Технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с роторной рекуперацией тепла - часть 1

 

  Главная      Учебники - Разные     Технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с роторной рекуперацией тепла

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..       1      2      ..

 

 

Технико-экономическое обоснование применения систем вентиляции с роторной рекуперацией тепла - часть 1

 

 

Оглавление
1.
Обзор литературы, постановка задачи исследования
6
1.1.
Основные термины и определения
6
1.2.
Назначение систем вентиляции. Требования, предъявляемые к
системам вентиляции
7
1.3.
Классификация систем вентиляции
8
1.3.1. По способу создания давления для перемещения воздуха: с
естественным
(гравитационным) и искусственным
(механическим)
побуждением
8
1.3.2. По назначению: приточные, вытяжные и приточно-вытяжные
9
1.3.3. По зоне обслуживания: местные и общеобменные
9
1.3.4. По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные ... 12
1.3.5. По
характеру
обработки
воздуха:
прямоточные,
рециркуляционные, рекуперативные
12
1.4.
Оборудование систем вентиляции
12
1.5.
Свойства воздуха и процессы изменения его состояния
12
1.6.
Организация воздухообмена и распределение воздуха в
помещении 14
1.7.
Мероприятия по шумоглушению в системах вентиляции
15
1.7.1. Звуковое давление, звуковая мощность, частота
15
1.7.2. Уровень звуковой мощности и уровень звукового давления
16
1.7.3. Мероприятия по снижению шума в системах вентиляции
17
1.8.
Очистка вентиляционного воздуха
17
1.9.
Энергосбережение в системах вентиляции
18
1.9.1. Приточно-вытяжная установка с рекуперацией тепла. Общие
сведения.
19
1.9.2. Утилизатор тепла
20
1.10. Исходные данные для разработки систем вентиляции
22
1.10.1. Расчетные параметры наружного воздуха
22
1.10.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха
22
1.10.3. Температура воздуха, удаляемого из помещения
22
1.10.4. Общие принципы подбора установки
22
1.10.5. Определение требуемого воздухообмена
23
1.11. Подбор приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла на
примере агрегата GOLD
27
1.12. Оценка эффективности инвестиций
29
1.12.1. Инвестиции. Капитальные вложения. Основные понятия
29
1.12.2. Оценка эффективности инвестиционного проекта
31
1.13. Выводы по главе. Постановка задачи исследования
33
2.
Расхода тепла в системах с рекуперацией
34
2.1.
Необходимая теплота нагрева воздуха
34
2.2.
Коэффициент полезного действия роторного регенератора тепла34
2.2.1. Определение к.п.д. роторного регенератора тепла
35
2.2.2. Модель тонкого ротора
37
2.2.3. Обратный переток воздуха
39
2.2.4. Линейная модель длинного ротора
41
2.2.5. Экспоненциальная модель длинного ротора
43
2.2.6. Зависимость значения к.п.д. от параметров ротора
48
2.2.7. Фактическая величина к.п.д
49
2.2.8. Расчет по PMWIN
49
2.3.
Гидравлическое сопротивление ротора
50
2
2.4.
Особенности эксплуатации установки с роторной рекуперацией
тепла в летнем и зимнем режиме
52
2.5.
Определение количества затрачиваемой энергии
52
2.5.1. Определение количества энергии, затрачиваемой за год,
необходимой для подогрева приточного воздуха в прямоточной установке... 54
2.5.2. Определение количества энергии необходимого для подогрева
воздуха после рекуперационной установки, затрачиваемое за год
55
2.6.
Сравнение затрат энергии при прямоточной системе вентиляции и
при использовании приточно-вытяжных установок
59
2.7.
Выводы по главе
63
3.
Исследование экономической эффективности применения приточно-
вытяжной установки с роторной рекуперацией тепла
64
3.1.
Определение среднегодовой доходности инвестиций
64
3.1.1. Выбор методики анализа экономической эффективности
64
3.1.2. Допущения, принятые при расчете
64
3.1.3. Расчет среднегодовой доходности инвестиций
65
3.2.
Выводы по главе
71
Заключение
72
Список использованных источников
73
3
Введение
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим
миром. В связи с техническим прогрессом, опасное вмешательство человека в
природу резко усилилось: загрязнение воды, атмосферы, почвы - это стало
глобальной опасностью для человечества. В связи с этим возникла
необходимость создания высокоэффективных систем вентиляции и очистки
воздуха.
