубежом. Этет интерес определяется
двумя причинами: одна из них — чнетради-
нионность» методов их растрла: вторая состо-
ит в том, что область применения вытесняю
щей вентиляции методы проектирования и
регулирования до настоящего времени четко
не определены.
Появившиеся в последнее время в на-
шем журнале статьи из зарубежных источ-
ников на тему вытесняющей вентиляции
также не дают исчерпывающего ответа на
многие вопросы, затрудняющие практиче-
ское использование опубликованных маяе-
рцалов.
Публикуемое в серии «Техническая
библиотека ЛАВОК”» справочное руковод-
ство RLHVA «Вытесняющая вентиляция
в непроизводственных зданиях» в значи-
тельной степени восполняет этот пробел.
Рукогцдсдво можно условно разделить на
два раВДела. В первом приводятся общие
сведения о физической картине распростра-
нения воздушных и тепловых потоков в поме-
щениях с вытесняющей вентиляцией, о
конвективных потоках, формируемых над
источниками тепловыделений, о воздухора-
спределителях (ВР), применяемых для подачи
воздуха в помещения. Во втором разделе —
примеры расчета вытесняющей вентиляции
дл'Я ряда непроизводственных помещений:
ресторана, офиса и т. п
Предисловие
Руководство в значительной степени
обобщает исследования и опыт проектиро-
вания вытесняющей вентиляции, разработ-
ки и производства воздухораспределителей
в Скандинавских странах. Многие положе-
ния руководства, на наш взгляд, представля-
ются недостаточно обоснованными, в част-
ности: «правило 50 %», принимаемый харак-
тер изменения температуры воздуха по высо-
те помещений, «вольное» обращение с сани-
тарными нормами и т. п. Однако, учитывая
большой опыт, накопленный в Скандинав-
ских странах, принимаемые в руководстве до-
пущения в ряде случаев можно считать опра-
вданными.
Раздел руководства, касающийся воздухо-
распределителей для вытесняющей вентиля-
ции, заслуживает особого внимания, по-
скольку подобные исследования, насколько
нам известно, проводились в очень неболь-
шом объеме. Речь идет, в первую очередь,
о размерах зоны дискомфорта («примы-
кающей зоны»), формирующейся перед воз-
духораспределителем в зависимости от его
конструкции, размеров, расхода воздуха и
разности температуры приточного воздуха и
воздуха помещения. Знание размеров примы-
кающей зоны особенпо важно для непроиз-
водственных помещений, где обычно бывает
немного вариантов по размещению воздухо-
распределителей, а с другой стороны, требо-
вания к параметрам воздуха достаточно «же-
сткие», хотя бы относительно производствен-
ных зданий. В руководстве подробно предста-
влены результаты исследований воздухо-
распределителей для вытесняющей вентиля-
ции, приводятся зависимости для расчета
размеров примыкающей зоны и параметров
воздуха в ней. К сожалению, в руководстве
не рассматриваются конструкции воздухо-
распределителей, обеспечивающие заданный
характер распространения приточного пото-
ка. Авторы также обращают внимание на ча-
стое несовпадение данных производителя
воздухораспределителей и расчетных данных.
В качестве альтернативы предлагается прово-
дить экспериментальные исследования при-
нимаемого к установке воздухораспределите-
лей для каждого конкретного случая, что вряд
ли представляется реальным.
Следует отметить, что принципы расчета
систем вентиляции помещений с избыточны-
ми тепло- или теплогазовыделениями и пода-
чей приточного воздуха в нижнюю зону поме-
щения достаточно (по существу принципы,
положенные в основу вытесняющей вентиля-
ции) подробно представлены в отечественной
литературе.
Явление температурной стратификации,
«температурное перекрытие и тепловая по-
душка» в вентилируемом помещении подроб-
но изучены в работах А. Н. Селиверстова,
Е. В. Кудрявцева, В. В. Батурина, И. А. Шепе-
лева применительно к аэрации горячих це-
хов, являющейся частным и наиболее слож-
ным случаем вытесняющей вентиляции. Ме-
тод позонных тепловых балансов, позво-
ляющий разделить тепловыделения от источ-
ников в помещении по зонам, рассчитать те-
плообмен в помещении с учетом взаимного
влияния зон друг па друга, предложен В. Н. Бо-
гословским, И. А. Шепелевым, Е. О. Шиль-
кротом. Вентиляция Большого зала Москов-
ской консерватории (проект 1901 г.) также ор-
ганизована по принципу вытесняющей венти-
ляции с подачей воздуха под кресла.
Знакомство российских специалистов
с европейским руководством, безусловно, бу-
дет полезным и окажет практическую по-
мощь при проектировании вытесняющей
вентиляции.
Научный редактор канд. техн, наук,
ст. науч. comp. Е. Шилькрот
1. Общее представление
о вытесняющей
вентиляции
1.1. Определение
В этой книге под вытесняющей вен-
тиляцией (displacement ventilation,
DV) мы будем понимать схему ор-
ганизации воздухообмена в помещении,
обеспечивающую максимально беспре-
пятственное развитие восходящих конвек-
тивных потоков над источниками тепло-
выделений в верхнюю зону помещения.
Удаление нагретого и загрязненного воз-
духа из помещения осуществляется из
верхней зоны; приток чистого, холодного
воздуха в нижнюю зону помещения на
уровне пола.
Рис. 1.1. Воздушные и тепловые потоки в помеще-
нии с вытесняющей вентиляцией
1.2. Области наиболее
эффективного применения
Вытесняющая вентиляция — прежде
всего, средство обеспечения хорошего ка-
чества воздуха в вентилируемых помеще-
ниях. Доказано, что технология выте-
сняющей вентиляции имеет преимуще-
ства перед перемешивающей вентиляцией
(mixing ventilation, MV) в следующих по-
мещениях:
• в обеденных залах ресторанов;
• в залах заседаний;
• в классных комнатах;
• в помещениях с высокими потолка-
ми: конференц-залах, театрах, супермарке-
тах и т. д.
Вытесняющая вентиляция обычно пред-
почтительна в следующих случаях:
• загрязняющие вещества теплее и/или
легче окружающего воздуха;
• приточный воздух холоднее воздуха
в помещении;
• вентилируются помещения с высоки-
ми потолками, например с потолками выше
трех метров;
• осуществляется подача интенсивных
потоков воздуха в небольшие помещения.
Глава I. Общее представление о вытесняющей вентиляции
1.3. Условия, при которых
вытесняющая вентиляция
менее эффективна
В отдельных офисах или в помещениях,
в которых качество воздуха не представляет
проблемы, часто лучше применение переме-
шивающей вентиляции. Кроме того, выте-
сняющая вентиляция может быть менее пред-
почтительна по отношению к перемешива-
ющей вентиляции в следующих случаях:
• основной вредностью в помещении яв-
ляются избыточные тепловыделения;
• высота потолков менее 2,3 м;
• решается задача охлаждения низких по-
мещений (в офисах имеет смысл рассмотреть
использование охлаждающих панелей, сов-
мещенных с приточными устройствами);
• большая турбулентность потока воздуха
в помещении;
• загрязняющие вещества холоднее, плот-
нее внутреннего воздуха.
Некоторые преимущества вытесняющей
вентиляции:
• для заданной температуры воздуха в об-
служиваемой зоне помещения требуется
меньшее охлаждение;
• более длительные периоды свободного
охлаждения;
• лучшее качество воздуха в обслужи-
ваемой зоне помещения.
Некоторые недостатки:
• необходимость остерегаться холодных
сквозняков у пола — следует использовать
только хорошо отрегулированные приточные
системы, обращая особое внимание на зону
помещения перед воздухораспределителем;
• воздухораспределители, установленные
в нижней зоне помещения, часто требуют
много пространства.
1.4. Выбор системы вентиляции
Приблизительный критерий выбора типа
системы вентиляции для избежания большой
порвижности воздуха в помещении дан в ра-
боте Fitzner (1996), рис. 1.2:
• Вытесняющая вентиляция может при-
меняться при очень больших значениях рас-
хода воздуха, однако при этом требуется мно-
Рис. 1.2. Выбор типа системы вентиляции для раз-
личных значений удельной тепловой
и воздушной нагрузки (Fitzner, 1996)
го места для приточных устройств В качестве
альтернативы могут быть выбраны напольные
возду* *орас п редел цтел и.
• Перемешивающая вентиляция широко
используется в «обычных» помещениях, где
расход воздуха не превышает приблизительно
15 л/(с-м2) (~50 м’/(ч-мг))1 а тепловая нагруз-
ка — ло 60 Вг/м2 или несколько более. ®та
область представлена на рис. 1.2 красным
треугольником.
• При больших тепловых нагрузках и ма-
лых значениях расхода воздуха рекомендуется
применение перемешивающей вентиляции
в сочетании с охлаждающим потолком.
1.5. Воздухораспределители
для систем вытесняющей
вентиляции
Большинство проблем, связанных с вы-
сокими значениями скорости воздуха в обслу-
живаемой зоне, возникает из-за неправильного
выбора типа воздухораспределителя (ВР). На-
пример, воздухораспределитель, предназна-
ченный ддя подачи воздуха с маленьким пере-
падом температуры, при установке в условиях
значительных перепадов температуры вызыва-
ет сквозняк у пола. Поэтому всегда необходимо
выбирать воздухораспределители, предназна-
ченные для каждых конкретных случаев; сле-
дует использовать воздухораспределители
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
только тех производителей, которые к своей
продукции прилагают подробную докумен-
тацию.
Рис. 1.3. Воздухораспределитель для вытесняющей
вентиляции. Воздухораспределитель
имеет ограниченную зону повышенной
подвижности воздуха
1.7. Взаимодействие с архитекторами
Для установки воздухораспределителей
требуется предусматривать определенное
пространство на стене, либо в полу или на по-
лу. Поэтому при определении их расположе-
ния требуется тесное взаимодействие с архи-
тектором.
1.8. Типы воздухораспределителей
Имеется несколько типов стандартных воз-
духораспределителей (рис. 1.5). Наиболее часто
используются настенные воздухораспределите-
ли Применяются также воздухораспределите-
ли, установленные у стен иди в у®пу, свободно
стоящие на полу или напольные. Кроме того,
воздух может подаваться сквозь напольное по-
крытие, однако в этом случае необходимо учи-
тывать проблему обеспечения чистоты вордума
и, возможно, поэтому при грязных полах сле-
дует отказаться от такого решения
1.6. Расход воздуха
Обычно, как системы перемешивающей
вентиляции, так и системы вытесняющей вен-
тиляции имеют сходные значения расхода воз-
духа, но вытесняющая вентиляция, как прави-
ло, обеспечивает Лучшее качество воздуха.
Лабораторные испытания показывают^ что
вытесняющая вентиляция может работать с ме-
ньшим расходом, чем перемешивающая венти-
ляция. Однако при очень малыл значениях рас
хода воздуха и при значительных перепадах
температуры перемешивающая вентиляция в
большинстве случаев более предпочтительна.
Рис.1.4. Воздухораспределители, встроенные в ко-
лонны у стены в казино (Линдаб, Франция)
1.9. Опасность переохлаждения ног
Необходимо уделять особое внимание
температуре вблизи пола На практике это оз-
начает, что, если подается «холоддый» воздух,
должен быть выбран воздухораспределитель,
обеспечивающий должную пропорцию сме-
шивания внутреннего и приточного воаИ^ка.
1.10. Зона обслуживания - наиболее
холодная часть помещения
При вытесняющей вентиляции темпера-
тура воздуха в помещении возрастает от пола
ктютолку. Это означает, что зона обслужива
ния является самой хо/щиной частью поме-
щения. По сравнению с перемешивающей
вентиляцией в системах вытесняющей венти-
ляции температура приточного воздуха при
высоте помещения около трех метров при-
близительно на 1—2 “Свыше, а в высоких по-
мещениях выше на 4 °C.
Это означает, что при исполъзовании вы-
тесняющей вентиляции обеспечиваются бо-
лее длительные периоды в течение года со
свободным охлаждением приточногочюздуха
и соответственно меньшее потребление энер-
гии на охлаждение.
Глава I. Общее представление о вытесняющей вентиляции
Рис. 1.5. Некоторые типы стандартных воздухораспределителей
Рис. 1.6. Типичное распределение температуры
по вертикали при вытесняющей и пере-
мешивающей вентиляции
Рис. 1.7. Подача нагретого приточного воздуха при
вытесняющей вентиляции неэффективна
1.11. Невозможность применения
вытесняющей вентиляции
для отопления помещений
Если предполагается обогрев помеще-
ния вентиляционным воздухом, не следует прн-
менять вытесняющую вентиляцию. Если те-
плый воздух подается на уровне пола в холодное
помещение, свежий воздух.всплывет вверх, и на
уровне потолка он бузчет выведен из помещения.
Таким образом, свежий воздух будет закоро-
чен» на вытяжные отверстия и только неболь-
шая его часть достигнет зоны обслуживания.
2. Термины и условные
обозначения
2.1. Термины
Термины данной главы основаны на
докладе CEN 12792 (1997) и на мате-
риалах Goodfellow и Tahti (2001).
Вытесняющая вентиляция, DV - вентиляция
помещения, образуемая вытеснением воздуха
в помещении, подаваемым в него на малой
высоте приточным воздухом, имеющим более
низкую температуру, чем температура воздуха
в помещении.
Дальнобойность приточной струи - расстоя-
ние, на которое распространяетая струя в®»-
духа от воздухораспределителя до того места
где ее скорость снизится до заданного значе-
ния.
Зона обслуживания - объем веодуха, ограни-
ченный горизонтальными и вертикальными
Плоскостями. Вертикальные-плоскости обыч-
но параллельны стенам помещения. Типичные
определения зоны обслуживания даны в
таблице 2.1 и графически представлены на
рис. 2.1. Если не существует никаких предвари-
тельных ограничений, рекомендуются значе-
ние задаваемые по умолчанию. Для внешних
стен с окнами и дверьми параметры элемента
с минимальными требованиями принимаются
действительными дая всей поверхности.
Зона повышенной подвижности воздуха,
или «примыкающая зона» - зона перед воз-
духораспределителем в которой имеется вы-
сокая скорость воздуха.
Изотаха - линия, соединяющая точки с оди-
наковой средней скоростью
Конвективный поток - поток воздуха, подни-
мающийся от нагретого тела (или опускающий-
ся от холодного тела).
Кратность воздухообмена - отношение
объема приточного воздуха к объему помеще-
ния. Обычно эта величина измеряется в объе-
мах в час и относится к воздухообмену по на-
ружному воздуху.
Подъемная сила - сила, действующая по
вертикали на объем воздуха, плотность кото-
рого отличается от плотности окружающего
воздуха.
Распределение воздуха - процесс формиро-
вания в помещении полей параметров (тем-
пература, скорость, концентрация примесей)
под влиянием в основном подауи приточного
воздуха.
Распределение воздуха вытеснением -
распределение воздуха, при котором смеше-
ние приточного воздуха и воздуха в помеще-
нии минимально.
Глава II. Термины и условные обозначения
Перепад температуры - разность температуры
в помещении на высоте 1,1 м от пола и
температуры приточного воздуха.
Распределение воздуха перемешиванием -
распределение воздуха, обеспечивающее смеше-
ние приточного воздуха и воздуха в помещении.
Сквозняк - нежелательное местное охлажде-
ние тела, вызываемое перемещением холод-
ного воздуха.
Скорость подачи воздуха - средняя ско-
рость приточного воадуха от воздухораспре-
делителя (расход приточного воздуха, делен-
ный на поперечное сечение воздухораспре-
делителя).
Стратификация воздуха - неравномерное
распределение параметров воздуха по вы-
соте помещения под влиянием подъемной
силы.
Таблица 2.1. Расстояние между людьми и различными элементами интерьера
Элемент Расстояние до внутренней поверхности элемента, м
Типичный диапазон Значение по умолчанию (CR 12792)
Окна, двери и радиаторы 0,50-1,50 1,0
Наружные и внутренние стены 0,25-0,75 0,5
Пол (нижняя граница) 0,00-0,20 0,00***
Пол (верхняя граница) 1,30*-2,00** 1,8
* В основном для сидящих людей.
** В основном для стоящих людей.
*** Отличие от prEN 13779.
(для стоящего человека)
1,3 м над полом
(для сидящего человека)
Рис. 2.1. Зона обслуживания.
1,8 м над полом
• 0,00 м над полом
(рекомендация для
вытесняющей вентиляции)
0,1 м над полом
(рекомендация CR 12792)
2.2. Условные обозначения
Латинские буквы
А — площадь, м2
А — поперечная площадь воацухораспре
делителя, м2
4(i — площадь отверстия воздухораспреде-
лителя, м2
В — ширина воздухораспределителя м
D — диаметр (источника), м
Н — высота, м
К — постоянная воаСухораопределителя
Л'ог — постоянная воздухораспределителя,
характеризующая воздушный поток
в радиальном направлении
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
КПп — постоянная воздухораспределителя,
характеризующая воздушный поток
в плоскости пода
N — количество источников конвектив-
ного тепла
Т — абсолютная температура, Т= 0 + 273, °C
W — глубина воздухораспределителя, м
bm — коаффициент регулирования потока
"Л,1 приточном системы
Ьп — полуширина примыкающей зоны, м
с — концентрация загрязняющих ве-
ществ, мг/м’, промилле (ppm) и т. д.
с — концентрация загрязняющих веществ
в вытяжном воздухе, мг/м’, промилле
(ppm) и « д.
сад — концентрация загрязняющих ве-
ществ в зоне дыхания мг/м’, про-
милле (ppm) и т. д.
с п — средняя концентрация загрязняю-
щих веществ в помещении, мг/м3,
промилле (ppm) и т. д.
с — срарняя концентрация загрядияю-
ших веществ в зоне обслуживания,
мг/м3, промилле (ppm) и т. д.
cs — концентрация загрязняющих вф-
ществ в приточном воздухе, мг/м’,
промилле (ppm) и т: д.
Ас — разность двух значений концентра-
ции загрязняющих веществ, мг/м1),
промилле (ppm) и т. д.
ср — удельная теплоемкость воздуха,
ср= I 004 Дж/(кг-°С), (1 Дж = I Вт-с)
d — диаметр, м
< £ — диаметр сжатого поперечного сече-
ния конвективного потока, м
е — коэффициент эжекции потока от
воздухораспредел и тел я
А — высота, м
/ — длина примыкающей зоны, м
1п , — длина примыкающей зоны до изота-
хи 0,2 м/с, м
рл — динамическвадавленне,р(1= 1/2рг'. Па
р — статическое давление. Па
plot - полное давление, рт = рл+ р* Па
Ад(о( — потери полного давления в вочдчго-
распределителе Па
< 7с — объемный расход вытяжного воз-
духа, л/с
< 7s — объемный расход приточного воз-
духа, л/с
а — объемный расход воздуха, л/с
<7vz — объемный расход воздуха в конвек-
тивном потоке над компактным ис-
точником, л/с
<7v, — объемный расход воздуха в конвек-
тивном потоке над линейным источ-
ником, л/(с-м)
5 — вертикальный температурный гра-
диент, 5 = AO/Az, °С/м
v0 — скорость приточного воздуха для воз-
духораспределителей, установленных
в полу, vQ = qJAw м/с
vs — скорость воздуха на выходе из возду-
хораспределителя vs = <"///1,, м/с
v — горизонтальная скорость (в напра-
влении .г), м/с
vx — горизонтальная скорость на границе
примыкающей зоны (в направле-
нии л), м/с
vy — горизонтальная скорость (в напра-
влении у), м/с
vz — вертикальная скорость (в направле-
нии z), м/с
х — координата х, м
у — координата у. м
z — координата z, м
zmax — максимальная высота подъема кон-
вективного потока в стратифициро-
ванной среде, м
zfl — разность высот между виртуальным
(точечным) источником и действи-
тельным источником, м
z3 — разность высот между виртуальным
(точечным) источником и выбран-
ной опорной высотой, м
zt — высота подъема конвективного по-
тока в стратифицированной среде, м
z*. z** — безразмерная высота конвективного
потока в стратифицированной cpe.w
Рис. 2.2. Воздушные потоки в помещении с выте-
сняющей вентиляцией — определения
Глава II. Термины и условные обозначения
Греческие буквы
Ф — тепловой поток, Вт, Вт/м
Ф — общий тепловой поток, Ф[м = ФсГ +
+ Фг Вт, Вт/м
Ф — конвективный тепловой поток, Вт,
Вт/м
Ф — радиационный тепловой поток, Вт,
Вт/м
а — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-°C)
acf — коэффициент конвективного тепло-
обмена, Вт/(м2-°С)
ar — коэффициент радиационного тепло-
обмена, Вр/(м^°С)
а0 — угол расширения радиального потока
от воздухораспределителя, рад
Р — коэффициент теплового расширения
воздуха, 3 = 1/(0 + 273 °C); р ~ 1/300 °C1
8 — толщина пограничного слоя, м
еа — эффективность воздухообмена, ско-
рость смены воздуха в помещении
ес — эффективность удаления загряз-
няющих, веществ, скорость удале-
ния из помещения загрязняющих
дешеств
ее — температурная эффективность
£,схр — индекс влияния человека
Д0 — разность температуры, °C
A0s — раэчость температуры приточного
воздуха и воздуха в обслуживаемой
зоне, А0 = 0 — 0 , °C
’ S OZ S’
Д0, — разность температуры на оси конвек-
тивного потока и окружающего воз-
духа, "С
0 — температура, °C
0е — температура вытяжного воз^ха, °C
0Г — температура воздухау пола, °C
0 — средняя температура воздуха в зоне
обслуживания, °C
(/ — температура приточного воздуха, °C
к — безразмерная температура воздуха
вблизи пола
р — плотность воздуха, р = 1,293 кг/мд
р « 353/(0 + 273); при нор-
мальной комнатной температуре
р = 1,20 кг/м1 (0 = 20 °C)
2.3. Единицы измерения
В разных странах применяют различные
системы измерений, В большинстве «метри-
ческих» стран объемный расход воздуха выра-
жается в м’/ч, а некоторые инженеры до сих
пор приводят значения тепловых потоков
в ккал/ч. В данном руководстве применяется
система СИ, в которой объемный расход вы-
ражается в л/с.
В конкретных примерах для тех, кто
пользуется старой системой, мы указываем
в скобках результаты для объемного расхода
воздуха в mj/4.
3. Основные сведения
о вытесняющей
вентиляции
3.1. Аннотация
В дан ной главе даются основные све-
дения для расчета температурного
градиента и оценки концентрации
загрязняющих веществ в помещении с выте-
сняющей вентиляцией.
Основные темы этой главы:
• типы воздушных потоков:
• распределение температуры;
• конвективные потоки;
• распределение загрязняющих веществ;
• тепловой комфорт.
3.2. Заключения
• Концентрация загрязняющих веществ
в зоне обслуживания при использовании вы-
тесняющей вентиляции всегда меньше, чем
при перемешивающей вентиляции.
• Теоретически для поддержания в зоне
обслуживания допустимых концентраций
загрязняющих веществ необходимо обеспе-
чивать объемный расход приточного воздуха
в размере 20 л/с на человека. Одаако конвек-
тивный поток, возникающий около тела че-
ловека, позволяет обеспечить гораздо луч-
шее качество воздуха 'в зоне дыхания при
меньшем расходе воздуха. Например, при
объемном расхода приточного воздуха 10 л/е
на человека образуется концентрация за-
грязнений, составляющая только 20 % от
значения концентрации в окружающем
воздухе на том же уровне.
• Необходимо уделять внимание распре-
делению температуры по вертикали. Для
предотвращения распространения холодно-
го воздуха вдоль пола следует использовать
воздухораспределители надлежащей кон-
струкции.
3.3. Принципы вытесняющей
вентиляции
Воздушные потоки в вентилируемом по-
мещении можно разделить на два типа: пото-
ки при перемешивающей вентиляции и по-
токи при вытесняющей вентиляции. При ис-
пользовании перемешивающей вентиляции
воздух подается таким образом, что пол-
ностью смешивается с воздухом в помеще-
нии и концентрация загрязняющих веществ
одинакова по всему объему. В вытесняющей
вентиляции под действием подъемной силы
производится расслоение воздуха по высоте
помещения, благодаря чему качество воздуха
в зоне обслуживания выше, чем в системах
перемешивающей вентиляции. В данной
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
книге не рассматриваются системы, обеспе-
чивающие подачу воздуха в помещение, и все
внимание сконцентрировано на воздушных
потоках в самом помещении.
