Основным условием нормальной жизнедеятельности человека является определенное состояние окружающей среды и, в первую очередь, воздуха. Атмосферный воздух представляет собой механическую смесь газов, состоящую в основном из азота, кислорода и водяных паров. Сухой воздух вблизи Земли содержит 78,09 % азота, 20,95 % кислорода, 0,95 % аргона, 0,03 % углекислого газа. На долю остальных газов (водорода, гелия, неона, криптона, ксенона, метана и др.) приходится всего лишь 0,01 %. Без преувеличения можно сказать, что по степени важности состав воздуха является приоритетным даже относительно состава продуктов питания. В подтверждение этого можно отметить, что человек потребляет в сутки продуктов питания примерно 3 кг, а воздуха 15 кг, в том числе 15 литров кислорода в час. В то же время человек выделяет в час углекислого газа 18-36 л, влаги - 40-415 г, тепла - 300-1000 кДж.
Накопление выделений различного вида и изменение температуры воздуха сильно сказывается на самочувствии людей. Так, при увеличении температуры окружающей среды с 20 до 36 °С производительность работы человека снижается в 5 раз. Особенно это проявляется в промышленных городах, где воздух загрязнен отходами производств, выхлопными газами автомобилей, пылью и т. п. Частицы пыли поглощают водяной пар, вследствие чего уменьшается прозрачность воздуха, увеличивается число пасмурных дней, ухудшается прохождение солнечных лучей, необходимых для нормальной жизни на Земле.
Основными нормируемыми параметрами воздуха в помещении являются: температура, влажность, скорость движения, газовый состав, наличие механических частиц пыли.
Создание оптимального состава воздушной среды в помещении может осуществляться путем удаления образовавшихся тепло-, газо-и влагоизбытков, пыли и добавления необходимого количества свежего воздуха с предварительной его подготовкой (охлаждение или нагрев, осушка или увлажнение, фильтрация и др.). Эти процессы обеспечиваются с помощью систем кондиционирования и вентиляции (СКВ).
Вентиляция — (от лат. ventilatio — проветривание) — организованный воздухообмен, предназначенный для создания воздушной среды, благоприятной для здоровья человека, а также отвечающей требованиям технологических процессов, сохранения оборудования, материалов, продуктов и др.
Кондиционирование воздуха — создание и автоматическое поддержание в закрытых помещениях температуры, влажности, чистоты, состава, скорости движения воздуха, которые являются наиболее благоприятными для самочувствия людей (комфортное кондиционирование) или ведения технологических процессов, работы оборудования и приборов (технологическое кондиционирование).
В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями наиболее благоприятная температура в общественных, административно-бытовых помещениях должна быть 20-22 X, а допустимые колебания в теплый период — от 20 до 28 "С, в холодный и переходной периоды — от 18 до 22 °С.
Относительная влажность считается оптимальной в диапазоне от 30 до 60 % в теплый период и 30-45 % в холодный и переходной периоды. Верхняя допустимая граница относительной влажности — 65 %.
Чтобы разрушить создаваемую телом человека оболочку газовых выделений, необходимо организовать движение воздушной среды. Однако чрезмерно увеличивать скорость движения воздушной среды недопустимо из-за возникающего чувства дискомфорта и возможности простудных заболеваний. При температуре воздуха 20-25 'С допустимой скоростью движения воздуха является 0,2-0,3 м/с — для легких работ, 0,4-0,5 м/с — для работ средней тяжести и 0,6 м/с — для тяжелых работ.
В обычных условиях человек выделяет около 18 литров углекислого газа в час. Избыток, как и недостаток, углекислого газа вредно воздействуют на состояние человека. Допустимые значения концентрации углекислого газа в помещении составляют: 0,03-0,07 % — для пребывания детей и больных; 0,07-0,1 % — для продолжительного пребывания людей.
При проектировании систем кондиционирования воздуха предусматривают технические решения, обеспечивающие перечисленные выше нормируемые параметры воздушной среды. Конкретные требования к воздушной среде для объектов различного назначения излагаются в строительных нормах и правилах.
