Системы воздухораспределения

Новейшие принципы

Antonio Briganti

 

Системы воздухораспределения приточного воздуха хорошо известны. На страницах «RCI» было опубликовано несколько посвященных им материалов; ниже мы приводим библиографию по данной теме.

Первоначально новые принципы подачи воздуха и соответствующие воздухораспределители (ВР) применялись для вентиляции промышленных сооружений в cкандинавских странах. Затем постепенно – и, сказать по правде, не без проблем, - такие системы получили распространение в гражданском секторе.

Традиционные системы воздухораспределения основаны на перемешивании воздуха в помещении (MV).

Принципиальной особенностью рассматриваемой системы воздухораспределения является минимизация перемешивания подаваемого воздуха с воздухом помещения: две воздушные массы разделяются пограничным слоем, высота расположения которого определяется на стадии проектирования. Подобные системы получили название «Displacement ventilation» (DV).

В последние годы появились новые модели ВР для DV систем гражданских зданияй, разработаны интересные способы их применения, разнообразные технические решения.

За рубежом системы DV используются как в зданиях общественного назначения больших объемов, так и в обычных конторских помещениях.

Установка DV ВР в новой Государственной библиотеке в Париже само по себе есть очевидное признание их эффективности для вентиляции больших помещений.

Примеры применения DV в Великобритании показали, что эффективная вентиляция обеспечивается при подаче наружного воздуха без его предварительного охлаждения.

Естественно, это возможно для местных климатических условий.

DV представляет значительную альтернативу MV как при новом строительстве, так и при реконструкции.

Типы ВР

Имеющиеся на рынке ВР можно объединить в несколько основных групп.

Первыми ВР для DV систем можно считать цилиндрические и полуцилиндрические (см. рис. 1). ВР устанавливается на полу в центре помещения, либо у одной из стен в зависимости от конструкции. Лицевая стенка ВР перфорирована. Через нее с малой скоростью воздух подается в помещение. В очень больших помещениях радиус действия ВР может достигать 15 м (см. рис. 2).

Рисунок 1 Воздухораспределители цилиндрической и полуцилиндрической формы. Предназначены для применения в сфере обслуживания	Рисунок  3 Воздухораспредель прямоугольной формы. Предназначен для применения в сфере обслуживания

Приточный воздух поступает к ВР по вертикальному воздуховоду сверху или снизу.

ВР прямоугольной формы, также устанавливаемые вертикально, это, как правило, короб небольшой глубины с перфорированной лицевой стороной, через которую подается воздух (см. рис. 3). Такие модели устанавливаются у стены помещения. Радиус действия прямоугольных ВР также может достигать 15 м (см. рис. 4). Они нашли применение, главным образом, в больших помещениях.

Рисунок 2 Зона действия воздухораспределителя цилиндрической формы

Рисунок 4 Схема зоны действия настенного ВР

Для помещений меньших размеров, к примеру, магазинов и офисов, разработаны модели с меньшим расходом воздуха, отличающихся хорошим дизайном, они не создают особых проблем эстетического характера.

В частности, в помещениях обычных размеров могут использоваться прямоугольные ВР, имеющие небольшую высоту и глубину и легко маскирующиеся различными предметами мебели. Они крепятся к стене в цокольной зоне. Воздух подается через отверстия лицевой стенки короба. Радиус действия достигает 6 м. Одна из возможных схем их применения приведена на рис. 5.

Иногда ВР такого типа встраиваются в стену. Пример такого решения приведен на рис. 6.

В этом случае ниши для установки ВР и размещения подающего воздуховода должны быть предусмотрены проектом и составляют неотъемлемую часть строительных работ. Для помещений, где предусмотрен фальшпол, используемый как камера давления, разработано два типа ВР: цокольный (см. рис. 7), закрепляемый у стены, и напольный, находящийся непосредственно под ногами людей (см. рис. 8).