Рис. 3.1. Схема воздушных потоков в помещении
с вытесняющей вентиляцией
В течение многих лет вытесняющая вен-
тиляция использовалась в производствен-
ных зданиях с большими тепловыми на-
грузками. Начиная с середины 80-х годов,
ее стали широко применять и в непроиз-
водственных зданиях, особенно в Сканди-
навских странах. В последние годы интерес
к вытесняющей вентиляции повысился во
всем мире, т. к. она дает возможность повы-
сить как температурную эффективность,
так и эффективность вентиляции. В основе
данного типа вентиляции лежит разность
плотностей воздуха, благодаря чему воздух
в помещении разделяется на две зоны:
верхнюю загрязненную и нижнюю чистую
зоны (рис. 3.1). Это обеспечивается прито-
ком с низкой скоростью холодного воздуха
в нижнюю зону и удалением воздуха из
верхней зоны. Свободная конвекция от ис-
точников тепла обеспечивает вертикальное
перемещение воздуха в помещении. Если
источники конвективного тепла в помеще-
нии одновременно являются источниками
загрязнения, конвективные потоки пере-
мещают теплый загрязненный воздух в
верхнюю зону. Соотношение расхода воз-
духа в конвективных потоках и расхода
приточного воздуха определяет высоту гра-
ницы двух зон. Сумма расходов воздуха в
восходящих (нагретых) конвективных по-
токах на выбранном уровне минус сумма
расходов воздуха в нисходящих (холодных)
конвективных потоках на том же уровне
равняется расходу приточного воздуха в по-
мещении. Таким образом, увеличение рас-
хода приточного воздуха при неизменном
расходе в конвективных потоках вызывает
смещение границы между зонами вверх, а
снижение — вниз.
3.4. Структура воздушных потоков
В помещении с вытесняющей вентиля-
цией структура воздушных потоков опре-
деляется конвективными потоками от
имеющихся в помещении источников тепла
и холодных поверхностей. Это означает, что
характерной чертой вытесняющей вентиля-
ции является формирование слоев воздуха.
Слои с теплым воздухом располагаются
сверху, а с холодным — снизу. Воздух сво-
бодно движется в пределах горизонтального
слоя, но перемещение между слоями тре-
бует значительных усилий (рис. 3.2). Это оз-
начает, что вытяжка должна располагаться в
слое с самым интенсивным загрязнением
или самой высокой температурой. В боль-
шинстве случаев это означает, что вытяжка
должна производиться из верхней части по-
мещения.
Рис. 3.2. Горизонтальное движение воздуха в поме-
щении. Вытяжка воздуха из верхней зоны
Движение воздуха в вертикальном на-
правлении вызывается конвективными по-
токами от нагретых или холодных источни-
ков. Нагретые источники, такие как люди,
компьютеры, лампы и т. д. формируют вос-
ходящие конвективные потоки. В зависимо-
сти от мощности и геометрии источников
тепла конвективные потоки поднимаются
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 3.3. Вертикальное движение воздуха в поме-
щении, вызываемое конвективными
потоками
до самого потолка, либо до болей низкого
уровня (рис. 3.3).
Температура приточного воздуха должна
быть ниже температуры воздуха в помещении,
что обычно имеет место в помещениях с ис-
точниками тепла. Если же температура при
точного воздуха выше температуры воздуха
в помещении, возникает «короткое замы-
кание» (рис. 3.4). Однако вертикальный поток
создает определенную эжекцию воздуха, вы
зывающую некоторую циркуляцию в осталь-
ной части помещения. Эжс эффект иногда
используется для обогрева помещения перед
прихсром в него людей.
Рис. 3.5. Стратификация температуры в помеще-
нии с вытесняющей вентиляцией
не пола. Кроме того, стратификация темпера-
туры может вызвать дискомфорт (рис. 3.5).
Однако в горизонтальной плоскости темпе-
ратура меняется мало, за исключением зоны
близкой к воздухораспределителю.
3.5.1. Температура у пола
Температура приточного воздуха вбли-
зи пола повышд^тся благодаря конвекции,
т. к. излучение от дру1 их нагретых поверх-
ностей в помещении в свою очередь нагре-
вает пол. Безразмерная температура возду-
ха вблизи пола часто представляется в виде:
Рис. 3.4. «Короткое замыкание» потока приточного
воздуха в помещении, когда его температу-
ра выше температуры воздуха в помещении
3.5. Распределение температуры
Так как при вытесняющей вентиляции хо-
лодный свежий воздух поступает непосред-
ственно в зону обслуживания, существует
возможность образования сквозняка на уров-
где 0Г— температура воздуха вблизи пола;
0Ь — температура приточного воздуха;
0е—температура вытяжного воздуха.
Общая разность температур и объемный
расход воздуха позволяют определить количе-
ство отводимого тепла:
</v р ср (0С — 0,)-10 3 = Ф|о(, (3.2)
где — объемный расход во»Духа, л/с;
р — плотность воздуха, р = 1,2 кг/м3;
ср — удельная теплоемкость воздуха,
ср= 1 000 Дж/(кг-°С);
Ф,о( — тепло, отводимое из помещения Вт.
Для оценки безразмерной температуры
воздуха вблизи пола может быть использова-
но следующее, основанное на литературном
обзоре Mundt (1990), уравнение:
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
(3.3)
А \ ar auf /
где А — п.гощддь пола, м’’
а, — коэффициент теплообмена у пола,
вызванного радиацией, ar ~ 5 Вт/м:-°С;
acf — коэффициент теплообмена у пола,
вызванного конвекцией, acf ~ 4 Вт/xf-С.
На рис. 3.6 безразмерная температура
воздуха вблизи пола представлена как функ-
ция удельного расхода вентиляционного
воздуха. Точки этого графика взяты из ре-
зультатов измерений в помещениях с рас-
пределенными источниками тепла, предста-
вленных в одинпайцади различных ссылках
Mundt (1996).
Источники тепла Источники тепла
в верхней части в нижней части
Рис. 3.7. Температурный градиент в помещении
с вытесняющей вентиляцией с источниками
тепла, расположенными на разных уровнях
Рис. 3.6. Безразмерная температура воздуха вблизи
пола как функция удельного расхода венти-
ляционного воздуха на 1 м- общей площади
для различных значений коэффициента
конвективного теплообмена
3.5.2. Вертикальное распределение
температуры
Вертикальное распределение температу-
ры в помещении зависит от расположения по
высоте источников тепла. Если источники
тепла находятся в нижней'части помещения,
температурный градиент больше в нижней
части, а в верхней части наблюдается боль-
шее постоянство температуры. С другой сто-
роны, если источники тепла расположены
преимущественно в верхней зоне, темпера-
турный градиент меньше в нижней части
и увеличивается в верхней части помещения
(рис. 3.7).
Для данного размещения источников те
цла распределение относительной температу-
ры и тепловая нагрузка взаимно независимы.
Температурный грддиент в большой степени
зависит от положения источников тепла. В по
мещениях, в которых источники тепла располо-
жены высоко вытесняющая вентиляция обес-
печивает эффективное поддержание низкой
температуры в зонах обслуживания (рис. 3.8).
Однако температура 1кьду.ха вблизи по-
ла 0Г и вертикальный температурный гради-
ент являются функциями не долько расхода
воздуха и тепловой нагрузки, но и типа источ
ника тепла в помещении.
Смласно работам Nielsen (1996), а также
Brohtis и Ryberg (1999), относительная темпе
ратура вввдуха вблизи пола к [см. уравне-
ние (3.1)] для разданных типов источников
тепла изменяется от 0,3 лр 0,65 (рис. 3.9).
При сосредоточенной тепловой нагруз-
ке, например при наличии небольшой печи
в производственной среде, значение к мо-
жет быть равно 0,3. Потолочный свет задает
вертикальный температурный градиент
с температурой у пола, обусловленной из-
лучением от источников света, равной
к = 0,5. Если основными источниками тепла
являются люди, значение к может быть равно
0,58, а при равномерно распределенных ис-
точниках тепла этот показатель равен 0,65.
Очевидно, что такие изменения могут быть
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 3.8. Помещение с кровлей, нагреваемой солнцем, — пример эффективного применения вытесняющей
вентиляции
такого же порядка, что и изменения при раз-
личных расходах воздуха.
На рис. 3.9 представлены различные
температурные градиенты в предположе-
нии, что распределение температуры по
вертикали является линейной функцией
высоты. При Наличии в помещении мно-
жества различных источников тепла реко-
мендуется использовать «правило 50 %»
(раздел 3.6).
Рис. 3.9. Распределение температуры по вертикали
для различных типов тепловых нагрузок
3.5.3. Температурная эффективность
Так как температура вытяжного воздуха
выше температуры воздуха в зоне обслужива-
ния, температурная эффективность опреде-
ляется в виде:
0о -
£в - ёТё ’ (3-4)
OZ S
где 0OZ — средняя температура воздуха в зоне
обслуживания.
3.6. Практические предположения
для распределения температуры
воздуха по высоте
Как показано на рис. 3.5 и 3.7, температу-
ра воздуха растет с высотой и температурный
профиль зависит от положения источников
тесла и расхода воздуха. Для большинства
практических целей можно принять темпера
турный профиль, показанный на рис. 3.10.
Температура
приточного воздуха
воздуха 0S на уровне пола 9(
Рис. 3.10. «Правило 50 %» для распределения
температуры воздуха по высоте
ЕЛ
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
«Правило 50 %» для распределения темпе-
ратуры по вертикали утверждает, что темпера-
тура воздуха вблизи пола является средней ве-
личиной температуры приточного и вытяж-
ного воздуха. Этот вывод получен на основе
опыта и может быть принят как первое при-
ближение для большинства обычных поме-
щении и обычных воздухораспределителей.
Пример
Если по уравнению теплового баланса по-
мещения (при заданном расходе приточного
воздуха) избыточная температура вытяжного
воздуха 0С — 0s = 10 °C, температура воздуха на
уровне пола будет приблизительно на 5 °C вы-
ше температуры приточного воздуха.
В более высоких помещениях часто на-
блюдается, что температура воздуха у пола
выше температуры приточного воздуха менее
чем на 50 %. В этом случае мы можем гово-
рить о «правиле 33 %».
3.7. Число Архимеда
Множество явлений в вентилируемых по-
мещениях, таких как вертикальный темпера-
турный градиент, уровни скорости в рассло-
енном потоке, уровни расслоения и эффек-
тивность вентиляции могут быть описаны
числом Архимеде. Это число выражает отно-
шение между подъемной силой и силой инер-
ции. Обычно оно определяется как
Аг = ^Р^, (3.5)
pv2
где Др — разность плотностей холодного и те-
плого воздуха, кг/м
g — ускорение свободного ?«4ения.
g = 9,81 м/с5;
L — характерный размер, м;
р — плотность воздуха, кг/м3;
v — скорость воздуха, м/с.
Число Архимеда может быть выражено
многими способами: определением разности
плотностей через разность температур и пр.
Но основное положение остается неизмен-
ным: большее значение числа Архимеда оз-
начает доминирование подъемных сил;
меньшее значение — доминирование сил
инерции (обусловленных скоростью воздуха).
3.8. Конвективные потоки -
двигатели вытесняющей
вентиляции
Естественные конвективные потоки явля-
ются двигателями вытесняющей вентиляции.
Естественным конвективным потоком являет-
ся поток воздуха, под действием подъемной
силы поднимающийся над тепловыми источ-
никами, такими как люди или компьютеры,
нагретые стены, или опускающимся от «холод-
ных» источников, таких как окна или наруж-
ные стены (рис. 3.11—3.13). Для понимания
природы вытесняющей вентиляции необходи-
мо понимание природы естественных конвек-
тивных потоков и знание характеристик этих
потоков. Для оценки температуры, скорости и
расхода воздуха в конвективных потоках над
различными источниками тепла (холода), а
Рис. 3.11. Конвективные потоки — двигатели вы-
тесняющей вентиляции
Рис. 3.12. Конвективные потоки у вертикальных
поверхностей
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 3.13. Конвективный поток над горизонталь-
ной поверхностью
основаны на законах сохранения импульса
и энергии, в предположении действия закона
нормального распределения для скоростей
и избыточной температуры в поперечных се-
чениях конвективных потоков (Mundt, 1996_).
Эш выражения находятся в соответствии
с соотношениями, полученными эксперимен
зальным путем другими исследователями
Mierzwinski (1981), Popiolek (1981), и предста-
влены в таблице 3.1. Формулы таблицы 3.1 по-
лучены для условия очень малого размера ис
точника тепла, поэтому в этих выражения^ не
учитываются фактические размеры источника.
В .зависимости от используемых коэффи-
циентов турбулентного обмена, в разных пу-
бликациях каэффициенты в этих формулах
слетка различаются.
также конвективных потоков у вертикальных
поверхностей обычно применяются эмпири-
ческие, аналитические и вычислительные ме-
тоды динамики жидкостей и газов.
Все конвективные потоки встречающиеся
в практике вентиляции, являются турбулент-
ными и подчиняются законам сохранения для
полностью турбулентных потоков.
Благодаря турбулентному обмену с окружа-
ющим воздухом расход воздуха в конвективных
потоках увеличивается с высотой. Количество
воздуха, перемещаемого в естественном конвек-
тивном потоке зависит от температуры и геоме-
трии источника тепла и температуры окружаю-
щего воздуха. Так как движущей снлс(В в кон-
вективных потоках выступает яодъемная сила,
обуславливаемая разностью плотностей (т. е.
разностью температур), температурный гради-
ент в помещении влияет на высоту их подъема.
3.8.1. Точечные и линейные источники
В течение многих дет проводилось изуче-
ние конвективных потоков над точечным!
и линейными источниками тепла (рис. 3,14).
Одними из самых ранних публикаций на эту
тему были работы Zeldovich (1937) и Schmidt
(1941). Turner (1973) представил обширный
обзор материалов, связанных с конвекцией.
Были получены аналитические выражения
для расчета скоростей, температур и расхода
воздуха в конвективных потоках над точечны-
ми и линейными источниками тепла с задан-
ными тепловыми нагрузками. Эти выражения
Рис. 3.14. Конвективный поток над точечным (слева)
и линейным (справа) источником тепла
Ф представлю собой величину конвектив-
ного тепла от источника, выражаемый в Вт или
Вт/м, z — высота над источником тепла. Конвек-
тивный тепловой поток Ф можно оценить по ве-
личине общих тепловыделений источника Ф,о1:
Ф = АФ1О1. (3.6)
Для труб и каналов коэффициент к имеет
значение в диапазоне 0,7—0,9, для небольших
источников 0,4—0,6 и ДЛЯ крупных машин
0,3-0,5 (Nielsen 1993 В)
3.8.2. Конвективные потоки у вертикальных
и горизонтальных поверхностей
Большой интерес представляют конвектив-
ные потоки, развивающиеся вдоль вертикаль-
ных и горизонтальных поверхностей У неболь-
ших по высоте вертикальных поверхностей
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
Таблица 3.1. Характеристики тепловых конвективных потоков над точечными и линейными источниками
Параметр Точечный источник Линейный источник
Осевая скорость vz, м/с uz= 1,128 <j|3z',/3 vz= 0,067 Ф,/3
Осевая избыточная температура Д02, ”С A0Z = 0,329 A9Z = 0,094 Ф^г-’
Расход воздуха qv z, л/с для точечного источника; л/(с-м) для линейного источника дг = 5Ф;9'я q4Z= 13</3z
Таблица 3.2. Характеристики конвективных потоков вдоль вертикальных поверхностей
Параметр Ламинарная область Туроулентная область
Максимальная скорость vz, м/cj vz=0,1x/A0z v2=0,1 V A0z
Толщина пограничного слоя 8, м 8 = 0,05 A9-"25z'”5 8 = 0,11 Д0 r” z"'7
Расход воздуха q,z, л/(с-м) ширины <7V Z = 2,87 A0”'25z”’75 q4Z = 2,75 Aeo'4z''2
формируется, как правило, ламинарный
конвективный поток; при значительных раз-
мерах — поток является турбулентным.
В таблице 3.2 даны основные формулы для рас-
чета характеристик конвективных потоков, раз-
вивающихся вдоль вертикальных поверхностей
с постоянной температурой (Jaluria, 1980; Ethe-
ridge и Sandberg, 1996).
Режим течения в конвективном потоке за-
висит от разности температуры поверхности и
окружающего воздуха и высоты поверхности
z. Режим течения потока меняется с ламинар-
ного на турбулентный при Gr Рг = 7- 10s, что
для воздуха при умеренной разности темпера-
тур соответствует z = 1 м; для воздуха при
большей разности температур — z = 0,5 м.
Конвективные потоки у горизонтальной
поверхности гораздо труднее определить та-
ким же образом, как для. точечных, линей-
ных источников или вертикальных поверх-
ностей. Причина заключается в том, что в
этом случае потоки имеют нестабильный ха-
рактер и исходят от ровной поверхности в
разных местах и в разное время, в опреде-
ленной степени в зависимости от общего
движения воздуха в помещении. Конвектив-
ные потоки для таких поверхностей рассчи-
тываются как конвективные потоки от ис-
точников конечных размеров, рассматривае-
мых в разделе 3.8.3.
3.8.3. Источники конечных размеров
В действительности источники теплд
редко являются точечными, линейными или
представляющими плоскую вертикальную
поверхность. Наиболее распространенным
подходом для учета действительных разме-
ров источника я.вляется рассмотрение вир-
туального источника, на базе которого
производятся расчеты расхода воздуха
(Elterman, 1980; Mundt, 1992; Skistad, 1994),
рис. 3.15. Виртуальный источник располо-
жен по оси конвективного потока на рас-
стоянии z0 от нижней поверхности реально-
го источника.
Замена реального источника виртуальным
точечным дает приемлемую оценку расхода
воздуха в конвективном потоке.
Слабой стороной этого метода является
трудность оценки положения виртуального
точечного источника. Метод «максимального
случаям и «минимального случая'» даст воз-
можность для выполнения такой оценки,
рис. 3.16 (Skistad. 1994).
Согласно методу максимального случая,
реальный источник заменяется точечным
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 3.15. Расположение виртуального источника от-
носительно источника конечных размеров
источником таким образом, что граница кон-
вективного потока над точечным источником
проходит по верхнему краю реального источни
ка (например, цилиндра). Минимальный оту-
чай возникает, если диаметр «сжатого» попе-
речного сечения конвективного потока еост-а-
вляет около 80 % диаметра верхней поверхно-
сти источника и это сечение расположено над
источником на расстоянии приблизительно 1/3
диаметра. Угол расширения конвективного по-
тока принимается равным 25°. Для низкотемпе-
ратурных источников рекомендуется (Skistad,
1994) производить аппроксимацию согласно
Рис. 3.16. Конвективный поток над вертикальным
цилиндром
максимальному случаю, в то время как для из-
мерений больших высокотемпературных ис-
точников нанлучшим образом подходит мини-
мальный случай. Для максимального случая
z0 = 2,30, а для минимального случая Zq = 1,80,
где величина представлена на рис. 3.16.
Для плоского источника тепла Morton
(1956) предлагает располагать виртуальный
источник на расстоянии zn= 1,7 — 2.10 ниже
реального источника.
Mundt и др. (1996) предлагают следующий
порядок расчета доложения виртуального ис-
точника: определяется толщина пограничного
имя (см. таблицу 3.2) наверху вертикальной
поверхности источника тепла, полученное
значение прибавляется кдиаметру источника,
вычисляется положение виртуального источ-
ника как z0 = 2,1 (.D + 28). Согласно Bach
(1993), к объемному расходу, вычисленному
по формулам для точечных или линейных ис-
точников, необходимо прибавлять объемный
расход от вертикальных поверхностей.
Пример
Вычислим расход в конвективном потоке
на высоте 0,5 м над цилиндром высотой: 1 м
и диаметром 0,4 м. Конвективный поток тепла
равен 50 Вн
Для максимального случая имеем:
z0 = £>/(2 tg 12,5°) = 2,255 D = 0,9 м
и
z = z0 + Л = 0,9 + 0,5 = 1,4 м.
Из таблицы 3.1 по формуле:
= 5Ф' ’z5/3
получаем:
<?„ = 5 • 501/3 • 1,4!-3 = 32 Л/с.
Для минимального случая имеем:
z0 = 0,80/(2 tg 12,5°) = 1,804 D = 0,72 м
и
z=zn-О/З+ // = 0,72-0,13+ 0,5 = 1,09 м,
что в результате дает:
fc = 5 • 501/3 • 1,О9>-3 = 21 л/с.
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
(Положение виртуального источника в
этом случае ниже верхнего края источника на
величину (1,804 — 1/3) D = 1.47 D.)
3.8.4. Взаимодействие конвективных
потоков
Если источник тепла расположен недале-
ко от стены, конвективный поток может на-
стилаться на нее (рис. 3.17). Расход воздуха в
настилающемся конвективном потоке мень-
ше, чем в свободном. Он может быть вычи-
слен как половина расхода в потоке от источ-
ника с тегпжютдапей’2Ф (Nielsen, 1993 В):
5 •(2Ф)|/3г5/3
= - - у2-= 3,2Ф>4 (3.7)
Еоли источники тепла в значительной сте-
пени разделены между собой, общий поток
равен сумме потоков от каждого источника.
3.8.5. Конвективные потоки
и температурные градиенты
При наличии в помещении температур-
ной стратификации, например в помещении
с вытесняющей вентиляцией, стратификация
влияет на характеристики конвективных по-
токов, движущей силой которых является
разность водностей (температур) потока
и окружающего воздуха. При уменьшении
этой разности потоки распадаются и распро-
страняются по помещению в горизонтальной
Гщяскости (рис. 3.I8).
Если источник тепла расположен в углу,
расход воздуха составляет 25 % расхода возду-
ха от источника тепла с теплоотдачей 4Ф (Ко-
foed, 1991):
= 23>‘/3^3. (3.8)
Если несколько источников тепла распо-
ложены близко друг к другу, конвективные
потоки сливаются в один общий (рис. 3.17).
Nielsen (1993 В) предлагает формулу для
расхода в общем потоке от /V одинаковых
источников:
Рис. 3.18. Схема распространения воздушных пото-
ков в помещении с вытесняющей венти-
ляцией (епотока и ^потока?, ^помещения соот-
ветственно температура окружающего
воздуха для конвективных потоков 1 и 2 и
в помещении)
<7v,n = Naq„. (3-9)
где ед, — расход воздуха в конвективном пото-
ке от одного источника.
а) Конвективный поток,
настилающийся
на стену
б) Взаимодействие
двух конвективных
потоков
Рис. 3.17. Взаимодействие конвективных потоков
Batchelor (1,954) отмечал влияние темпера-
турного градиента окружающего воздуха на
развитые конвективных потоков. Morton и др.
(1936) дали решение <адачи расчета макси-
мальной высоты подъема конвективного по-
тока от точечного источника в среде с темпе-
ратурным градиентом. Объемный расход
в конвективных потоках в помещении с тем-
пературной стратификацией слегка меньше
объемного расхода, вычисленного на основа-
нии выражений для несгратифицированной
среды (Mundt 1992). Jin (1993) рассматривал
максимальную высоту подъема конвективно-
го потока над сварочной дугой.
При наличии температурного градиента
конвективный поток достигает высоты равно-
весия z;, при которой исчезает различие его
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
температуры и окружающего воздуха
(рис. 3.19). В потоке есть еще один уровень, на
котором скорость воздуха равна нулю. Этот
уровень принимается за максимальную высоту
подъема zmax.
Рис. 3.19. Конвективный поток в помещении с темпе-
ратурными градиентами и стратификацией
Между двумя этими высотами поток распа-
дается в горцзо,ытальной плоскости. Конвек-
тивный поток ниже 4 может быть рассчитан на
основании следующей модели (Mundt, 1996).
Точечный источник
Вычисляется положение виртуального ис-
точника. Затем определяется безразмерная
высота z* над виртуальным источником:
2* = 2;86д^/8Ф'с7, £3.10)
где s — вертикальный температурный гра-
диент (A0/Az) в помещении, °С/м;
Фс1 — конвективное тепло от источника, Вт.
Как видно из примера (см. рис. 3.19), для
дальнейших расчетов имеют смысл впаде-
ния z*, меньшие 2,1. Расход на высоте z*
определяется по формуле:
qv = 2,38 Ф’/8 s-5/80j.
При этом:
Z, =0,004+ 0,039 z* +
(311)
+ 0,380 z*2-0,062 z*', ' ’
где <?v — объемный расход, л/с.