Archive for марта, 2010
Санитарно-гигиенические требования к состоянию воздушной среды
Воскресенье, марта 28, 2010Для технологической схемы обработки воздуха
Воскресенье, марта 21, 2010Для технологической схемы обработки воздуха прямоточной с управляемым процессом или байпасом характерно потребление теплоты в 1-й и 6-й зоне. В 5-й, 6-й и 7-й зонах требуется потребление искусственного холода, однако, по сравнению со схемой со вторым подогревом, энтальпия наружного воздуха, выше значения которой воздух необходимо охлаждать с применением искусственных источников холода, имеет более высокое значение. Потребление воды на увлажнение воздуха необходимо в зонах 1 и 2. По сравнению со схемой со вторым подогревом — больше площадь зоны 4, когда не требуется обработка наружного воздуха, меньше площадь зон, когда требуется увлажнение воздуха, что сокращает затраты на обработку воздуха, но есть зоны 6 и 7, когда требуется два альтернативных процесса: нагревание воздуха и охлаждение.
Технологическая схема обработки воздуха
Воскресенье, марта 14, 2010Технологической схемой обработки воздуха при расчетных параметрах теплого периода года предусмотрено: управляемое охлаждение и осушение наружного воздуха в поверхностном воздухоохладителе, подогрев в вентиляторе и воздуховодах на 1°С.
При расчетных параметрах наружного воздуха для холодного периода года воздух нагревается в воздухонагревателе первой ступени и увлажняется в блоке адиабатного увлажнения. Это может быть стандартная камера орошения или блок сотового увлажнения с байпасом, камера орошения или блок увлажнения с тонким распылом воды, в которых возможны управляемые процессы. Расход приточного воздуха G„ постоянный и равен минимально необходимому расходу наружного воздуха G.
Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха проводим с использованием i - d диаграммы влажного воздуха.
1. Наносим на i - d диаграмму область оптимальных параметров микроклимата в помещении спортивного зала: 19°С < temm < 25 °С и 30% < <ретт < 60%.
В данном случае принято минимально возможное значение относительной влажности воздуха в холодный период года — 30%.
2. Через крайние точки области оптимальных параметров воздуха в помещении проводим линии с угловыми коэффициентами е* (точки В3 и В4) и ем (точки В, и В2), откладываем на этих линиях соответствующие значения рабочей разности температур и получаем область параметров приточного воздуха П^ЩЩ. В помещении принята перемешивающая вентиляция, воздух подается настилающимися струями в верхнюю зону и удаляется из верхней зоны вне прямого действия приточной струи. Поэтому параметры воздуха, удаляемого из помещения, не отличаются от параметров воздуха в обслуживаемой зоне.
3. Для построения границ первой зоны проводим через точку П с параметрами i„XMU", d„XMU" линию постоянного влагосодержания dx мин = const и линию постоянной энтальпии ix = const. Первая зона характеризует параметры состояния наружного климата, когда iH < ix и d„ < d„XMU", ей соответствует такая последовательность обработки воздуха: нагревание наружного воздуха в воздухонагревателе первой ступени, адиабатное увлажнение воздуха (управляемый процесс или байпас). В схеме с байпасом часть наружного воздуха проходит через камеру орошения или блок сотового увлажнения. В схеме с управляемым процессом уменьшается расход распыляемой воды. Частным случаем является стандартный блок адиабатного увлажнения с минимальным значением коэффициента эффективности 0,65. В последнем случае минимальное значение относительной влажности воздуха в помещении будет выше 30%. Количество воздуха через байпас или расход распыляемой воды необходимо изменять в зависимости от требуемых значений температуры и относительной влажности воздуха в помещении. При повышении температуры наружного воздуха требуется уменьшение расхода передаваемой теплоты в воздухонагревателе по сигналу датчика температуры мокрого термометра точки Кх, устанавливаемого после блока адиабатного увлажнения. При значении энтальпии наружного воздуха после блока адиабатного увлажнения iH > ix будет прекращена подача горячей воды в воздухонагреватель первой ступени с помощью регулирующего клапана и произойдет переход на другой режим обработки воздуха.