За последние годы в нашей стране существенно изменились архитектурно-
конструктивные решения и технология строительства зданий, номенклатура и
характеристики применяемого вентиляционного оборудования. Все это
обусловило необходимость изучения нового оборудования с учетом результатов
новых теоретических и экспериментальных исследований.
В данной работе рассмотрена энергосберегающая приточно-вытяжная
установка с роторной рекуперацией тепла. Повышение коэффициента полезного
действия приводит к энергосбережению, что в свою очередь имеет большое
значение для экономики страны.
В первой главе работы был проведен обзор литературы. Проведенный
анализ показал, что для исследования роторной рекуперации тепла нет
теоретической базы и отсутствуют рекомендации по определению к.п.д. В
имеющихся публикациях по данной тематике используется, как правило,
упрощенный подход к анализу зависимостей к.п.д. от конструкции роторного
рекуператора и параметров системы вентиляции.
Технические и экономические разработки, направленные на повышение
эффективности систем вентиляции невозможны без изучения физической сути
процесса рекуперации. Описанные в литературе характеристики приточно-
вытяжных установок с роторной рекуперацией тепла в большей степени относятся
к отражению экспериментальных данных без достаточного теоретического
анализа течения воздуха в каналах ротора. Основной задачей второй главы
работы стало построение и исследование математических моделей, отражающих
сложные гидравлические процессы и процессы теплообмена, происходящие в
роторном рекуператоре тепла. Построено три модели: модель короткого ротора,
линейная модель длинного ротора, экспоненциальная модель длинного ротора.
На основе созданных моделей установлены зависимости коэффициента
полезного действия от параметров ротора. Максимальное значение к.п.д.
n v
достигается при скорости вращения ротора равной
ω
= 2 π
. Скорость
кр
l
вращения ротора ограничивается значением перетока. На основе предложенных
моделей, выработаны практические рекомендации о пуско-наладочных работах и
эффективной эксплуатации установки с роторным рекуператором тепла. При
расчете затрат энергии в системе с роторной рекуперацией тепла необходимо
учесть затраты на прохождение воздуха через ротор и затраты энергии в
двигателе ротора. В связи с этим выбрана методика для определения количества
энергии, затрачиваемой за год, при использовании роторного рекуператора тепла.
Показано, что с повышением значения коэффициента полезного действия,
уменьшаются затраты энергии в установке с роторным рекуператором тепла.
Проведено сравнение прямоточной системы вентиляции и системы с роторной
рекуперацией тепла. При использовании роторного рекуператора тепла
происходит большая экономия затрат энергии. При значении коэффициента
полезного действия равным
85% η = 85% затраты энергии при прямоточной
системе вентиляции составляют Q
кВтч
= 409360
, а затраты энергии в системе
пр
4
вентиляции с роторной рекуперацией тепла составляют
Q
,
кВтч
. Таким
рот =2861
образом, затраты энергии при прямоточной системе больше в 14,3 раза.
В третьей главе для определения экономической эффективности работы
установки с роторной рекуперацией тепла выбран показатель годовой доходности
инвестиций. Годовая доходность инвестиций тем больше, чем выше коэффициент
полезного действия роторного рекуператора тепла. Проведен анализ зависимости
экономической эффективности работы установки с роторной рекуперацией тепла
в случае повышения цен на электроэнергию. Анализ показал, что при увеличении
тарифов на электроэнергию среднегодовая доходность инвестиций возрастает,
поэтому применение установок вносит большой вклад в энергосбережение.
5
1. Обзор литературы, постановка задачи исследования
1.1. Основные термины и определения
При рассмотрении систем вентиляции и изложении технических приложений
в данной работе используются некоторые понятия, представления, а так же
специальные термины, которые требуют предварительного пояснения.
Вентиляция - обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты,
влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых
метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей
зоне при средней необеспеченности 400 ч/г - при круглосуточной работе и 300 ч/г -
при односменной работе в дневное время.