Максимальная высота zmax определяется
по формуле (3.10) для z* = 2,8:
д1пах = 0,98Ф >7г3/8- (3.12)
а высота z, — по формуле (3.10) для z* = 2,1:
z, =0,74 Ф^5М. (3.13)
Линейный источник
Вычисляется положение виртуального ис-
точника, затем определяется безразмерная
высота z** над виртуальным источником:
z** = 5,78 z s 1/2 Ф (3.14)
где 5 — вертикальный температурный гра-
диент (A0/Az) в помещении, °С/м;
ФС1 — конвективное тепло от источника,
Вт/м.
Как видно мв примера (см. рис. 3.19), для
дадьнейших расчетов имеют смысл значения
z**, меньшие 2,0. Расхел на высоте z** опре-
деляется по формуле:
<7Ч1=4,82 Ф^г'^.
При этом:
Z, = 0,004 + 0.477 z** +
(3.15)
+ 0,029 z**2-0,018 z**3, '
где qvj — объемный расход, л^с.
Максимальная высота zmax определяется
по формуле (3.14) для z** = 2,95:
zmajl = 0,51 Ф/3+'+ (3.16)
а высота zt формулой (3.14) для z** = 2,0:
д, = 0,35Ф/г’з-,/2. (3.17)
3.8.6. Конвективные потоки от реальных
объектов
На основании представленного теоретиче-
ского анализа и результатов практических экс-
периментов Nielsen (1993 В) обобщил данные
по конвективным потокам над некоторыми
объектами, встречающимися в непроизвод-
ственной среде (рис. 3.20). Линия приведенная
на верхнем графике, произведена на основе вы-
числений по формуле для расхода воздуха
(см. таблицу 3.1). Таким образом, конвективный
ELI
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Высота от пола помещения, м
Высота над объектом z, м
Рис. 3.20. Расход воздуха в конвективном потоке
над сидящим человеком, персональным
компьютером, люминесцентной лампой
и настольной лампой при нормальной
комнатной температуре. По результа-
там работ Mundt (1992), Nielsen (1993 В)
поток над сидящим человеком приблизительно
равен 20 л/с (рис. 3.21). Как будет показано
Рис. 3.21. Конвективный поток над сидящим чело-
веком при нормальных условиях окру-
жающей среды
ниже, для оценн и величины конвективных по-
токов при необходимости обеспечения концен-
трации загрязняющих веществ во вдыхаемом
воздухе меньшей, чем в окружающем воздухе,
расчетная величина конвективного потока мо-
жет быть меньше (раСкл 3. Ю).
3.9. Распределение
загрязняющих веществ
Распределение загрязняющих веществ в по-
мещении с вытесняющей вентиляцией зависит
от расположения источников загрязнения, а
также от того, являются ли источники тепла од-
новременно и источниками загрязнения. В иде-
альном случае при концентрации источников
загрязнения вокруг тепловых источников все за-
грязняющие вещества в конвективных потоках
переносятся непосредственно в верхнюю зону
Рис. 3.22. Схема распространения загрязняющих веществ в помещении с вытесняющей вентиляцией.
Тепло и загрязнения выделяются от одного источника
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 3.23. Схема распространения загрязняющих веществ в помещении с вытесняющей вентиляцией. Источник
загрязнений (человек) не является самым мощным тепловым источником (споиещения — концентрация
загрязнений; 0поиещеНия — температура воздуха в помещении; 0потока 1> Потока г — температура воздуха
в конвективных потоках 1 и 2)
(рис. 3.22). Если же источники загрязнения не
нагреты и равномерно распространены по полу,
распределение загрязняющих веществ согласно
Kruhne и Fitzner (I995) б утл сходно с темпера
турным распределением (см. рис. 3.I0).
Однако, если источник слишком слабый,
конвективный поток может распасться на бо-
лее низком уровне, загрязняющие вещества со-
средоточатся на этом уровне (рис. 3.23)
и, захватываемые бодее мощными конвектив-
ными потоками, смогут только медленно пере-
мещаться в верхнюю зону. Конечно же, на кон-
центрацию загрязнений влияют также ниспа-
дающие конвективные потоки, которые могут
возникнуть в хеаодное время года вблизи на-
ружных стен, особенно если эти стены имеют
плохую теплоизоляцию. Эти нисходящие
Рис. 3.24. Высокая воздухопроницаемость и недоста-
точная теплоизоляция здания могут умень-
шить преимущества вытесняющей венти-
ляции и снизить ее показатели до характе-
ристик перемешивающей вентиляции
потоки могут переносить загрязняющие веще-
ства из верхней зоны обратно в нижнюю. Од-
нако пока в помещении существует положи-
тельный градиент температур, концентрация
загрязнений в зоне обслуживания всегда будет
ниже, чем при перемешивающей вентиляции.
В холодное время года плохо теплоизоли-
рованная кровля, так же как и холодные сте-
ны. из-за нисходящих конвективных потоков
воздуха будет способствовать снижению гра
диента концентрации (рис. 3.24). Но если
крыша нагревается солнцем, это будет спо-
собствовать стабилизации вытесняющей вен-
тиляции, т. к. крыша будет нагревать воздух
в верхней зсще (см. рис. 3.8).
3.10. Эффективность вентиля ци и
Было предложено множество опрч^ие-
ний .эффективности вентиляции. При опре-
делении этого термина должно быть сделано
различие между двумя понятиями:
• эффективность удаления загрязняющих
веществ ес, как мера скорости удаления из по-
мещения переносимых воздухом загрязните
лей (Brouns и Waters, 1991);
• эффективность воздухообмена еа как
мера скорости замены вожДуха в помещении
(Sutcliffe, 1990).
Эффективность воздухообмена в помеще-
нии с вытесняющей вентиляцией в большинстве
случаев выше (с., ~ 60—70 %), чем в помещении
ЕЗ
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
с перемешивающей вентиляцией (еа ~ 50 %),
(Mundt, 1994). В работе Nielsen (1993 В) на
с. 17—19 дан хороший обзор различных версий
эффективности вентиляции. Ниже излагаются
наиболее подходящие версии эффективности
вентиляции в применении к вытесняющей вен-
тиляции в непроизводственных зданиях.
3.10.1. Эффективность удаления
загрязняющих веществ
Эффективность удаления загрязняющих
веществ определяется как:
ес = -^=^, (3.18)
Gnean
где се — концентрация загрязнений в вытяж-
ном воздухе;
cs — концентрация загрязнений в приточ-
ном воздухе;
Gnean — среднее значение концентрации
загрязнений в помещении.
То же выражение для зоны обслуживания:
где coz — среднее значение концентрации за-
грязнений в зоне обслуживания.
3.10.2. Индекс влияния человека
Конвективный поток вокруг человека и по-
ток, формируемый его движением, могут дать
концентрацию загрязнений в зоне дыхания, от-
личающуюся от показателей, которые могли бы
быть получены при замере концентрации на
уровне головы в отсутствии самого человека.
Это может быть отражено в индексе
влияния человека, введенного в работе
Brohus, Nielsen (1996 А):
(3.20)
L'exp es
где ccxp — концентрация загрязнений во вды-
хаемом воздухе.
Может рассматриваться также высота
стратификации, меньшая высоты зоны дыха-
ния. Индекс влияния человека часто больше
индекса местной вентиляции, т. к. чистый
воздух перемещается из нижней части помеще-
ния в зону дыхания благодаря конвективному
потоку вокруг человека (рис. 3.25 и 3.26).
Рис. 3.25. Конвективный поток вокруг человека может
обеспечить более чистый воздух для дыхания
Рис. 3.26. Линии равной концентрации, характе-
ризующие распространения в помеще-
нии «пробного» газа, выпускаемого не-
посредственно над расположенным в
нижней зоне тепловым источником
мощностью 4 Вт (Stymne и др., 1991)
В результате измерений индекса влияния
человека, проведенных в условиях движения
воздуха в зоне обслуживания и с источниками
загрязнения, расцоиоженными вблизи чело-
века, выявились очень небольшие значения
этого показателя (Brohus, Nielsen, 1996 В).
Хотя измерения индекса влияния человека
выявили возможность улучшения качества вды
хаемого воздуха^ вытесняющая вентиляция не
может применяться, если источники загрязнения
по большей части имеют низкую температуру.
Расход вентиляционного воздуха не всегда
должен соответствовать расходу в конвектив-
ных потоках выше уровня находящихся в поме-
щении людей. На рис. 3.27 представлено отно-
шение качества вдыхаемого воздуха к качеству
окружающего воздуха как функция расхода
вентиляционного воздуха на одного человека.
При расходе вентиляционного воздуха
20 л/(с чел.) граница зоны дыхания проходит над
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 3.27. Относительная концентрация в зоне ды-
хания (Etheridge, Sandberg, 1996)
человеком. Однако при расходе 10л/(с чел.), кон-
центрация загрязнений составдястспишь 20 % от
концентрации в окружающем воздухе на том же
уровне. График рис. 3.27 относится к случаю, ког-
да зона дыхания находится в верхнем, слое, т. е.
когда сумма конвективных потоков превышает
расход вентиляционного воздуха. В этом случае
концентрация загрязнений в верхнем слое почти
равна концентрации в вытяжном воздухе, а умень-
шение концентрации во вдыхаемом воздухе мо-
жет быть оценено по графику рис. 3.27. Если зона
дыхания находится ниже верхнего слоя, концен-
трация в воздухе в нижней зоне составдяет 0,1 —0,3
от концентрации в вытяжном воздухе (Nielsen,
1993). Измерения Mundt (1994) продемонстриро-
вали также быстрое, почти мгновенное восстано-
вление теплового потока вокруг человека при его
переходе в помещении с места на место.
Изучение переноса частиц в помещении
с вытесняющей вентиляцией (Mundt, 2001) вы-
явило небольшую вероятность попадания частиц
спала в поток приточного воздуха. Но необмвди-
мо отметить, .то в эт*41 работе рассматривались
только частицы больше 0,5 цм, поэтому в этом
направлении необходимы, дополнительные ис
следования для более мелких частиц.
3.11. Тепловые аспекты
Одним из ограничивающих факторов те-
плового комфорта при использовании выте-
сняющей вентиляции является скорость воз-
духа на уровне поле.. Вблизи приточного
устройства имеется зона, в которой скорость
движения воздуха может быть выше реко-
мендованной — 0.I5 м/с зимой и 0.25 м/с ле-
том (ISO 7730). Размер такой' эоны, завися-
щий от конструкции приточного устройства
и тепловой нагрузки, должен указываться
в каталогах производителя вентиляционного
оборудования.
Другим ограничивающим фактором явля-
ется температурный градиент, который дол-
жен быть меньше 3 °С/м на высоте от 0.1
до I, I м над поиом (J.SO 7730). В некоторых
странах эЦ>т показатель равен 2 °С/м.
3.12. Отопление помещения
3.12.1. Радиаторы
Применение радиаторов для отопления
помещений с вытесняющей вентиляцией дает
хорошие результаты. Желательно, чтобы ра-
диаторы располагались ниже самых холодных
элементов помещения, например окон и на-
ружных стен. Наибольшую часть теплоотдачи
составляет излучение, а меньшую — конвек-
ция, противодействующая нисходящим пото-
кам холодного воздуха от окон и стен.
Рис. 3.28. Радиаторы хорошо подходят для выте-
сняющей вентиляции
3.12.2. Конвекторы
Конвекторы, размешенные подокнами, хо-
рошо подходят для вытесняющей вентиляции,
если тепло распространяется вдоль холодных
стен и окон. Однако даже один мощный кон-
вектор может превратить вытесняющую венти-
ляцию в перемешивающую вентиляцию.
Глава III. Основные сведения о вытесняющей вентиляции
Рис. 3.29. Конвектор является хорошим решением при
его установке под окнами или у холодных стен
3.12.3. Отопление потолочными панелями
Метод отопления потолочными панелями
также хорошо подходит для вытесняющей вен-
тиляции. В обычных условиях, когда нет необхо-
димости в отоплении помещения, потолок на
3—4 °C теплее пола, что определяет теплообмен
между потолком и полом, приблизительно рав-
ный 20 Вт/м2. Таким образам, небольшое увели-
чение температуры потолка приносит значи-
тельное добавочное тепло для обогрева помеще-
ния Конвективная часть тепла потолочных, па-
нелей компенсирует потери тепла через потолок.
Обогрев потолочными панелями стабили-
зирует стратификацию тепла, способствуя
тем самым большей производительности вы-
тесняющей вентиляции.
Рис. 3.30. Обогрев потолочными панелями
вляющая тещюотдачи нагревает приточный
воадд^ распространяющийся по полу.
Если пол слишком нагрет, нагреваемый
им воздух поднимается и может начать пере-
мешиваться, по крайней мере, в нижней ча-
сти помещения. Однако практика показыва-
ет, что при температуре пола ниже 25 °C
и если приточный воздух холоднее воздуха
в помещении приблизи^льно на 2 °C, при
точный воздух распространяется вдоль пода.
Рис. 3.31. Подогрев пола хорошо подходит для
систем вытесняющей вентиляции
Не рекомендуется отапливать помещения
теплым воздухом. Теплый приточный воздух
поднимается и перемешивается с воздухом
в помещении. Кроме того. эцв.может приве
сти к «короткому замыканию» вентиляцион-
ного воздуха, как показано на рис. 3.4.
Рис. 3.32. Использование теплого приточного воздуха
в системах вытесняющей вентиляции не
рекомендуется
3.12.4. Подогрев пола
При нормальных условиях подогрев пола
хорошо подходит для вытесняющей вентиля-
ции. Частью теплопередачи от пола является
излучение в направлении холодных поверх-
ностей помещения. Конвективная соста-
Отопление помещения приточным воздухом
в некоторой степени используется для обогрева
помещения утром, перед приходом персонала на
работу. Послетого как люди войдут в помещение
и начнут работать, приток теплоты от людей
и оборудования компенсирует охлаждение.
4. Воздухораспределители
4.1. Аннотация
Подача воздуха без образования сквоз
няка для вытесняющей вентиляции
является таким же решающим момен-
том, как и для перемешивающей вентиляции.
Из практики известно, что большинство про-
блем со сквозняком обусловлено неверным вы-
бором воздухораспределителей. Необходимо
отметить следующие моменты:
• воздухораспределители, представляющие
собой простые перфорированные листы или
решетки, способствуют образованию сквозня
ков вдоль пола;
• воздухораспределители различной
области применения имеют разные аэроди-
намические характеристики. Для появчи
возда'ха при большом перепада температу-
ры необходимы специальные воздухора-
спределители
Основной вывод данной главы: для дости-
жения нужней эффективности системы вен-
тиляции следует всегда выбирать подходящий
воздухораспределитель. Следует применять
только такие воздухораспределители, к кото-
рым производители прилагают подробную
документацию.
4.2. Воздушный поток
от воздухораспределителя
с малой скоростью выпуска
воздуха
4.2.1. Холодный приточный воздух
Обычно приточный воздух на I—8 °C хо-
лоднее воздуха в помещении. В этом случае
приточный воздух, выходя из воздухораспре-
делителя, опускается к полу и «расстилается»
по нему, как одеяло.
Рис. 4.1. Холодный приточный воздух растекается
от воздухораспределителя в зону обслужи-
вания по радиусу
ЕЗ
Глава IV. Воздухораспределители
4.2.2. Изотермический приточный воздух
Изотермический поток, т. е. поток, воз-
дух которого имеет такую же температуру,
как и у окружающего воздуха, распростра
няется в помещении в горизонтальной пло-
скости в соответствии со структурой потока,
задаваемой на поверхности воздухораспре-
делителя (рис 4.2).
Рис. 4.2. Подача изотермического воздуха
4.2.3. Теплый приточный воздух
Если температура приточного воздуха вы-
ше температуры окружающей среды, воздух
будет равномерно подниматься в зону обслу-
живания. Такая ситуация продемонстрирова-
на на рис. 4.3. Из этого можно заключить, что
вытесняющая вентиляция может эффективно
применяться, только если приточный воздух
холоднее вдодуха в помещении.
Показанный на рис. 4.3 характер потока
может быть приемлемым в особых случаях,
косая воздухораспределительная система ис-
пользуется для предварительного обогрева
в то время, когда в помещении нет людей.
4.3. Примыкающая зона
Егли воздух из настенного воздухораспре-
делителя непосредственно подается в поме-
щение. в обслуживаемой зоне могут наблю-
даться участки с повышенными значениями
скорости воздуха у ноля, «сквозняк вдоль по-
ла*. Такая «зона сквозняка» называется при-
мыкающей зоной.
Длина /п определяется как расстояние от
воздухораспределителя до точки, в которой
скорость воздуха уменьшается до определен-
ного значения, обычно 0,2 м/с.
Чувство «сквозняка» обуедовлено не
только скоростью воздуха, но также и низ-
кои температурой и интенсивной турбулент-
ностью этого воздуха. Однако для простоты
мы используем величину скорости возду-
ха 0,2 М/с. Более подробную информацию
по этому вопросу можно найти в отчете
CEN 1752 (1998).
Предотвращение сквозняков является ос-
новной задачей при разработке воздухорас-
пределителя с малой скоростью выпуска воз-
духа. В общем случае ддя предотвращения
сквозняка у пола необходимо обеспечить
определенное смешивание воздуха в помеще-
нии и приточного воздуха. Одним из спосо-
бов уменьшения сквозьГяка в зоне обслужива-
ния является направление приточного возду-
ха параллельно торцевой стенке вне зоны об-
служивания. На рис. 4.4 показаны два типич-
ных случая выпуска воздуха «вперед и вбок».
4.4 Распределение воздуха
от настенного
воздухораспоеделителя
На рис. 4 1 показан поток в зоне обслужи-
вания. На этом рисунке видно, как слой хо-
лодного приточного воздуха втекает в зону
обслуживания по радиальным направлениям
и покрывает весь пол в помещении. В работе
Nordtest (2002) проводится различие между
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 4.4. Примыкающие зоны для настенных воздухораспределителей. Характеристики воздухораспредели-
телей: высота Н = 0,9 м, ширина В = 0,6 м. Расход приточного воздуха qs = 40 л/с. Перепад темпе-
ратуры A0S = 6 "С
областью ускорения вблизи ваииухораспреде-
лителя и областью затухания скорости вне зо-
ны ускорения (рис. 4.5).
4.4.1. Размер зоны ускорения
Типичная глубина зоны ускорения — около
20 см. Максимальная скорость в потоке обнару-
Зона Зона затухания
ускорения скорости
Рис. 4.5. Распределение скорости перед воздухо-
распределителем в случае, когда приточ-
ный воздух холоднее воздуха в помеще-
нии (Jacobsen, Nielsen, 1992)
живается на расстоянии от пола около 10 % глу-
бины, т. е. приблизительно 2 см (см. рис 4.5).
Измерения скорости движения воздуж
показывают, что смешение в горизонтальном
потоке очень мало и поэтому глубина потока
имеет постоянное значение. Глубина страти-
фицированного слоя является функцией чи-
сла Архимеда:
. B^(e„z-0s)
Лг =-----*------, (4.1)
S
или отношения:
(9oz~9s), (4.2)
£2
где Р — коэффициент объемтюго расшире-
ния, Р = 1/TOZ;
g — ускорение свободного падения,
g= 9,81 м/с2;
(0OZ — 0») — перепад температуры, т. е. раз-
ность температуры в помещении на высоте
1,1м и температуры приточного воздуха;
vs — скорость выпуска воздуха из воздухо-
распределителя, vs = qJA^
qt — расход приточною воздуха, д/с;
At — площадь выпускного отверстия воз-
духораспределителя (высота Н на ширину В).
Глава IV Воздухораспределители
4.4.2. Длина примыкающей зоны
Длина /п примыкающей зоны является
функцией расхода перепада температуры A0S
и типа воздухораспределителя. Skaret (2000)
выявил следующее соотношение длины при-
мыкающей зоны и объемного расхода воздуха
(для постоянного значения числа Архимеда):
/„= const
4.4.3. Распределение скорости
Скорость воздуха в потоке, формируемом
воздухораспределителем, обратно пропорцио-
нальна расстоянию от воздухораспределителя
(от точки расположения виртуального источни-
ка, находящейся очень близко к воздухораспре-
делителю). Измерения скорости потока от возду-
хораспределителя подтверждают теоретические
расчеты такого распределения, см. Nielsen (1992)
и (2000) и Skaret (2000). На рис. 4.6 представлены
измеренные значения максимальных скоростей
потока вдоль пола от настенного воздухораспре
делителя. Опускаясь вдоль поверхности воздухо-
распределителя, холодный воздух имеет большое
начальное ускорение, и максимальная скорость
наблюдается на расстоянии 0,6 м от воздухорас-
пределителя. Измерения показывают что для
расстояний от воздухораспределителя, больших
приблизительно 1 м, скорость г, пропорциональ-
на величине 1 /х.
Исходя из приведенных выше предположе-
ний, можно найти максимальную скорость ух на
любом расстоянии от воздухораспределителя,
если по результатам измерений известна длина /п:
/„
гх = 0,2—, м/с, (4.3)
х
rjte х — расстояние от воздухораспредели-
теля, м.
Например, при дл ине равной 1,5 м, ско
рость гх на расстоянии 4 м равна 0 075 м/с.
При большем перепаде температуры макси
мум скорости будет на высоте от 2 до 5 см от
пола., при малом перепаде максимум скорости
наблюдается выше. В уравнении (4.3) предпо-
лагается, что на расстоянии /„ располагается
уже область затухания скорости (см. рис. 4.5).
(Для результатов измерении, представленных
на рис. 4.6, это условие выполняется.)
Можно также определить распределение
скорости в зоне обслуживания как функцию
объемного расхода воздуха и разности
температур. Максимальная скорость опреде-
ляется по формуле:
vx= Ю м/с, (4.4)
х
где KDr — функция расхода и разности
температур (функция числа Архимеда"). Фор-
мула справедлива для х > I —1,5 м.
Длину примыкающей зоны /„ можно най-
ти по формуле (4.5):
/п = 0,005 (4.5)
х, м
Рис. 4.6. Максимальная скорость воздуха в зави-
симости от расстояния х от воздухорас-
пределителя qs = 28 л/с
Рис. 4.7. Значения КОг для различных типов настен-
ных воздухораспределителей для выте-
сняющей вентиляции qs, л/с
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Величина Л'Г)г должна быть эксперимен-
тально определена для каждого типа воздухо-
распределителя. На рис. 4.7 предетавлены
области возможных значений КПг для различ
ных типов вввдухораспределителей. На этой
диаграмме видно, что первые поколения воз-
духораспределителей — им соответствуют дап-
ные в верхней части заштрихованной обла-
сти — имели радиальное распределение пото-
ка и большое значение величины Л'Ьг. Некото-
рые воздухораспределители созда.г.а.1и напра-
вленное движение по оси потока при малом зна-
чении числа Архимеда, что в данной ситуации
приводило к еще большему увеличению КОг.
При больших значениях числа Архимеда сила
тяжести изменяет структуру потока, приводя в
результате к радиальному распределению. Но-
вое поколение воздухораспределителей харак-
теризуется распределением потока с высокой
скоростью движения воздуха параллельно сте-
не и с малой скоростью в перпендикулярном
направлении. Такой характер распределения
соответствует малому значению Л[)г. что мож-
но видеть в нижней части диаграммы рис. 4.7
Верхняя часть заштрихованной зоны рисун-
ка типична для воздухораспределителей с ради-
альным (осевым) распределением скорости,
а нижняя — для воздухораспределителей с «пло-
ским» (параллельным стене) распределением.
В некоторых случаях значение числа
Архимеда может быть снижено дв нуля (на
пример в системах с постоянным расходом
воздуха CAV), величина 0OZ — 0S может быть
снижена до нуля путем изменения температу-
ры. Формуле (4.4) описывает в данном случае
скорость в потоке, в зоне обслуживания изо-
термического радиального потока, напра-
вленного от стены.
На рис. 4.7 видно, что КОт — функция
квадратного корня числа Архимед или
х/0о2 — 0,Л/,. Следовательно, максимальная ско-
рость vx является линейной функцией корня
квадратного значения числа Архимеда >г ли-
нейной функцией расхода, см. формулу (4.4^.