Алгоритм функционирования центральной однозональной прямоточной СКВ спортивного зала со вторым подогревом
Воскресенье, марта 7, 2010Технологической схемой обработки воздуха при расчетных параметрах теплого периода года предусмотрено: охлаждение и осушение наружного воздуха в поверхностном воздухоохладителе, нагревание в воздухонагревателе второй ступени, подогрев в вентиляторе и воздуховодах на ГС.
При расчетных параметрах наружного воздуха для холодного периода года воздух нагревается в воздухонагревателе первой ступени, адиабатно увлажняется в камере орошения или блоке сотового увлажнения и нагревается в воздухонагревателе второй ступени. Расход приточного воздуха G„ постоянный и равен минимально необходимому расходу наружного воздуха G„MU".
Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха проводим с использованием i - d диаграммы влажного воздуха, все построения отражены на рисунке 7.3.
1. Для построения границ зон наносим на i - d диаграмму область оптимальных параметров микроклимата в помещении спортивного зала:
19°С < tfnm < 25°С и 45% < ffnm < 60%.
Минимальное значение относительной влажности воздуха в холодный период года принято равным 45% из условия работы блока адиабатного увлажнения при положительной температуре воды (температура мокрого термометра).
2. Через крайние точки области оптимальных параметров воздуха в помещении проводим линии с угловыми коэффициентами (точки В3иВ4) и ет (точки 11 иВ2), откладываем на этих линиях соответствующие значения рабочей разности температур и получаем область параметров приточного воздуха П,П2П3П4. В помещении принята перемешивающая вентиляция, воздух подается настилающимися струями в верхнюю зону и удаляется из верхней зоны вне прямого действия приточной струи. Поэтому параметры воздуха, удаляемого из помещения, не отличаются от параметров воздуха в обслуживаемой зоне.
3. Для построения границ первой зоны проводим через точку П3 с параметрами inXMU", dnXMUH линию постоянного влагосодержания dXMm = const, а через точку Ох пересечения этой линии с f = 90%, — линию постоянной энтальпии ix = const. Первая зона характеризует параметры состояния наружного климата, когда iH < ix и dH < dnxЕй соответствует следующая последовательность обработки воздуха: нагревание наружного воздуха в воздухонагревателе первой ступени, адиабатное увлажнение и нагревание в воздухонагревателе второй ступени. При повышении температуры наружного воздуха необходимо уменьшать количество теплоты, сообщаемое воздуху в воздухонагревателе первой ступени, предусматривая регулирование теплопроизводительности по сигналу датчика температуры точки росы, настраиваемого условно на точку Кх и устанавливаемого после блока адиабатного увлажнения. Такая последовательность обработки воздуха сохранится до тех пор, пока энтальпия наружного воздуха не достигнет значения ix, о чем будет косвенно свидетельствовать температура воздуха, имеющая значение температуры точки росы Кх, после блока адиабатного увлажнения. При более высокой температуре воздуха после блока адиабатного увлажнения будет отсутствовать необходимость в первой ступени нагревания воздуха. Прекращение подачи горячей воды при срабатывании регулирующего клапана в воздухонагреватель первой ступени будет сигналом о переходе на следующий режим обработки воздуха.