Рисунок 5 Пример установки и ориентировочная схема зоны действия настенного горизонтального ВР

Рисунок 6 Пример установки ВР, встроенного в стену

Рисунок 7 Фрагмент цокольного ВР с подводом воздуха из фальшпола	Рисунок 8  Напольный ВР, установленный в стене

Цокольные ВР обеспечивают «дальность» подачи воздуха до 6 м. Напольные - имеют полезный радиус около 4-5 м. В обоих случаях воздух подается к ВР из фальшпола.

ВР, предназначенные для театрально-концертных помещений и аудиторий, имеют некоторые особенности и производятся в особом исполнении. В данном случае ВР располагаются непосредственно под креслом, подпирая его, и забирают воздух напрямую из фальшпола.

По отношению к сидящему действие ВР, во-первых, в обеспечении чистого индивидуального микроклимата, и, во-вторых, в общем вентилировании нижней зоны пространства под ногами людей.

В таблице 1 приведены сводные данные и сравнительные характеристики ВР. Таблица составлена на основе характеристик моделей, представленных на рынке в настоящее время.

Уровень их шума не превышает 35 дБ(А) и в большинстве случаев не вызывает беспокойство. Исключение составляют кресельные ВР, которые в силу особенностей применения имеют более низкий уровень шума - до 16 дБ(А). Данное значение является предельным по слышимости для человека со средним слухом в помещении, соответствующим образом оборудованном в акустическом плане.

Музей науки и техники в Кардиффе

Новый музей науки и техники в Кардиффе, городе на юго-западном побережье Великобритании, построен в бывшей судоремонтной верфи 19-го века. Здание имеет сводчатое перекрытие высотой 11 м. Стены за исключением северной стороны, которая выложена кирпичом, стеклянные двойные, в качестве стеновых опор использована вертикально-горизонтальная решетка.

Для защиты от солнечного излучения восточная и западная стены покрыты тканой сетчатой «вуалью» темного цвета, перекликающейся с «мореходной» тематикой.

Рисунок 9  Использование внутреннего пространства в новом здании Музея в Кардиффе. Целостность первоначального объема сохранена почти полностью

Проект здания музея разработан в интерактивном ключе в соответствии с нынешними веяниями: как можно активнее вовлекать посетителей, главным образом детей и подростков, в осмысление научных экспериментов. С этой целью была сохранена непрерывность широкого внутреннего пространства. Помимо необходимых служебных и конторских помещений, выгорожено лишь несколько специальных зон, где организованы театральный зал, опытная лаборатория и небольшой планетарий (рис. 9).

Проект вентиляционно-отопительной системы разрабатывался шведской компанией «Buro Happold”.

Проектом предусмотрено широкое применение энергосберегающих технологий.

В летний период вентиляция музея частично естественная. Благодаря эффекту «трубы», обусловленному высотой свода, в здании обеспечивается 4-6 – кратный воздухообмен. При этом, однако, на отдельных участках естественная вентиляция дополнена системой механической вентиляции. ВР равномерно установлены на уровне первого этажа (основного) и мезонина. Разрез комплекса представлен на рис. 10.

Рисунок 10 Разрез общего вида здания Музея в Кардиффе. На рисунке видны первый этаж и мезонин с установленными ВР. 1. Вытяжной воздух проходит через утилизатор. 2. Регулирование естественной вентиляции обеспечивается регулируемыми элементами конструкции. 3. Тканая вуаль для защиты от солнечной радиации. 4. Концентрация нагретого воздуха и загрязняющих веществ. 5. Тепло и загрязняющие вещества стремятся заполнить верхнюю зону. 6. Балюстрада, препятствующая опусканию холодного воздуха с мезонина. 7. Заслонки с автоматическим приводом для управления естественной вентиляцией. 8. Элементы системы периметрального отопления в основании здания. 9. Нагретый воздух и загрязняющие вещества устремляются вверх. 10. Пол с техническим подполом. 11. Поток свежего воздуха от ВР. 12. Нагретый воздух, вытесняемый вверх приточным воздухом. 13. Приточный воздух, имеет Dt-1,5°Со отношению к температуре воздуха помещения. 14. Конвективное тепло ламп освещения, поступающее в верхнюю зону. 15. 1/3 объема - нагретый загрязненный воздух. 16. 2/3 объема – обогащенный воздух.