Величина KDr определяется следующим
выражением, см. Nielsen (2000):
ebm
А'ог=0,9—=7,м', (4.6)
а03
где е — коэффициент, определяющий начальное
увеличение расхода холодного воздуха при его
опускании вблизи приточного отверстия
(рис. 4.8);
Ьт — коэффициент соответствия скорости
воздуха по оси х и профиля потока, форми-
руемого воздухораспределителем, см. Nielsen
(1994 А);
а0 — угол расширения потока вблизи воз-
духораспределителя ;
5 — толщина потока, определяемая как
расстояние от пола до уровня, на котором
скорость равна 0,5vx.
Значения кмффициентов е и Ьт являют-
ся функциями числа Архимеда.
Рис. 4.8. Скорость воздуха в потоке от воздухорас-
пределителя с радиальным (осевым) рас-
пределением, Ьт > 1, <х0 < л. Во многих
практических случаях расстоянием х0
можно пренебречь
Круглый стандартный воздухораспреде-
литель имеет значение К1)г. равное приблизи-
тельно 7, при значениях 5 ~ 0,1 м, а0 = я
и bm ~ 1. Многие давно выпускаемые воздухо-
распределители имели радиальное распределе-
ние потока со сравнительно высоким уровнем
в плоскости симметрии, например значение
Ь„,. равное 1,5. Это определяет значение КОт.
равное 11, что находится в хорошем соответ-
ствии со значениями, приводимыми на рис.
4.7. Дальнейшее повышение скорости обес-
печивается в конструкциях с ос,,, меньшим л,
что также типично для ранних конструкций
вовд^хораспределителей.
.Для конструкций воздухораспределителей
с «плоским» (параллельным стене) распределе-
нием скорости (см. рис. 4.4) значение Ьт при
близительно равно 0,85, что дает значение Kj3r,
равное приблизительно 6. Такая величина KDr
является типичной для более позднего поко-
ления воздухораспределителе*!.
Глава IV. Воздухораспределители
Новые воздухораспределители с регулируе-
мыми соплами за передней панелью могут быть
настроены на интенсивное перемешивание и
высокий уровень турбулентности перед возду-
хораспределителем, что приводит к значитель-
ному снижению разности температур в потоке.
Поэтому поток имеет ограниченную скорость в
направлении от воздухораспределителя,
и представляется затруднительным задать пара-
метры потока формулой, подобной (4.4). Огра-
ниченная разность температур в потоке означа-
ет, что 5 [в уравнении (4.6)] имеет значительную
величину и, следовательно, A'Dr - малую. В
свою очередь, малое значение KDr означает, что
мала скорость vx, а также то, что в данном слу-
чае на поток в зоне доминирующее воздействие
оказывают другие источники в помещении.
В работе Nordtest (2002) была предложена
методика испытаний воздухораспределите-
лей, а также дано выражение для распреде-
ления скорости, основанное на измерениях
характеристик воздухораспределителей.
Пример
Расчет размера примыкающей зоны
настенного воздухораспределителя
При проектировании вытесняющей вен-
тиляции одной из наиболее важных проблем
является определение размера примы-
кающей зоны при заданном расходе приточ-
ного воздуха.
Рис. 4.9. Настенный воздухораспределитель с регу-
лируемыми соплами. Н = 0,45 м, В = 0,54 м
Значение ArDr для воздухораспределителя
с заданной стандартной настройкой сопел
определяется следующим выражением:
(А — А )
ЛхПг=0,1185 °°\ 10’ + 7,7488, м"1. (4.7)
<77
Значение Л'Рг устанавливается на основа-
нии лабораторных испытаний и должно ука-
зываться в документации производителя. По
формулам (4.7) и (4.5) вычисляются значения
следующей таблицы:
Таблица 4.1.
Длина примыкающей зоны для (0OZ — 0S) = 3 "С
qs, л/с «Dr, М-’ /п, м
20 8,63 0,86
30 8,14 1,22
40 7,97 1,59
60 7,85 2,35
Для некоторых случаев полученный раз-
мер примыкающей зоны может быть слиш-
ком велик. В этом случае сопла воздухорас-
пределителя можно отрегулировать таким об-
разом, чтобы перенаправить часть потока
в стороны. Такое регулирование позволит
уменьшить А'13г до меньших значений и уме-
ньшить длину примыкающей зоны.
4.5. Распределение воздуха
при использовании
нескольких настенных
воздухораспределителей
Рис. 4.10. Ряд настенных воздухораспределителей
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Потоки от нескольких, расположенных
рядом настенных воздухораспределителей
сливаются в один плоский поток (рис, 4.10).
Скорость в суммарном потоке не уменьшает-
ся с расстоянием от воздухораспределителей
и определяется по следующей формуле (Niel-
sen, 1994):
vx= 10 *?s,|ADp. (4.8)
В этом случае расход воздуха <?3л определя-
ется как расход на метр ширины общего пото-
ка. Показатель является функцией расхо-
да и перепада температуры (числа Архимеда)
и зависит от типа воздухораспределителей
и расстояния между ними. Из формулы (4.8)
видно, что величина скорости не зависит от
расстояния по оси х (см. Nickel, 1990) при
определенных значениях коэффициента К1/р.
Такой же плоский поток формируется в узком
и высоком помещении с установленным на
торцевой стене единственным воздухорас-
пределителем.
4.6. Распределение
воздуха напольными
воздухораспределителями
Напольный воздухораспределитель по-
дает воздух вертикально с закручиванием
струи. В этим случае происходит эффектив-
ное перемешивание внутреннего воздуха
с приточным воздухом: возникает резкое па-
дение скорости и быстрое выравнивание тем
пературы (рис. 4.11)
Рис. 4.11. Напольный воздухораспределитель дол-
жен формировать закрученную струю
Напольные воздухораспределители хоро-
шо подходят при больших перепадвк темпе-
ратуры; они часто используются в помете
ниях с высокими тепловыми нагрузками.
Площадь выпускного отверстия в таких воз-
духораспределителях мала, они должны
иметь достаточную скорость выпуска воздуха
(2—4 м/с). При применении напольных возду-
хораспределителей следует обеспечить требу-
емую скорость притока. При слишком боль-
шой скорости могут создаваться условия для
реализации в помещении схемы перемешива
ющей вентиляции. С другой стороны, при
слишком малой скорости импульс струи будет
слабым, результатом чего будет недостаточное
смешивание с внутренним воздухом и образо-
вание у пола слоя холодного воздуха.
Затухание скорости закрученной струи
напольного воздухораспределителя может
описываться той ж.е формулой, что и для ком-
пактной прямоточной струи
>’z _
Vo УТ z
(4.9)
где vz — максимальная скорость на высоте z
от пола;
v0 — скорость приточного воздуха наполь-
ного воздухораспределителя, v0 =
Ло — площадь выпускного отверстия воз-
д ухорас п редел ител я.
Рис. 4.12. Затухание скорости i/z/v0 в прямоточной
струе и в закрученной струе в зависимо-
сти от высоты z от пола
Глава IV. Воздухораспределители
На рис. 4.12 показано затухание скорости
потока двух различных напольных воздухо-
распределителей. На этом рисунке можно
видеть, что затухание скорости в закручен-
ной струе более быстрое, чем в прямоточной.
Коэффициент А'адля струи без закручивания
равен 6,8, а для струи с закручиванием — 0,42
(Nielsen и др., 1988). Напольные воздухорас-
пределители применяются в группах по
четыре, размещаемых на пространстве
0,6 х 0,6 м. В этом случае скорость в группе
будет выше, чем в одиночном воздухорас-
пределителе, но на высоте 0,8 м от пола,
скорости как в одиночном воздухораспреде-
лителе, так и в группе становятся одина-
ковыми.
Настенные и напольные воздухораспреде-
лители могут применяться в помещениях
с тепловой нагрузкой около 50 Вт/м:. Возду-
хораспределители, устанавливаемые в покры-
тии пола, сконструированные в качестве
верхней части двойного пола и закрытые на-
польным покрытием, могут применяться при
тепловой нагрузке, большей 100 Вт/м3. Возду-
хораспределители в покрытии пола имеют
температуру поверхности (пола) 0f, равную
температуре приточного потока Hs, и это об-
стоятельство влияет на температурный гра-
диент (см рис. 5.2).
4.7. Наиболее часто применяемые
воздухорасп редел ител и
На практике применяется большое чи-
сло типов воздухораспределителей. Хотя
многие воздухораспределители создаются
специально для конкретных помещений,
рекомендуется применять устройства с хо-
рошо известными характеристиками. Ниже
представлен ряд воздухораспра^елителей,
поставляемых несколькими производите-
лями.
4.7.1. Плоские, встраиваемые в стену
воздухораспределители
На рис. 4.13 показана схема установки
в стену такого воздухораспределителя. Он
имеет следующие типичные параметры:
• ширину В — обычно 0,6 м;
• высоту Н — от 0,2 до 1,2 м;
• расход приточного воздуха — обычно
до 70 л/с;
• максимальный перепад температуры —
от 4 °C до 10 °C.
Рис. 4.13. Плоский, встраиваемый в стену возду-
хораспределитель
На рис. 4.14 показана типичная длина
примыкающей зоны для перепада темпера-
туры 3 °C в сравнительно простых воздухо
распределителях. Длина примыкающей зоны
изменяется в зависимости от перепада темпе-
ратуры и параметров конструкции.
2 Плоский, встраиваемый в стену
воздухораспределитель
з и = 0,2 м/с, z = 0,05 м над полом
Расход приточного воздуха qs, л/с
Рис. 4.14. Плоский, встраиваемый в стену возду-
хораспределитель
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
4.7.2 Полуцилиндрические настенные
устройства
Рис. 4.15. Полуцилиндрический воздухораспре-
делитель, устанавливаемый у стены
4.7.3. Цилиндрические, свободно стоящие
воздухораспределители
Часто применяются цилиндрические,
свободно стоящие воздухораспределители.
Приточный во-здуховод может располагаться
как снизу (рис. 4.17), так и сверху.
Рис. 4.17. Цилиндрический, свободно стоящий
воздухораспределитель
Устанавливаемые у стены лолуцилиндри-
чсские воздухораспределители распределяют
воздух от центра в радиальных направлениях.
Типичные параметры таких устройств:
• диаметр (В на рис. 4.15) — от 0,2 до I м;
• высота (Н на рис 4 15) — от 0,6 до 1,8 м;
• расход приточного возд^е — обычпо
до 300 л/с;
• обычный перепад температуры — до 3 °C.
На рис. 4.16 представлены типичные раз-
меры примыкающей зоны
Параметры воздухораспределителей зави-
сят от конкретной продукции и отличаются
у разных производителей.
Такой воздухораспределитель может рас-
сматриваться как два стоящих вплотную друг к
Другу полуцилиндрических воздухораспредели-
теля, т. е. он может подавать вдвое больший по-
ток, чем полуцилиндрический воздухораспреде-
литель при том же размере примыкающей зоны.
4.7.4. Угловые воздухораспределители
Угловой воздухораспределитель может рас
сматриваться как йоловина иолуцилиндриче-
ского воздухораспределителя. Однако для
избежания сквозняков у пола в зоне обслужи-
вания помещения некоторые производители
направляют воздушный поток вдоль стен.
Полуцилиндрический,настенный
воздухораспределитель
и = 0,2 м/с, z = 0,05 м над полом
Рис. 4.16. Размеры примыкающей зоны для неко-
торых полуцилиндрических воздухорас-
пределителей
7.7.5. Напольные воздухораспределители
Напольные воздухораспределители на-
правляют воздух в виде закрученной струи по
вертикали вверх.
Рис. 4.18. Угловой воздухораспределитель (половина
полуцилиндрического воздухораспределителя)
ЕЯ
Глава IV. Воздухораспределители
Типичные параметры таких устройств:
• диаметр — от 0,1 до 0,2 м;
• расход приточного воздуха — обычно
более 50 л/с;
• применяемые перепады температуры —
3-6 °C.
Рис. 4.19. Напольный воздухораспределитель
4.8. Документация
на воздухораспределители
4.8.1 Необходимые данные
Документация на воздухораспределители
для вытесняющей вентиляции аналогична
документации на воздухораспределители для
перемешивающей вентиляции, но вместо вы
соты установки необходимо знать характери-
стики примыкающей зоны и температуру воз-
духа перед воздухораспределителем.
Для всего ди апавона расхода возадаа ft
и для перепадов температур Д0„ равных 3 °C
и 6 °C, должны указываться следующие ха-
рактеристики
• длина примыкающей зоны /п;
ширина, примыкающей зоны Ь„\
• температура воздуха на высоте 2 см от
пола на границе примыкающей зоны;
• потери давления в воздухораспредели-
теле Др|о1;
• уровень генерируемого шума;
• степень шумопоглощения
Должно быть указано:
• при какой скорости vx raaj определялась
граница примыкающей зоны;
• на какой высоте над полом измерялась
скорость vx niax.
4.8.2. Документация в форме таблиц
и графиков
Многие характеристики воздухораспреде-
лителей могут быть представлены в форме та-
блиц и графиков, выражающих зависимость
этих характеристик от расхода воздуха qa и пе-
репада температур А0,. Примеры документа-
ции в графической форме представлены на
рис. 4.14 и 4.16; в табличной форме на рис. 4.20.
4.9. Параметры примыкающей зоны,
выражаемые через постоянную
воздухораспределителя
В документации, пригодной для исполь-
зования в компьютере, параметры примы
кающей эены выражаются через постоянную
воздухораспределителя, являющуюся функ-
цией перепада температуры и расхода при
тоцного воздуха:
A'or=/[(9oz-0J,ft]. (4.10)
Длина примыкающей зоны может быть
вычислена по формуле:
/„ = 0,005 ft. Афг, м. (4.11)
Максимальная скорость в зоне обояужи
вания может быть вычислена по формуле:
v, = 10-3ftAI)r-, м/с. (4.12)
х
4.10. Метод документации Nordtest
Nordtest (2002) описывает метод лабо-
раторных аэродинамических испытаний
и оценки воздухораспределителей для выте-
сняющей вентиляции, приводит специфика-
цию необходимого испытательного оборудо-
вания и измерительной техники. Кроме того,
в этом метода описывается способ регистра-
ции значений скорости, позволяющий про-
изводить ручную или компьютерную интер-
поляцию для любой корректной комбинации
расхода приточного воздуха и температуры
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Размер Qs Д0 = 0OZ - 0S = 3 "С Д0 = 0ог - 0S = 6 °C
М3/ч л/с А),2 ^0,2 %,2 А),2 Ьо,г ^0,2
100 115 32 0,49 0,49 20 0,65 0,65 19
120 33 0,54 0,54 21 0,70 0,70 19
151 42 0,59 0,59 22 0,85 0,90 20
125 155 43 0,57 0,57 21 0,85 0,80 19
200 56 0,62 0,62 21 0,90 0,85 19
160 210 58 1,01 1,11 21 1,15 1,13 20
260 72 1,11 1,21 21 0,13 1,22 20
200 360 100 0,95 0,95 20 1,17 1,10 19
470 131 1,35 1,35 20 1,45 1,30 20
580 161 1,55 1,55 21 1,80 1,70 20
150 500 139 1,40 1,40 21 1,75 1,65 20
650 181 1,60 1,70 21 2,00 1,95 21
720 200 2,10 2,00 22 2,60 2,40 21
315 1 008 280 1,68 1,68 21 2,00 1,90 20
1 115 310 2,23 2,28 22 2,80 2,60 20
1 370 381 2,58 2,68 22 3,10 2,90 21
1 620 450 2,98 2,98 22 3,40 3,00 21
400 1 080 300 2,10 1,80 22 2,50 2,00 20
1 260 350 2,70 2,00 20 2,90 2,30 19
В таблице представлены характеристики воздухораспределителей, измеренные на расстоянии 50 мм от пола
(мы рекомендуем измерять данные на расстоянии 20 мм от пола)
Рис. 4.20. Пример табличной формы документации на примыкающую зону
воздуха, и любого размера воздухораспреде-
лителя из ряда геометрически идентичных.
На рис. 4.21 представлен размер примы-
кающей зоны.
4.11. Общие дефекты конструкции
воздухораспределителей
Воздухораспределитель с малой ско-
ростью выпуска воздуха для вытесняющей
вентиляции — это далеко не просто ящик
с укрепленным спереди перфорированным
листом. На рис. 4.22 и 4.23 иллюстрируются
три наиболее общие ошибки конструкций
воздухорае предел ителей.
4.11.1. Выпуск воздуха с наклоном
Если воздух входит в воздухораспредели-
тель с большой скоростью, то часто выходит
из него практически параллельно передней
стенке, как показано на рис. 4.22.
4.11.2. Нестабильность потока приточного
воздуха
Уже в течение многих лет известна неста-
бильность воздушного потока, подаваемого
Глава IV. Воздухораспределители
Рис. 4.21. Пример графического представления примыкающей зоны для ряда воздухораспределителей
(Nordtest, 2002)
через перфорированный потолок. Причиной
этого является наличие зон всасывания меж-
ду струями воздуха из отверстий перфориро-
ванного листа (рис. 4.23). Аналогичный
эффект наблюдается и в воздухораспредели-
теле для вытесняющей вентиляции. Имеется
несколько путей решения этой проблемы, но
принципиальное решение выглядит просто:
Рис. 4.22. Общие дефекты конструкции воздухо-
распределителей:
а - ошибка № 1: скорость прито-
ка воздуха велика, что вызы-
вает образование сквозняка
у пола;
б - ошибка № 2: воздух выходит
из воздухораспределителя
с неконтролируемым накло-
ном, что вызывает перемеши-
вание воздуха в помещении
перфорированный лист не подходит для пе-
редней панели воздухораспределителя, если
размер перфорации превышает определен
ную величину.
Рис. 4 23.
Дефект, часто встречающийся в воз-
духораспределителе с большой пло-
щадью поверхности. Между приточ-
ными струями из перфорированного
листа образуются области всасыва-
ния; приточный поток становится не-
стабильным.
Ошибка № 3: нестабильный поток
от воздухораспределителя с большой
площадью поверхности
5. Проектирование
5.1. Аннотация
Проектирование систем вентиляции
должно всегда включать следующие
.этапы:
• выбор подходящего принципа вентиля-
ции (вытесняющая или перемешивающая
вентиляция); вытесняющая вентиляция не
всегда является лучшим выбором;
• при выборе вытесняющей вентиля-
ции расчет необходимого расхода вентиля-
ционного воздуха следует проводить с уче-
том ,К1чесгва воздуха и температурных
условий.
• выбор воздухораспределителей следует
проводить с учетом вертикального распреде-
ления температуры и размеров примыка-
ющих зон
ВНУТРЕННИЕ
И НАРУЖНЫЕ
ВОЗМУЩАЮЩИЕ
ВОЗДЕЙСТВИЯ
ОЦЕНКА
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СИСТЕМЫ
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
ВОЗДУХА
в)
СИСТЕМА
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
И КОНТРОЛЯ ВОЗДУХА
Рис. 5.1. Процесс конструирования и оценки системы кондиционирования воздуха в помещении
(Hagstrom, 2000)
Глава V. Проектирование
5.2. Стратегия
проектирования системы
кондиционирования воздуха
в помещении
а) Требуемые параметры
Целью кондиционирования воздуха явля-
ется создание и поддержание в помещении
наиболее экономичным образом определен
ных параметров воздуха при различных рабо-
чих условиях. В зависимости от критериев
проектирования проектировщик должен вы
брать определенную стратегию достижения
поставленных целей. На рис. 5.1 иллюстри-
руется процесс проектирования и оценки си-
стемы кондиционирования воздуха.
б) Стратегия
Стратегия кондиционирования воздуха пред-
ставляет собой фундаментальную схему, описы-
вающую такие целевые параметры, как темпера-
тура, влажность и распределение загрязняющих
веществ, а также структуру воздушных потоков
в помещении. Система кондиционирования воз-
духа включает в себя реализацию различных за-
дач вместе с соответствующими методами упра-
вления, обеспечивающих необходимую произ-
водительность системы. Производительность
Стратегия
Описание Однородный поток по всей площади помещения Используется разность плотностей Перемещение воздуха из чистых зон в загрязненные Одинаковые условия во всех частях помещения
Качество воздуха: температура, 9 отн. влажность, ф • содержание загрязняющих веществ, с s - приточный воздух е = вытяжной воздух Г а б а р и т ы г 0 м е щ е г и я
/е / S /е / s 6 S е S
0. <р, с 0, <р, с 0, ф, С 0, <р, с
Основные характеристики Поток характе- ризуется равномерным однонапра- вленным движением воздуха Поток характе- ризуется расслоением (страти- фикацией) Схема распространения потоков в помещении, зависящая как от сил гравитации (подъемной силы), так и сил инерции (от интенсивности подачи приточного воздуха) Схема распространения потоков в помещении, зависящая от интенсивности подачи приточного воздуха
0e-0s Ce-Cs
Эффективность *>= ес = c01-cs
вентиляции
оо ► 1
Рис. 5.2. Перечень идеальных стратегий кондиционирования воздуха в помещении (Hagstrom, 2000)
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
системы оценивается путем сравнения достиг-
нутых условии с целями выбранной стратегии.
Как схема системы кондиционирования
(распределение воздуха в помещении, удаление
вытяжного воздуха, обогрев и охлаждение поме-
щения и > д.), так и процессы и возмущающие
воздействия внутри помещения оказывают
влияние на конечные, условия.
в) Система
Задача распределения воздуха в помещении
часто рассматривается в стратегии кондицио-
нирования как основная, а ваиачл обогрева и
охлаждения — как вспомогательные. Однако
необходимо отметить, что в некоторых случаях
выбранная стратегия может быть реализована
без применения механической вентиляции за
счет естественной вентиляции под влиянием
гравитационных сил. На рис. 5.2 приводится
обобщенная классификация идеальных стра-
тегий кондиционирования воздуха в помеще-
нии. Отметим, что для схемычдюрщневого*-ти-
па требуется большее количество воздуха.
Filzner (1996) указывает, что схема «поршнево-
го» типа от пола вверх может существовать при
значениях числа Архимеда, меньших 360:
gAAO
Аг=—- < 360.
7V2
(5.1)
где g — ускорение свободного падения,
g= 9,81 м/с;
/1 — высота помещения, м;
АО = 0С — 0s — перепад температуры между
вытяжным и приточным воздухом, °C;
Т — абсолютная температура приточного
воздуха, °C;
v — средняя скорость воздуха в вертикаль-
ном направлении, v = (объемный расход) / (об-
щая площадь), м/с.
При Аг > 360 подъемные силы превали-
руют и формируется стратифицированный
поток воздуха.
поставленной целью я вл ярде я качество
воздуха в помещениях, содержащих нагретые
загрязняющие вещества;
• большой избыток тепла устраняется по-
дачей большого количества воздуха (избыток
тепла более 60—70 Вт/м2, подача воздуха око-
ло 10 л/(с-м2), 36 м’/(ч • м2)).
Критерии проектирования системы для
зтиу случаев различаются, и они будут обсуж-
даться ниже в данной главе.
Необходимо подчеркнуть разницу между си-
стемой кондиционирования воздуха в помещении
и методом распределения воедяа. Из выбора вы-
тесняющей вентиляции в качестве метода рас-
пределения воздуха сама по себе не вытекает реа-
лизация стратегии стратификации если вся систе-
ма кондиционирования не спроектирована спе-
циально для этой цели. В качестве примера можно
упомянуть, что подача нагретого воздуха приводит
к созданию условий, близких к условиям
перемешивающей вентиляции (Halton OY, 2000).
Таким способом можно использовать вытесняю-
щую вентиляцию для предварительного обогрева
помещения утром. Однако из-за <|хЬекта «корот
кого замыкания» постоянный обогрев помещения
нагретым вентиляционным воздухом не должен
использоваться в вытесняющей вентиляции.
Потолочные панели охлаждения
в сочетании с вытесняющей вентиляцией
Рассмотрим другой пример вытесняющей
вентиляции в помещении с потолочными
Охлаждаемый потолок
д = 0,6 с
т] = 0,5.
0 =0,4
т) = 0
т] - коэф-
фициент
относи-
тельной
нагрузки
по холоду
потолочных
панелей
5.3. Стратегии вентиляции
и кондиционирования воздуха
в помещении
Метод вытесняющей вентиляции эффек-
тивен при следующих условиях:
Относительная температура воздуха
(относительно температуры воздуха
на расстоянии 0,1 м от пола)
Рис. 5.3. Вертикальное распределение темпера-
туры воздуха в помещении с потолочным
охлаждением (Tan, 1998)
Глава V. Проектирование
панелями охлаждения. Системы подачи воз-
духа с небольшой скоростью и потолочные
системы охлаждения функционируют вместе
как перемешивающая вентиляция, если пото-
лочное охлаждение выполняет значительную
часть задачи общей системы охлаждения
рис. 5.3 (Tan, 199S, и др.).