Построения зон наружного климата
Воскресенье, февраля 28, 2010Для построения зон наружного климата с определенной последовательностью обработки воздуха на i - d диаграмму наносят область оптимальных параметров внутреннего воздуха в помещении. Эта область может быть представлена в виде точки или линии при технологическом кондиционировании воздуха или в виде косоугольного четырехугольника при технологическом и комфортном кондиционировании воздуха. Область ограничена изотермами максимальной и минимальной температуры воздуха и линиями, соединяющими точки с максимальным значением относительной влажности воздуха и минимальным значением относительной влажности воздуха для теплого и холодного периодов года. Значения расчетных оптимальных параметров воздуха в помещении принимают по нормам в зависимости от назначения помещения (см. Главу 3). В общем случае, когда температуру воздуха в помещении задают в диапазоне значений f- г/"", а относительную влажность воздуха — в диапазоне <рг'ак' - (р;шн (при этом максимальные значения температуры и относительной влажности воздуха соответствуют максимальным значениям для теплого периода года и минимальные значения — для холодного периода года), расчетное состояние воздуха в помещении будет представлять зона В,В2В3В4.
Через крайние точки области оптимальных параметров воздуха в помещении проводят линии с угловыми коэффициентами ех (точки В, и В4) и ет (точки В, и В,), характеризующие процессы изменения состояния воздуха, соответственно, в холодный и теплый период года в помещении на этих линиях откладывают соответствующую рабочую разность температур (см. Главу 4) и получают область параметров приточного воздуха П,П2П3П4. Направление процесса изменения состояния воздуха в помещении, так же, как и рабочие разности температур, для точек с параметрами В, deMU")nB4 (t/"'H, deMaKC) можно условно считать такими же, как и для расчетных точек В j иВ3, так как тепло- и влаговыделения в помещении определяются, прежде всего, значением температуры воздуха в помещении. Если параметры воздуха, удаляемого из помещения, отличаются от параметров воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне, например, при вытесняющей вентиляции или распределении воздуха из-под пола, то на линии процессов изменения состояния воздуха в помещении наносят точки, характеризующие состояние удаляемого воздуха при известных значениях температуры удаляемого воздуха и получают область параметров удаляемого воздуха У,У2У3У4 (рисунок 7.1). Построение верно для того случая, когда в холодное время года СКВ выполняет функции охлаждения помещения, а система водяного отопления полностью компенсирует теплопотери помещения, что является нерациональным. Если СКВ в холодное время года берет на себя функции отопления помещения, когда система водяного отопления полностью или частично отключается, то следует дополнительно определить угловой коэффициент процесса изменения состояния воздуха в помещении в переходный период е" и провести через точки, соответствующие минимальному значению температуры воздуха в помещении В3 и Великий с угловыми коэффициентами е" (рисунок 7.2). Тогда область параметров приточного воздуха для периода от переходного до теплого времени года будет 11,1111,11,, а в период от переходного до расчетных параметров холодного периода года будет характеризоваться линией, соединяющей точки, лежащие на прямых П3П5 и П4П6, при этом угловой коэффициент процесса в помещении будет изменяться от максимального значения в" для переходного периода до минимального значения ех для холодного периода.
Дальнейшее построение границ зон, на которые делится область параметров наружного климата, для каждой из которых существует определенная последовательность процессов обработки воздуха в аппаратах СКВ, зависит от выбранного варианта технологической схемы обработки воздуха для расчетных условий.
Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха при изменении параметров наружного климата
Воскресенье, февраля 21, 2010Для выявления режимов функционирования СКВ при изменяющихся параметрах наружного воздуха на i - d диаграмму наносят границы зон наружного климата. Каждой зоне наружного климата будет отвечать определенная последовательность обработки воздуха, а границы зон будут определять значения параметров наружного воздуха, при которых следует переходить с одного режима обработки воздуха на другой. Расчетная область возможных состояний наружного воздуха ограничена изотермами расчетных значений температуры наружного воздуха для теплого периода года сверху и для холодного периода — снизу, изоэнтальпами расчетных значений энтальпии для теплого и холодного периода года и предельными значениями относительной влажности воздуха. Максимально возможная относительная влажность наружного воздуха — 100%, минимально возможная — при отсутствии данных метеорологических наблюдений — принимается не более 20%. Для каждой местности может быть определено максимальное значение влагосодержания наружного воздуха, которое наблюдается в самый теплый месяц — июль. В СНиП «Строительная климатология» приводятся для каждого географического пункта значения средней максимальной температуры воздуха и среднемесячное значение относительной влажности воздуха наиболее теплого месяца. По двум параметрам наружного воздуха может быть определено максимальное значение влагосодержания воздуха в самый теплый месяц. Например, для Москвы при средней максимальной температуре наиболее теплого месяца tHMaKC = 23,6°С и среднемесячном значении относительной влажности воздуха наиболее теплого месяца <рЛрн = 70% максимальное влагосодержание воздуха составит dHM,lKC =13 г/кг, тогда как при расчетных параметрах Б наружного воздуха (tHB = 28,5°С, i„B - 54 кДж/кг) расчетное влагосодержание наружного воздуха составляет dHs = 9,9 г/кг. Это следует учитывать при проектировании систем кондиционирования воздуха помещений, в которых определяющим параметром микроклимата является относительная влажность воздуха, например для бассейнов, производственных помещений полиграфических, текстильных предприятий и т.д. Расчетная область параметров наружного климата abcdefg представлена на рисунке 7.1. В реальных условиях работы системы кондиционирования воздуха точки, характеризующие состояние наружного воздуха, могут выходить за пределы расчетной области наружного климата, в это непродолжительное время в помещении может наблюдаться отклонение параметров воздуха от заданных значений. Допустимая продолжительность отклонения определяется коэффициентом обеспеченности расчетных внутренних условий, который зависит от уровня требований к поддержанию микроклимата.
Алгоритм функционирования СКВ
Воскресенье, февраля 14, 2010Постоянно изменяющиеся наружные климатические условия и тепло- и влагопоступления в помещении определяют алгоритм функционирования СКВ. Под алгоритмом функционирования СКВ понимается программа выполнения и последовательной смены технологических процессов обработки воздуха в аппаратах СКВ, иначе — последовательность определенных режимов обработки воздуха. Алгоритм функционирования СКВ является основой для составления технологической схемы обработки воздуха, подбора оборудования центрального кондиционера, определения технологических показателей работы СКВ (расходов холода, теплоты, воды и электроэнергии) за годовой цикл ее работы и выбора наиболее оптимальной последовательности обработки воздуха, а также основой для разработки функциональной схемы автоматического регулирования.
Построение процессов на i - d диаграмме для двух расчетных точек, для холодного и теплого периода, так же, как и представление хода параметров наружного климата в виде некоторой кривой линии, не дает возможности правильно выбрать технологическую последовательность обработки воздуха, определить годовые энергетические показатели работы СКВ, разработать функциональную схему автоматического регулирования СКВ.
Алгоритм функционирования составляют на основе пошагового анализа всего цикла работы системы кондиционирования воздуха от минимальных до максимальных расчетных значений параметров наружного воздуха для географического пункта района строительства. Для правильного определения нагрузки на аппараты обработки воздуха и управления ими необходим анализ функционирования СКВ при расчетных значениях параметров наружного климата при изменяющихся тепло- и влагопоступлениях в помещении. Анализ работы центральной системы кондиционирования воздуха проводят с использованием i - d диаграммы влажного воздуха графоаналитическим способом, возможно проведение анализа аналитическим способом с использованием компьютерной программы расчета. Ему предшествует предварительный выбор варианта технологической схемы обработки воздуха для расчетных условий теплого и холодного периодов года.
Преимуществами системы с вентиляторными доводчиками
Воскресенье, февраля 7, 2010Преимуществами системы с вентиляторными доводчиками являются:
— производительность по воздуху центральной установки наименьшая по сравнению с другими системами, так как определяется минимально необходимым количеством наружного воздуха;
— лучшие эксплуатационные показатели по сравнению с другими системами в центральной системе (расходы теплоты, холода и воды на обработку воздуха);
— гибкость системы;
— функция отопления помещений в холодное время года. Недостатки систем с вентиляторными доводчиками:
— более трудоемкое обслуживание по сравнению с центральными системами, так как работы следует проводить во всех помещениях здания;
— требуется система отвода конденсата, образующегося при охлаждении воздуха с осушением, которую необходимо периодически чистить;
— фильтры, встроенные в фэнкойл, имеют малые размеры, низкую эффективность, требуют проведения регенерации;
— невозможно точно поддерживать заданную относительную влажность в помещении;
— при работе вентилятора в помещении создается шум;
— вентиляторы доводчиков потребляют электроэнергию.