Рисунок 11 Принципиальная схема вентиляционной системы здания Королевского общества защиты птиц. В системе используется аккумуляция холода в цементных перекрытиях 1. Решетка для забора воздуха на регенерацию зимнего тепла. 2. Решетка и канал вытяжного воздуха. 3. Напольный ВР. 4. Заслонки вытяжного воздуха в воздуховоды цементных перекрытий. 5. Цементное перекрытие с кольцевыми воздуховодами. 6. Гладкое перекрытие для радиационного теплообмена. 7. Главные воздуховоды фальшпола. 8. Светящийся элемент, облицованный звукопоглощающими панелями для коррекции акустики помещения. 9. Пустое пространство 400 мм. 10. Кольцевые воздуховоды в цементном перекрытии. 11. Пространство фальшпола.

Выбор в пользу DV предопределен возможностью одновременного использования естественной и механической вентиляции. Поскольку скорость воздуха на выходе из ВР небольшая, уровень шума работающей установки весьма невелик.

Как видно на рисунке, потоки воздуха, создаваемые ВР первого этажа, образуют верхний пограничный слой, высота которого немногим больше роста человека. Воздух, подаваемый в мезонин, не опускается в нижнюю зону: он удерживается балюстрадой (составленной из сплошного листового стекла) и поднимается вверх в общем конвективном потоке.

Система механической вентиляции имеет регулируемый расход воздуха, устанавливаемый в зависимости от числа посетителей. Что же касается естественной вентиляции, то управление работой системы осуществляется автоматически путем изменения положения вытяжных заслонок. Имеется три основных положения: полностью закрыты, открыты наполовину, полностью открыты. Автоматическая система управления учитывает одновременно значения температуры воздуха в помещении и уровень содержания в воздухе СО₂. Глубина регулирования механической вентиляции – от 100 до 25 %.

Часть воздуха, поступающая из ВР, отбирается и отводится на тепловой рекуператор, выполненный в виде вращающегося барабана. Он расположен в приточной камере.

Такое решение позволяет сберегать энергию и производить предварительное охлаждение забираемого наружного воздуха.

При необходимости кондиционирования для охлаждения воздуха применяется  испарительное охлаждение, по требованиям воздухораспределения, т.к. температура приточного воздуха (19,5°С) относительно высокая.

В переходный период, если позволяют погодные условия, кондиционирование осуществляется одним лишь наружным воздухом без применения испарительного охлаждения.

Зимой, помимо утилизации тепла удаляемого воздуха , обеспечиваемой барабанным рекуператором, приточный воздух подогревается в калориферах.

Система периметрального отопления остекления, образуемая элементами, скрытыми в основании стен, препятствует опусканию холодного воздуха и компенсирует теплопотери.

Помещение Королевского общества защиты птиц

Здание имеет два этажа общей площадью 1800 м² и находится в Сэнди, небольшом городке в Бедфордширском лесу, что в юго-восточной части Англии. При проектировании систем вентиляции и отопления здания был сделан упор на использование «пассивных» решений. Одно из них – использование аккумуляции холода в цементных полах и перекрытиях. Прямым следствием такого решения стало применение DV с установкой напольных ВР.

Принципиальная схема вентиляционной системы здания приведена на рис. 11.

В цементные полы первого и второго этажей на стадии строительства были установлены стальные воздуховоды. Это было сделано затем, чтобы приточный воздух не соприкасался с цементными поверхностями и не переносил пыль в помещение, ухудшая при этом качество воздуха (IAQ).

Над перекрытием надстроен фальшпол, который, помимо прокладки различного рода электропроводки и кабелей, используется для подвода воздуха к ВР.

Магистральные воздуховоды прямоугольной формы проходят по периметру здания и с помощью специальных заслонок могут направлять воздух либо по кольцевым каналам, заделанным в перекрытия, либо непосредственно в фальшпол.

