Аэрация промышленных зданий

Содержание

Слайд 2

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ Курс лекций

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Курс лекций

Слайд 3

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции АЭРАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

АЭРАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Слайд 4

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация – естественная, организованная, приточно-вытяжная,

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация –
естественная,
организованная,


приточно-вытяжная,
бесканальная,
общеобменная
вентиляция, предназначенная для обеспечения нормируемых параметров
воздуха в рабочих зонах производственных помещений со значительными
избытками явной теплоты (более 23 Вт/м3), так называемых «горячих»
цехов.
Слайд 5

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции При аэрации перемещение воздуха происходит

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

При аэрации перемещение воздуха происходит

под действием
избыточного аэростатического давления, возникающего:
- либо вследствие разности плотностей воздуха внутри и снаружи здания,
- либо ветрового давления,
- либо их совместного действия.
При аэрации поступление воздуха в помещение и удаление из помещения
осуществляется через специальные отверстия (аэрационные проемы) в
наружных ограждениях (стенах, покрытиях).
При аэрации может осуществляться подача наружного воздуха в помещение (приток), удаление загрязненного воздуха из помещения (вытяжка).
При аэрации для перемещения воздуха не используются воздуховоды (каналы).
При аэрации вентилируется весь объем помещения или здания.
Слайд 6

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции При расчете аэрации различают две

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

При расчете аэрации различают две

задачи:
«прямую», связанную с определением площадей аэрационных проемов при известных их расположении, характеристиках, расходах воздуха, его параметрах
«обратную», связанную с определением расходов воздуха при заданных площадях, расположении, характеристиках аэрационных проемов и других граничных условиях.
Слайд 7

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация, как приточно-вытяжная естественная вентиляция

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация, как приточно-вытяжная естественная вентиляция

проектируется,
обычно,
для теплого периода года, характеризующегося
максимальными теплопоступлениями,
минимальными теплопотерями (последними, чаще всего, пренебрегают) и
минимальным располагаемым давлением, затрачиваемым на перемещение
воздуха.
В отдельных случаях она применяется и в переходный, и в холодный
периоды года – как вытяжная, а при соответствующем обосновании и
организации и как приточная.
Слайд 8

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции При аэрации можно осуществить значительные

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

При аэрации можно осуществить значительные

воздухообмены
(от 20 до 150 обмен/час) при сравнительно небольших затратах.
Применение в этих случаях механической общеобменной
вентиляции, либо экономически не выгодно, либо практически
не осуществимо.
Исследования, проведенные в «натуре» и на моделях различных
производственных зданий, показали, что расход воздуха, например,
в кузнечном цехе автозавода может достигать 3 млн. м3/ч,
в корпусах электролиза алюминия – 12 млн. м3/ч,
в кислородно-конверторных цехах – 20 млн. м3/ч и т.д.
Слайд 9

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация имеет все недостатки, присущие

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация имеет все недостатки, присущие

общеобменной вентиляции:
- сложность обеспечения равномерности полей температур, скоростей воздуха
в помещении;
- рабочие места, удаленные от мест выпуска приточного воздуха, находятся в
худшем положении (повышенные концентрации вредностей) и др.
Кроме того, при аэрации невозможна подготовка приточного воздуха перед
подачей его в помещение (очистка, нагревание и пр.), а также очистка удаля-
емого из помещения и выбрасываемого в атмосферу загрязненного воздуха.
Поэтому, чаще всего, аэрация проектируется в сочетании с местной вытяжной
вентиляцией (местные отсосы) и местной приточной вентиляцией (воздушное
душирование).
Слайд 10

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Существует четыре основных метода аэродинамического

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Существует четыре основных метода аэродинамического

расчета
аэрации, разработанных в 30-х годах прошлого века в нашей стране:
«Избыточных давлений» (автор профессор П.Н. Каменев);
«Нейтральной зоны» (автор профессор Г.А. Максимов);
«Фиктивных давлений» (автор профессор В.В. Батурин);
«Фиктивной нейтральной зоны» (автор профессор С.Е. Бутаков).
Слайд 11

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции В основе их лежат следующие

