Скорость воздуха при естественной вентиляции: Скорость воздуха в воздуховоде: способы определения

Публикации: Естественная вентиляция помещений

             

Для здоровой и продолжительной жизни человеку необходима не только вода, еда и здоровый сон, но также и чистый воздух. Организм нуждается в нем независимо от того,  находится ли человек в доме, на производстве, в офисе или в каком-либо другом помещении. Естественная вентиляция для многих случаев может обеспечить воздухообмен. При естественной вентиляции циркуляцию вызывает разнотемпературный воздух, которые обладает разной плотностью. Таким образом, холодный воздух уходит вниз, в то время как теплый воздух наоборот стремится вверх. Естественная вентиляция наиболее эффективна при качественном проектировании и небольших объемах воздухообмена. Если речь идет о районах с чистым воздухом, то естественная вентиляция позволит дышать в помещении природным качественным воздухом. 

Достоинства и недостатки

Однако естественная вентиляция не так хороша, как та же

приточно — вытяжная. У естественной вентиляции есть  один недостаток – если температура наружного и внутреннего одинакова и при этом скорость ветра или предельно низка, а то и вовсе отсутствует, то в таком случае вентилирование не действует. В таких случаях спасут только вентиляторы. Степень интенсивности естественной вентиляции зависима от разности температурного режима, а поэтому регулировке не поддается.

Однако в отличие от других систем, естественная вентиляция имеет простое устройство, не требует дорогостоящего оборудования и не расходует электрическую энергию. В то время как вытяжная система наоборот требует электричества.

Естественная вентиляция имеет несколько видов, которые зависят от места ее применения.

Аэрация

Данный тип применяется обычно в цехах, где имеется значительное тепловыделение, при этом концентрация вредных газов и пыли в составе приточного воздуха не должна превышать тридцать процентов в рабочей зоне.  Если наружный воздух вызывает образование конденсата или тумана, то аэрация не применяется.

Конвекция

В тех помещениях, где преобладает избыток тепла воздух, как правило, более теплый, нежели снаружи. Таким образом, тяжелый уличный воздух вытесняет из него, при поступлении в здание, легкий воздух, который более теплый. В замкнутом помещении происходит при этом циркуляция воздуха. Она вызывается источников тепла. Это что-то сродни методу работы вентилятора. Естественная вентиляция, при которой воздух перемещается из-за разности давления воздуха, следует учитывать расчет, что перепад высоты от уровня забора и выброса воздуха должен составлять не меньше трех метров.

Давление ветра
Такой тип естественной вентиляции основан на том, что действие давления ветра происходит, когда на ветреных сторонах строения получается повышенное давление, в то время как на подветренных и на кровле образуется разряженное пониженное давление. Если ограждение, которым окружено здание, имеет проемы, тогда с неветренной стороны в помещение поступает атмосферный воздух, а выходит  с заветренной стороны. При этом скорость движения воздушной массы зависима от скорости ветра, который обдувает здание и так же от разностей давления.

 

 

Естественная вентиляуия с побуждением | Ветер перемен

В. П. Харитонов, доктор техн. наук, профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана, лектор мастер-класса АВОК

Естественная вентиляция жилых зданий издавна занимала во всем мире доминирующее положение. И сейчас, после кратковременного и порой чрезмерного увлечения механической вентиляцией, интерес к естественной вентиляции в развитых странах вновь растет: к этому побуждает проблема энергоснабжения городов, дефицита электроэнергии. Климат большей части территории нашей страны благоприятен для применения естественной вентиляции, и такая вентиляция всегда считалась у нас единственно оправданной для жилых домов массового строительства.

В общем потоке жалоб населения на бытовые неудобства (недостатки в электро- и водоснабжении, отоплении, плохое состояние кровли, стен и окон и т. п.) жалобы на вентиляцию в прошлом практически отсутствовали, но в последние годы они стали обычным явлением, предметом разбирательств и судебных исков. Единственная причина жалоб на вентиляцию в нашей стране сегодня – это плохая, недостаточная вентиляция.

Специалисты говорят о плохой работе вентиляции в двух случаях.

Во-первых, когда она не обеспечивает нормативного воздухообмена в каждой из комнат, либо вытяжные вентиляционные решетки работают как приточные, открывая доступ в комнату воздуху из вытяжного коллективного канала (обратная тяга).