Эффект стратификации постепенно умень
шится при возрастании показателя отшюси-
тельной нагрузки по холоду потолочных па-
нелей г]. Температурная стратификация в по-
мещении проявляется при отношении Г], ме-
ньшем приблизительно 0,6 (см. рис. 5.3).
Сходная зависимость наблюдается и для стра-
тификации загрязняющих веществ (Krtihne,
1995), рис. 5.4.
1,2
0,8
0,2
0,0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Относительная нагрузка по холоду
потолочных панелей г|
Рис. 5.4. Относительное загрязнение в зоне об-
служивания в зависимости от эффекта
охлаждения от потолочных панелей
(Kruhne, 1995)
х
1 q _ Удельный тепловой поток
] Ф/А=12Вт/м2
Ф/А=20Вт/м2 — —
Ф/Д=30 Вт/м2
0,6 | • Ф/А= 50 Вг/м2 -
Ф/Д= 65-93 Вт/м2
0,4 |<ф/д=50 вт/м2 -—
5.4. Факторы, влияющие
на температурную
стратификацию и методы
проектирования
В то время как степень стратификации за-
грязняющих веществ зависит в основном от
отношения расхода приточного и конвектив-
ного воздуха на температурную стратифика-
цию оказывает также влияние теплообмен
между различными зонами помещения. На
пример, тепловое излучение из верхней зоны
повышает температуру воздуха на уровне пола.
Ив этого опедует, что при уменьшении рас-
хода приточного воздуха увеличивается как
температурная стратификация, так и темпера-
тура у потолка. Благодаря этому возрастает
также тепловое излучение из верхней зоны
в нижнюю и, иаким образом, температура воз-
духа у пола. Это, в свою очередь, уменьшает
температурную стратификацию. Указанный
эффект описан в докторской диссертации
Mundt (1996). Как только вертикальный тем-
пературный градиент достигает своего макси-
мума, температура во всем помещении начи-
нает расти. Эч*от процесс показан на рис. 5.5.
Первые метеяы проектирования выте-
сняющей вентиляции пригодные для ручных
расчетов, были основаны на эмпирических ко-
эффициентах, учитывающих влияние тепло-
обмена между верхней и нижней частью поме-
щения. Примеры таких мэтоиор приведены в
Температура приточного Температура воздуха
Температура воздуха 0, "С
Рис. 5.5. Температурные профили, замеренные в разное время при проведении собрания в помещении с
постоянной температурой приточного воздуха (Skistad, 1994)
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
работах Halton (2000) и Skistad (1994). Цен-
ность этих метсров заключается в проедете их
применения, а также в точности оценок кото-
рая во многих случаях до сих пор может быть
довольно приемлемой.
Livtchak (2001) и Mundt (1996) предложи-
ли более детализированные методы, позво-
ляющие рассчитывать теплообмен и ситуа-
цию в нетрадиционных случаях. Однако эти
методы имеют итеративный характер и слиш
ком сложны для ручного применения, поэто-
му они должны быть запрограммированы для
компьютерной реализации.
Компьютерные способы обработки, в част-
ности программы гидродинамических расче-
тов, могут также применяться для моделиро-
вания больших и ложных помещений. Одна-
ко при этом необходимо обращать особое
внимание на описание процессов теплообме-
на и на корректную интерпретацию границ
ных условии на источниках тепла и загрязне-
ний, а также на приточных устройствах.
5.5. Последовательность
проектирования систем
вытесняющей вентиляции
5.5.1. Качество воздуха: критерии
проектирования для стратификации
загрязняющих веществ
Целевым критерием проектирования
в разработках, направленных на обеспечение
качества воздуха, служит условие, при кото-
ром расход приточного воздуха равен сумме
расходов в конвективных потоках на высоте
стратификации. Кроме того, должно быть
обеспечено, чтобы никакие загрязнения, пе-
ремещенные конвективными потоками вверх,
не опускались бы вновь в зону обслуживания.
После тото как будет задан необходимый рас-
ход приточного воздуха, необходимо прове-
рить, удовлетворяются ли требования по кон-
центрации загрязнений и тепловому режиму
в юне обслуживания.
Необходимо заметить, что вертикальная
стратификация загрязняющих веществ проис-
ходит только в том случае, если источник за-
грязнений находится внутри теплого конвек
тивното потока или если загрязняющие ве-
щества легче воздуха. Если источники тепла
и загрязнений пространственно разделены
друг от друга, существует риск того, что за-
грязнения не будут выведены из зоны обслу-
живания.
5.5.2. Температура:
критерии проектирования
для теплового комфорта
Целевыми критериями проектирования
в разработках, направленных на обеспечение
требуемого температурного режима, являют-
ся отвод избытка тепла из зоны обслуживания
и тепловой комфорт. Таким образом, расход
приточного воздуха задается не на основе
учета конвективных потоков, а с учетом:
• требуемой температуры в юне обслужи-
вания (минимальная температура на уровне
пола и максимальная температура на верхней
границе зоны обслуживания);
• максимального вертикального темпера-
турного градиента в помещении.
5.5.3. Блок-схема
процедуры проектирования
На рис. 5.6 представлена блок-схема про-
цедуры проектирования вытесняющей венти-
ляции, учитывающей стратификацию как
температуры, так и загрязняющих веществ.
Практическое применение такой процедуры
демонстрируется на примерах в главе 8. По
представленной схеме следует сделать сле-
дующие замечания:
S1: Обычно уровень стратификации вы-
бирается слегка выше зоны дыхания
S2: Должны учитываться как восходя-
щие, так и нисходящие конвективные пото-
ки воздуха.
S5: Согласно работе NieJsen (1993), кон-
центрация загрязнений в нижней зоне (зоне
обслуживания) составляет 0,1—0,3 концентра-
ции в вытяжном воздухе. Используя наиболее
консервативную оценку 0,3, следует прове-
рить, находится ли концентрация в зоне об-
служивания ниже приемлемого уровня. Если
концентрация загрязнений в зоне обслужива-
ния превышает максимально допустимый
уровень, следует соответствующим образом
увеличить расхей приточного воздуха.
Глава V. Проектирование
Т1: Речь идет:
• о температурных требованиях в зоне об-
служивания (0min на уровне пола и 0тах на
верхнем уровне зоны обслуживания);
• о максимальном температурном градиенте.
ТЗ: Использовать критерии температур-
ного комфорта:
• вычислить показатель вертикальной
стратификации умножением максимального
температурного градиента на высоту поме-
щения;
• оценить температуру воз'духа на уровне
пола, используя «правило 50 %».
Т5: Использовать уравнение (3.2).
Тб: Это может быть сделано, например
исцо.гдзуя метод безразмерных температур,
приведенный в разделе 3.5.
Качество воздуха
Температура
> уровень стратифи
Оценить концентрацию
в зоне обслуживания, с
Выбрать расход
приточного воздуха,
Р,= сумма конвективных потоков
Вычислить концентрацию
загрязняющих веществ
в вытяжном воздухе, с„
Проверить, достаточен ли расход воздуха
в соответствии с законами и стандартами
Вычислить избыток тепла,
который должен быть отведен
вентиляционным воздухом
Вычислить максимальный рост
температуры от приточного
до вытяжного воздуха, 0е - 0S
Выбрать объемный расход воздуха qs с учетом температуры,
качества воздуха и законодательными положениями
Рассчитать объемный
расход приточного воздуха, qs
Рассчитать температуру
приточного воздуха, 9S
Выбрать критерии
теплового комфорта
Определить показатели
расхода конвективных потоков
на уровне стратификации
Вновь произвести оценку
увеличения температуры
воздуха на уровне пола, 0,
Пересчитать вертикальное температурное распределение
в помещении, оценить высоту стратификации
загрязняющих веществ
- I I
ч Выбрать воздухораспределители и обеспечить приемлемые
размеры примыкающей зоны
Результат
Рис. 5.6. Процедура проектирования системы вытесняющей вентиляции
6. Энергетические
аспекты
6.1. Аннотация
Как правило, потребление энергии
вытесняющей вентиляцией не
слишком отличается от потребле-
ния энергии перемешивающей вентиляцией.
Однако имеется ряд различий:
• при заданном качестве воздуха есть ос-
нования полагать, что вытесняющая вентиля-
ция требует меньшего количества воздуха
(в противоположность более ранним предпо-
ложениям, что для вытесняющей вентиляции
требуется больше воздуха);
• вытесняющая вентиляция имеет боль-
ший потенциал для свободного охлаждения
и потребляет меньше энергии для охлажде-
ния, чем перемешивающая вентиляция.
Особенно это заметно в высоких помеще-
ниях;
• воздухораспределители вытесняющей
вентиляции имеют меньшее сопротивление,
чем воздухораспределители перемешива-
ющей вентиляции, поэтому вытесняющая
вентиляция потребляет меньше энергии.
6.2. Меньший расход воздуха
при том же качестве воздуха
Благодаря конвективным потокам, фор-
мируемым вокруг людей, свежий воздух из
нижних слоев переносится н зону дыхания.
Этот эффекЦ наблюдался в лабораторных
условиях Etheridge, Sandberg (1996),
см. рис. 3.27. Таким образом, при том же ка-
честве воздуха для вытесняющей вентиляции
требуется меньший раежй воздуха, чем для
перемешивающей вентиляции.
Пример
Исследуя вытесняющую вентиляцию
с расходом воздуха 5 л/(с-чел.)3 Etheridge
и Sandberg (1996) установили что содержа-
ние загрязняющих веществ в зоне нахожде-
ния сидящего человека составляет 40—50 %
содержания загрязняющих веществ при ис-
пользовании перемешивающей вентиляции
и том же расходе воздуха. Например, для
обеспечения такого же качества воздуха для
сидящего человека при перемешивающей
вентиляции потребовался бы раехц^, боль-
ший 10 л/(с-чел.).
Учитывая, что этют результат получен
при лабораторных измерениях, следует
проявлять осторожность, делая выводит, что
он полностью применим для практической
работы. Одвако представляется вполне ра-
зумным допустить что расход воздуха в вы
тесняющей вентиляции по сравнению с
расходом воздуха в перемешивающей венти-
ляции может быть понижен на 30 %.
Е1
Глава VI. Энергетические аспекты
qs = 6-8 л/с
Рис. 6.1. Для вытесняющей вентиляции расход возду-
ха меньше, чем для перемешивающей вен-
тиляции при одинаковом качестве воздуха
Лучшее качество воздуха за счет конвек-
ции вокруг сидящего человека продемон-
стрировано на основании лабораторных ис-
пытаний. Нам неизвестно никаких публика-
ций по эчцму поводу, касающихся случаев из
реальной жизни и для помещений, в которых
люди постоянно перемещаются. Таким обра-
зом, пока не будут проведены дополнитель-
ные исследования ватой области, не торопи-
тесь сокращать объем подаваемого воздуха.
6.3. Меньшая необходимость
искусственного охлаждения
воздуха
При заданной температуре в зоне обслу-
живания температура вытяжного воздуха,
а тем самым и температура приточного возду-
ха в вытесняющей вентиляции выше, чем
при перемешивающей вентиляции. При
обычной высоте помещений 2,5 м эта раз-
ность обычно составляет около 1-2 °C при
разности температур вытяжного и приточно-
го воздуха 8—10 °C (рис. 6.2).
Перемешивающая вентиляция
Температура в зоне
обслуживания 24 °C
Температура приточного
воздуха 16 °C
Температура 0, "С
Температура вытяжного воздуха 24 ’С
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
16 18 20 22 24 26
Вытесняющая вентиляция
Температура вытяжного воздуха 26 °C
1—,-------<—<—,—।----<----
16 18 20 22 24 26
Температура 0, 'С
Рис. 6.2. Сравнение температурных показателей для вытесняющей и перемешивающей вентиляции
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Перемешивающая вентиляция
Температура вытяжного
Температура приточного воздуха
0S=14’C
Вытесняющая вентиляция
Температура приточного воздуха
9S=18,5"C
Рис. 6.3. Вытесняющая вентиляция наиболее энергетически эффективна в высоких помещениях
Это означает, что в течение года свобод-
ное охлаждение будет использоваться боль-
шее время. Затраты энергии на искусственное
охлаждение воздуха при вытесняющей венти-
ляции будут ниже, чем при перемешивающей
вентиляции. Для более высоких помещений
эта разница заметнее, как видно из приведен-
ного ниже примера.
Пример
В примере рис. 6.3 температура приточного
воздуха при вытесняющей вентиляции 18,5 °C,
а при перемешивающей вентиляции — на
4,5 °C ниже, т. е. 14 °C. Учитывая, что подогрев
воздуха в системе до приточного отверстия
воздухораспределителя составляет примерно
1 °C, при вытесняющей вентиляции свободное
Период свободного охлаждения
при вытесняющей вентиляции (DV)
на 55 дней в году больше,
чем при перемешивающей вентиляции (MV)
Число дней в году
Рис. 6.4. Число дней стояния температуры наружного воздуха в году
Глава VI. Энергетические аспекты
охлаждение наружного воздуха может исполь-
зоваться до температуры 17,5 °C; соответствен-
но, при перемешивающей вентиляции — до
13 °C. На рис. 6.4 представлена связь темпера-
туры наружного воздуха со средним количе-
ством дней в году с данной температурой. Из
графика видно, что в данном примере при вы-
тесняющей вентиляции свободное охлажде-
ние может использоваться на 55 дней в году
больше, чем для перемешивающей вентиля-
ции. Более детальное рассмотрение этого во-
проса дано в работе Butler (2002).
Таким образом:
• в умеренном климате при использова-
нии вытесняющей вентиляции свободное ох-
лаждение может применяться больше дней
в году, чем при перемешивающей вентиляции
(т. е. системы искусственного охлаждения бу-
дут иметь меньше рабочих часов за год);
• в горячем и влажном климате требует-
ся меньшее охлаждение приточного возду-
ха, что обусловливает меньшие затраты
энергии;
• при более высокой температуре приточ-
ного воздуха увеличивается КПД холодиль-
ных систем.
6.4. Меньшее сопротивление
воздухорасп редел ителя
Обычно воздухораспределители для вы-
тесняющей вентиляции имеют очень не-
большое сопротивление. Это облегчает кон-
струирование систем вентиляции с малым
перепадом давления и тем самым с мень-
шим потреблением энергии вентиляторами.
Однако во многих случаях для увязки расхо-
дов воздуха в ответвлениях сети воздухово-
дов устанавливаются клапанами со значи-
тельным сопротивлением. В таких случаях
потенциальная эффективность системы не
используется.
7. Системы управления
и автоматики
7.1. Аннотация
Системы управления вытесняющей
вентиляции не многим отличаются
от систем управления перемеши-
вающей вентиляции. Основное различие за-
ключается в расположении датчиков качества
и температуры воздуха.
Расположение датчиков температуры
и качества воздуха зависит от высоты поме-
щения и типа системы вентиляции.
7.2. Вытесняющая вентиляция
с постоянным расходом
воздуха (CAV)
На практике температура приточного воз-
духа часто сохраняется постоянной, и такой
метод управления дает приемлемые результа-
ты. В этих случаях температурный датчик по-
мещается в зоне обслуживания на высоте I м от
пола. Однако, как видно из рис. 5.5, при возра-
стании тепловой нагрузки растет и температура
в зоне обслуживания. Таким образом, при уве-
личении температуры в помещении температу-
ра приточного воздуха должна уменьшаться.
Для предотвращения сквозняков у пола
температура приточного воздуха должна ме-
няться не слишком сильно. Естественно, это
зависит от производительности воздухорас-
пределителя. Спроектированный для боль-
ших перепадов температуры, или напольный
воздухораспределитель, формирующий хоро-
шо закрученную струю, менее чувствителен
к колебаниям температуры приточного возду-
ха. Как правило, нужно с осторожностью при-
менять в системах вытесняющей вентиляции
охладители воздуха с прямым расширением.
Рис. 7.1. Идеализированное распределение тем-
пературы воздуха по высоте помещения
с изменяющимися тепловыми нагрузками
при различной высоте установки датчи-
ков температуры
Глава VII. Системы управления и автоматики
При регулировании температуры приточ-
ного воздуха с целью обеспечения постоян-
ной температуры в помещении результат за-
висит от высоты установки температурного
датчика, как это видно на рис. 7.1.
7.3. Вытесняющая вентиляция
с переменным расходом
воздуха (VAV)
Вытесняющая вентиляция хорошо подхо-
дит для систем с переменным расходом воздуха.
При уменьшении расходе на воздухорас-преде-
лителе с малой скоростью выпуска воздуха, раз-
мер примыкающей зоны также уменьшается.
В случае переменного расхода воздуха
управление расходом осуществляется в соот-
ветствии с требуемым качеством воздуха или
температурой в зоне обслуживания.
7.4. Места установки датчиков
температуры и качества
воздуха
7.4.1. Помещения обычной высоты
Обычно температурные датчики помещают
в зоне обслуживания на расстоянии от I до
1,5 м от пола. Fitzner(2001) указал, что в поме-
щениях с настенными или свободно стоящими
воздухораспределителями температурный дат-
чик следует помещать на высоте от 0,2 до 0,5 м
(рис. 7.3). Это предотвратит образование хо-
лодного сквозняка у пола, кроме того, такое
размещение датчика влечет минимальные из-
менения температуры приточного воздуха.
Рис. 7.3. Расположение датчиков в помещении с на-
стенными или свободно стоящими воздухо-
распределителями
Эарли воддух подается через пол, Fitzner
(2001) рекомендует устанавливать темпера
турный датчик на полу (на напольном покры-
тии), рис. 7.4. Заметим, что датчик находится
внутри помещения, а не в потоке приточного
воздуха.
В обычном помещении датчики качества
воздуха должны располагаться на высоте
Рис. 7.4. Расположение датчиков в помещении с на-
польными воздухораспределителями
Рис. 7.2. Воздухораспределитель с малой скоростью выпуска воздуха хорошо подходит для режима пере-
менного расхода воздуха (VAV)
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
дыхания сидящего человека, т. е. на расстоя-
нии от 1 до 1,5 м от пола (см. рис. 7.3 и 7.4).
7.4.2. Высокие помещения
В помещениях, в которых люди распола-
гаются на различной высоте, например в
аудиториях, температурные датчики должны
помешаться как в нижней части помещения
так и в верхней части зоны обслуживания
(рис. 7.5).
Рис. 7.5. Расположение датчиков температуры
и качества воздуха в помещении с вы-
сокими потолками
В высоком помещении датчик качества воз-
духа должен располагаться в верхней части зо-
ны обслуживания, потому что именно в этой
зоне важно знать качество воздуха (см. рис. 7.5).
7.5. Логика управления
7.5.1. Помещения обычной высоты
Системы с постоянным расходом
воздуха (CAV)
В помещениях, в которых люди распола-
гаются на одном уровне, температура приточ-
ного воздуха 0S, может управляться в зависи-
мости от температур в зоне обслуживания 0„7.
На рис. 7.6 представлен пример кривой
для системы вентиляции с охлаждением при-
точного воздуха. Если температура в зоне
обслуживания 0OZ превышает определенное
максимальное значение 0,)Z2, температура
приточного воздуха поддерживается на мини-
мальном уровне, скаж.ем, 18 °C (в зависимо-
Температура Не рекомендуется режим,
приточного при котором 0S > 0OZ
воздуха 0S
ния 0QZ
Рис. 7.6. Изменение температуры приточного воз-
духа 0S, в зависимости от температуры
воздуха в зоне обслуживания 0OZ
сти от производительности воздухораспреде-
лителя). "Если 0OZ опускается ниже определен-
ного минимального значения 0ozi, температу-
ра приточного воздуха поддерживается на ее
максимальном уровне, скажем, 20 °C.
В системах без охлаждения температура
приточного воздуха, конечно не может опу-
ститься ниже температуры наружного воздуха.
Системы с переменным расходом
воздуха (VAV)
В системах с переменным расходом возду-
ха кратность воздухообмена может контроли
роваться качеством воздуха и/или температу-
рой в зоне обслуживания.
Если основными источниками загряз-
няющих веществ являются люди, естествен-
ным контрольным параметром является СО2.
Рис. 7.7. Логика управления расходом приточного
воздуха, контролируемого качеством
воздуха (например, концентрацией СО2)
Глава VII. Системы управления и автоматики
Таблица 7.1. Пример логики управления для системы VAV
Температура в зоне обслуживания 0OZ < 21 "С 21 "С < 0OZ < 23 °C еог > 23 °C
Температура приточного воздуха es = 20 °C es = 20 °c см. рис. 7.6
Расход приточного воздуха Qs ~ Qs, min см. рис. 7.8 Qs ~ Qs, max
Логика управления в-этом случае иллюстриру-
ется кривой на рис. 7.7. Эта кривая предста-
влена только в виде примера, и предельные
значения параметра качества воздуха выбира-
ются в соответствии с целевыми параметрами
в каждом конкретном случае.
При наличии весьма умеренного источни-
ка загрязняющих веществ или при отсутствии
такового наилучшим контролирующим пара-
метром может быть температура (рис. 7.8}.
Рис. 7.8. Логика управления расходом приточного
воздуха, контролируемая по температуре
в обслуживаемой зоне
В большинстве случаев контролируются как
температура приточного воздуха, так и расход
воздуха. В таблице 7.1 представлен пример
лирики управления этими параметрами
7.5.2. Высокие помещения
Для высоких помещений применима та же
логика управления, что и для помещений
с обычной высотой. Но для этих помещений
необходимо дополнительно учитывать разность
температур между самым нижним и самым
верхним уровнем зоны обслуживания. Если
разность температур по высоте зоны обслужи-
вания становится слишком большой, ее можно
понизить, увеличив воздухообмен (рис. 7.9).
7.6. Сочетание панелей
охлаждения и вытесняющей
вентиляции
При использовании потолочных охлажда-
ющих панелей температура приточного воздуха
должна поддерживаться постоянной, а управле-
ние температурой в помещении осуществляться
посредством охлаждающих панелей. Наилуч-
шей альтернативой такой системе является си-
стема VAV с управлением от датчика качества
воздуха; охлаждающие панели управляются дат-
чиками температуры в помещении.
Рис. 7.9. Кратность воздухообмена qs, упра-
вляемая разностью температур верхнего
и нижнего уровня зоны обслуживания
— ®oz1
Рис. 7.10. Контроль температуры в помещении
с охлаждающими панелями
8. Примеры проектирования
вытесняющей вентиляции
для конкретных объектов
8.1. Ресторан
В рассматриваемом случае ресторан
имеет два зала: для куряших и некуря-
щих. Для помещения ресторана харак-
терна плотная расстановка мест дзя посетите-
лей. Это типичный случай, в котором опреде-
ляющим параметром является качество воздуха.
8.1.1.Описание
Общая схема ресторана показана на
рис. 8.1.
Таблица 8.1. Характеристики ресторана
Размеры помещения
Общая площадь 132,0 м2
Высота 3,0 м
Объем 396,0 м2
Максимальное количество людей в ресторане
Курящих 48 чел.
Некурящих 48 чел.
Работников ресторана 6 чел.
Максимальное количество посадочных мест 102
Площадь на одного посетителя 1,38 м2
8.1.2. Критерии проектирования
В таблице 8.2 представлены критерии ти>
плового комфорта.
Таблица 8.2. Температура воздуха в зоне обслу-
живания
Максимальная температура 26 "С
Минимальная температура 20 "С
Расчетная температура 23 "С
Максимальный вер- тикальный темпера- турный градиент 2,0 'С/м
Требования владельца ресторана к каче-
ству воздуха:
• соответствие законодательным предпи-
саниям (в большинстве стран имеются на-
циональные требования для расхода вентиля-
ционного воздуха на одного посетителя ре-
сторана);
• хорошее качество вощуха;
• минимизация воздействия табачного ды-
ма на некурящих.
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Рис. 8.1. Ресторан, для которого проектируется вытесняющая вентиляция
8.1.3. Стратегия в гнтиляции
Основной проблемой в зале для курящих
является качество воздуха. Хотя применение
вытесняющей вентиляции дает хорошие ре
зультаты, этого может быть недостаточно
для обеспечения требуемого качества возду-
ха для некурящих. Вентиляция должна быть
спроектирована таким образом, чтобы из ва-
ла для курящих в зад для некурящих дым не
поступал или поступал в минимальном ко-
личестве. Это обеспечивается за, счет созда-
ния подпора воздуха (превышения расхода
приточного воздуха над вытяжным) в зале
для некурящих и разрежением в зале для ку-
рящих. Зона курения (с учетом строитель-
ных элементов) должна быть организована
таким образом, чтобы дым не попадал в зону
для некурящих (рис. 8.2).