Кондиционирование воздуха
- автоматическое поддержание в закрытых
помещениях всех или отдельных параметров воздуха
(температуры,
относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения
главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее
благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса,
обеспечения сохранности ценностей культуры со средней необеспеченностью для
следующих классов кондиционирования воздуха:
первого
- в среднем
100 ч/г при круглосуточной работе или
70 ч/г при
односменной работе в дневное время;
второго
- в среднем
250 ч/г при круглосуточной работе или
175 ч/г при
односменной работе в дневное время;
третьего
- в среднем
450 ч/г при круглосуточной работе или
315 ч/г при
односменной работе в дневное время.
Микроклимат помещения
- состояние внутренней среды помещения,
оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями
температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью
воздуха.
Оптимальные параметры микроклимата
- сочетание значений показателей
микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на
человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при
минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не
менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении.
Допустимые параметры микроклимата
- сочетания значений показателей
микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на
человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение
самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении
механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения
состояния здоровья.
Вредные вещества - вещества, для которых органами санэпидемнадзора
установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества.
Избытки явной теплоты
- разность тепловых потоков, поступающих в
помещение и уходящих из него при расчетных параметрах наружного воздуха
(после осуществления технологических и строительных мероприятий по
уменьшению теплопоступлений от оборудования, трубопроводов и солнечной
радиации).
Расход воздуха
- физическая величина, равная пределу отношения
приращения массы или объема, или количества жидкости, протекающих в
трубопроводе через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока, к
интервалу времени, за который это приращение произошло, при неограниченном
уменьшении интервала времени.
6
Расход измеряют в единицах массы, деленных на единицу времени
(килограммах в секунду, килограммах в час и т. д.), или в единицах объема, также
деленных на единицу времени (кубических метрах в секунду, кубических метрах в
час и т. д.). В первом случае имеем массовый расход, во втором - объемный. В
данной работе под расходом Q будем подразумевать объемный расход.
Скорость движения воздуха - осредненная по объему обслуживаемой зоны
скорость движения воздуха.
Холодный период года - период года, характеризующийся среднесуточной
температурой наружного воздуха, равной 8 °С и ниже.
Теплый период года - период года, характеризующийся среднесуточной
температурой наружного воздуха выше 8 °С.
Рабочая зона - пространство, ограниченное ограждающими конструкциями
производственных помещений, имеющие высоту 2 м над уровнем пола или
площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного
пребывания работающих.
Рециркуляция воздуха - подмешивание воздуха помещения к наружному
воздуху и подача этой смеси в данное или другие помещения; рециркуляцией не
является перемешивание воздуха в пределах одного помещения, в том числе
сопровождаемое нагреванием
(охлаждением) отопительными агрегатами
(приборами) или вентиляторами-веерами.
Фильтр очистки воздуха; фильтр воздушный - устройство, в котором с
помощью фильтрующего материала или иным способом осуществляется
отделение аэрозольных частиц от фильтруемого воздуха.
1.2.
Назначение систем вентиляции. Требования,
предъявляемые к системам вентиляции.
Вентиляция
(от лат. ventilatio проветривание, ventilo - вею, махаю, дую) -
регулируемый воздухообмен в помещениях; система мер для создания воздушной
среды, благоприятной для здоровья человека, а также отвечающей требованиям
технологического процесса, сохранения оборудования и строительных
конструкций, материалов, продуктов и т.д. Назначение вентиляции - обеспечить
санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека
-
температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха
(подвижность) и чистоту воздуха в соответствие со СНиП (строительные нормы и
правила), для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать или
удалять избыточную теплоту, влагу, а также газы, пары, пыль с соблюдением при
этом определенной подвижности воздуха в помещении [43].
Системы вентиляции представляют собой комплекс инженерных устройств,
включающих воздушный тракт (воздуховоды), оборудование для обработки и
транспортировки воздуха, а также сетевое оборудование
(воздухоприемные,
воздухораспределительные устройства, дроссель-клапаны и др.). Устройства
вентиляции должны удовлетворять следующим требованиям:
• площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов
должна быть минимальной; размещение вентиляционных каналов,
устройств для раздачи и забора воздуха должно сочетаться с
архитектурным обликом помещений и не ухудшать интерьеров;
• в промышленных зданиях вентиляционные устройства не должны мешать
производственному процессу;
• должна быть обеспечена хорошая вибро- и звукоизоляция
вентиляционного оборудования от строительных конструкций;
• в высшей степени важна эксплуатационная характеристика систем
вентиляции, которая, как правило, должна учитываться при
7
проектировании, - возможность надежной наладки и регулирования работы
отдельных устройств систем вентиляции; удобство обслуживания и
ремонта;
• минимальная стоимость оборудования и строительно-монтажных работ,
максимально возможная экономия электроэнергии и топлива при
эксплуатации вентиляционных установок, возможности легкого и надежного
регулирования или переключения с одного режима работ на другой.