Во-вторых, когда вентиляция избыточна. Например, в зимнее время воздухообмен может в несколько раз превышать нормативное значение.

И то, и другое плохо.

Недостаточный воздухообмен губителен для нашего здоровья, в особенности, для детей. Недостаток свежего воздуха приводит к повышению относительной влажности, способствует созданию болезнетворной микрофлоры в квартире, появлению плесени, грибков и насекомых, загрязнению воздуха вредными микропримесями (продуктами жизнедеятельности человеческого организма, газовыделениями кухни, санузлов, бытовой химии, выделениями запахов и вредных веществ современными отделочными и мебельными материалами, игрушками, электроприборами, факсами, принтерами, ксероксами, компьютерами и т. п.). Большинство из нас, не говоря уже о детях, проводит дома большую часть времени суток, и здоровая атмосфера в доме чрезвычайно важна для семейного благополучия.

Главная причина плохой, недостаточной вентиляции объясняется непреложным законом: нет вытяжки без притока. В старых домах инфильтрация была достаточной и даже чрезмерной: пожилые люди помнят, как осенью все конопатили щели в окнах ватой и заклеивали их бумагой, весной окна очищали и отмывали; свободными в течение всего года оставались форточки – обязательная принадлежность каждого окна. Ныне ситуация изменилась. Современные конструкции зданий из монолитного железобетона с окнами из стеклопакетов и с герметичными дверями квартир обладают очень низкой воздухопроницаемостью, инфильтрация слишком мала для нормативного притока, а без притока нет и вытяжки. Вторая причина недостаточной естественной вентиляции – кондиционирование помещений: если температура воздуха в комнате ниже температуры наружного воздуха, то естественная вытяжка по своей природе невозможна, зачастую мы наблюдаем в этом случае обратную тягу.

Ухудшают работу естественной вытяжки и другие факторы: теплые чердаки, разноуровневые секции (малоэтажная секция оказывается в зоне аэродинамической тени), строительство многоэтажных зданий рядом с малоэтажными, недопустимая конструкция оголовка вытяжного вентиляционного канала, самовольное изменение жильцами конструкции коллективного канала, установка жильцами вытяжных вентиляторов и, почти повсеместно, отсутствие технического обслуживания и контроля состояния систем вентиляции здания.

Избыточная вентиляция зимой приводит к неоправданным расходам энергии на отопление. При росте цен на тепло в несколько раз или даже до европейского уровня, а это время, вероятно, не за горами, нам придется относиться к экономии энергии в своей квартире так же трепетно, как это давно делают европейцы.

Тема заголовка, однако, относится только к первому аспекту, к способам обеспечения достаточного воздухообмена, достаточного с точки зрения медицины. Нормы воздухообмена для жилых зданий обоснованы, утверждены и подлежат безусловному соблюдению.

Принцип действия естественной вентиляции в ее классическом исполнении основан на разности плотности воздуха снаружи и внутри помещения: движущая сила процесса, так называемое гравитационное давление, прямопропорциональна разности плотностей воздуха и высоте вытяжного «теплого» канала.

Расчет естественной вентиляции и выбор сечения каналов проводится в соответствии с действующими нормативами для температуры наружного воздуха 5 °С и температуры внутри помещения 20 °С. Именно при этих температурах воздухообмен соответствует санитарным нормам.

Физическая природа естественной вентиляции предопределяет снижение ее эффективности при температуре наружного воздуха выше 5 °С. В жаркое время года температурный фактор в кондиционируемых помещениях становится и вовсе отрицательным. Кроме того, для нормальной работы естественной вентиляции необходим приток свежего воздуха (через щели в оконных переплетах, воздушные клапаны, приоткрытые окна) и возможность свободного перетока воздуха из комнат к вытяжным устройствам на кухне и в санузлах. Ухудшить естественную вентиляцию может и неблагоприятное направление ветра, и аэродинамическая тень, в которой может оказаться кровля, и засорение или несанкционированное изменение геометрии вытяжного канала. Для многоэтажных зданий эффективность естественной вентиляции для разных этажей различна; критической, как правило, становится ситуация на последних двух этажах.

Однако известны способы, улучшающие естественную вентиляцию при прочих равных условиях, но, к сожалению, не являющиеся столь радикальными, как механическая вентиляция. Некоторые из них чрезвычайно просты и дешевы, другие требуют затрат.