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

В основе их лежат следующие

допущения:
1) тепловые и аэродинамические процессы в помещении считаются
установившимися во времени;
2) аэростатическое (гравитационное) давление по высоте меняется по
линейному закону:
dpz = - g ρ dz
где: dpz – изменение давления по высоте, Па;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
ρ – плотность воздуха, кг/м3;
dz – приращение расстояния по вертикали, м;
3) параметры воздуха в горизонтальном сечении помещения одинаковы
во всех точках;
4) потери давления при движении воздуха по помещению пренебрежительно
малы по сравнению с потерями давления в аэрационных проемах;
5) при определении расходов воздуха через проемы перепад давлений в них
считается постоянным по вертикали и равным разности давлений на их оси;
6) совместное действие ветрового и гравитационного давлений учитывается
их алгебраическим сложением (метод суперпозиции).
Слайд 12

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Обычно рассматривают две естественные силы,

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Обычно рассматривают две естественные силы,

приводящие в движение
воздух при аэрации:
ветровое давление и
гравитационное давление.
Полагая, что ветер увеличивает воздухообмен и может создать, тем самым,
более благоприятные условия в рабочей зоне, за расчетный вариант
принимают аэрацию под действием только гравитационного («теплового»)
давления, как наиболее «невыгодный».
Слайд 13

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация под действием гравитационного давления

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация под действием гравитационного давления
Метод

«Нейтральной зоны»
Этот метод позволяет проанализировать работу аэрационных проемов количественно и качественно.
Понятие «Нейтральная зона» было предложено Г.А. Максимовым и обозначало плоскость внутри помещения, в которой разность давлений снаружи и внутри равна нулю.
Слайд 14

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Расчетная схема к методу «Нейтральной зоны»

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетная схема к методу «Нейтральной

зоны»
Слайд 15

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Обозначим давления: на оси приточного

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Обозначим давления: на оси приточного

отверстия (нижнего) снаружи Ра, а внутри Рх. Тогда на оси вытяжного (верхнего) отверстия давление в помещении будет

Тепловой баланс:

Слайд 16

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции На том же уровне снаружи

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

На том же уровне снаружи

давление

Текущая разность давлений (на любом уровне)

Слайд 17

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Уровень нейтральной зоны Располагаемое давление

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Уровень нейтральной зоны

Располагаемое давление на

оси приточного отверстия

В вытяжном отверстии перепад давлений представляет разность
между общим располагаемым и затраченным на преодоление сопро-
тивления приточного отверстия

Слайд 18

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции При решении прямой задачи используют уравнение истечения

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

При решении прямой задачи используют

уравнение истечения
Слайд 19

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Площади приточного и вытяжного отверстий будут соответственно

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Площади приточного и вытяжного отверстий

будут соответственно
Слайд 20

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Если принять равными расходы приточного

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Если принять равными расходы приточного

и уходящего воздуха, то
соотношение площадей

Из рассмотренного следует, что:
отверстия ниже нейтральной зоны (НЗ) «работают» на приток, а выше – на вытяжку;
чем меньше высота НЗ, тем больше площадь приточного и меньше площадь вытяжного отверстия;
расположение НЗ в плоскости проема приводит к не полной «работе» отверстия на приток или вытяжку.

Слайд 21

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Как правило, стоимость приточных проемов

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Как правило, стоимость приточных проемов

меньше, чем вытяжных. Площадь
последних стараются сделать минимальной.
Поэтому положением нейтральной зоны задаются в пределах:

Вычислив площадь приточных проемов, определяют

Слайд 22

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Так как высота нейтральной зоны

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Так как высота нейтральной зоны

измеряется от оси приточного отверстия, чтобы оно «работало» полным сечением необходимо выполнить условие:

Аналогично вычисляется высота вытяжных отверстий и проверяют:

Расчет заканчивается, если удовлетворены оба этих условия.

Слайд 23

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Метод «Фиктивных давлений» Более универсальным

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Метод «Фиктивных давлений»

Более универсальным представляется

метод «фиктивных давлений».
Поскольку истечение через отверстия определяется не собственно давлениями, а их разностью, было предложено давление внутри помещения условно считать постоянным по высоте, а давление снаружи переменным.
Слайд 24

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Расчетная схема к методу «Фиктивных давлений»

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетная схема к методу «Фиктивных

давлений»
Слайд 25

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции При решении прямой задачи необходимо задаться: Рекомендуется задаться:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

При решении прямой задачи необходимо

задаться:

Рекомендуется задаться:

Слайд 26

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Обычно принимают n = 0,1 - 0,5. Тогда:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Обычно принимают n = 0,1