8.1.4. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения качества воздуха
Максимальное количество людей, одно-
временно находящихся в помещении, равно
102 чел. Принимая расход вентиляционного
воздуха на одного человека равным 20 л/с,
вычисляем расход воздуха, требуемый для
стратификации загрязняющих веществ над
головами сидящих людей (см. главу 3):
q, = 102 20 л/с = 2 040 л/с (7 344 м’/ч).
Рис. 8.2 Расположение мест для посетителей и схема организации воздухообмена в ресторане
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
8.1.5. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения теплового комфорта
Приведенные в таблице 8.3 данные о те-
плопоступлениях в помещении показывают,
что почти 90 %-теплопоступлений приходится
на посетителей.
и потолка 6 °C. С учетом «правила 50 %» нахо-
дим, что разность температур вытяжного и
приточного воздуха составляет 12 °C.
Однако, учитывая, что большинство
воздухораспределителей не создают сквоз-
няков у пола при меньшем перепаде темпе-
Таблица 8.3. Теплопоступления без учета аккумуляции тепла элементами конструкции здания
Люди 102 чел. 85 Вт/чел. 8 670 Вт 65,7 Вт/м2
Освещение 12 ламп 100 Вт/ламп 1 200 Вт 9,1 Вт/м2
Итого 9 870 Вт 74,8 Вт/м2
В обычный день ресторан открыт на пару
часов в обеденное время и гораздо дольше ве-
чером. Расход воздуха, требуемый для отвода
небыточного тепла, должен определяться
с учетом тепла, аккумулируемого элементами
конструкции здания.
Для данного примера предполагается
что аккумулирование тепла строительными
конструкциями сокращает потребность в ох-
лаждении воздуха на 40 %. Такитч образом,
тепловая нагрузка системы вентиляции со-
ставит:
Фпе1 = 0,6 9,87 кВт = 5,92 кВт,
что соответствует удельной тепловой нагрузке
44 9 Вт/м2.
Высота помещения равна 3 м. Вертикаль-
ному температурному градиенту 2 °С/м соот-
ветствует разность температур воздуха у пола
ратуры, величина в 12 °C представляется за-
вышенной. Примем максимальную раз-
ность температур приточного и вытяжного
воз^'ха:
A0 = 0c-0s= 10 °C.
Графиктемператур для этого случая пока-
зан на рис. 8.3.
Учитывая все сказанное, надодим расход
вентиляционного воздуха:
д, = 490 л/< (1 770 м3/ч).
Комментарий: Максимальное значение
разности температур 10 °C вытяжного и при-
точного воздуха сходна с величиной, обычно
применяемой для перемешивающей вентиля-
ции. Тфким образом, объемный расход возду-
ха, требуемого для отвода избыточного тепла,,
Температура вытяжного воздуха 0е = 26 "С
воздуха 9S= 16 "С ynona9t=21’C
Рис. 8.3. График температуры воздуха в помещении
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
одинаков как для вытесняющей, так и для
перемешивающей вентиляции.
8.1.6. Результаты расчета воздухообмена
Расход вентиляционного воздуха
При сравнении расхода вентиляционного
воздуха, определенного по требованиям к ка-
честву возцу^а и теплового комфорта, нахо-
дим, что для обеспечения качества воздуха
требуется расход 20 л/(с-чел.), в то время как
расход для обеспечения теплового комфорта
существенно ниже.
Поэтому бьц выбран компромисс
<у5 = 10 л/йз-чел.), что соответствует разности
температур приточного и вытяжного воздува
4,9—5 °C. При таких условиях обеспечивается
приемлемое качество воздуха при полностью
заполненном ресторане и допустимая раз-
ность температур Однако большую часть
времени ресторан заполнен только наполови-
ну, и в этом случае расход воздуха .может дохо
дить до 20 л/(с-чел.), что определяет отлич-
ное качество воздуха.
Расчетное качество воздуха
Сидящий человек выделяет около
20 л/чел. СО2 в час юти 0,006 л/с (Recknagel
и др., 2001). Предположив, что концентра-
ция СО2 в приточном (наружном) воздухе
Таблица 8.4. Значения расхода вентиляционного воздуха
Расход воздуха Общий qSI л/с На человека qs/n, л/(с-чел.) На единицу площади помещения qs/Af
л/(с-м2) М3/(ч.М2)
По качеству воздуха 2 040 20,0 15,45 55,6
По тепловому комфорту 490 4,8 3,71 13,4
По национальным стандартам — - - —
Расчетный расход 1 020 10 7,73 27,8
Кратность воздухообмена 9,3 ч’1
Таблица 8.5. Расчетное качество воздуха для системы вентиляции ресторана
Качество воздуха При мин. расходе При макс, расходе
Объемный расход воздуха на человека qs/n 10 л/с 20 л/с
Увеличение концентрации СО2 ~ Cs 600 ppm 300 ppm
Концентрация СО2 в вытяжном воздухе Се 950 ppm 650 ppm
Таблица 8.6. Расчетные значения температуры воздуха для системы вентиляции ресторана
Расход воздуха Qs 1 020 л/с = = 3672м3/ч
Разность температур вытяжного и приточного воздуха ee-es 4,9 "С
Температура воздуха на уровне пола 0f 22,2 "С
Температура приточного воздуха es 19,8 "С
Температура вытяжного воздуха ее 24,7 "С
Средний вертикальный градиент температур s 0,8 "С/м
Температура воздуха на высоте 1,1 м от пола 01,1 м 23 'С
Разность температур воздуха на высоте 1 м от пола в поиточном воздухе 01 м - es 3,3 "С
КО
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
я
с;
о
Температура вытяжного воздуха 9е = 24,7 ’С
3,0
2
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
О
m
о
я
н
о
ф
ф
2
воздуха 0, ’С
Температура приточного Температура воздуха
воздуха 0S= 19,8'С у пола 9f= 22,2 "С
Рис. 8.4. График температуры воздуха в помещении при выбранном расходе вентиляционного воздуха
составляет cs = 350 ppm, мы можем вычислить
концентрацию СО2 в вытяжном воздухе се
(таблица 8.5). Помним при этом, что качество
воздуха в зоне дыхания выше, чем в вытяж-
ном воздухе.
Расчетные значения температур
Расчетные данные по температуре воздуха
для выбранного расхода представлены в
таблице 8.6 и на рис. 8.4.
8.1.7. Размещение
воздухораспределителей
Места расположения
воздухораспределителей (ВР)
При определении мест установки возду-
хораспределителей следует помнить, что
многие рестораны в течение срока службы
вентиляционной системы могут изменяться
несколько раз. Поэтому воздухораспредели-
тели и воздуховоды должны размешаться та-
ким образом, чтобы при реконструкции по-
мещения вентиляционная система требовала
лишь небольших изменений. Более того, при
проектировании вентиляционной системы
не должно выдвигаться требований убрать
или переставить мебель из тех или иных
мест, если управляющий ресторана полагает
наиболее целесообразным размещение ме-
бели именно в этих местах.
Воздухораспределители размещаются
вблизи двух колонн BP I и ВР 2 и в проходе за
дверью между кухней и рестораном ВР 3,
см. рис. 8.2. Возможно, в этих местах не бу^ют
столиков для посетителей, поэтому при
необходимости примыкающая зона может
быть большой. Воздухораспределители не
устанавливаются у стен, т. к. в этом случае
они могли бы находиться слишком близко
к некоторым столикам.
Воздухораспределители ВР 1 l ВР 2
Воздухораспределители ВР 1 и ВР 2 уста-
навливаются, как показано на рис. 8.5. Рядом
с двумя расположенными тамясолоннами ши-
риной 0,7 м устанавливаются два полуцилин-
дрических настенных воздухораспределителя
такого же диаметра. Сами воздухораспреде-
лители показаны на рис. 8.6.
На рис. 8.7 представлена диаграмма
примыкающей зоны для таких воздухорас-
пределителей. На плане посадочных мест
видно, что ноги сидящих людей могут на-
ходиться не ближе чем 1,5 м от воздухора-
спределителя. Из рис. 8.7 можно понять
что каждый воздухораспределитель может
подавать в зал воздух с расходом более
350 л/с. Несколько перестраховываясь из
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Рис. 8.5. Воздухораспределители ВР 1 и ВР 2
Рис. 8.6. Полуцилиндрические пристенные возду-
хораспределители, установленные в по-
зиции 1 и 2
Рис. 8.7. Длина примыкающей зоны для ВР 1
и ВР 2
соображений безопасности, выбираем зна-
чение расхода ВР I и ВР 2:
qs = 320 л/с.
Некоторые места расположены ближе
чем 1,5 м от ВР 2. Для защиты этих мест от
сквозняка между ними и ВР 2 устанавливают-
ся перегородки, как показано на рис. 8.8.
Воздухораспределитель ВР 3
На рис. 8.9 показана прямоугольная по-
верхность, отведенная для установки ВР 3.
Ширина передней стороны поверхности
Рис. 8.8. Перегородки между воздухораспредели-
телями и ближайшими столиками, защи-
щающие посетителей от сквозняков
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 8.9. Место для ВРЗ
Рис. 8.12. Расположение вытяжных устройств
Рис. 8.10. Один из воздухораспределителей для
установки в месте 3
Расход приточного воздуха q, л/с
Рис. 8.11. Длина примыкающей зоны для ВР 3
равна 2,5 м, высота — 1,25 м. Расстояние меж
ду воздухораспределителем и ногами ближай-
шего посетителя около 1,5 м. На этой поверх-
ности в качестве устройства ВР 3 устанавлива-
ются два плоских воздухораспределителя
(рис. 8.10). Каждый из ни.х имеет размеры: вы-
соту — 1 м, ширину - 1,1 м, глубину — 0,3 м.
На рис. 8.11 представлена зависимость длины
примыкающей зоны от расхода приточного
воздуха при перепаде температуры 3 °C При
длине примыкающей зоны 1,5 м каждая уста-
новка подает около 180 л/с, а обе — соответ-
ственно 360 л/с.
Комментарий: При установке двух или бо-
лее воздухораспределителей близко друг
к другу потоки воздуха из них сливаются
и примыкающая зона становится больше, чем
у одного отдельно стоящего воздухораспреде-
лителя. Принимая во внимание этот эффект,
расход приточного воздуха для ВР 3 умень-
шен с 360 л/с до 320 л/с.
Общий расход вытяжного воздуха в по-
мещении составляет 1 020 л/с. Для предот-
вращения перемещения воздуха в зал для
некурящих вытяжка из зала для курящих
производится более интенсивно, чем из да-
ла для некурящих. Кроме того, между дву-
мя залами под потолком крепится завеса.
Ее положение показано на рис. 8.12.
(См. также рис. 8.13.)
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Рис. 8.13. Воздушная завеса между залами для курящих и некурящих
8.1.8. Основные показатели проекта
Таблица 8.7. Основные показатели проекта ресторана
Общий избыток тепла 74,8 Вт/м2
Избыток тепла, отводимый вентиляцией 45,5 Вт/м2
Расход вентиляционного воздуха 7,73 л/(с-м2) = = 27,8 м3/(ч-м2) 10 л/(с-чел.) = = 36 м3/(ч-чел.)
Кратность воздухообмена 9,3 ч '
8.2. Офис
Основной'задачей вентиляции в офисе яв-
ляется борьба с избыточным теплом. Каче-
ство воздуха обычно обеспечивается боль-
шим количеством воздуха, требующегося для
ассимиляции теплоизбытков.
8.2.1. Описание
Офисное помещение показано на
рис. 8.14. На этом же рисунке обожачены ме
ота установки воздухораспределителей и рас-
положение вытяжки.
Таблица 8.8. Размеры помещения
Длина 4,2 м
Ширина 2,4 м
Высота 2 5м
Общая площадь 10,1 м2
Объем помещения 25,2 м3
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Обычно в помещении находится один че-
ловек и иногда на более или менее длительное
время могут находиться два человека.
8.2.2. Критерии проектирования
Основной задачей вентиляции является
обеспечение теплового комфорта. Для этою
при проектировании используются критерии
описанные в таблице 8.9
Таблица 8.9. Температура воздуха в зоне обслуживания
Максимальная температура 24 "С
Минимальная температура 20 "С
Максимальный вер- тикальный темпера- турный градиент 2 ’С/м
Требованиями по качеству воздуха явля-
ются:
• соответствие законодательным (норма-
тивным) требованиям;
• хорошее качество воздуха.
8.2.3. Стратегия вентиляции
В офисных помещениях качество воз-
духа не является основной проблемой.
В большинстве случаев вентиляция приме-
няется для ассимиляции избыточных те
пловыделений. Однако вытесняющая вен-
тиляция используется во многих офисных
помещениях, поэтому в примере мы пока-
зываем процесс проектирования вентиля
ционной системы, взяв в качестве критерия
качество воздуха.
8.2.4. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения качества воздуха
Расход вентиляционного воздуха
Решая задачу обеспечения качества возду-
ха, следует учитывать, что сидяший человек
в основном находится в нижней части поме-
щения, поэтому выбираем высоту стратифи-
кации загрязняющих веществ 1,3 м от пола
(рис. 8.15).
Рис. 8.15. Уровень стратификации загрязняющих
веществ - 0,3 м выше головы сидящего
человека
В помещении, показанном на рис. 8.15,
имеются два источника тепловыделений: сам
человек и настольная лампа.
Графическое представление расхода воз-
духа в конвективном потоке qv от сидящего
человека, голова которого находится на высо-
те 1,3 м от пола, показано на рис. 3.20. При
вертикальном температурном градиенте по-
мещения 0,3 °С/м, q., приблизительно равен
25 л/с. При температурной стратификации
около 1,5 °С/м расход конвективного потока
приблизительно равен:
4v, человека ^0 л/с.
Настольная лампа может рассматриваться
как точечный источник. 60-ваттная лампа
выделяет около 20 Вт тепловым излучением,
а 40 Вт — конвекцией. Таким образом, под-
ставляя в формулу в качестве мощности те-
плового источника 40 Вт, получаем:
qv=5 (40)'*• 0,35/3 = 2,3 л/с.
На рис. 3.20 указано значение расхода
конвективного потока 3,5 л/с. Большие
значения результатов измерений расхода
могут объясняться тем фактом, что лампа
является все-таки не точечным, а реальным
источником, имеющим конечные размеры.
Поэтому мы принимаем следующее значе-
ние расхода:
Ч\, лампы — 3 л/с.
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Количество требуемого вентиляционного
воздуха с учетом стратификации равняется
сумме расходил в конвективных потоках на
выбранном уровне стратификации:
= 20 л/с + 3 л/с — 23 л/с (83 м3/ч).
При этом мы не учитываем расход в пото-
ке холодного воздуха от окна и другие во )му-
щающие потоки воздуха, предполагая их пре-
небрежимо малыми по сравнению с уже рас-
смотренными.
Качество воздух»
Концентрация загрязняющих веществ
в вытяжном воздухе вычисляется следующим
образом.
Принимая выделение СО, от одного чело-
века равным 20 л/ч (0,00556 л/с) (Recknagel
и др., 2001), получаем значение превышения
концентрации СО2 в вытяжном воздухе над
концентрацией в приточном воздухе:
Асе = 0,00556 / 31 = 179 ppm.
(В данном примере для расчета превыше-
ния концентрации СО2 в вытяжном воздухе
над концентрацией в приточном воздухе сле-
довало принимать расход воздуха г/, — 12> л/с).
Согласно проведенным исследованиям
(Nielsen, 1993, 2), концентрация в нижней зо-
не (зоне обслуживания) составляет долю,
равную 0,1—0,3 концентрации в вытяжном
воздухе. Skistad (1994) считает, что величина
доли составляет 0,5—0,7 для офиса с расходом
воздуха 21,1 л/(с чел.). В данном примере
принят коэффициент 0,3. Значение превы
шения концентрации СО, в зоне дыхания над
концентрацией в приточном воздухе:
Асехр = 0,3 Дсе = 0,3 • 179 ppm = 54 ppm.
Принимая концентрацию СО2 в наруж
ном воздухе 350 ppm, получаем концентра-
цию в зоне дыхания
сехр = 350 ppm + 54 ppm ~ 404 ppm.
Сравнивая с обычно принимаемым пре
дельным значением концентрации СО2,
равным 1 000 ppm, находим, что качество
воздуха при заданных условиях очень хоро-
шее. Проведя аналог ичные вычисления для
перемешивающей вентиляции, получим
значение концентрации в зоне дыхания та-
кое же, как и в вытяжном воздухе, то есть:
350 ppm + 260 ppm = 610 ppm (для расхода
воздуха <yv = 21,3 л/с).
Такое качество воздуха-также можно приз-
нать очень хорошим.
8.2.5. Расчет воздухообмена
из условий обеспечения теплового
комфорта
Тепловой баланс в помещении пред-
ставлен в таблице 8.10. Для упрощения расче-
тов мы пренебрегаем потерей или притоком
тепла от окружающих предметов, но учитыва
ем аккумулирование тепла конструктивными
элементами здания и дневные теплоцосту-
пления от солнечной радиации, используя
для этих показателей типичные «чистые» зна-
чения, т. е. освобожденные от всех прочих
возмущающих факторов.
Таблица 8.10. Тепловой баланс офисного помещения
Освещение 100 Вт
Люди 85 Вт
Солнечная радиация 200 Вт
Итого 385 Вт
Максимальная, допустимая на практике
разность температур равна 8—Ю °C (при
условии, что воздухораспределитель может
функционировать при таком перепаде без
образования слишком большой примы-
кающей зоны). Приняв значение разности
температур 9 °C, находим результирующий
расход воздуха:
Ф _
q pcp(0e-es)
=385 Вт_ । (
1,20 кг/м3-1 004 Дж/(кг-°С)-9”С
= 0,036 м3/с = 36 л/с.
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
8.2.6. Результаты расчета воздухообмена
Расход вентиляционного воздуха
Расход вентиляционного нвяяуха, необходи-
мый ддя ассимиляции избыточных тепловыде-
лений, много больше расхода, требующегося
для обеспечения хорошего качества воздуха, по-
этому выбираем большее иi этих двух значений:
qs = 36 ц/с(130 м’/ч).
Расчетное качество воздуха
Производя такие же вычисления, что и в раз-
деле 8.2.4, получаем следующие результаты:
Таблица 8.11. Расчетная концентрация С02
Приточный воздух 350 ppm
Количество человек в помещении 1 2
Увеличение концентрации вследствие присутствия людей 167 ppm 333 ppm
Зона обслуживания 433 ppm 517 ppm
Вытяжной воздух 517 ppm 683 ppm
Расчетная температура
Применяя «правило 50 %» и взяв для по-
казателя увеличения температуры от уровня
Таблица 8.12. Расчетные значения температуры
Температура воздуха на уровне пола 0f 20,5 "С
Температура приточного воздуха 6s 16,0 "С
Температура вытяжного воздуха ее 25,0’С
Средний вертикальный температурный градиент S = ДО/Az 1,8 "С/м
Температура на высоте 1,1м от пола 0qz = 01,1 22,5 "С
Температура на высоте 1,8 м от пола 01.8 23,7 "С
приточного до температуры вытяжного воз-
духа значение 9 °C, а температуру приточ
ного воздуха 16 ^С, получаем результи-
рующее распределение температуры в по-
мещении.
На рис. 8.16 представлен график распре-
деления температуры воздуха.
Комментарий: Во всех примерах воздух по-
дается при очень низкой температуре. Поэто-
му очень важно, чтобы проектировщики вы-
бирали воздухораспределители, способные
воздуха 0S=16 "С у пола 9f= 20,5 "С
Рис. 8.16. График температуры воздуха в помещении
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
«Холодный» сквозняк
у пола как следствие
низкой температуры
притока
Температура воздуха 9, ’С
Рис. 8.17. Воздухораспределители с низкой тем-
пературой притока могут вызывать «хо-
лодный» сквозняк у пола
духа производится от внутренней стены за
дверью. В результате — зона сквозняков уда-
лена от ног людей. Кроме того, в атом месте
воздухораспределитель не закрывается ме-
белью. Вытяжное устройство также распо-
ложено во внутренней стев», при: «том ко-
личество вытяжных каналов минимально
(рис. 8.19).
На рисунке 8.20 представлен пример под-
ходящего воздухораспределителя. Он монти-
руется в стену, передняя панель воздухорас-
пределителя имеет ширину 600 мм, высоту
500 мм.
Комментарий: Документация на воздухо-
распределитель действительна для разности
температур зоны обслуживания и притока
5 °C. На рис. 8.16 видно, что ожидаемая
Температура воздуха 0, ’С
Рис. 8.18. Воздухораспределитель с хорошим пе-
ремешиванием воздуха
работать при таком перепаде температуры без
образования сквозняков у пола.
Для решения здфй проблемы необходимо
применять воздухораспределители с хоро-
шим перемешиванием внутреннего и приточ-
ного воздуха.
8.2.7. Размещение
воздухораспределителей
Места расположения
воздухораспределителей
Вентиляционное оборудование часто
размещают таким образом, что приток воз-
Рис. 8.19. Воздухораспределитель, вытяжное
устройство и воздуховоды в поме-
щении
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
разность температур приточного воздуха и
воздуха зоны обслуживания больше 6 °C . По
этому размеры примыкающей зоны будут
больше указанных на диаграмме производи-
теля (рис. 8.20).
Более того, если воздухораспределитель
размещается не на плоской стене, а в углу, при-
мыкающая зона также увеличивается. Однако
это не имеет решающего значения — будет ли
примыкающая зона больше на один метр или
чуть больше (рис. 8.21). Поэтому можем ска-
зать, что выбранный воздухораспределитель
подходит для поставленных целей.
Перед окончательным выбором воздухо-
распределителя необходимо выяснить, на ка-
кой высоте производился замер скорости,
указанной в документации (2 см, 5 см или
10 см над полом). Если эти данные специаль-
но не указаны в документации соответ-
ствующая информация должна быть получе-
на у производителя.
Рис. 8.20. Выбор воздухораспределителя для
офиса
8.2.8. Основные показатели проекта
Рис. 8.21. Примыкающая зона перед воздухораспре-
делителем
Таблица 8.13.
Основные показатели для офисного помещения
Избыточные тепловыделения 38,2 Вт/м2
Избыточные тепловыделения, ассимилированные вентиляционным воздухом 38,2 Вт/м2
Расход вентиляционного воздуха
На 1 м2 3,6 л/с (12,9 м3/ч)
На человека 36 л/с (130 м3/ч)
Кратность воздухообмена 5,1 ч-1
8.3. Аудитория
Рассмотрим выбор системы вентиляции
для аудитории, служащей примером помеще-
ния, в котором люди сидят на разной высоте.
8.3.1. Описание
Схема аудитории представлена на
рис. 8.22. Курение в помещении запрещено.
В аудитории может находиться максимум
280 человек, но обычно аудитория заполнена
только частично
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Обычный режим использования аудито-
рии: помещение занято в течение 45 минут
после чего следует перерыв 15 минут. Работа
в помещении начинается с 08:15 утра, закан-
чивается приблизительно в 15:00.
Таблица 8.14. Параметры аудитории
Размеры помещения
Высота 6,0 м
Средняя ширина 15,5 м
Длина 22,0 м
Общая площадь 341,0 м2
Объем 1 600 м3
Максимальное количество людей в помещении 280 чел.
Площадь на человека 1,14м2
Таблица 8.15.
Температура воздуха в зоне обслуживания
Максимальная температура 26 °C
Минимальная температура 20 °C
Оптимальная (целевая) температура 23 °C
Максимальный вер- тикальный темпера- турный градиент 2,0 ° С/м
8.3.2. Критерии проектирования
В качестве критерия качества воздуха вы
двигается требование недопустимости превы-
шения концентрации СО2 в зоне дыхания ве-
личины I 000 ppm.
8.3.3 Стоатегия вентиляции
Аудитория — высокое помещение, и ос-
новной проблемой в нем является тепловыде-
ления от людей. Вентиляция вытеснением
представляется в >том случае оптимальным
решением.
На рис. 8.23 показаны два варианта разме-
щения воздухораспределителей. Оба вариан-
та успешно применялись на практике. Пои
размещении, показанном на рис. 8.23а, воз-
дух подается перед слушателями, а при разме-
щении на рис. 8.236 — под сиденья. В обоих
случаях удаление воздуха производится из
верхней зоны на уровне потолка.