Тепловое побуждение естественной вентиляции

Является одним из древних способов, о нем упоминается в книгах позапрошлого века. Речь идет о подогреве вытяжных каналов. Для обеспечения расчетного воздухообмена в течение всего лета достаточно подогреть вентканал на 15 °С выше температуры наружного воздуха. Частично канал подогревается теплом кухонной плиты и теплым влажным воздухом при пользовании ванной или душем. Эта «помощь» не постоянна, но она действует именно тогда, когда она особенно нужна. Усилить летом эффект подогрева вытяжного канала от кухонной плиты и в то же время уменьшить перегрев кухни можно с помощью кухонного зонта с отводом горячего воздуха и/или продуктов сгорания по воздуховоду непосредственно в вытяжной стояк.

Достаточно просто реализовать тепловое побуждение в частном загородном доме, коттедже и в домах с индивидуальным тепловым пунктом. В коттедже круглогодично работает котел и его контуры горячего водоснабжения, теплых полов и в некоторых случаях бассейна. Существует реальная возможность использования энергии продуктов сгорания для подогрева вытяжных каналов. Второй путь – добавить еще один автономный контур с автоматикой для подогрева вытяжных каналов.

Ветровое побуждение естественной вентиляции

Является одним из широко известных и применяемых способов интенсификации воздухообмена. Ветровое побуждение – это использование энергии ветра для эжекции отработанного воздуха из вентиляционных каналов.

С самого начала все дефлекторы стали делать симметричными относительно вертикальной оси и неподвижными, т. к. вращающиеся дефлекторы (флюгарки) были признаны непрактичными в условиях наших зим. Главное внимание уделялось способности дефлектора создавать максимальное разрежение при одинаковой скорости ветра и сохранять свою эффективность при наклонах скорости ветра в вертикальной плоскости.

Дефлекторы имеют богатую и, к сожалению, забытую историю и трудовую биографию, достойную уважения. Они применялись с середины ХIХ века на зданиях и на транспортных средствах, испытывались в натурных условиях и в аэродинамических трубах. Статические дефлекторы используют сейчас в качестве устройств выброса воздуха из индивидуальных и коллективных каналов естественной вентиляции, индивидуальных и коллективных дымоходов, каналов выброса продуктов сгорания газа, стволов мусоропроводов. Их применяют на зданиях любой этажности, на новостройках и реконструируемых зданиях.

Принцип действия дефлектора основан на использовании эффекта Бернулли: чем выше скорость потока при изменении поперечного сечения канала, тем меньше статическое давление в этом сечении.

Наиболее эффективны дефлекторы с открытой проточной частью (тарельчатый дефлектор (Труды ЦАГИ, № 123, 1936 год), дефлектор ASTATO, дефлектор ДС) [1-3].

Установлены два параметра эффективности дефлектора:

z – коэффициент местных потерь;
C – коэффициент давления (разрежения).

Коэффициент местных потерь представляет собой коэффициент пропорциональности в формуле Вейсбаха-Дарси и позволяет рассчитать собственные потери давления в самом дефлекторе:

DPd = 0,5 z r Vd2,
где Vd – скорость в дефлекторе, м/с;
r – плотность воздуха, кг/м3;
DPd – потери давления в дефлекторе, Па;
z – коэффициент местных потерь.

Для дефлекторов серии ДС коэффициент местных потерь равен 1,4 (при длине трубы дефлектора 0,5 м).

Коэффициент давления (разрежения) С равен отношению разности полного давления в вентиляционном канале и статического давления снаружи него к скоростному напору ветра. Коэффициент давления позволяет рассчитать дополнительное ветровое давление (разрежение) DPv, создаваемое дефлектором при наличии ветра:

DPv = 0,5 C r V2,
где С – коэффициент разрежения для дефлектора серии ДС, равный 0,75 при отклонениях направления ветра от горизонтальной плоскости не более 30° и 0,6 при отклонениях до 60°;
V – скорость ветра, м/с;
r – плотность воздуха, кг/м3.

В абсолютных цифрах эффективность дефлектора ДС отражена в таблице для условий: температура воздуха 25 °С, относительная влажность 50 %, плотность воздуха 1,177 кг/м3.