Расход первичного воздуха в каждое помещение в системе с вентиляторными доводчиками
Суббота, января 30, 2010Расход первичного воздуха в каждое помещение в системе с вентиляторными доводчиками определяют как минимально необходимое количество наружного воздуха, что является отличительной особенностью и преимуществом этой системы перед другими многозональными системами.
На рисунке 6.27 показано построение на i - d диаграмме процессов изменения состояния воздуха в водовоздушной СКВ со смешением наружного воздуха, обработанного в центральном кондиционере, и рециркуляционного воздуха в смесительной камере фэнкойла и обработкой смеси в фэнкойле в теплый и холодный периоды года для двух помещений.
Точка Нт характеризует состояние наружного воздуха, точка В'" — состояние внутреннего воздуха в теплый период года. На линии насыщения <р„ = 100% отмечают точку предельного состояния воздуха при «мокром» охлаждении в поверхностном воздухоохладителе центрального кондиционера (средняя температура поверхности воздухоохладителя) при температуре tf= t„ + (3+5) Соединяют полученную точку с точкой Нт, характеризующей состояние наружного воздуха, и на этой линии находят точку От, характеризующую конечное состояние охлажденного и осушенного воздуха, определив предварительно значение конечной относительной влажности воздуха для этой точки согласно рекомендациям Кокорина О. Я, [29]. Определяют значение влагосодержания воздуха dMUH в точке конечного состояния воздуха. Из точки О"' проводят линию постоянного влагосодержания dMUH = const до пересечения с изотермой tn = t0 + ГС. Отрезок От-Пт учитывает подогрев первичного воздуха в вентиляторе за счет перехода механической энергии в тепловую и воздуховодах.
Система кондиционирования воздуха с водовоздушными доводчиками
Суббота, января 23, 2010Это вариант водовоздушной СКВ, в которой в качестве местных агрегатов используются фэн-койлы или напольные конвекторы. В центральной установке кондиционирования воздуха обрабатывается суммарное количество минимально необходимого наружного воздуха, подаваемого в помещения. Первичный воздух по сети воздуховодов (рисунок 6.25) поступает непосредственно в помещение через воздухораспределители или в вентиляторный доводчик 5, если его конструкция предусматривает смешение наружного и рециркуляционного воздуха. В вентиляторном доводчике (рисунок 6.26) проходит обработку рециркуляционный воздух, забираемый из помещения (вторичный воздух), или смесь первичного и рециркуляционного воздуха. В зависимости от периода года воздух может охлаждаться или нагреваться в теплообменнике вентиляторного доводчика. К теплообменнику 2 по системе трубопроводов подводится холодная вода в теплый период года или горячая вода в переходный или холодный период года. Движение воздуха через теплообменник в отличие от эжекционных доводчиков обеспечивает встроенный вентилятор 1.
Поддержание заданной температуры в каждом помещении осуществляется системой управления. В соответствии с заданной температурой воздуха в помещении изменяется скорость вращения вентилятора (низкая, средняя, высокая) и расход теплоносителя через теплообменник. Для этого в конструкции вентиляторного доводчика предусмотрены специальные регулирующие устройства.
В результате система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками при сохранении минимального воздухообмена обеспечивает поддержание требуемой температуры воздуха в каждом помещении независимо от времени года и изменения нагрузки на СКВ. Относительная влажность воздуха в помещениях также поддерживается в пределах оптимальных значений, хотя поддержание строго заданных значений относительной влажности воздуха в данной системе невозможно.