- 0,5. Тогда:
Слайд 27

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Если считать Рф1 = Ра = 0, получаем:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Если считать Рф1 = Ра

= 0, получаем:
Слайд 28

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 29

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 30

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация под действием ветрового давления

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация под действием ветрового давления

При

действии ветра здание обтекается потоком воздуха, характеризуемым тремя давлениями: динамическим, статическим и полным.
Образуются две характерные зоны: наветренная и заветренная.
Слайд 31

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Над зданием высота вихревой зоны

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Над зданием высота вихревой зоны

называется «аэродинамическим скачком», а протяженность ее за зданием - длиной «аэродинамической тени»

Переход части динамического давления в статическое обычно выражается с
помощью аэродинамических коэффициентов:

Слайд 32

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Численные значения коэффициентов определяются экспериментально

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Численные значения коэффициентов определяются экспериментально

по
результатам исследований в аэродинамической трубе.
Для наветренной стороны (0,7 ÷ 0,8); для заветренной (- 0,3 ÷ - 0,4);
для верхней части в районе вытяжных отверстий (- 0,4 ÷ - 0,5).
Слайд 33

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Расчетная схема аэрации под действием ветрового давления

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетная схема аэрации под действием

ветрового давления
Слайд 34

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Составляется баланс массового расхода воздуха:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Составляется баланс массового расхода воздуха:

Давления

с внешних сторон проемов:

Тогда

Слайд 35

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация при совместном действии гравитационного

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация при совместном действии гравитационного

и ветрового давлений
Расчет ведется на основе метода «фиктивных давлений».
В этом случае фиктивные давления рассматриваются как алгебраические суммы
гравитационного и ветрового давлений у соответствующих отверстий.
Слайд 36

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Расчетная схема аэрации под действием гравитационного и ветрового давлений

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетная схема аэрации под действием

гравитационного и ветрового давлений
Слайд 37

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Давления с внешних сторон проемов: Давление внутри:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Давления с внешних сторон проемов:

Давление

внутри:
Слайд 38

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Принимается схема движения воздуха через отверстия и составляется воздушный баланс:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Принимается схема движения воздуха через

отверстия и составляется
воздушный баланс:
Слайд 39

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Если считать Ра = 0, получаем:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Если считать Ра = 0,

получаем:
Слайд 40

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Взаимодействие аэрации и механической вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Взаимодействие аэрации и механической вентиляции

В

производственных помещениях со значительными избытками теплоты обычно
помимо аэрации используются и другие виды вентиляции, например, местная механическая приточная и вытяжная вентиляция. При этом локализующая вентиляция может быть, как механическая, так и естественная.
Это накладывает определенный отпечаток на расчеты аэрации.
Слайд 41

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Расчетная схема аэрации и механической вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетная схема аэрации и механической

вентиляции
Слайд 42

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Рассмотрим уравнение воздушного баланса такого

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Рассмотрим уравнение воздушного баланса такого

помещения:

Расчетный воздухообмен, обеспечивающий нормируемые параметры
воздуха в рабочей зоне помещения:

Тогда естественные расходы воздуха через приточные и вытяжные
аэрационные проемы:

Слайд 43

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции В этом случае площади аэрационных отверстий равны:

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

В этом случае площади аэрационных

отверстий равны:
Слайд 44

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Наличие механической вентиляции (как приточной,

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Наличие механической вентиляции (как приточной,

так и вытяжной, так
и вытяжной) приводит к уменьшению площадей соответствующих аэра-
ционных проемов.
Слайд 45

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Аэрация многопролетных зданий В многопролетных

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Аэрация многопролетных зданий

В многопролетных зданиях

достаточно сложно правильно организовать
приток и удаление воздуха по пролетам.
Целесообразно располагать пролеты со значительными теплоизбытками:
либо по краям, либо в центре.
Слайд 46

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Расчетная схема аэрации многопролетного здания

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Расчетная схема аэрации многопролетного здания

Слайд 47

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 48

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 49

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 50

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции Конструктивное оформление аэрационных проемов

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Конструктивное оформление аэрационных проемов

Слайд 51

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 52

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 53

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 54

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 55

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 56

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 57

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 58

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 59

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 60

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 61

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 62

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 63

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

Слайд 64

ООО «Меди» Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции

ООО «Меди»

Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции