Archive

Archive for Ноябрь, 2009

Вытесняющая вентиляция

ноября 30, 2009
Comments Off

В связи с некоторой путаницей в терминологии и области применения систем вытесняющей вентиляции далее приводится подробное описание системы.

Речь пойдет о классической системе вытесняющей вентиляции с низкоскоростными воздухораспределителями, установленными непосредственно в рабочей зоне помещения.

Наиболее распространенной системой воздухораспределения является общеобменная вентиляция
Рисунок 1.
Наиболее распространенной системой воздухораспределения является общеобменная вентиляция

Наиболее распространенной системой воздухораспределения является смесительная (общеобменная) вентиляция (mixing ventilation, MV) (рис. 1). Целью этой воздухораспределительной системы является эффективное смешение приточного воздуха с воздухом помещения и создание равномерной температуры и концентрации вредностей по всему помещению. В школьных помещениях, как правило, используются плафонные воздухораспределители, раздающие приточный воздух в режиме охлаждения с температурой 13 °С. Температура и концентрация вредностей удаляемого воздуха в общеобменных системах вентиляции принимаются равными температуре и концентрации углекислого газа в рабочей зоне помещения.

В системах кондиционирования воздуха с вытесняющей вентиляцией охлаждающий воздух раздается с низкой скоростью непосредственно в рабочую зону помещения
Рисунок 2.
В системах кондиционирования воздуха с вытесняющей вентиляцией охлаждающий воздух раздается с низкой скоростью непосредственно в рабочую зону помещения (в школах с температурой 18–20 °С)

В системах кондиционирования воздуха с вытесняющей вентиляцией охлаждающий воздух раздается с низкой скоростью непосредственно в рабочую зону помещения (в школах с температурой 18—20 °С) (рис. 2). Поскольку холодный приточный воздух тяжелее воздуха помещения, он «настилается» на пол и заполняет нижнюю, рабочую зону помещения. Тепловые источники в помещении постепенно нагревают воздух и перемещают нагретый, загрязненный воздух в конвективных потоках в верхнюю зону помещения. Вместо того, чтобы смешивать приточный воздух с воздухом помещения, как это делается в смесительных системах, система вытесняющей вентиляции вытесняет теплоту и углекислый газ, перемещаемый в конвективных потоках от людей, в верхнюю, необитаемую зону помещения, откуда они удаляются через вытяжку, расположенную у потолка. Температура и концентрация вредностей удаляемого воздуха в вытесняющих системах выше температуры и концентрации углекислого газа воздуха рабочей зоны помещения. Таким образом, при одинаковом воздухообмене система вытесняющей вентиляции обеспечивает более чистый воздух в зоне дыхания обитателей помещения. Исключение составляют помещения с вредными выделениями тяжелее воздуха и вредностями с плотностью близкой к плотности воздуха при расчетной температуре помещения и выделяющимися вне конвективного потока над источником тепла.

Температура воздуха в помещении при системе вытесняющей вентиляции, в отличие от смесительной системы, не постоянна, а увеличивается по высоте помещения. Эта характеристика вытесняющей вентиляции позволяет сократить расход энергии на охлаждение воздуха помещения, поскольку, вместо того чтобы поддерживать расчетную температуру воздуха по всей высоте помещения, как это делается в смесительных системах, она поддерживается только в нижней, рабочей зоне.

Принцип работы вытесняющей вентиляции хорошо известен российским инженерам — это по существу естественная вентиляция с механической подачей и удалением воздуха, где естественные конвективные потоки над источниками тепла используются для побуждения движения воздуха в помещении. Основы расчета вытесняющей вентиляции схожи с расчетом естественной вентиляции промышленных цехов, описанным в 1940-х годах в работах В. В. Батурина.