1.3.
Классификация систем вентиляции
При всем многообразии систем вентиляции, обусловленном назначением
помещений, характером технологического процесса, видом вредных выделений и
т. п., их можно классифицировать по следующим характерным признакам:
1.3.1.
По способу создания давления для перемещения воздуха: с
естественным (гравитационным) и искусственным (механическим)
побуждением
1.3.1.1. Естественная вентиляция
Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:
• вследствие разности температур наружного
(атмосферного) воздуха и
воздуха в помещении, так называемой аэрации;
Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если
концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30%
предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям
технологии производства требуется предварительная обработка приточного
воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или
конденсата. В помещениях с большими избытками тепла воздух всегда теплее
наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из
него менее плотный теплый воздух. При этом в замкнутом пространстве
помещения возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла,
подобная той, которую вызывает вентилятор.
• вследствие разности давлений
«воздушного столба» между нижним
уровнем
(обслуживаемым помещением) и верхним уровнем
— вытяжным
устройством (дефлектором), установленным на кровле здания;
В системах естественной вентиляции, в которых перемещение воздуха
создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад
по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через
дефлектор должен быть не менее
3 м. При этом рекомендуемая длина
горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость
воздуха в воздуховодах — не превышать 1 м/с.
• в результате воздействия так называемого ветрового давления.
Воздействие ветрового давления выражается в том, что на наветренных
(обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на
подветренных сторонах, а иногда и на кровле,
— пониженное давление
(разрежение). Если в ограждениях здания имеются проемы, то с наветренной
стороны атмосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной
выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от
скорости ветра, обдувающего здание, и соответственно от величин возникающих
разностей давлений.
Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного
дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако
зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (температуры
8
воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое
давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные
задачи в области вентиляции [14].
1.3.1.2. Механическая вентиляция
В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы
(вентиляторы,
электродвигатели,
воздухонагреватели,
пылеуловители,
автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния.
Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие
системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в
требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей
воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам
обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невозможно
в системах с естественным побуждением. Следует отметить, что в практике часто
предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т. е. одновременно
естественную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте
определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-
гигиеническом отношении, а также экономически и технически более
рациональным [15].
1.3.2.
По назначению: приточные, вытяжные и приточно-
вытяжные
1.3.2.1. Приточная вентиляция
Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого
воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях
подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.).
1.3.2.2. Вытяжная вентиляция
Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный
или нагретый отработанный воздух.
В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и
вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с
учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных
помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная
или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное
помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или
удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.
1.3.2.3. Приточно-вытяжная вентиляция
Наиболее частый и эффективный вариант устройства вентиляционной
системы, при которой воздух в помещение подается приточной системой, а
удаляется вытяжной. Обе системы работают одновременно. При этом
производительность обоих систем должна быть одинаковой, чтобы исключить
разницу воздушного давления внутри и снаружи помещения, приводящей к
эффекту "хлопающих дверей" [39].
1.3.3.
По зоне обслуживания: местные и общеобменные
1.3.3.1. Местная вентиляция
Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на
определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух
9
удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная
вентиляция).
Местная приточная вентиляция
К местной приточной вентиляции относятся воздушные души
(сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны
подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне
температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся
интенсивному тепловому облучению.
К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы — участки
помещений, отгороженные от остального помещения передвижными
перегородками высотой 2-2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной
температурой.
Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у
ворот, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или
изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших
затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении
вредностей (газов, влаги, теплоты и т. п.) обычно применяют смешанную систему
вентиляции — общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и
местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест.
Местная вытяжная вентиляция.
Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений
вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их
распространение по всему помещению.
Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях
обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и
частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей
применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы,
завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.). Основные требования, которым
они должны удовлетворять:
• Место образования вредных выделений по возможности должно быть
полностью укрыто.
• Конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал
нормальной работе и не снижал производительность труда.
• Вредные выделения необходимо удалять от места их образования в
направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять
вверх, холодные тяжелые газы и пыль — вниз).
При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания
пылевыделений удаляемый из цеха воздух, перед выбросом его в атмосферу,
должен быть предварительно очищен от пыли. Наиболее сложными вытяжными
системами являются такие, в которых предусматривают очень высокую степень
очистки воздуха от пыли с установкой последовательно двух или даже трех
пылеуловителей (фильтров).
Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как
позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования
или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря
значительной концентрации вредных веществ
(паров, газов, пыли), обычно
удается достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта при небольшом
объеме удаляемого воздуха.
Однако местные системы не могут решить всех задач, стоящих перед
вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими
системами. Например, когда вредные выделения, рассредоточены на
значительной площади или в объеме; подача воздуха в отдельные зоны
10
помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, тоже
самое если работа производится на всей площади помещения или ее характер
связан с перемещением и т. д [13].
1.3.3.2. Общеобменная вентиляция
Общеобменная вентиляция - система, в которой воздухообмен, найденный
из условий борьбы с вредностью, осуществляется путем подачи и вытяжки
воздуха из всего помещения. Чаще всего общеобменная вентиляция
устраивается в жилых и общественных зданиях.
Общеобменные системы вентиляции — как приточные, так и вытяжные,
предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в
значительной его части.
Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют
воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные
системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого
помещения.
Общеобменная приточная вентиляция
Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции
избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не
удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для
обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм и свободного дыхания
человека в рабочей зоне.
При отрицательном тепловом балансе, т. е. при недостатке тепла,
общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением
и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей
воздух очищают от пыли.
При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного
воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную
вентиляцию.
Общеобменная вытяжная вентиляция
Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является
отдельный вентилятор (обычно осевого типа) с электродвигателем на одной оси,
расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из
ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий
воздухообмен.
В некоторых случаях установка имеет протяженный вытяжной воздуховод.
Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40 м и соответственно потери
давления в сети составляют более 30-40 кг/м2, то вместо осевого вентилятора
устанавливается вентилятор центробежного типа.
Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет
тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу
цеха или выполняют в виде подпольных каналов.
В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения
(теплота, влага, газы, пары, пыль и т. п.) и их поступление в помещение
происходит в различных условиях
(сосредоточенно, рассредоточено, на
различных уровнях и т. п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной
системой, например, местной или общеобменной.
В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут
быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные
вытяжные системы.
11
В определенных случаях в производственных помещениях, наряду с
механическими системами вентиляции, используют системы с естественным
побуждением, например, системы аэрации [13].
1.3.4.
По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные
Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для
перемещения воздуха (канальные системы) либо каналы (воздуховоды) могут
отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при
естественной вентиляции и т. д. (бесканальные системы).
1.3.5.
По характеру обработки воздуха: прямоточные,
рециркуляционные, рекуперативные
В рециркуляционных системах весь воздух из помещения или его часть
после обработки вновь поступает в помещение. В рекуперативных системах
используется теплота выбросного воздуха для нагрева приточного воздуха.
1.4.
Оборудование систем вентиляции
Оборудование вентиляционных систем, предназначенное для обработки
воздуха, обычно располагают в специальных камерах [44]. Система вентиляции
включает группы самого разнообразного оборудования:
• Вентиляторы - механизмы, предназначенные для перемещения воздуха
или других газов. По принципу действия различают вентиляторы
радиальные (центробежные) и осевые.
• Вентиляционные установки по назначению различают приточные,
вытяжные и приточно-вытяжные.
• Шумоглушители (пластинчатые, сотовые, трубчатые)
• Воздушные фильтры
• Воздухонагреватели (электрические, водяные)
• Воздуховоды
(металлические, металлопластиковые, неметаллические,
гибкие)
• Запорные и регулирующие устройства (воздушные клапаны, диафрагмы,
обратные клапаны)
• Воздухораспределители и регулирующие устройства воздухоудаления
(решетки, диффузоры, плафоны, насадки с форсунками, щелевые
воздухораспределительные устройства, перфорированные панели)
1.5.