Статические дефлекторы серии ДС (Россия) (рис. 2, 4) и дефлекторы ASTATO (Франция) (рис. 1, 3, 5) сегодня обладают наилучшими аэродинамическими параметрами и совместимы с механическими средствами побуждения. Дефлекторы ДС выпускаются по ТУ 4863-002-51056717-03, введенным в действие 23 октября 2003 года и зарегистрированным Госстандартом за № 200/046008, сертификат соответствия № РОСС RU.МГ01.В01293.

Эффективность дефлектора ДС

Скорость ветра, м/с	5	7	10
Дополнительное ветровое разрежение, Па	11.0	21.6	44.1

Несмотря на очевидную выгоду от применения дефлекторов, хорошо развитую теорию, массовое производство, широкий ассортимент и низкую стоимость, дефлекторы в 1990-е годы применялись очень редко.

Сегодня большую часть вентиляционных шахт венчают обычные зонтики, шатры, навесы или сплошные перекрытия с вертикальными решетками по бокам.

Это не просто упущенные возможности улучшить вентиляцию: нередко пренебрежение вековым опытом приводит к серьезным ошибкам, снижению и опрокидыванию тяги.

В настоящее время разработаны методики подбора дефлекторов по скорости ветра, по полному или дополнительному разрежению; в распоряжение проектных организаций предоставлены расчетные методики, графики и таблицы. Монтажные организации располагают инструкциями по монтажу дефлекторов, объединению вытяжных каналов. К сожалению, все достоинства статических дефлекторов исчезают в штилевую погоду, но и в этом случае вреда они не приносят, т. к. вентиляционный канал остается полностью открытым.

В сильные и длительные морозы в трубах, расположенных над кровлей и предназначенных для отвода воздуха из системы вентиляции и канализации, может намерзать лед, вплоть до полной закупорки проходного сечения.

Нечто подобное, правда, не приводящее к сужению сечения вентиляционного канала, наблюдается и в дефлекторах. В дефлекторах ЦАГИ это заметить трудно, т. к. обледенение происходит прежде всего на внутренней поверхности внешнего цилиндра и скрыто от наблюдения. Но в дефлекторах с открытой проточной частью обледенение начинается с периферии нижнего конуса и хорошо видно (рис. 5).

 

Механическое побуждение естественной вентиляции

Это попытка сохранить естественную вентиляцию практически без изменений, но использовать все преимущества механической вентиляции при малых капитальных и минимальных эксплуатационных затратах.

Мы имеем опыт применения нескольких подобных систем:

• стато-динамические дефлекторы ASTATO;
• эжекционная система NAVAIR;
• сочетание статического дефлектора с осевым эжектирующим вентилятором.

Общее в этих системах:

• автоматическое включение вентилятора при снижении разрежения ниже допустимого;
• при выключенном вентиляторе работают как системы естественной вентиляции.

Стато-динамические дефлекторы ASTATO являются комбинированным средством ветрового и механического побуждения естественной вентиляции. Стато-динамический дефлектор при выключенном электродвигателе обладает техническими характеристиками статического дефлектора того же номинального диаметра и создает разрежение, равное сумме гравитационного и ветрового давлений. При включенном электродвигателе он не нарушает аэродинамику вентиляционного канала и создает разрежение, равное сумме гравитационного давления и напора вентилятора (до 35 Па).

Таким образом, в тех случаях, когда гравитационное и ветровое давление в сумме достаточны для нормальной работы естественной вентиляции (весь отопительный период, ночи в переходные периоды, периоды похолодания или ветреной погоды), вентилятор может быть отключен. Техническое обслуживание, ремонт и замена стато-динамического дефлектора не приводит к нарушению работы системы естественной вентиляции.

Количество электроэнергии, потребляемой стато-динамическим дефлектором, крайне незначительно: электродвигатель включается в работу только в случае необходимости, не более 20 % всего времени в году. Удельная мощность электродвигателя стато-динамического дефлектора не превышает 25 Вт на каждые 100 м3/ч удаляемого воздуха. Стато-динамические дефлекторы способны обеспечить необходимое разрежение в зоне аэродинамической тени, в системах вентиляции разноуровневых зданий. Гарантия – 10 лет.

Необходимо помнить: система вентиляции со стато-динамическим дефлектором является, прежде всего, системой естественной вентиляции и должна проектироваться в согласии с соответствующими нормативными документами.