В здании установлены напольные ВР круглой формы. Поток воздуха распределяется горизонтально и вверх. Расход воздуха регулируется от °С до 100 %. Вытяжной воздух отбирается на уровне потолочного перекрытия и перед выбросом проходит через теплообменник, утилизирующий содержащееся в нем тепло (холод).

Вентиляционная установка работает исключительно на наружном воздухе без применения искусственного охлаждения.

При использовании холода, аккумулированного цементными полами, воздух на выходе из ВР имеет температуру 19 - 20°С. Это обусловлено главным образом тем, что в силу климатических факторов расчетная летняя температура воздуха в данной местности составляет 26°С по сухому термометру и 21°С по мокрому. Удельный расход воздуха составляет 30 л/сек на человека, что с учетом масштаба сооружения и его заполняемости соответствует примерно кратности воздухообмена 3,5 1/ч.

Наружный воздух очищается в фильтре, обрабатывается в центральной установке и проходит через теплообменник вытяжного воздуха. От центральной установки воздух распределяется по этажам - на восточный и западный участки. Отсюда воздух может распределяться двумя способами: либо непосредственно в фальшпол и потом в ВР, либо в кольцевые воздуховоды цементных полов, где воздух будет охлаждаться за счет аккумулированного холода. Охлажденный таким образом воздух подается по каналам в фальшпол и к ВР. Выбор рабочего режима определяется работой термостатов, управляющих положением нескольких заслонок воздуховодов.

В ночной период работа вентиляционной системы поддерживается для охлаждения цементных перекрытий полов и накопления охлаждающей энергии, которая будет использоваться на следующий день. С этой целью наружный воздух пропускается только через круговые воздуховоды перекрытий полов. Накопительный потенциал охлаждения перекрытий составляет около 15 Вт/м² поверхности.

Нагрев здания в зимний период обеспечивается батареями водяного отопления конвективного действия, размещенными в подполе, а также посредством радиаторов, установленных в помещениях. Аналогичным образом отопительная система разделена на восточный и западный участки.

При проектировании здания были применены и другие весьма интересные решения, направленные на энергосбережение. Однако в силу ограниченного объема данной статьи, мы не будем на них останавливаться.

Новый морской терминал в Дувре

Дувр, исторический город в графстве Кент на юго-восточном побережье Англии, является одним из наиболее важных пассажирских портов Европы. Недавно здесь старая станция Британских железных дорог была перестроена в современный морской терминал для приема круизных судов (см. рис. 12). В ходе перестройки была сохранена, хотя и частично, старая металлическая конструкция. Здание разделили по высоте на два уровня: зал прибытия и зал отправления. План здания нового морского терминала, сохраняющего старую архитектуру железнодорожной станции, приведен на рис. 13. Полезная площадь, отведенная пассажирам, составляет 1700 м² при общей площади терминала 4060 м².

И вновь в силу благоприятных климатических условий (расчетная летняя температура воздуха составляет 26°С по сухому термометру и 20°С по мокрому) было принято решение не прибегать к кондиционированию воздуха, а оборудовать мезонин, отведенный для пассажиров, системой DV с ВР цилиндрического типа. Воздух подается снизу (см. рис. 14). Приточная установка размещается рядом. Воздух под давлением (500 Па) с высокой скоростью устремляется по воздуховодам овальной формы, изготовленным из стали и размещенным в под полом. Применение высокоскоростной системы и воздуховодов овального сечения продиктовано невозможностью иных решений в силу малого фальшпола. Использование глушителей и симметричных заслонок позволяет контролировать уровень шума и снизить давление с 500 Па до 60 Па перед ВР.

Рисунок 12 (подробнее) Новый морской терминал пассажирского порта Дувра, вид изнутри. Часть нового терминала вентилируется DV

Рисунок 14  (подробнее) Два из ВР, используемых в зоне, оборудованной механической вентиляцией. Воздух подается в ВР снизу. ВР имеют цилиндрическую форму. На ВР установлены декоративные вазоны с цветами

Рисунок 13  Разрез нового терминала в Дувре. При строительстве сохранена старая металлическая конструкция железнодорожного вокзала. Конструкцию разделили на два уровня в целях более рационального использования площади

Воздух подается отдельно к каждому ВР. Количество приточного воздуха контролируется четырьмя датчиками (термостатами) температуры воздуха в помещении, управляющими работой вентилятора центральной установки посредством регулирования его скорости. При максимальном расходе 15 м³/с в помещении обеспечивается достаточный подпор, позволяющий не допустить инфильтрацию. Вытяжка – естественная через проемы, оставшиеся в сводах перекрытий еще от прежней конструкции и оборудованные заслонками с автоматическим приводом (см. рис. 15).

В системе отопления здания использовано два газовых котла с наддувом, размещенные в отдельном помещении, оборудованном под одним из сводов. Отопление - лучистое, панели установлены в перекрытии мезонина.

ВР естественно вписались в общий стилистический рисунок интерьера и придали помещению «морской» оттенок. Над ВР размещены декоративные вазоны с цветами.

Таблица 1 Нормативные характеристики ВР

Модель Настенные горизон- тальн. Цокольные, надстр. полы Напольные Настенные вертикальные Верти- кальные цилиндр. и п/цилиндр. Кре- сельные Расход воздуха, л/с ≤ 60 14 ÷ 30 5 ÷ 15 15 ÷ 650 50 ÷ 900 5 ÷ 12,5 Скорость воздуха, м/с  < 0,20 < 0,20 0,8 ÷ 1,3 0,1 ÷ 0,3 0,1 ÷ 0,3 0,1 ÷ 0,16 Дальность  (радиус), м  6 6 4 ÷ 5 5 ÷ 15 5 ÷ 15 - Уровень шума, дб(А) ≤ 35 ≤ 35 ≤ 35 ≤ 35 ≤ 35 до < 16

Новое здание Оперного театра Глиндебурн

Авторство нового здания Оперного театра Глиндебурн, поблизости от исторического городка Льюис в графстве Сассекс, принадлежит известной строительной фирме Ove Arup, на счету которой немало самых престижных проектов во многих уголках мира.

Новое здание Оперного театра перестроено из старого, меньшего по размерам, возведенного в 1934 году. Старый зрительный зал был рассчитан не более чем на 300 мест. Новый театр готов принять 1250 зрителей, и построили его всего за 17 месяцев. Старое здание было снесено по окончании оперного сезона 1992 года. Новое здание открылось к началу сезона 1994 года (естественно, такая работа не имеет ничего общего с долгостроем иных наших театров. Прим. автора).

Театр построен в виде многоярусной подковы (см. рис. 16). В качестве системы распределения воздуха для зрительного зала и оркестровой ямы была применена DV.

В зрительном зале применены кресельные ВР (см. рис. 17), куда воздух поступает из фальшпола. Тип ВР выбирался весьма тщательно, поскольку установка должна была гарантировать уровень шума не более 15 PNC (perceptible noise criteria), что находится практически на грани слышимости. ВР должен был работать на крайне малом давлении, не превышающем 20 Па. ВР, выбранные для зрительного зала, работают на еще меньшем давлении – примерно 10 Па. Расход воздуха на каждый ВР составляет 11 л/с. Расход воздуха в партере немного больше – 18 л/с.

Не все зрительные места оборудованы диффузорами. На некоторых ярусах в силу малой допустимой высоты устроить фальшпол не представилось возможным. В таких зонах действует суммарный вентиляционный эффект установленных ВР, и таким образом поддерживается необходимая температура воздуха.

Рисунок 15 (подробнее) Использование проемов в сводах, сохранившихся от старой конструкции и оборудованных заслонками с автоматическим приводом

Рисунок 16 (подробнее) Новый Оперный театр Глиндебурн, вид изнутри. Здание оборудовано системой DV вентиляции кресельного типа. Основным критерием выбора были эффективность распределения воздуха и бесшумность

Рисунок 17 (подробнее) Фрагмент ВР кресельного типа нового Оперного театра. ВР работают под давлением около 10 Па, уровень шумов не превышает 15 PNC, что почти на грани слышимости

В летний период расчетная температура составляет 28°С по сухому термометру и 19°С по мокрому. Расчетная температура воздуха в летний период внутри помещения 23 + 2°С.