Вентиляция, Термины вентиляции

Системы вентиляции с постоянным расходом воздуха (CAV-системы)

ноября 29, 2009
Comments Off

Во многих проектах CAV-системы используются для внутренней зоны помещений, а иногда и для периметральной. Обычно CAV-системы регулируются путем изменения температуры приточного воздуха по сигналу комнатных термостатов. Даже при высоком качестве проекта, предусматривающим возможность стратификации при пиковых тепловых нагрузках, этот способ регулирования может вызвать отклонение температуры рабочей зоны от расчетной при изменении нагрузки. В зависимости от пиковых значений градиента средняя температура рабочей зоны может быть на несколько градусов ниже, чем установка термостата. (Поэтому термостат следует настраивать на 1–2 °C выше требуемой температуры рабочей зоны.) При небольших нагрузках эти температуры будут сближаться, т. е. температурный профиль станет более вертикальным (меньшая степень неравномерности) при сохранении постоянного воздухообмена. Изменение температуры приточного воздуха не повлияет на форму профиля температур, а лишь сдвинет его в ту или другую сторону [2].

По мере снижения тепловой нагрузки вентиляция помещений становится избыточной, иногда это приводит к выравниванию температур (отсутствию стратификации). Если воздухообмен изначально завышен, в рабочем режиме стратификация никогда не возникнет, что характерно для множества работающих систем.

Во многих проектах CAV-системы используются для вентиляции больших внутренних зон с избыточным давлением, откуда вентиляционный воздух «выдавливается» в периметральную зону. Кроме того, натурные обследования показывают, что во многих CAV-системах для внутренних зон используются вихревые воздухораспределители с расходом 42–47 л/с, привязанные к одному рабочему месту (5–9 м2). Если это не было согласовано с фактическими тепловыми нагрузками и воздухообмен не был сбалансирован по зонам, объем приточного воздуха может оказаться избыточным. В этом случае повышается температура приточного воздуха, что до некоторой степени затрудняет ассимиляцию теплоизбытков в периметральной зоне. С другой стороны, если система вентиляции сбалансирована, например путем снижения скорости вращения приточного вентилятора таким образом, что при полной тепловой нагрузке в помещении создается стратификация, а вихревые ВР работают на неполной производительности, то это будет способствовать увеличению градиента температуры по рабочей зоне. Очевидно, следует искать компромисс между указанным увеличением градиента и избыточной вентиляцией. Поэтому для систем вентиляции с постоянным расходом  желательно по возможности подбирать вихревые ВР на режим, близкий к номинальному, уменьшая их количество или выбирая меньший типоразмер.

Вентиляция, Проектирование вентиляции

Критерии выбора вентиляционных систем у инвесторов

ноября 28, 2009
Comments Off

Системы кондиционирования воздуха, предпочитаемые инвесторами. Хорошо известно, что критерии выбора вентиляционных систем у инвесторов, строящих здания для последующей продажи или сдачи в аренду, редко удовлетворяют стремлениям покупателей. Подтверждением тому являются результаты опроса, проведенного недавно в Великобритании, которые дают повод для серьезных размышлений.

Почему предприниматели в сфере строительного бизнеса отдают предпочтение системам с вентиляторными конвекторами даже тогда, когда проектное задание явно тянет на более высокий уровень? Почему у них портится настроение, если речь заходит о вентиляционных системах с распределительной сетью или о том, что перспективы улучшенной регулировки, повышения качества воздуха и существенного энергосбережения весьма значительны? Ответ, в общем-то, очевиден: инвесторы по определению заинтересованы исключительно в скорости строительства и максимальной надежности зданий и сооружений. Исторически инвесторы никогда не уделяли особого внимания вопросам, касающимся комфорта арендаторов.