Применяются следующие способы автоматизации стато-динамических дефлекторов:

1. Автоматическое включение двигателя по сигналу датчика перепада давления на выходе из вентиляционного канала; выключение двигателя осуществляется с помощью реле времени (например, через 60 мин. работы).
2. Автоматическое включение двигателя по сигналу датчика температуры наружного воздуха с регулируемым дифференциалом.
3. Автоматическое включение и выключение двигателя по временной программе с помощью суточного или недельного реле времени.

В любом случае предусматривается возможность ручного управления дефлектором.

Эжекционная система вентиляции NAVAIR состоит из обычной традиционной системы естественной вентиляции, статических дефлекторов, одного высоконапорного вентилятора, системы воздухопроводов и эжектирующих насадок, которые устанавливаются внутри вентиляционных стволов в местах крепления дефлекторов. Вышедшая из сопла струя воздуха устремляется по вертикальной оси вентиляционного канала вверх с большой скоростью (обычно это 30–50 м/с) и увлекает с собой вверх воздух из нижней части вентиляционного канала. В результате обмена энергии между быстрыми и медленными струйками воздуха скорость воздуха в канале ниже сопла увеличивается, скорость воздуха в струе падает, общий расход воздуха в вентиляционном канале увеличивается в несколько раз.

Отношение расхода эжектируемого воздуха к расходу эжектирующего воздуха называется коэффициентом эжекции. Экспериментальные значения коэффициента эжекции превышают значение 6 при нулевом термическом и ветровом давлении. Фактическое значение коэффициента эжекции достигало 15. Эжекционная система вентиляции обеспечивает нормативный воздухообмен в течение всего года при любых погодных условиях, является менее энергоемкой системой по сравнению с механической системой вентиляции, более надежна и более проста, чем механическая система вентиляции.

Эжекционная система вентиляции не подавляет термический и ветровой эффекты систем вентиляции, т. к. она не изменяет гидравлическое сопротивление каналов системы естественной вентиляции, а она легко устанавливается на существующие здания, поскольку все ее элементы монтируются на оголовке вентиляционного канала, на кровле или чердаке.

Эжекционная система вентиляции с одним вентилятором может обслуживать одновременно не-сколько вентиляционных стволов разного назначения. При остановке вентилятора (на техническое обслуживание или ремонт, из-за поломки или отключения электричества) система вентиляции продолжает функционировать как обычная система естественной вентиляции.

Эжекционная система вентиляции может применяться в крупных многоквартирных зданиях и в частных односемейных домах. Методики и рекомендации по проектированию, подбору вентилятора и сопел, сведения о системе управления, технико-экономические характеристики, опыт применения входят в программу мастер-класса по данной теме.

Статический дефлектор и осевой эжектирующий вентилятор – это новая технология, которая родилась в Москве сразу в двух исполнениях. Первое принадлежит М. А. Малахову (Моспроект-2, мастерская 11) и подробно описано ранее [5]. Второе решение было применено для вытяжной вентиляции зала ожидания вокзала в г. Наро-Фоминске. На оголовках вентиляционных каналов на кровле установлены статические дефлекторы ДС630 (1), а непосредственно под ними внутри вентиляционного канала смонтированы осевые низконапорные малошумные осевые вентиляторы (2) серии Е [6], включаемые в работу по датчику давления (3) только при малой величине гравитационного давления. К теплоизолированному стакану (4) из оцинкованной стали присоединены шумопоглощающие круглые воздуховоды (5) длиной 1 м и дренаж (6), размещенные над фальшпотолком (7).

При благоприятных климатических условиях описанная система работает как обычная система естественной вентиляции с ветровым побуждением (статический дефлектор). При снижении термического и ветрового давлений включается осевой вентилятор, который восстанавливает требуемую тягу.

Двухлетний опыт эксплуатации подтвердил достоинства такого решения: круглогодичное функционирование, простота, бесшумность, экономичность, надежность и невысокая стоимость.