Для обеспечения таких показателей воздух на выходе из распределительных терминалов имеет температуру 20°С. И хотя в здании имеется холодильная установка мощностью 350 кВт, предназначенная для обслуживания только зрительного зала, такая температура позволяет обеспечивать свободное охлаждение (free cooling) в различные периоды оперного сезона. Обычно установка работает только на наружном воздухе. Однако когда заполняемость зала невысокая, имеется возможность использовать смесь 50 на 50 наружного воздуха и воздуха рециркуляции.

Оркестровая яма также вентилируется. ВР установлен в задней части ямы. Удельный расход воздуха здесь выше и составляет от 15 до 20 л/с на человека, поскольку ниже расчетная температура воздуха – 21 + 2°С.

DV вентиляция как нельзя лучше соответствует особенностям струнных инструментов, поскольку под воздействием холодного воздуха при температуре явно ниже комнатной они легко расстраиваются. DV представляетcя, таким образом, отличным  решением для организации вентиляции музыкально-концертных учреждений.

Сцена и закулисная часть вентиляцией не оборудованы. Накопленное тепло отбирается в антрактах вентиляторами дымоудаления.

Центральная установка обработки воздуха для зрительного зала размещена в задней части закулисного пространства. По воздуховодам воздух от подается в фальшпол, на котором, собственно, и стоит зрительный зал.

Непосредственно в зрительном зале воздух распределяется в фальшполе по стальным воздуховодам.

Для того чтобы не создавались застойные участки нагретого воздуха, вытяжка осуществляется в задней части верхних ярусов.

Хотя театр не рассчитан на работу в зимний период, здание оборудовано отопительной системой установленной мощностью 1400 кВт. Имеется также система утилизации тепла вытяжного воздуха.

Холодильная и отопительная установки расположены в отдельно стоящем здании на расстоянии 30 м от театра. Это сделано в целях максимального снижения шума.

Заключение

Описанные нами примеры использования DV подтверждают правомерность столь значительного интереса к ним в широкой области гражданского строительства. Наличие в продаже большого числа моделей ВР, имеющих широкий спектр рабочих характеристик, позволяет успешно решать задачи самых разных уровней сложности. Для некоторых случаев, особенно театральных залов и разного рода аудиторий, где требуется обеспечить высокий уровень комфорта и бесшумность работы обслуживающих агрегатов, DV представляется сегодня, пожалуй, наиболее подходящей.

К явным недостаткам DV, несомненно, следует отнести немалые габариты ВР, особенно вертикальных прямоугольных и цилиндрических моделей, и необходимость подвода воздуха через нисходящие или восходящие воздуховоды. Тем не менее, рабочие характеристики и, главным образом, качество воздуха в помещении (IAQ), создаваемое DV, по некоторым типам зданий и сооружений не может обеспечить ни одна другая система вентиляции. Не стоит забывать также о возможности осуществления свободного охлаждения (free cooling) наружным воздухом. Нельзя сказать, что это исключительная характеристика DV. Однако, несомненный довод в их пользу.

Хорошие результаты, демонстрируемые DV во множестве проектов, реализованных за рубежом, а также в нескольких отечественных разработках, придают уверенность в правильности выбора таких систем. Специалисты не должны бояться новых решений в проектировании систем вентиляции гражданского назначения.

Иллюстрации ВР предоставлены Krantz/Technik, Sagi Italiana, Kessler tech, Varizon/France Air.

Список литературы:

• Bunn R., Cruise Control, Building Services Journal, июнь 1996.

• Brister A., A quest for knowledge, Building Services Journal, апрель 1996.

• Brown F., Low energy takes flight, Building Services Journal, март 1996.

• Brister A., Sound Engineering, Building Services Journal, август 1996.

• Briganti A., Il condizionamento dell’aria, 5-е издание, Tecniche Nuove, Milano, 1994.

• Werner Roth H., From ceiling downwards, Building Services Journal, июль 1992.

• Appleby P., Displacement ventilation: a design guide, Building Services Journal, апрель 1989.

 

Перепечатано из журнала RCI, № 11/1998.

Перевод с итальянского С.Н.Булекова.

Комментарий редакции

Системы воздухораспределения, использующие естественную тенденцию к температурному расслоению, стратификации, воздуха по высоте помещений с источниками тепловыделений, широко применяются в зарубежной практике и получили название «Displacement ventilation», DV. Практически все фирмы, производящие воздухораспределители, ВР, выпускают их для DV. На российском рынке представлены ВР таких известных фирм, как «ABB», «HALTON», «TROX» и др. Фирмы предлагают рекомендации по их подбору.

Основные достоинства DV – высокое качество воздуха в обслуживаемой зоне помещений за счет минимизации перемешивания и возможность сокращения воздухообмена за счет увеличения его эффективности. Если для традиционных перемешивающих систем, MV, коэффициент эффективности воздухообмена, Кэф ≈ 1, то для DV Кэф ≈ 1,3 ч 1,7, а для промышленных зданий может составлять 2 ч 3 и более.

Конструктивные трудности устройства DV довольно подробно рассмотрены в статье. Необходимо также иметь в виду, что разность температуры приточного воздуха и воздуха в обслуживаемой зоне помещений Dt = 6-8 °C, рекомендуемая в статье, представляется явно завышенной, по крайней мере для гражданских зданий. Значения Dt=24 °C более реальны. Не случайно такой диапазон температур приводится в рассматриваемых примерах.

Поскольку величина Dt, как и Кэф, определяет величину воздухообмена в помещении при выборе типа системы (DV или MV), на это обстоятельство следует обратить особое внимание, т.к. для MV значение Dt, как правило, может быть больше, чем для DV.

В России DV пока не получила распространения. Известно только несколько примеров ее использования при проектировании и строительстве. Отечественная промышленность не выпускает соответствующие ВР, хотя документация для цилиндрических, полуцилиндрических, прямоугольных и треугольных (угловых) ВР была разработана (АО ЦНИИпромзданий, АО ПРОЕКТПРОМВЕНТИЛЯЦИЯ).

Вместе с тем принципы и методы расчета систем вентиляции с организацией и стабилизацией температурного расслоения воздуха по высоте глубоко и подробно изучены в СССР и в России.

Хорошо известны работы А.Н. Селиверстова, Е.В.Кудрявцева, И.А.Шепелева по исследованию условий формирования «температурного перекрытия и тепловой подушки». Расчеты аэрации промышленных зданий (см. Справочник Проектировщика, ч. II, т. 1) базируются на принципах формирования температурного расслоения воздуха.

В последние годы нами выполнен ряд исследований DV для зданий различного назначения. Установлены необходимые зависимости для определения величины воздухообмена и уровня расслоения воздуха, учитывающие условия конкретного помещения и требования к качеству воздуха. Расчетные зависимости получены в результате анализа воздушно-теплового режима помещений с дифференцированным учетом лучистого и турбулентного теплообмена в помещении, современными знаниями о конвективных потоках над источниками тепла, что выгодно отличает их от зарубежных исследований.

Сейчас мы готовы к практическому использованию DV в практике реального проектирования и строительства.

В последние годы расширяется номенклатура систем воздухораспределения. Одновременно произошла их дифференциация, появились новые схемы организации воздухообмена и предназначенные для них воздухораспределители. Положительные результаты их применения должны развеять сомнения, до сих пор окружающие новые системы у нас в стране (в Италии).