С другой стороны, арендаторы имеют различные приоритеты. Прежде всего, они хотят иметь гибкую и легко регулируемую систему, которая обеспечивала бы хорошее качество воздуха, была бесшумной и не создавала сквозняков.
Проведенный недавно опрос основных «игроков» на строительном рынке – сметчиков, экспертов, проектировщиков, риэлторов – позволил сопоставить системы кондиционирования, которые предпочитают инвесторы, с системами, имеющими потенциально лучшие характеристики.
Использованные для оценки систем критерии основаны главным образом на требованиях, предъявляемых инвесторами к гипотетическому бизнес-центру в центральной части города для сдачи в аренду. Кроме того, учитывались представления потенциального арендатора о надлежащей надежности.

Вообще говоря, был проведен простой оценочный опрос по семи видам систем кондиционирования воздуха:
- системе с переменным расходом воздуха (VAV);
- системе с напольными воздухораспределителями (Hiross и им подобные);
- системе с вентиляторными конвекторами (фэнкойлами) потолочного типа;
- системе с охлаждающими панелями и вентиляцией;
- системе периметральной индукции;
- системе с переменным расходом воздуха и вентиляторными коробками;
- мульти-сплит системе (например, VRV, Daikin).

Каждая система оценивалась по следующим критериям:
- инвестиционные расходы;
- максимальная полезная площадь;
- высота здания;
- минимальная размеры машинного зала;
- гибкость планировки помещений;
- техническое обслуживание;
- энергопотребление;
- регулирование;
- акустика;
- сроки строительства;
- качество воздуха.

Система оценок

Каждый критерий оценивался по степени «весомости». Наиболее «весомым» критерием – 10 очков – решено считать максимальную полезную площадь, затем идут гибкость планировки помещений и капитальные затраты. По каждому типу оборудования была составлена таблица, аналогичная приведенной на с. 17. За определением значимости критерия в баллах в первой колонке следуют пять категорий оценки: от «неуд.» до «отлично» с балльным выражением от 1 до 5. Достаточно умножить «вес» каждого критерия на соответствующую оценку, чтобы получить окончательный балл. Общая балльная оценка системы определяется суммой промежуточных очков.

К примеру, для системы охлаждающих панелей и распределительной вентиляции (см. табл.) критерий максимальной полезной площади (оценивающийся в 10 очков) считается хорошим и дает 3 балла. Произведение 10х3=30 представляет собой промежуточную оценку первого критерия для данного типа установки. Сумма промежуточных очков дает в результате 178.
С общего согласия первое место было отдано максимальной полезной площади, поскольку это главная забота инвесторов, если вести речь об окупаемости капиталовложений.
Следующую позицию занимает гибкость планировки, за ней следуют инвестиционные расходы. Остальные факторы (техническое обслуживание, энергопотребление, регулирование) представляют ограниченный интерес и волнуют главным образом арендаторов.

Поскольку времени, отпущенного на строительные работы, всегда не хватает, а полезная площадь и высота сооружения определяются рамками сметы, эти критерии получили меньшее число баллов по той простой причине, что система кондиционирования воздуха не может диктовать, каким должно быть здание: система может иметь лишь ограниченное воздействие.

Естественно, получается, что качество воздуха, хотя и является важным вопросом для арендаторов, существенного влияния на подрядчика в выборе системы кондиционирования не оказывает. Опять все просто: ни одна из рассматриваемых систем не дает качества воздуха ниже установленного стандарта. Несмотря на то что системы с переменным расходом воздуха с вентиляторными конвекторами обеспечивают худшее качество воздуха, чем прямоточные системы с постоянным (максимальным) расходом, их технические характеристики считаются приемлемыми.

Системы с вентиляторными конвекторами и системы с переменным расходом воздуха

Интересно отметить, что системы с переменным расходом воздуха и периметральные индукционные системы получили немного очков, что наводит на мысль о том, что дни «стандартных» технических решений, скорее всего, сочтенzы.
Во время последнего бума «стандартных» технических решений для административных сооружений наметился возврат к системам с вентиляторными конвекторами, хотя зачастую такие установки более шумные и требуют большего объема работ по техническому обслуживанию, чем системы VAV и им подобные.

По мнению риэлторов, эксплуатационные расходы тоже не имеют особого значения для инвесторов. Гибкость планировки оказывается важнее главным образом потому, что инвестор хочет, чтобы помещения предоставляли для определенных групп потенциальных арендаторов как можно более широкие возможности в плане их организации.

Проектировщики с такой точкой зрения согласны и добавляют, что участки, обслуживаемые системами с вентиляторными конвекторами, меньше, чем зоны обслуживания VAV. В сущности, если в одном помещении нагрузка составляет 40 Вт/м2, а в помещении рядом нагрузка нулевая, то система с вентиляторными конвекторами оказывается эффективней. Однако, по мнению экспертов, в административных помещениях рекомендуется устанавливать не обычные системы VAV, а VAV с вентиляторными коробками, которые считаются более эффективными по сравнению с простыми системами VAV, хотя стоимость систем VAV с вентиляторными коробками на 10% выше стоимости систем с вентиляторными конвекторами.

Таким образом, стандартные системы с потолочными вентиляторными конвекторами представляют на сегодня наиболее экономичное решение.
Сметчики также думают, что системы VAV – это лишние расходы для арендатора. «Когда речь заходит о полезной площади административных помещений, на первом месте всегда системы с вентиляторными конвекторами, поскольку коробки VAV требуют увеличения высоты помещения, к тому же пространство, отводимое под машинный зал, существенно больше».
Противоположного мнения придерживаются проектировщики: они уверены, что для систем с вентиляторными конвекторами требуется больше терминалов, чем для систем VAV, следовательно, возрастают объемы пусконаладочных работ.
Несмотря на противоположное мнение экспертов, сметчики и риэлторы согласились в том, что в списке систем, предпочитаемых инвесторами, вслед за системами с вентиляторными конвекторами следуют системы VAV и VAV с вентиляторными коробками. «Если это так, – подчеркивают эксперты, – то не теряем ли мы из виду тех, для кого, собственно, и проектируем здания, то есть людей? Ведь как бы там ни было, здание может быть прибыльным в расходной части, но если при этом люди в нем чувствуют себя некомфортно, оно становится неприемлемым».

Другие системы

Что касается других систем кондиционирования воздуха, эксперты высказали горячую заинтересованность в технологии охлаждающих панелей в сочетании с системой вентиляции. При этом эксперты признали, что в этом случае требуется известная гибкость в определении критериев проектирования с целью не допустить безмерного повышения стоимости системы.
Системы на основе охлаждающих панелей в сочетании с вентиляцией представляются целесообразными в тех случаях, когда имеются умеренные нагрузки по охлаждению и допускается некоторая гибкость в установлении критериев летнего температурного режима.
С этим в целом согласны проектировщики, хотя и с некоторыми оговорками. К примеру, требования к микроклимату возводимого здания не должны быть слишком жесткими, в противном случае при всех прочих равных условиях стоимостной уровень системы может выйти за допустимые пределы. Кроме того, если речь идет об охлаждающих панелях, строители потолков должны работать одновременно на том же уровне с монтажниками системы кондиционирования воздуха.
И здесь неплохо выглядят системы мульти-сплит, в силу того что они очень недорогие и легко регулируются.
И, наконец, системы с напольными воздухораспределителями (типа конструкции гибкого пространства Hiross) получили неплохие оценки, поскольку при невысокой стоимости обеспечивают хорошее качество воздуха (такое сочетание встречается крайне редко), хотя при этом напольное оборудование отнимает у арендатора полезное пространство.