Когда люди сидят на разной высоте, воз-
дух подтекает к конвективным потокам с раз-
ных уровней (рис. 8.24). Таким образом, каче-
ство воздуха для сидящих в верхней части по-
мещения будет хуже, чем для людав в нижней
части помещения.
Размещение воздухораспределителей под
сиденьями было бы хорошим решением если
бы можно было «удержать» свежий воздух между
рядами, как показано на рис. 8.25а. Однако из-за
наличия разрыва рядов, например ступенями
ЕЛ
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Рис. 8.23. Организация воздухообмена в аудитории: а - приток воздуха перед слушателями; б - приток
воздуха под сиденья
Рис. 8.24. Конвективные потоки вокруг людей, сидящих в аудитории на разной высоте
Рис. 8.25. Приток воздуха под сиденья: а - приточный воздух удерживается между рядами; б -
опускается вниз по ступеням
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Таблица 8.16. Теплопоступления в аудитории при максимальном заполнении
Люди в помещении 280 чел. 85 Вт/чел. 23 800 Вт с > 69,8 Вт/м2
Освещение 341 м2 10 Вт/м2 3 410 Вт 10,0 Вт/м2
Итого 27 210 Вт с > 79,8 Вт/м2
Тепло, ассимилированное вентиляционным воздухом (с учетом аккумуляция тепла конструкциями здания и нестационарных эффектов) 19 047 Вт с 55,9 Вт/м2
прохода, свежий воздух будет опускаться вниз
вдоль ступеней, стекать, как вода; и не будет по-
падать в конвективные потоки вокруг людей.
В данном примере мы выбираем подачу
воздуха под сиденья и вытяжку в потолке, как
показано на рис. 8.236.
8.3.4. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения теплового комфорта
Теплопоступления в помещении предста-
влены в таблице 8.16. Основными источника-
ми тепловыделений являются люди, находя-
щиеся в аудитории. В течение 45 минут ауди-
тория испытывает максимальную нагрузку,
затем она освобождается на 15 минут перед
следующей лекцией. Расчетная величина те-
плопоступлений может быть определена с
учетом режима использования помещения и
аккумулирования тепла элементами кон-
струкций. Мы приняли что вентиляционный
воздух должен ассимилировать 70 % злакси-
мальной тепловой нагрузки.
Перед расчетом расхода вентиляционного
воздуха рассмотрим распределение темпера-
туры в помещении. Во-первых, если мы пред-
положим, что 1/3 общего повышения темпе-
ратуры в помещении приходится на рост тем-
пературы от уровня подачи приточного возду-
ха до температуры воздуха у пола, темпера-
турное распределение будет приблизительно
таким, как представлено на рис. 8.26 при
удовлетворении требований по температуре
(см. раздел 3.6). В этом случае значения тем-
пературы лежат в расчетных границах. Раз-
ность температуры вытяжного и приточного
воздуха становится равной 9 °C, в результате
расход воздуха принимает значение 1 757 л/с
(6 324 м’/ч).
Температура приточного
воздуха 0S = 17 'С
Температура воздуха
у пола 0OZ = 20 'С
Рис. 8.26. Эмпирическое распределение температуры согласно «правилу 30 %»
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Температура приточного Температура воздуха
воздуха 0S = 16 'С у пола 0OZ = 21 'С
Рис. 8.27. Распределение температуры согласно «правилу 50 %»
Следует стремиться к более равномерному
температурному распределению, при кото-
ром температура верхней части помещения
будет ниже, а температура у пола — выше.
Для достижения э<гого могут быть ис-
пользованы вовдухорас пределители с хоро-
шим уровнем перемешивания приточного
и внутреннего воздуха, либо их можно раз-
местить под сиденья. В этом случае «прави-
ло 50 %» в отношении температурного рас-
пределения является более вероятным
(рис. 8.27). Для такого случая разность тем-
пературы вытяжного и приточного воздуха
10 °C и, соответственно, расход воддуха
1 581 л/с (5 691 м’/ч).
8.3.5. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения качества воздуха
В данном случае преследуется цель полу-
чения структуры потока воздуха, показанной
на рис. 8.25п. Однако мы знаем, что в конце
рядов структура потока более сходна с пред-
ставленной на рис. 8.256. Это означает, что
при определении расхода вентиляционного
воздуха мы должны быть реалистами и не
рассчитывать на все преимущества выте-
сняющей вентиляции.
Например, необходимый расход вентиля
ционного воздуха в случае применения пере-
мешивающей вентиляции может быть опре-
делен следующим образом.
Максимальное увеличение концентрации
СО2 на человека равно:
Лссо,2 * (1 000 — 350) ppm = 650 ppm
(при условии, что концентрация СО2 в при
точном воздухе равна 350 ppm)
Минимальный расход вентиляционного
воздуха на человека определяется как:
<lJn = nqc(>2/\cCO2 =
0,006
=---------- = 9,2 л/(с-чел.).
650-Ю”6
При наличии 280 человек в помещении
минимальный расход воздуха при хорошей
перемешивающей вентиляции в стационар-
ных условиях равен:
<?ь = 280-9,2 л/с = 2 576 л/с (9 274 м’/ч).
Как сделать параметры вытесняющей
вентиляции лучше, чем перемешивающей?
При подаче 9,2 л/с на человека под сиде-
нья мы можем получить выигрыш из-за эф-
фекта, описанного в главе 3 (рис. 3.25 и 3.27).
Качество воздуха в зоне дыхания будет суще-
ственно лучше, чем при использовании
неремешивающей вентиляции Это положе-
ние иллюстрируется на рис. 8.28.
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
cs=350 ppm
а) Перемешивающая вентиляция
Вытяжной воздух
а <7е = 9,2л/(с • чел.)
'р/ се= 1 000 ppm
Приточный воздух
<7S = 9,2л/(с • чел.)
cs= 350 ppm
б) Вытесняющая вентиляция
Рис. 8.28. Концентрация загрязнений в зоне дыха-
ния. Сравнительные характеристики
для перемешивающей и вытесняющей
вентиляции
8.3.6. Рециркуляция
Расчеты показывают, что расход воздуха,
требующийся как для обеспечения качества
воздуха, так и для теплового комфорта, мень-
ше оптимального для применения выте-
сняющей вентиляции. В этом случае исполь-
зование рециркуляции может быть интерес
ным решением в таких климатических усло-
виях, где рециркуляция становится более
экономичным способом использования воз-
духа, чем применение наружного воздуха. Об-
щие параметры системы рециркуляции пред-
ставлены на рис. 8.30.
В качестве примера предположим, что
расход приточного воздуха q, равен 10 л/с на
человека и 40 % приточного воздуха составля-
ет рециркуляционный воздух. Концентрация
СО2 в вытяжном воздухе задается соотноше-
нием:
где се — концентрация СО2 в вытяжном воз-
духе, ppm;
ср — концентрация СО2 в наружном воз-
духе, ppm; ср = 350 ppm:
?со2 — выделения СО2 при дыхании одно-
го человека, л/с; qC02 = 0,006 л/с;
qp — расход наружного воздуха, л/(с-чел.);
<?р = 6л/(с-чел.).
Подставляя эти значения, получаем:
се = 350 ppm + 0,006/6 = 1 350 ppm.
Концентрация СО2 в приточном воздухе
определяется как:
, (S.3)
9s
где qr — расход рециркуляционного воздуха,
л/(с-чел.); qr = 4л/(с-чел.);
л — расход приточного воздуха, л/(с- чел.);
qs = 10 л/(с-чел.).
В результате получаем:
cs = (4 л/с • 1 350 ppm +
+ 6 л/с-350 ррт)/10 л/с = 750 ррт.
Концентрация СО2 в зоне дыхания сехр
задается в виде:
= 2 (Се - Cs) + cs, (8.4)
^exp
где £ехр — индекс влияния Человека (см. раз-
дел 3.10.2).
По рис. 3.27 мы можем оценить индекс
влияния человека в диапазоне от 3 до 4 при
расходе приточного воздуха 10 л/с. Это оз-
начает, что при есхр = 3 ожидаемая концентра-
ция СО2 в зоне дыхания равна:
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
сехр = 1/3 (1 350 ppm — 750 ppm) +
+ 750 ppm = 950 ppm.
При ee)q, = 4 мы получаем:
сехр = 1/4 (1 350 ppm — 750 ppm) +
+ 750 ppm = 900 ppm.
Наружный воздух
др = 6л/(с- чел.)
ср= 350 ppm
Рециркуляционный воздух
рг = 4л/(с • чел.)
сг= 1 350 ppm
Рис. 8.29. Результаты расчета расхода воздуха
с применением рециркуляции
8.3.7. Обсуждение результатов
Результаты расчетов показывают, что ка-
чество воздуха и требования теплового ком-
форта могут быть обеспечены при расходе
воздуха, меньшем 20 л/(с-чел.), т. е. величи-
ны, которая была раньше признана необхо-
димой для вытесняющей вентиляции. Таким
образом, применение рециркуляции и пра-
Вытяжной воздух
<7е= 10л/(с • чел.)
f се= 1 350 ppm
<7соз= 0,006 л/с • чел.,
qs = 10 л/(с • чел.)
cs= 750 ppm
Рис. 8.30. Вентиляция вытеснением с рециркуля-
цией воздуха для аудитории
вильное размещение воздухораспределителей
позволяет уменьшить расход наружного воз-
духа приблизительно на 40 % по сравнению
с перемешивающей вентиляцией.
Комментарий: Представленные здесь тео-
ретические расчеты, так же как и субъектив-
ные наблюдения из практического опыта,
указывают на преимущества применения вы-
тесняющей вентиляции. Однако эти выводы
пока еще не проверены экспериментально.
8.3.8. Размещение воздухораспределителей
Положение воздухораспределителей
Воздухораспределители размещаются
под сиденьями. В настоящее время имеется
Таблица 8.17. Значения расхода вентиляционного воздуха при максимальной заполняемости аудитории
Расход вентиляционного воздуха Общий Qs. л/с На человека Qs/n, л/(с«чел.) На единицу площади помещения qs/Af
л/(с«м2) м3/(ч»м2)
Расход наружного воздуха 1 680 6 4,9 17,7
Расход рециркуляционного воздуха 1 120 4 3,3 11,8
Расход вентиляционного воздуха 2 800 10 8,2 29,5
Кратность воздухообмена 6,3 ч-1
Гласа VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Рис. 8.31. Зал заседаний
множество воздухораспределителен различ-
ного типа, поэтому при их выборе необходи-
мо убедиться, что размеры примыкающей
зоны и температурные характеристики дан-
ного устройства не создают сквозняков у ног
сидящих в помещении.
Положение вытяжных устройств
Вытяжные устройства должны располаг
гаться в самой высокой точке помещения.
8.3.9. Основные показатели проекта
Основные показатели проекта приведены
в таблице 8.17.
8.4. Зал заседаний
Рассмотрим пример расчета системы вен-
тиляции для зала заседаний, используемого
обычно различного рода советами или коми-
тетами.
8.4.1. Описание
Основные параметры помещения пред-
ставлены в таблице 8.18.
Рассчитаем в соответствии с разделом 5.5
требуемые значения расхода воздуха и на их
основании определим расположение и харак-
теристики воздухораспределителей и вытяж
ных устройств.
Таблица 8.18. Параметры зала заседаний
Размеры помещения
Высота 2,8 м
Длина 9,0 м
Ширина 4,7 м
Общая площадь 42,3 м3
Объем 118,4м3
Максимальное количество людей в помещении 14 чел.
Площадь на одного человека 3,0 м2
8.4.2. Критерии проектирования
В качестве критериев теплового комфорта
выбраны значения параметров, указанные
в таблице 8.19.
Требуется очень высокое качество воздуха
с максимальной концентрацией СО2 в зоне
обслуживания:
^oz. max 600 ppm.
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Таблица 8.19.
Температура воздуха в зоне обслуживания
Максимальная температура 24 'С
Минимальная температура 20 °C
Оптимальная температура 22 °C
Максимальный вертикальный температурный градиент 1,5 "С/м
8.4.3. Стратегия вентиляции
В данном случае может применяться как
перемешивающая, так и вытесняющая венти-
ляция. Максимальная тепловая нагрузка со-
ставляет 78 Вт/м2 (см. тепловой баланс поме-
щения в таблице 8.21). Плотность заполнения
помещения людьми (на одного человека при-
ходится 3 м2) довольно низкая.
Таким образом, нет очевидных причин для
применения вытесняющей вентиляции. Одна-
ко мы включили анализ вентиляции вытесне-
нием для зала заседаний в качестве альгернати
вы, а в конце главы проведем оценку выбора.
8.4.4. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения качества воздуха
Для обеспечения требуемого качества
воздуха выбираем уровень стратификации
над головами сидящих людей, над кото-
рыми формируются конвективные потоки.
В разделе 3.6.6 было установлено, что в этих
условиях требуемый расход воздуха соста-
вляет 20 л/с на человека. Так как обычно
в помещении кроме людей нет никаких дру-
гих требующих учета источников конвек-
тивных потоков, расход воздуха для 14 че-
ловек равен:
q = 20 л/(с-чел.) • 14 чел. =
= 280 л/с (1 008 м3/ч).
При расходе 20 л/(с-чел.) увеличение
концентрации СО2 в вытяжном воздухе по от-
ношению к приточному выражается в виде:
0,006 л/с
= ------= 0,0003 = 300 ppm.
20 л/с
Концентрация СО2 в приточном воздухе
такая же, как и в наружном, а именно
cs = 350 ppm. Концентрация СО2 в вытяжном
воздухе составит:
сс = cs + 300 ppm = 650 ppm.
Концентрация СО2 почти удовлетворяет
требуемому значению (600 ppm) при исполь-
зовании перемешивающей вентиляции. Ана-
логично разделу 8.2.4 находим концентрацию
СО2 на высоте дыхания человека (1,1—1,5 м от
пола):
coz = 350 ppm + 0,5 • 300 ppm = 500 ppm.
Мы предполагаем, что для сидящего че-
ловека действует эффект, описанный в раз
деле 3.10.2, благодаря которому концентра-
ция СО2 во вдыхаемом воздухе будет еще
ниже.
Полученные результаты представлены
в таблице 8.20 и на рис. 8.32.
Таблица 8.20. Концентрация СО2
Выделение СО2 ЧсОг 0,006 л/(с-чел.)
Расход воздуха q 20 л/(с-чел.)
Повышение концентрации СО2 в вытяжном воздухе по отношению к приточному “ Cs 300 ppm
Концентрация СО2 в наружном воздухе Cs 350 ppm
Концентрация СО2 в вытяжном воздухе Се 650 ppm
Концентрация СО2 в зоне дыхания COz 500 ppm
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Максимально
Вытяжной воздух допустимое значение
200 300 400 500 600 700 800 900 1 000 1 100
Концентрация СО2 с, ppm
Рис. 8.32. Концентрация СО2
8.4.5. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения теплового комфорта
Тепловой баланс
Помещение имеет одну наружную стену.
Теплопередача через внутренние стены, пол
и потолок отсутствует. Таким образом, нам
нужно рассмотреть только наружною стену.
Основным источником теплопоступлений
является инсоляция, которая рассчитывает-
ся с учетом угла наклона солнца над гори-
зонтом, параметров поглощения, отражения
и пропускания излучения для окна и харак-
теристик аккумулирования тсхигы поверхно-
стями помещения. Величина, обозначенная
в таблице 8.21 как «инсоляция», является
эффективным средним значением, которое
необходимо учитывать при проектировании
вентиляции.
Вертикальное температурное
распределение
Для расчета вертикального распределе-
ния температур в помещении используем
«правило 50 %» (см. раздел 3.6). Геометриче-
ские параметры определяются по таблице 8.22
и рис. 8.33.
Расход вентиляционного воздуха
Расход воздуха q определяется в зависимо-
сти от величины ассимилированного тепла Ф
(см. таблицу 4J2I), и разности температур
вытяжного и приточного воздуха 0С — 9S,
(см. таблицу 8.22):
= ____Ф_____=
67 pcp(ee-es)
= 2 367 Вт =
1,004 кДж/(кг-°С) -1,20 кг/м3-8,4 °C
= 234 л /с = 842 Mfyfc.
8.4.6. Результаты расчета
воздухообмена
При выборе в качестве критерия проекти-
рования качества воздуха необходимый рас-
ход воздуха равен 280 л/с. а при выборе кри-
терием проектирования теплового комфорта
этот показатель равен 234 л/с. Выбираем
большее из этих двух значений:
<?ь = 280 л/с = I 008 «S/ч.
EJ
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Таблица 8.21. Тепловой баланс помещения
Максимальные теплопоступления в летнее время
Люди 14 чел. 85 Вт/чел. 1 190 Вт
Освещение 42,3 м2 15 Вт/м2 635 Вт
Теплопоступления через наружные ограждения 140 Вт
Инсоляция 402 Вт
Максимальные теплопоступления 2 367 Вт
Удельные теплопоступления 56 Вт/м2
Максимальные теплопотери в зимнее время
Теплопотери через стены и окна 825 Вт
Удельные теплопотери 19 Вт/м2
Таблица 8.22. Распределение температуры воздуха в соответствии с «правилом 50 %»
Требуемая температура воздуха на высоте 1,1 м от пола 0oz 22 "С
Макс, вертикальный температурный градиент 6s 1,5 "С/м
Температура воздуха у пола 0f 20,4 °C
Высота помещения h 2,8 м
Разность температур вытяжного воздуха и воздуха у пола 0e-0t 4,2 °C = sh
Температура вытяжного воздуха 9е 24,6 °C = ef + sh
Температура приточного воздуха 0s 16,2 °C = 6t - s/1
Общая разность температур по всему помещению бе _ 9s 8,4 °C
Разность температур воздуха зоны обслуживания и приточного воздуха 0oz “ 9s 5,9 °C
Рис. 8.33. Распределение температуры воздуха в соответствии с «правилом 50 %•
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объекте
8.4.7. Размещение
воздухораспределителей
Имеется несколько возможных вариантов
размещения. Рассмотрим два варианта.
Рис. 8.34. Подача воздуха от торцевой стены
Расчет скорости воздуха перед воздухорас-
пределителем рассмотрен в разделе 4.5, где при-
водится уравнение (4.8):
С = Ю~3 Лрр!
где — расход приточного воздуха на метр
длины воздухораспределителя, л/(с-м);
КОр — постоянная вожухораспределителя.
Расход! приточного воздуха записывается
в следующем виде.:
= 280 л/с / 4,7 м = 60 л/(с • м).
Постоянная воздухораспределителя КПроце-
нивается значением 3,5. Таким образом, макси
мальная скорость вдоль пола выражается как:
1$= 10~’-60-3,5 = 0,21 м/с.
Подача воздуха из угловых
воздухораспределителей
Расход воздуха от каждого воздухораспре-
делителя составляет:
= 280 л/с / 2 = 140 л/с.
Разность температур внутреннего и при-
точного воздуха:
0oz - 9, = 6 °C.
Рис. 8.35. Подача воздуха из угловых воздухорас-
пределителей
Выбор воздухораспределителя по каталогу
производителя
По каталогу производителя выбираем воз-
духораспредсллтедь (рис. 8.36). Диаметр при-
точного воздуховода — 250 мм, радиус
приточной поверхности — 380 мм. Длина при-
мыкающей зоны при перепаду температуры
ДО = 6 °C равна 1,8 м.
Рис. 8.36. Угловой воздухораспределитель
Рис. 8.37. Размеры примыкающей зоны (в соответ-
ствии с каталогом производителя)
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Теоретический расчет
примыкающей зоны
Для определения постоянной воздухо-
распределителя АЬг можно использовать
формулу (4.6),
где е — коэффициент эжекции, в ~ 1,5;
bm = 1 (радиальный поток);
а0 — угол расширения воздушного потока,
«о = ?t/2;
8 = 0,15 м (полагаем высоту потока при
точного воздуха равной 0,15 м).
Пдд&гановка этих шачсний в формулу
дает:
е Ьт
А),г = О,р -^- = 5,7.
«о о
Длина примыкающей зоны может быть
найдена из уравнения (4.5):
!„ = 0,005 ^ЛОг =
= 0,005-140-5,7 = 4,0 м.
На рис. 8.38 представлен расчетный раз
мер примыкающей зоны одного воздухо-
распределителя
Рис. 8.39. Воздушные потоки двух воздухораспре-
делителей
водителя и теоретическими расчетами. По
данным производителя, рассмотренное рас-
положение воздухораелределитедген можно
считать хорошим тогда как согласно теорети-
ческим расчетам оно недопустимо из-за воз-
никающего сквозняка вдоль пола.
В таком случае необходимо связаться
с производителем и запросить гарантию на
работу установок или провести его лабора-
торное испытание.
8.4.8. Расположение вытяжных устройств
Вытяжные устройства можно поме-
щать в любое место на потолке. В данном
Рис. 8.38. Расчетный размер примыкающей зоны
одного воздухораспределителя
Следует отметить, что примыкающие
зоны нескольких воздухораспределителей пе-
рекрывают друг ^руг-а, н в этом случае мы не
можем для определения параметров примы
кающей зоны использовать теоретические
построения.
Вввдушные потоки воздухораспределите-
лей сливаются в параллельный поток, как по-
казано на рис. 8.39.
Комментарий: Пример показывает значи
тельное расхождение между данными произ-
случае помещение расположено вдоль ко-
ридора с вытяжными каналами, устано-
вленными нал; потолком. Расположение
вытяжных устройств на практике показано
на рис. 8.40.
8.4.9. Обогрев помещения
Максимальная потребность в тепле в зим-
нее время составляет 825 Вт. Отопление мо-
жет быть обеспечено радиаторами под окна-
ми (рис. 8.41).
КЗ
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Рис. 8.41. Отопление помещения радиаторами
8.4.10. Обсуждение
Качество воздуха с концентрацией СО2
ниже 1 000 ppm может быть обеспечено пе-
ремешивающей вентиляцией при расходе
воздуха 130 л/с. Вентиляционный воздух
не сможет ассимилировать избыточное те-
пло (разность температур вытяжного
и приточного воздуха составляет 15 °C).
Следует рассмотреть возможность исполь-
зования потолочных панелей охлаждения
(рис. 8.42).
8.4.11. Основные показатели проекта
Основные показатели проекта приведены
в таблице 8.23.
8.5. Помещение класса
Рис. 8.43. Помещение класса
8.5.1. Описание
В примере зал заседаний (см. раздел 8.4)
рассматривается как помещение класса. Раз-
личие состоит в числе находящихся в поме-
щении людей.
Рис. 8.42. Применение панелей охлаждения по-
зволяет сократить расход воздуха
Таблица 8.24. Параметры помещения класса
Размеры комнаты
Высота 2,8 м
Длина 9,0 м
Ширина 4,7 м
Общая площадь 42,3 м2
Объем 118,4м3
Макс, количество находящихся в классе людей 64 чел.
Площадь на одного человека 0,7 м2
Таблица 8.23. Основные показатели проекта зала заседаний
Показатель Общий На человека На единицу площади
Расход вентиляционного воздуха 280 л/с 1 008 м3/ч 20 л/с 72 м3/ч 2,4 л/(с-м2) 8,5 м3/(ч-м2)
Кратность воздухообмена 8,5 ч1 - -
Макс, потребность в тепле 825 Вт - 19,5 Вт/м2
Макс, количество человек в зале 14 - -
Тепло, ассимилируемое вентиляцией 2 367 Вт - 56,0 Вт/м2
Разность температур вытяжного и приточного воздуха 8,4 °C - -
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
8.5.2. Критерии проектирования
Критерии теплового комфорта в основ-
ном такие же, как и в предыдущем при лере
Для максимальной тцщто.вой нагрузки допу-
скается значение вертикального градиента
температур 2 °С/м.
Таблица 8.25.
Температура воздуха в зоне обслуживания
Максимальная температура 24 °C
Минимальная температура 20 °C
Оптимальная температура 22 °C
Максимальный вертикальный температурный градиент 2,0 °С/м
Требуется качество воздуха с максималь-
ной концентрацией СО2 в зоне обслуживания
с„7, max = 1 000 ppm.
8.5.3. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения качества воздуха
При выборе расхода вентиляционного
воздуха 20 л/а на человека, обеспечивающего
стратификацию над головами людей, общий
расход будет равен 64-20 л/с = 1 280 л/с
(4 600 м3/ч), или 30 лДс-м2) ~ 110 м’/(ч-м2):
кратность воздухообмена — 29 ч_|. Такой рас-
ход воздуха обеспечивает его качество, нам-
ного превосходящее требуемый уровень
coz max = 1 000 ppm. Исходя из этого, делаем
следующие выводы.
Требуемый уровень качества воздуха
coz max = । 000 ppm может быть обеспечен пе-
ремешивающей вентиляцией при расходе
воздуха 9,25 л/(с• чел.,). Такое значение расхо-
да воздуха получено следующим расчетом:
?С02
(к= -----— =
^С.О2 так
0,006 л/с
I 000 ррт — 350 ррт
= 9,25 л/с = 3,33 м'/(ч- м’),
гд$<7Со2 — выделение СО2 находящимся в по-
кое человеком, л/с; qCO1 = 0,006 л/с;
6eo2 max — максимально допустимая кон-
центрация СО-2, ррт; сСо2тах ~ । 000 ррт;
cs — концентрация СО2 в приточном воз-
духе. ppm; с, = 350 ррт.
Верхняя кривая на рис. 8.44 показывает,
как концентрация СО2 в перемешивающей
вентиляции (cCo2maj меняется в.зависимости
от расхода воздуха. В вытесняющей вентиля
ции можно ожидать более высокого качества
воздуха в зоне дыхания. J-theridge и Sandberg
(1996), см. рис. 3.27, показали, что для значе
ний расхода воздуха от 9 до 5 л/(с-чел.) кон
центрация СО2 В в зоне дыхания составляет
только 20—50 % концентрации в зоне об, iy
живания. Если предположить, что повыше-
ние концентрации в зоне дыхания по отно-
шению к приточному возику составляет 50 %
повышения концентрации в перемешива-
ющей вентиляции (в соответствии со значе-
нием индекса влияния человека г^р = 2), по-
лучаем значение концентрации в зоне дыха-
ния — нижняя кривая на рис. 8.44.
Таким образом, можно предположить,
что требуемое качество воздуха может быть
обеспечено при расходе вощуха, близком
5 л/(с-чел.). Так как звбораторные исследо-
вания Etheridge и Sandberg (1996) не получили
подтверждения на практике, мы слегка пере
страховываемся и выбираем значение расхода
воздуха </, = 7 л/(с чел.). Общий расход возду-
ха составит:
J, = 7 л/(с-чел.)-64 чел. =
= 448 л/с =1613 м3/н,
Концентрация
в вытяжном воздухе
се, MV
Е 1 500
•SO 000
500
сехр = 1 000 ррт
для значений
расхода воздуха
5-9 (л/с)/чел.
Концентрация
в зоне дыхания
сехр, Щхр = 2
Концентрация
в приточном воздухе,
cs = 350 ppm
10 15 20 25
Удельный расход
воздуха, (л/с)/чел.
Рис. 8.44. Зависимость концентрации СО2 от рас-
хода воздуха на одного человека
КН
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Таблица 8.26. Тепловой баланс для классной комнаты
Максимальные теплопоступления в летнее время
Люди 64 чел. 85 Вт/чел. 5 440 Вт
Освещение 42,3 м2 10 Вт/м2 423 Вт
Теплопоступления через наружные ограждения - - 140 Вт
Инсоляция - - 402 Вт
Максимальные теплопоступления - - 6 406 Вт
Тепло, аккумулированное конструкциями здания (30 %) - - 1 922 Вт
Тепло, ассимилируемое вентиляционным воздухом - - 4 484 Вт
Удельные теплопоступления - - 106 Вт/м2
Максимальные теплопотери в зимнее время
Теплопотери через стены и окна 825 Вт 19 Вт/м2
что соответствует удельному значению расхо-
га ноугуха:
<7^=448/42,3 (л/е)/м' =
= 10,6 (л/с)/м2 = 38,2 (м3/ч)/м2.
3.5.4. Расчет воздухообмена из условий
обеспечения теплового комфорта
Тепловой баланс
В данном случае производятся такие же
тасчеты, что и в предыдущем случае (зал
оседаний). Различием является количе-
ство находящихся в помещении людей. По-
этому для теплового баланса в помещении
класса справедливы данные, приведенные
в таблице 8.26.
Расе» воздуха должен обеспечить отвод
избытка тепла Ф при-заданной максимальной
разности температуры вытяжного и приточ
ного воздуха 0е — 0s. 'Максимальная разность
температур задается максимальным градиен-
том температур в помещении:
6е - 0, = 2 °С/м • 2,8 м = 5,6 °C,
0e-0s = 2(0e-0t)= 11,2 °C.
ис. 8.45. Распределение температуры в соответствии с «правилом 50 %
Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях
Таблица 8.27. Распределение температуры в соответствии с «правилом 50 %»
Требуемая температура воздуха на высоте 1,1 м от пола 9oz 22 °C
Макс, вертикальный температурный градиент S 1,5 "С/м
Температура воздуха у пола 0OZ 20,4 °C
Высота помещения h 2,8 м
Разность температур вытяжного воздуха и воздуха у пола 0e-ef 4,2 °C = sh
Температура вытяжного воздуха 9е 24,5 °C = 0t + sh
Температура приточного воздуха 0S 16,2°C = 0f-sh
Общая разность температур по всему помещению 9е — 9, 8,3 °C
Разность температур воздуха зоны обслуживания и приточного воздуха 0OZ - 9s 5,8 °C
Расход вентиляционного воздуза опреде-
ляется по формуле:
Ф
q ^P(0e-0s)
4 484 Вт
1,004 кДж7(кг-°С)-1,20 кт/«’ 11,2 °C
= 332,3 д/с = 1 196 м^/ч.
Применяя «правило 50 получим распре-
деление температуры, указанное в таблице 8.27
и на рис. 8.45.
8.5.6. Размещение
воздухораспределителей
Расход вентиляционного воздуха 448 л/с
почти в два раза больше, чем дця зала заседа-
ний (см. предыдущий пример). В классе труд-
но найти такое место для установки воздухо-
распределителей. чтобы не возникали сквоз-
няки в зоне обслуживания.
8.5.5. Результаты расчета воздухообмена
Расход воздуха, необходимый для обес-
печения качества воздуха 448 л/с2 больше
расхода вентиляционного воздуха, требуе-
мого для ассимиляции тепловыделений
332 л/с. Поэтому мы выбираем большее из
Этих значений:
= 448 л/с = 1 613 м7ч.
При значении расхода воздуха 448 л/с раз-
ность температур приточного и вытяжного
воздуха составит:
Угловые возду> ораспределители
Рис. 8.46. Примыкающие зоны для угловых ВР
(данные производителя)
Ф
<ер-еч) = -
е s срР<7
4 484 Вт
1,004 кДж /(кг-°С) -1,20 кг/м’-448 л/с
= 8,3 °C.
Одним из вариантов является размещение
в каждом углу класса по воздухораспределите-
лю (рис. 8.46). Однако учащихся, сидящих
близко к ВР, могут беспокоить сквоаяяки. За-
менам, что эти выводы основаны на данных
производителя о размере примыкающейзоны.
ЕЯ
Глава VIII. Примеры проектирования вытесняющей вентиляции для конкретных объектов
Если провести теоретические расчеты, анало-
гичные выполненным в предыдущем примере
(см. раздел 8.4.7), выявится наличие сквозняка
ддоль всего пола. Поэтому в реальном случае
следует соблюдать осторожность и, возможно,
провести лабораторные испытания.
Настенные воздухораспределители
ДругоИ вариант — установка воздухорас-
пределителей вдоль внутренней стены класса,
рис. 8.47, на расстоянии приблизительно 9 м.
Расход доздуха (в расчете на I м длины иозду-
хораспредалителя) составит:
qJL = 448 /9 (л/ф/м = 75 (л/с)/м.
По формуле (4.8) д^я значения постоянной
воздухораспределителя 3,5 определим макси-
мальное значение скорости воздуха у полд:
ух= 1С)-’-75-3,5 = 0.26 м/с.
Величина скорости больше обычно ука-
зываемой как «предельной для сквозняка*-
0,2 м/с. Возникшая проблема решается уста-
новкой еще одного устройства на противопо-
ложной стене, что, однако, приводит к удоро-
жанию проекта.
8.5.7. Обсуждение результатов
Как было показано, подача необходимого
расхода воздуха в класс является непростой за-
дачей. Это связано с трудностями по выбору
воздухораспределителей с малыми размерами
Воздухораспределитель
Рис. 8.47. Подача воздуха от внутренней стены
примыкающей зоны и, возможно, с необходи-
мостью подачи меньшего расхода воздуха из
ближайших к людям воздухораспределителей.
Расчеты для определения качества возду-
ха, температурных условий и возможности
формирования зон со сквозняком проводи-
лись для гюлностъю заполненного помеще-
ния и максимальной тепловой нагрузки. Как
известно, максимальный случай возникает
очень редко. На практике для обеспечени: за-
щиты от сквозняков необходимо применять
режим управления расходом приточного воз-
духа, используя систему VAV.
8.5.8. Основные показатели проекта
Основные показатели проекта приведены
в таблице 8.28.
Таблица 8.28. Основные показатели проекта для класса
Показатель Общий На человека На единицу площади
Расход вентиляционного воздуха 448 л/с 1613 м3/ч 7 л/с 25,2 м3/ч 10,6 л/(с-м2) 38,1 м3/(ч-м2)
Кратность воздухообмена 13,6 ч-’ - -
Макс, потребность в обогреве 825 Вт - 19,5 Вт/м2
Макс, количество человек в помещении 64 чел. - -
Избыток тепла,отводимый вентиляцией 4 484 Вт - 106,0 Вт/м2
Разность температур вытяжного и приточного воздуха 8,3 "С - -
9. Литература
Alamdari Е displacement Ventilation and Gooled
Ceilings. Proceedings of Roomvent’98. Stoe kholm
1998.
Bach H. at al. Gezielte beliittungder Arbeitsbereiche in
produktionsballen zum Abbau dcr Schadstoftbelstung.
Forschungsbericht HLK-1-92 1SS& 0943-013 X.
1993.
Batchelor G. К Heat convection and buoyancy
effects in fluids // Quart. J. Roy. Met. Soc. 80. 1954.
P. 339-358.
Brohus H and Nielsen P V Personal Exposure in
Displacement Ventilated Rooms // In: Indoor Air:
International Journal of Indoor Air Quality and
Climate. 1996 A. Vol. 6. № 3. P. 157-167.
Brohus H. Influence of the cooled ceiling on
indoor air quality in a displacement ventilated
space examined by means of computational fluid
dynamics. Proceedings of Roomvent’98.
Stockholm, 1998.
Brohus H. and Nielsen P. V. (1996 B). CFD .Models of
Persons Evaluated by Full-Scale Wind Channel
Experiments. In: Roomvent’96. Proceedings of the
5th International Conference on Air Distribution in
Rooms. Yokohama, Japan. July 17—19, 1996 /
Murakami, S. (ed.). Vol. 2, P. 137—144.
Brohus H. and Ryberg H. (1999) The Kappa Model —
a Simple Model for the Approximate Determination
of Vertical Temperature Distribution in Rooms.
Department of Building Technology and Structural
Engineering, Aalborg University.
Brouns C., Waters B. A guide to contaminant removal
effectiveness. Technical note Al VC 28:2. Al'VG, 1991.
• Butler D. (2002). Air conditioning using displace-
ment ventilation to maximize free cooling. BRE, UK.
To be published.
• CEN Report, 1997. CR 12792 Ventilation for build-
ings — Terminology, symbols and units, (revised and
completed version expected to be upgraded into
buropean Standard by year 2002).
• CBN Report. 1998: CR 1752 Design criteria for
indoor environment.
• Elterman V. M. 1980. Ventilation of Chemical Plants.
Moscow: KH1M1A.
Etheridge D., Sandberg. Building Ventilation —
Theory and Measurement, Wiley. M... 1996.
• Fjtzner K. 1991. Quelliiftung in Theorie und Praxis,
Japanisches Journal fiir Heizungs und Klimatechnik,
Heft I, 1994- und CC1. Heft 5, 1991.
• FitznerK. 1996. Displacement ventilation and cooled
ceilings, results of laboratory tests and practical
installations Proc. Indoor Air 1996, Nagoya.
• Fitzner K. 2001. Pjfeate communications.
• Goodfellow, Howard and Esko Tahti (2001).
Industrial Ventilation Design Guidebook. Academic
Press, 2001, 1520 pages.
• Halton OY (2000). Displaoement Ventilation De sign
Guide, 01.2000.
Hagstront K., Sandberg E., Kostela H., Hautalampi T.
(2000). Classification for the room air conditioning strate-
gies. Building and Environment to be published in 2000.
• ISO 7730, 1994. Moderate thermal environ-
ments - Determination of the PM V and PPD in-
dices and specification of the conditions for ther-
mal comfort.
ej
miiiiiiiii in mill iiiiiiiiiiiiiiii iiiiiii min iniiiimu ini hi mi и iiiiiiiiiiiiiiiiiiii in iiiiii
Литература
Jacobsen, Т V. and Nielsen P V. (1992). Velocity and
temperature distribution in flow from an air inlet device
with displacement ventilation. Roomvent'92. P. 21.
ISBN 87-9X2652-6-2.
Jaluria Y. 1980. Natural convection, beat and mass
transfer. Pergamon Pre$s.
Jin Y. 1993. Particle trail .port in turbulent buoyant
plumes rising in a stably stratified environment.
Ph. D. Thesis, Dept, of Building Services
Engineering. KTH, Stockholm.
Kofoed P. 1991. Thermal plumes in ventilated rooms.
Ph. D. TheeW, Aalborg.
Kriihne H. 1995. Experimentelle und theoretische
Untersuchungen zur Quelluftstromung, Dissertation
TUBerlin.
Kriihne H., Fifzner, K. 1995. Luftqualitat in der
Atemzone von Personen mit Quelluftstromung. Luft-
und Kaltefechnik 12/1995.
LivtchakA., Nall D., Displacement Ventilation (2001).
Application for Hot and Humid Climate. Submitted
for Proceedings of Clima 2000 / Napoli 2001.
Mierzwinski S. 1981. Air motion and temperature
distribution above a human body in result of natural
convection. A4. serien № 45, Inst, for Uppv. - о Vent,
teknik, KTH, Stockholm.
Morton B. R., Taylor G., Turner J. S. 1956.
Turbulent gravitational convection from maintained
and instantaneous sources. Proc. Royal Soc., Vol.
234 A. P. I.
Mundt Ц 1990. Convection flows above common
heat sources in rooms with displacement ventilation.
Proc ROOMVENT'90 Oslo.
Mundt L. 1992. Convection Flows in Rooms with
Temperature Gradients — Theory and Measurements.
ROOMVENT'92. Proceedings of the Third
International Conference on Air Distribution in
Rooms. Vol. 3. Aalborg.
Mundt E. 1994. Contamination Distribution in
Displacement Ventilation — Influence of Disturbances.
Building and Environment, Vol. 29v № 3.
Mundt E. 19J6. The Performance of Displacement
Ventilation Systems Experimental and Theoretical
studies. Ph. D. ThesR, Bulletin № 38, Building
Services Engineering, KTH, Stockholm.
Mundt E. 2001. \o)i-buoyant pollutant sources and
particles in displacement ventilation. Building and
Environment, Vol. 36, № 7.
Hickel J. 1990. Air Distribution in Displacement
Ventilation (in Danish). WS* Taknisk Forlag A/S
Copenhagen. March.
ISislsen P V. 2000. Velocity Distribution in a Room
Ventilated by Displacement Ventilation and Wall-
Mounted Air Terminal Devices. Energy and
Building. Vol. 31/3. P. 179-187.
JWsen P. V 1996. Temperature Distribution in a
Displacement Ventilated Room. In ROOMVENT'96:
Proceedings of the 5th International Confueence on
Air Distribution in rooms, Yokohama, Japan. July
17-19. 1996 / Ed. by Murakami, S. Vol. 3. P. 323—
330. ISBN 4-924557-01-3.
Nielsen P V. 1994 (A). Velocity Distribution in a
Room with Displacement Ventilation and Low-Level
Difftjsers. International Report, LEA Annex 20.
Aalborg University.
Nielsen Р V. 1994 (Bk Stratified Lk>w in a Room with
Displacement Ventilation and Wall-Mounted Air
Terminal Devipee.ASHRAETransaction. Vbl. 100. Pan I.
Theisen P V. 1993 (A). Air Distribution in Rooms —
Room Air Movement and Ventilation Effectiveness.
International Symposium on Room Convection and
Ventilation Effectiveness. ISRACVE, ASH RAE. Tokyo.
Nielsen P. V. 1993 (B). Displacement Ventilation —
Theory and Design, Aalborg university. ISfiN 0902
8002 L19306.
Nielsen P V. 1992. Velocity Distribution in the I low
from a Wall-Mounted Diffuser in Rooms with Displa
cement Ventilation. Presented at ROOMVBWT*92.
Third Int. Conf, on Air Distribution in Rooms, Aal-
borg, Denmark.
Nielsen P V, Ffoff L. and Pedersen L. G. (1988).
Displacement Ventilation by Different Types of
Diffusers. 9th AIVC. Conference on Effective
Ventilation. Giient, Belgium.
Nordtest method. Ajr Terminal Devices:
Aerodynamic Testing and Rating at Low Velocity, NT
WS 083: A. ISSN 02X3-7226. I inland, 2002.
Popiolec Z. 1981. Problems of testing and mathemat-
ical modeling of plumes above human body and other
extensive heat sources. A4-serien № 54, Inst, for
Uppv. - о Vent. Teknik. KTH, Stockholm.
Recknagel, Sprengerand Schramek (Tasohenbuch fur
Heizung und Klimatechnik 0I/Q2 ISBN 3-486-
26450-8.
Schmidt W. 1941. Turbulente Ausbreitung eines
Stromes erhitzer LuftZAMM. Bd. 21. № 5.
Skistad H. 1994. Displacement Ventilation. Research
Studies Press, John Wiley & Sons, Ltd. West Susssx.
UK.
Skaret B. 2000. Ventilasjonsteknisk hand-bok.
Handbok 48, Noyges Byggforskningsinstitutt ISBN
82-536-0714-8.
Stymne H., Sandberg M., MattsMui M Dispersion
pattern of contaminants in a displacement ventilated
room implications for demand control. 12th Al\'C
conference. Ottawa, Canada, 1991.
Sutcliffe H A guide to air change efficiency.
Technical note AIVC 28, AJVCf 1990.
Tan H., Murata T, Aoki K,, Kurabuchi T. (1998).
Cooled ceilings / displacement ventilation hybrid air
conditioning system - Design Criteria. Proceedings of
Roomvcnt'98. Stockholm.
Tapola (1|?B3). Dimensioning and control of
Displacement ventilation in Industrial Premises:
Ministry of Trade-and industry. 'Energy department,
serie D.173. Helsinki, 1983.
Turner .1. S. (1973). Buoyancy effects in fluids.
Cambridge University Press. ISUN"0 521 08423 X.
Zeldovitch Y. B. 1937. Fundamental Principles for
Free Convective Plumes. Journal of the Experimental
and Technical Physics. Vol. 7(12). Moscow.
т
Техническая библиотека НП «АВОК»
Техническая библиотека НП «АВОК>
СЛОВАРЬ &
DICTIONARY
смжкочмемйло
А. Н Дмитриев, Ю А Табунщиков.
И Н Коаалм Н В Шило*
Технической библиотека НП «АВОК»
Терминологический
словарь
по '
Руководство по оценке
экономической
эффективности
инвестиций
в энергосберегающие
мероприятия
англо - русский
русско - английский
Техническая библиотека НП «АВОК»
отоплению,
вентиляции,
кондиционированию воздуха
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СИСТЕМ ОВК
ВЫСОТНЫХ
И. Ф. Ливчак
А. Л. Наумов
Вентиляция
'йимичвсмае Слбииотви» НП «ЯВОК*
СТО НП «АВОК»
1.05-2006
УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ В ПРОЕКТАХ
ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ,
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
И ТЕПЛОХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ
ISBN 5-98267-019-7
НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ПАРТНЕРСТВО
«Инженеры по отоплению, вентиляции,
кондиционированию воздуха, теплоснабжению
и строительной теплофизике» (НП «АВОК»)
www.abok.ru
Техническая библиотека НП «АВОК»: более 10 книг
(урнал «Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха,
эплоснабжение и строительная теплофизика» (АВОК) издается
1990 года
Сурнал «Энергосбережение» издается с 1995 года
Сурнал «Сантехника» издается с 1998 года
Официальный сайт НП «АВОК» - www.abok.ru
Информация о деятельности Партнерства, каталог членов АВОК,
злиотека научных статей (около 900 статей) и много другой полезной
еобходимой информации.
Некоммерческое Партнергтв<
«АВОК» «Инженеры по отоплению, венти
ляции, кондиционированию воздуха, те
плоснабжению и строительной теплофизи
ке» создано в 1990 году.
Объединяет индивидуальных и коллек
тивных членов.
В настоящее время коллективными чле
нами НП «АВОК» являются 295 российских}
зарубежных фирм и организаций: проект
ных, производственных, монтажных, торго
вых, консалтинговых, исследовательских к
учебных, работающих в области деятельно
сти Партнерства
С1990 года АВОК является членом евро-
пейской ассоциации REHVA, а с 1991 года -
ассоциативным членом американского об-
щества ASHRAE.
Деятельность «АВОК»
• Разработка новых и пересмотр дей-
ствующих нормативно-методических и ре-
комендательных документов
• Участие в проектах и строительстве де-
монстрационных энергоэффективных зда-
ний
• Проведение специализированных кон-
ференций, выставок, семинаров
• Издание специализированной литера-
туры
• Участие в работе родственных между-
народных организаций, международных
форумах, выставках, съездах и конферен-
циях
107031, Москва,
ул. Рождественка, д. 11
Тел./факс: (495) 621-8048,
621-6429, 621-6031
E-mail: abok@abok.ru www.abok.ru
Представительство в Санкт-Петербурге
Тел./факс: (812) 275-1338
E-mail: abokspb@mail.wplus.net
Европейское качество
от российского производителе
Москва, Локомотивный пр-д, дом 21, офис 208. Тел. (495) 228 77 77, факс (495) 228 77 01. E-mail: arktika@arktika
Санкт-Петербург, ул. Разъезжая, 12, офис 43. Тел. (812) 325 4715. E-mail: arktika@arktika.quantum.ru
www.arktika.ru
Хакон Скистад (редактор)
Элизабет Мундт
Питер Нильсен
Ким Хагстрем
Йорма Райлио
Вытесняющая вентиляция
в непроизводственных зданиях
Группа подготчвки русского издания
Главный редактор М. М. Бродач
Научный редактор Е. О. Шилькрот
Перевод с английского Л. И, Баранов
Ответственный за выпуск Н. В. Шилкин
Ответственный за производство А Н. Галуша
Редактор П. А. Корсунская
Дизайн и компьютерная верстка В. И. Ткач, Р. Н. Сурин
Корректоры Н. О. Рычкова, Н. В. Киселева
Издание подготовлено компьютерным центром издательства «АВОК- ПРЕСС
107031, Москва, ул. Рождественка, д. 11
Тел.: (495) 621-8048, 621-7286
www.abok.ru e-mail: support@abok.ru
Подписано к печати 03.11.2006
Формат 70x108/16. Бумага мелованная. Гарнитура Ньютон.
Печать офсетная. Усл. пен. л. 9,1. Тираж 1500 акз.
Заказ № 0623820.
© 'Издательство «АВОК-ПРЕСС». 2006
© Rchva, Federation of European Heating and Air-conditioning Associations 2002
Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленного электронного оригинал-макета
в ОАО «Ярославский полиграфкомбинат»
150049, Яроела'вль, уд. Свободы, 97
i И I г1 х' и да
и liks.
О "29654 1 "980028 тацая •
<ниге приведены общие сведения о 4
ртине распространения воздушных и тепловых —
токов в помещениях с вытесняющей вентиляцией,
конвективных потоках, формирующихся над
точниками тепловыделений,
здухораспределителях, применяемых для подачи
здуха в помещения с вытесняющей вентиляцией,
осмотрены вопросы стратификации температуры
здуха и концентраций вредных выделений по
юоте помещений, распределения скорости
здуха в обслуживаемой зоне. Приведены
имеры проектирования систем вытесняющей
нтиляции для ряда непроизводственных
мещений: обеденного зала ресторана, офиса,
ебной аудитории, зала заседаний, класса.