Свойства воздуха и процессы изменения его
состояния
Сухой атмосферный воздух представляет собой однородную смесь
нескольких газов (по массе): 75,55% азота. 23,1% кислорода. 1,35% инертных и
прочих газов. Соотношение количеств этих компонентов в атмосферном воздухе
стабильно. Атмосферный воздух всегда содержит также некоторое количество
водяных паров. Смесь сухого воздуха с водяными парами называется влажным
воздухом. Количество водяных паров, содержащихся во влажном воздухе, может
меняться в значительных пределах. Влажный воздух можно рассматривать с
точностью, достаточной для расчетов систем вентиляции как смесь двух
идеальных газов - сухого воздуха и водяного пара [13].
Барометрическое давление атмосферного воздуха Pб
- это сумма
парциальных давлений сухой его части Pс.в. водяного пара Pв.п.:
12
P
=
P
+
P
(1.1)
б
с.в.
в.п.
В качестве единицы измерения барометрического давления воздуха принят
паскаль. Значение парциального давления компонента смеси в состоянии полного
насыщения называют парциальным давлением насыщения Pн или упругостью
насыщенных паров. Температура, при которой происходит полное насыщение,
называется температурой насыщения или температурой точки росы.
Абсолютная влажность воздуха - масса водяных паров, заключающихся в 1
м3 влажного воздуха. Влагосодержанием воздуха d называют количество
водяного пара, приходящееся на 1 кг сухой части влажного воздуха, т.е.
d =
M
/ M
,
(1.2)
в.п.
с
в
где Мв.п. - масса водяных паров, г; Мс.в. - масса сухого воздуха, равная 1 кг.
Относительная влажность воздуха ϕ представляет собой отношение
парциального давления водяных паров Pв.п. при заданной температуре к
парциальному давлению насыщения Pн при той же температуре и определяется
по формуле:
ϕ
=
P
/
P
100%.
(1.3)
в
п
н
Для насыщенного воздуха ϕ=100%. Относительную влажность воздуха в
помещении нормируют. Для жилых и общественных помещений относительная
влажность считается приемлемой в пределах от 30% до 70%.
Плотность влажного воздуха ρв.п. равна массе 1 м3 смеси, состоящей из сухой
части воздуха и водяных паров. Поскольку ρв.п. меньше ρс.в., плотность сухого
воздуха при одинаковом барометрическом давлении и одинаковой температуре
больше плотности влажного воздуха, но эта разница невелика.
Массовая теплоемкость влажного воздуха представляет собой количество
теплоты. Которое необходимо затратить, чтобы нагреть на
1°С сухой части
влажного воздуха и приходящееся на их долю количество водяных паров.
Удельная (массовая) теплоемкость влажного воздуха составит:
c
=
c
+
c
d
/
1000,
(1.4)
р
св
в
п
где cс.в. - массовая теплоемкость сухого воздуха (cс.в.=1,005кДж/кг⋅К); cв.п. -
массовая теплоемкость водяного пара (cв.п.=1,8кДж/кг⋅К).
Энтальпией (теплосодержанием) влажного воздуха называется количество
теплоты, содержащейся в нем и отнесенной к 1 кг заключенного в нем сухого
воздуха (кДж/кг сухого воздуха.):
I
=
c t
+
(i+ c
t)d
/
1000,
(1.5)
св
в
п
где t - температура влажного воздуха; i - скрытая теплота парообразования
1 кг воды при температуре 0°С ( i=2500 кДж/кг); d - влагосодержание (на 1 кг
сухого воздуха.).
Как видно, энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухого
воздуха и энтальпии водяного пара. Таким образом, энтальпия влажного воздуха.
Отнесенная к 1 кг сухой части влажного воздуха (кДж/кг) при произвольной
температуре t и влагосодержанием d, определяется по формуле:
I =1,005t + (2500 + 1,8t)d
/1000
Это уравнение является исходным для построения I-d-диаграммы влажного
воздуха, предложенной профессором Л.К.Рамзиным. Диаграмма представляет
собой выраженную графически взаимную зависимость пяти параметров,
характеризующих состояние влажного воздуха: энтальпии I, влагосодержанием d,
температуры t, относительной влажности ϕ, парциального давления,
содержащегося в паровоздушной смеси Pн при заданном барометрическом
давлении Pб. Следует отметить, что только t и d могут изменяться произвольно,
независимо одна от другой, хотя эти изменения имеют определенный предел.
13

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..       1      2     ..