Литература

1. Мусатов Б. Т. Вентиляционные дефлекторы // Технические заметки. – М. : ЦАГИ, 1936. – № 123.
2. Amphous A., Харитонов В. П. Дефлекторы АСТАТО и проблема энергосбережения: Материалы 3-го форума Heat&Vent. – М., 2001.
3. Одноволова О. В. Опытные образцы приточных устройств и дефлекторов для естественной и естественно-механической вентиляции жилых зданий: Материалы 5-го форума Heat&Vent. – М., 2003.
4. Olivia Noel and oth. Natural ventilation activated by induction // Proceedings 21st AIVC Annual Conference. Innovations in Ventilation Technology. – 26–29 September. – 2000.
5. Малахов М. А. Проект естественно-механической вентиляции жилого дома в Москве // АВОК. – 2003. – № 3.
6. Fabio F., Одноволов И. Т. Полупромышленные вентиляторы фирмы VORTICE: Материалы 2-го форума Heat&Vent. – М., 2000.

 

Статья из журнала AВОК №3/2006

Численное исследование влияния комбинаций пустот на естественную вентиляцию высотного жилого дома

Чтобы прочитать этот контент, выберите один из следующих вариантов:

Хамза Лалуи (Кафедра архитектуры и экологического дизайна, Международный исламский университет Малайзии, Куала-Лумпур, Малайзия)

Нур Ханита Абдул Маджид (Кафедра архитектуры и экологического дизайна, Международный исламский университет Малайзии, Куала-Лумпур, Малайзия)

Алия Нур Зафира Сануси (Кафедра архитектуры и экологического дизайна, Международный исламский университет Малайзии, Куала-Лумпур, Малайзия)

Международный день открытых дверей

«> ISSN : 0168-2601

Дата публикации статьи: 4 февраля 2021 г.

Дата публикации номера: 13 августа 2021 г.

Загрузки

Аннотация

Цель

Эта статья направлена ​​на исследование влияния введения комбинаций пустот на эффективность естественной вентиляции в многоэтажном жилом доме.

Дизайн/методология/подход

Это исследование проводилось с помощью полевых измерений и методов вычислительной гидродинамики. Параметрами исследования являются типы и размеры пустот, а для формулировки тематических исследований использовался угол ветра.

Выводы

Результаты показывают, что увеличение одностороннего горизонтального пространства на 50% увеличивает скорость воздуха в помещении до 322,37% до 0,471  м/с в жилом блоке и обеспечивает необходимую скорость для теплового комфорта.

Оригинальность/ценность

Пассивные конструктивные элементы являются наиболее желательными методами повышения эффективности естественной вентиляции в многоэтажных жилых домах с целью обеспечения теплового комфорта и качества воздуха в помещении.

Ключевые слова

• Численное моделирование
• Тектоника и технологии искусственной среды
• Скорость воздуха
• Эксперимент по полевым измерениям
• Комбинации пустот
• Ветровая вентиляция
• Высотный жилой дом
• Вычислительная гидродинамика (CFD)

Цитата

Лалуи, Х. , Абдул Маджид, Н.Х., и Сануси, А.Н.З. (2021), «Численное исследование влияния комбинаций пустот на естественную вентиляцию высотного жилого дома», Open House International , Vol. 46 № 2, стр. 304-324. https://doi.org/10.1108/OHI-11-2020-0157

Издатель

:

Изумруд Паблишинг Лимитед

Copyright © 2020, Изумруд Паблишинг Лимитед

Статьи по теме

Шесть способов приблизительного расчета воздушного потока

Специалист по охране труда часто может собрать достаточно простой информации, чтобы быстро дать приблизительные ответы на вопросы о воздушном потоке в помещении, независимо от сложности системы.

Каждый специалист по охране труда и технике безопасности должен уметь оценивать воздух, в котором находятся люди, находящиеся в помещении, чтобы оценить возможные проблемы с качеством воздуха в помещении и пути их решения. Сегодня большинство специалистов по охране труда не в состоянии проводить углубленное тестирование или измерение систем HVAC и их воздушных потоков. В современных сложных системах часто требуются специальные знания в области тестирования, измерения и балансировки. Инженеры по промышленной гигиене или специалисты TAB (испытания, регулировки и балансировки) могут быть наняты для проведения подробных измерений. Однако специалист по охране труда часто может собрать достаточно простой информации, чтобы быстро дать приблизительные ответы на вопросы о воздушном потоке в помещении, независимо от сложности системы. В этой статье приведены рекомендации для простые испытания, измерения и приближения, которые может выполнить специалист по охране труда. К ним относятся температура и влажность; движение и распределение воздуха, расходы наружного воздуха и скорости воздухообмена в занимаемых помещениях; концентрации углекислого газа в воздухе; влияние ветра на воздушный поток через здание. Для выполнения простых тестов и измерений, описанных в этой статье, необходимо следующее оборудование: рулетка, термометр, психрометр, дымовые трубки и монитор углекислого газа.

1. ДЫМОВЫЕ И ВИДИМЫЕ ТРАССЕРЫ 

Дымовые трубы могут быть полезны, поскольку дым делает воздух видимым. Ничто так быстро не убеждает людей в плохом поведении воздуха, как дым, просачивающийся через щели вокруг закрытого дверного проема, воздух, расслаивающийся слоями, или воздух, движущийся в неправильном направлении. (Однако убедитесь, что никто не подвергается воздействию дыма. Он может раздражать людей, находящихся в здании.) Дым также может дать приблизительную оценку скорости воздуха, используя следующее уравнение:

Чтобы оценить скорость воздуха через дверной проем, Специалист по охране труда выпускает быстрый дым в дверной проем. Предположим, что небольшой столб дыма проходит через дверь на расстояние около двух футов за одну секунду. Используя приведенное выше уравнение, расчетная скорость в футах в минуту будет:

Скорость в дверных проемах, коридорах, окнах и вытяжках часто оценивается с помощью этого метода.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУР И ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Следующие простые методы, использующие измерения температуры или углекислого газа, могут дать приблизительную оценку скорости подачи наружного воздуха в помещение (см. рис. 1). В следующих примерах OA = наружный (свежий) воздух, SA = приточный воздух из вентиляционной установки (AHU) в помещение, RA = возвратный воздух из помещения в вентиляционную установку и MA = смешанный воздух в вентиляционной установке в качестве RA и OA смешиваются вместе.

Приблизительное процентное содержание наружного воздуха в приточном воздухе можно оценить путем измерения температуры воздуха и использования следующего уравнения: 

Нажмите на рисунок, чтобы открыть увеличенную версию в браузере.

Вы можете обратиться в AHU, чтобы получить эти измерения. (Возьмите с собой коменданта здания — безопасность превыше всего.) Обратите внимание, что когда температура наружного воздуха близка к температуре в помещении, этот подход не будет точным. Когда у вас есть процент OA, вы можете оценить скорость подачи, умножив процент OA на проектный или фактический расход SA. Предположим, вы записали следующие летние температуры с помощью простого термометра: Tra = 76°F, Toa = 90°F, а Tma = 80°F. Процент OA будет равен:

Также можно приблизительно определить процент наружного воздуха в приточном воздухе путем измерения концентрации углекислого газа по следующей формуле:

Обратите внимание, что этот подход дает процент OA для времени и место, где проводятся измерения. Эти замеры могут производиться в помещении (на подающем и обратном регистрах) и на открытом воздухе. Убедитесь, что кондиционер включен и работает правильно, и следите за тем, чтобы ваше дыхание не загрязняло пробы CO2. (Это относится ко всем измерениям и уравнениям с использованием двуокиси углерода.) Примите следующие концентрации CO2: Cra = 850 частей на миллион; Cса = 790 частей на миллион; и Соа = 410 частей на миллион. Приблизительный процент ОА в приточном воздухе будет следующим:

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА В КАЧЕСТВЕ МАССОВОГО ГАЗА 

Углекислый газ также можно использовать в качестве «индикаторного газа» для оценки количества ОА, достигающего пространства в здание. В течение дня CO2 естественным образом накапливается в оккупированных помещениях из-за выдыхаемых ими людей. После того, как все уйдут, постоянная подача ОА разбавит углекислый газ. Знание начальной и конечной концентрации и прошедшего времени позволяет использовать экспоненциальную формулу очистки для прогнозирования количества ОА, доставленного в пространство. Рисунок 2 и следующая формула описывают ситуацию: 

, где ln означает естественный логарифм, N — количество воздухообменов в час, Ci — начальная концентрация CO2 в начале теста, Ca — концентрация по прошествии времени в часах (обычно полчаса). ), Coa – концентрация в наружном воздухе. (Объяснение N и того, как преобразовать его в воздушный поток в кубических футах в минуту, приведены ниже.) Убедитесь, что система AHU работает нормально во время теста и что люди (источники углекислого газа) ушли. Допустим, концентрация углекислого газа внутри здания составляет 1200 частей на миллион в 17:30, когда все люди ушли. К 18:00 концентрация снизилась до 600 ppm. Внешняя концентрация составляет 400 частей на миллион. Мы можем использовать эту информацию, чтобы определить приблизительное количество воздухообменов в час:

Нажмите на рисунок, чтобы открыть увеличенную версию в браузере.

4. ОБМЕН ВОЗДУХА В ЧАС

Некоторые стандарты вентиляции основаны на обмене воздуха в час, обычно обозначаемом буквой N. Уравнение, определяющее скорость воздушного потока и обмен воздуха в час, выглядит следующим образом:

, где Vol – объем пространство в кубических футах, «60» переводит часы в минуты, а Qoa — объемный расход воздуха в кубических футах в минуту. Используя это уравнение, мы можем определить приблизительную скорость воздушного потока для условий, описанных в разделе 3. Предположим, что объем помещения составляет около 40 000 кубических футов:

5. ОЦЕНКА ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ОТ ЛЮДЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ В ПРОСТРАНСТВЕ

Согласно исследованиям ASHRAE, люди при минимальном уровне физической работы (например, в офисах и классах) выдыхают (или «выбрасывают») углекислый газ со средней скоростью около 0,012 кубических футов в минуту. В следующем уравнении эта «коэффициент выбросов» используется для оценки приблизительной скорости подачи Qoa свежего воздуха в помещение, где находятся люди:

Показатель n — это количество людей в помещении, обслуживаемом приточно-вытяжной вентиляцией. C — концентрация двуокиси углерода, измеренная на входе или непосредственно на входе в систему возвратного воздуха после того, как концентрация двуокиси углерода достигла «стационарного состояния», обычно незадолго до полудня или во время выхода, обычно 700–1200 частей на миллион (см. верхнюю часть кривой на рис. 2). Coa — концентрация СО2 в ОА, обычно около 400 частей на миллион. Используя это уравнение, мы можем определить объемный расход наружного воздуха, подаваемого в помещение, и количество воздуха на человека для офиса из 45 человек, где С составляет 1000 частей на миллион незадолго до полудня, а Коа составляет 400 частей на миллион:

6. ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Вентиляцию можно обеспечить, просто открыв окна и позволив ветру дуть в здание. Как показано на рис. 3, ветер может создавать в здании значительный воздухообмен. Но сколько проходит? И что нужно для того, чтобы это работало? Как минимум, воздух может проникать путем диффузии через любое отверстие (например, через открытые двери и окна). Но для достижения наилучших результатов проемы должны быть расположены как с подветренной, так и с подветренной стороны, между передними и задними проемами должен быть свободный проход, и должен дуть ветер. Для аппроксимации расхода воздуха через здание от ветра используйте следующее уравнение:

где Q — расход воздуха в кубических футах в минуту, A — открытая площадь в квадратных футах (например, окна и двери, с подветренной стороны или с подветренной стороны, в зависимости от того, что больше), Vw — средняя скорость ветра в милях в час, а Kw – угловой коэффициент. Kw = 0,3, когда ветер дует не перпендикулярно зданию; Kw = 0,5, если он находится прямо на здании. Обратите внимание, что скорость ветра сильно различается в любом месте, поэтому нельзя полагаться на ветер для постоянной вентиляции помещений, где необходимо постоянно контролировать загрязнители воздуха. Для здания, показанного на рисунке 3, предположим, что скорость ветра составляет 8 миль в час, а площадь открытой задней двери составляет 30 квадратных футов. Расчетный расход воздуха через здание за счет ветра составляет:

Предполагая, что объем здания составляет 50 000 кубических футов, мы можем использовать уравнение в разделе 4 для оценки N, скорости воздухообмена: Имейте в виду, что ответы, которые они дают, являются приблизительными, а не определенными. Источники, ссылки и более подробную информацию см. в моих рабочих тетрадях по вентиляции, опубликованных АМСЗ.

Д. ДЖЕФФ БЕРТОН, MS, PE, CIH

(VS 2012), CSP (VS 2002), — инженер по промышленной гигиене с большим опытом работы в области вентиляции, используемой для контроля выбросов и воздействия. С ним можно связаться по электронной почте

.

Отправить отзыв на

The Synergist

.

Нажмите на рисунок, чтобы открыть увеличенную версию в браузере.