Окончательные результаты
рис 1.
Критерии выбора вентиляционных систем у инвесторов

На рис. 1 приведены оценки всех рассмотренных нами систем. Неудивительно, что по шкале, установленной строительными подрядчиками, наивысшую оценку получили системы с вентиляторными конвекторами. За ними следуют системы мульти-сплит и системы типа Hiross.
Окончательные результаты таковы:
- системы c вентиляторными конвекторами потолочного типа – 201 балл;
- системы VRV и аналогичные – 195 баллов;
- конструкции гибкого пространства Hiross – 186 баллов;
- охлаждающие панели с системой вентиляции – 178 баллов;
- системы VAV с вентиляторными коробками – 168 баллов;
- системы VAV – 163 баллов;
- системы периметральной индукции – 150 баллов.

Системы с вентиляторными конвекторами получили высокую оценку потому, что обеспечивают максимальное использование полезной площади помещений, достаточно высокую оценку – по разделам инвестиционных расходов, высоты здания, минимального пространства, требующегося для машинного зала, гибкости и регулирования. Низкие оценки были выставлены в категориях технического обслуживания, управления и акустики.

Относительно хорошие оценки получили системы периметральной индукции в категориях минимальных размеров машинного зала, гибкости и качества воздуха. Однако те же самые системы были признаны весьма посредственными по полноте использования полезной площади и инвестиционным расходам.
Системы VAV с вентиляторными коробками считаются хорошими по большинству критериев, в особенности по минимальной площади машинного зала и максимальному использованию полезной площади. Очень низкие оценки получены в категориях инвестиционных расходов и технического обслуживания. Посредственно оценивается и акустический уровень системы.

Системы мульти-сплит типа VRV наивысшие оценки получили по инвестиционным расходам и максимальному использованию полезной площади, однако по техническому обслуживанию, акустике и качеству воздуха оценки достаточно низкие.
Системы на основе охлаждающих панелей и вентиляции имеют хорошие оценки по техническому обслуживанию, акустике и качеству воздуха, и не такие хорошие по площади машинного зала, капиталовложениям и срокам строительства. Эти системы заняли четвертое место, из чего можно предположить, что системы могут получить более широкое распространение на рынке «спекулятивного» офисного строительства, если подрядчикам удастся решить проблему регулирования и площадей, требующихся для устройства направляющих вертикальных опор для воздуховодов.

В оценке систем VRV помимо прочего следует учитывать необходимость дополнительной системы вентиляции, поскольку эти системы предназначены только для охлаждения. Эффективность вентиляции в плане распределения и качества воздуха не идет ни в какое сравнение с тем, как работают полностью воздушные системы, например, системы VAV.
Несмотря на это, разница в полученных оценках между системами VRV и системами на основе охлаждающих панелей с распределительной вентиляцией является ключом к пониманию причин успеха VRV на рынке инженерных систем. Отсюда можно предположить, что, по крайней мере, в данном случае потребности инвестора прямо противоположны потребностям будущих арендаторов.
В этом смысле есть основания опасаться, что чисто воздушным системам придется все-таки потесниться, если только арендаторы не согласятся платить больше за то, чтобы иметь помещение, безусловно, более дорогое в строительстве, но с существенно более комфортной и здоровой средой.

Заключение

Сметчики, эксперты и риэлторы, принявшие участие в этом опросе, признали, что данные ими оценки являются приблизительными и в значительной степени субъективными. Как бы там ни было, анализ полученных данных показывает, что приоритеты инвесторов находятся в противоречии с нуждами арендаторов помещений в вопросах потребностей комфорта среды.

Экономически выгодное строительство зачастую означает автоматический отказ от высоких стандартов качества воздуха – стандартов, которые, по мнению экспертов, как раз просто необходимы. Не удивительно поэтому, что системы с вентиляторными конвекторами продолжают считаться наиболее подходящим решением, а остальные есть лишь компромисс.

Перепечатано с сокращениями из журнала RCI.
Перевод с итальянского С. Н. Булекова.