 

Е.О. Шилькрот, Вице-Президент АВОК

Консультации по тел. (095) 482 3822

Особенности распределения воздуха

Принцип действия DV отличается от принципа действия традиционных систем MV. Воздух поступает в нижнюю зону и не смешивается с воздухом помещения. Он вытесняет его вверх, создавая эффект «плавучести и восходящего распределения». Удаление воздуха – из верхней зоны. Таким образом, в помещении обеспечивается постоянный приток чистого воздуха в обслуживаемую зону, который поднимает к потолку теплый и загрязненный воздух. Воздух, поступающий через ВР, соприкасаясь с теплыми поверхностями, расположенными в обслуживаемой зоне (компьютеры, настольные лампы, сидящие люди, полы, подогреваемые солнечным светом и проч.), стремится вверх в естественных конвективных потоках над нагретыми поверхностями, одновременно унося загрязненные воздушные массы, образующиеся в нижних слоях помещения (см. рис. А). Рисунок А  Принцип действия DV. Приточный воздух от ВР формирует нисходящий поток, который занимает нижнюю зону помещения. Затем он вытесняет вверх нагретый загрязненный воздух в естественных конвективных потоках. В помещении происходит образование на определенном уровне разделяющего пограничного слоя. Под ним формируется воздушная масса желаемой чистоты и температуры, а над ним скапливаются нагретые загрязнения. Высота расположения пограничного слоя может устанавливаться на стадии разработки проекта и зависит, помимо прочего, от характеристик ВР, объемов подаваемого воздуха, его температуры и т. д. На рисунках Б и В приведены две фазы испытаний ВР дымовыми шашками. Временной разрыв между фазами составляет всего несколько минут. Как видно на рисунке Б, в начале испытаний в нижнюю зону помещения начинает подаваться свежий воздух. На рисунке В видно, как спустя несколько минут свежий воздух уже распространился по всей площади помещения, «подняв» вверх имевшийся нагретый загрязненный воздух. Небольшая высота расположения пограничного слоя обеспечивается малым расходом воздуха. Для более высоких уровней пограничного слоя требуются большие расходы. В конторских помещениях, где персонал занят в основном сидячей работой, пограничный слой можно устанавливать на высоте около 1,5 м. Там, где люди большую часть времени проводят на ногах, например, торговых помещениях, высота пограничного слоя может составлять 1,8 м. Рисунок Б.  Начальная фаза испытаний с задымлением помещения. ВР подают в помещение воздух, имеющий температуру, весьма близкую к комфортной. Для помещений гражданского назначения обычный температурный перепад между воздухом помещения и подаваемой воздушной массой составляет 6-8 °С меньше. Иными словами, воздух, подаваемый в помещения, оборудованные сидячими рабочими местами, имеет температуру 18 °С выше, тогда как в помещениях, где жизнедеятельность носит более активный характер (например, в торговых и развлекательных центрах и проч.), она может опускаться до 16°С. Во избежание образования турбулентности фронтальная скорость выпуска воздуха из ВР составляет обычно не более °С, 20 –°С,25 м/с. Рисунок В.  Через несколько минут. Приточный воздух распространился по всей площади помещения и вытеснил вверх нагретый воздух Приточный воздух начинает подаваться в помещение Воздух на выходе из ВР имеет большую плотность и формирует нисходящий поток, который образует воздушную струю в 50-100 мм от пола. Скорость воздуха в струе более °С,25 м/с. Скорость воздуха в струе растет, но не далее определенной зоны вблизи ВР, называемой «проксимальной». В этой зоне могут наблюдаться неприятные ощущения (напр., холодно лодыжкам). Целесообразно организовывать рабочие места или участки скопления людей вне «проксимальных зон».  Для обеспечения эффекта DV , чтобы подаваемая в помещение воздух имел температуру ниже, чем воздух в помещении; в противном случае, эффекта DV не происходит. При необходимости отопление помещения должно осуществляться посредством традиционной раздельной системы (т. е. радиаторами, теплыми полами и проч.). В межсезонный период там, где позволяют условия, распределительные системы могут обеспечивать так называемое «свободное охлаждение» (free-cooling), используя только наружный воздух. Применение DV позволяет уже при проектировании установить техническое задание по максимальным значениям концентраций загрязняющих веществ в обслуживаемой зоне помещений.