Вентиляция, Проектирование вентиляции ,

Простой и быстрый метод наладки сложных и разветвленных вентиляционных сетей

ноября 27, 2009
Comments Off

Трудоемкость аэродинамической регулировки разветвленной вентиляционной сети, особенно протяженной, расположенной на высоте и в разных помещениях, имеющих сложную технологию и много ответвлений общеизвестна. Такую работу выполняют по двое, начиная от наиболее отдаленных ответвлений и постепенно приближаясь к вентилятору; в основе ее лежит метод итераций, а сама регулировка ведется на соотношение расходов. Такой метод до сих пор остается основным в работе наладчика.

Но вместе с тем предложен и разработан другой, более простой и удобный метод регулировки, тоже включенный в «Справочник по наладке СКВ и СВ» под общей ред. Б.А.Журавлева и в других изданиях. Его характеризуют следующие этапы:

  • предварительное ознакомление со смонтированной сетью и вентагрегатом: оценка герметичности, соответствия проекту, режиму работы вентилятора («в характеристике» или нет), устранение неполадок, наличие дроссельных органов и их состояние;
  • предварительные замеры расходов и давлений в узловых точках сети при полностью открытых дроссельных органах;
  • пересчет сети и положения дросселей (по номограмме), обеспечивающих заданные расходы воздуха во всех ответвлениях;
  • перевод дроссельных органов в расчетные положения и контрольная проверка расчетов.
  • при такой методике наладки разветвленных вентсетей, трудоемкость и сроки работ при известном навыке сокращаются на 20…40% за счет замены метода итераций расчетом.

Литература:

  1. Наладка и регулирование СВ и КВ. (Под ред. Б.А.Журавлева), М.: Стройиздат, 1980, с.103-105, 421.
  2. Судовые СВ и КВ. Правила и методы наладки. РД 31.81.21-29, 1980, с.5-7.
  3. А.Г.Сотников. Метод регулирования расходов воздуха в судовых СВ и КВ. Судостроение, № 10, 1978.
  4. А.Г.Сотников. Системы кондиционирования и вентиляции с переменным расходом воздуха. Стройиздат. Л. 1984, с.138-144.

Вентиляция, Проектирование вентиляции

Расчет годовых расходов теплоты и холода СКВ и СВ

ноября 26, 2009
Comments Off

Это не простая задача, решаемая на основе более точной или приближенной климатологической информации для конкретного пункта проектирования, например по данным ГГО им. А.И.Воейкова.

Для расчета нужно знать:

  • характеристики объекта (помещения, здания) и нагрузки: тепловую, влажностную или пылегазовую, диапазоны их изменения;
  • заданные параметры воздушной среды и их изменение в течение года;
  • технологическую схему СКВ (СВ), особенности управления аппаратами и нагнетателями СКВ (СВ): управляемый пропорционально или релейно, неуправляемый;
  • алгоритм функционирования СКВ (СВ) в течение года;
  • производительность системы (СКВ, СВ), сменность работы и др.

Существуют несколько видов расчета на разных стадиях проектирования: оценочный, приближенный и достаточно точный. Расчеты могут выполняться по программе, наиболее наглядный расчет – графоаналитический. Методика и отдельные примеры расчетов приводятся в литературе.

Предлагаем помощь в освоении этих методик или выполнении расчетов при проектировании с выбором наиболее оптимального варианта по приведенным затратам.

Литература

  1. А.Г.Сотников. Автоматизация СКВ и вентиляции. Машиностроение. Л. 1984, 240 с.
  2. А.Г.Сотников. Системы кондиционирования и вентиляции с переменным расходом воздуха. Стройиздат. Л. 1984, 148 с.
  3. А.Г.Сотников, Н.В.Кобышева, В.Э.Ницис. Определение годовых расходов тепла, холода и воды в СКВ и вентиляции. – Холодильная техника, 1982, № 10.
  4. А.Г.Сотников, Н.В.Кобышева, М.В.Клюева. Как энергосберегать, если нет единой методики расчета? Труды VI съезда АВОК.

Вентиляция, Проектирование вентиляции ,


.