Методики определения минимального воздухообмена: традиционные и новые подходы

Ю. В. Миллер, канд. техн. наук, НП «АВОК»

Окончание. Начало статьи читайте в «АВОК», № 2, 2019.

Изменение воздухообмена в суточном и годовом циклах

В помещениях жилых и общественных зданий воздухообмен может значительно изменяться в суточном и годовом циклах в зависимости от времени эксплуатации помещения, числа находящихся в помещении людей и их деятельности в течение суток, времени работы оргтехники и другого оборудования.

Необходимость учета почасовых изменений воздухообмена в течение суток обусловлена развивающимися в настоящее время технологиями по автоматизированному управлению параметрами микроклимата помещений и необходимости повышения энергетической эффективности систем вентиляции жилых и общественных зданий. Возможность учета почасовых изменений воздухообмена в течение суток в зависимости от изменений режима эксплуатации помещений позволит еще на стадии проектирования выбрать оптимальный способ регулирования воздухообмена и режим работы вентиляционного оборудования, а также повысить точность прогнозирования расхода тепловой и электрической энергии на вентиляцию в годовом цикле.

Определение почасовых значений минимального воздухообмена с учетом изменения режима эксплуатации помещений в суточном и годовом циклах осуществляется в следующем порядке.

1. Определение типовых режимов эксплуатации помещений

В зависимости от функционального назначения объекта капитального строительства, на котором расположено рассматриваемое помещение, и назначения помещения определяются возможные типовые режимы эксплуатации помещения в течение суток, которые неоднократно повторяются в годовом цикле или в течение определенного периода (например, холодного, теплого или переходного периодов):

• для помещений общественных зданий могут быть выделены типовые режимы эксплуатации для рабочих дней, укороченных/предпраздничных рабочих дней, выходных/праздничных дней, дней школьных каникул и другие;
• для помещений жилых зданий могут быть выделены режимы эксплуатации для рабочих и выходных дней.

2. Определение типовых профилей режимов эксплуатации помещений

При необходимости для каждого типового режима эксплуатации помещения составляется типовой профиль – набор почасовых изменений параметров режима эксплуатации помещения в течение суток, влияющих на величину минимального воздухообмена, среди которых тепловыделения и влаговыделения от людей, оборудования, количество выделяющихся вредных веществ и т.д. Пример формы для составления типовых профилей режимов эксплуатации приведен в табл. 1.

3. Определение типовых профилей минимального воздухообмена помещений

На основе типовых профилей режимов эксплуатации помещений составляются типовые профили минимального воздухообмена. Типовой профиль минимального воздухообмена представляет собой набор почасовых изменений величины минимального воздухообмена в течение суток. Пример формы для составления типовых профилей минимального воздухообмена представлен табл. 2.

Порядок выстраивания типовых профилей режимов эксплуатации и воздухообмена помещений в течение года определяется согласно производственному календарю.

Пример. Необходимо определить величину минимального воздухообмена в офисных помещениях № 1, 2 и 3, расположенных в административном здании. Характеристики офисных помещений представлены в табл. 3.

Площадь пола, приходящаяся на одного сотрудника, для рассматриваемых офисных помещений составляет 6 м². Часы работы офисных помещений с 9:00 до 18:00 ч в будни, в выходные дни помещения не эксплуатируются. Типовые профили режима эксплуатации офисных помещений представлены в табл. 4.

В офисных помещениях предусмотрена механическая приточная система вентиляции.

Согласно СП 60.13330.2016 минимальный расход наружного воздуха в помещениях без естественного проветривания составляет 60 м³/ч на человека. В часы, когда помещение не эксплуатируется, допускается снижение воздухообмена до 0,2 ч^–1 (согласно Стандарту АВОК 2.1–2017 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена»). Расход приточного воздуха в офисных помещениях рассчитывается по формулам (2) и (4):

помещение 1:

L_{1, кр} = 0,2 · 72 = 14,4 м³/ч,

L_{1, норм1}= 60 · 4 = 240 м³/ч,

L_{1, норм2} = 60 · 2 = 120 м³/ч;

помещение 2:

L_{2, кр} = 0,2 · 54 = 10,8 м³/ч,

L_{2, норм} = 60 · 3 = 180 м³/ч;

помещение 3:

L_{3, кр} = 0,2 · 90 = 18 м³/ч,

L_{3, норм1} = 60 · 3 = 180 м³/ч,

L_{3, норм2} = 60 · 5 = 300 м³/ч.

На основе приведенных расчетов составляется типовой профиль минимального воздухообмена для рабочих и выходных дней для офисных помещений (табл. 5).

Типовые профили минимального воздухообмена для определения режимов работы системы механической вентиляции рассматриваемых офисных помещений в течение года выстраиваются согласно производственному календарю.

Таким образом, рассмотренные выше методики позволяют определить минимальный воздухообмен для помещений жилых и общественных зданий с учетом наличия в них вредных веществ и вредных выделений и режимов эксплуатации помещений в суточном и годовом циклах.

Вместе с тем наряду с обеспечением минимального воздухообмена большое значение имеет эффективность распределения воздуха в вентилируемом помещении для создания комфортных условий и удаления вредных веществ. Рассмотрим методы оценки эффективности воздухообмена и удаления вредных веществ, которые позволят специалистам выбрать и обосновать проектные решения по обеспечению наиболее эффективного способа вентиляции для помещений жилых и общественных зданий.

Эффективность воздухообмена и удаления вредных веществ

Оценить эффективность воздухообмена в помещениях, в которых отсутствуют выделения вредных веществ, можно на основе показателя «средний возраст воздуха помещения», который равен половине времени, за которое воздух в помещении полностью заменится на свежий и зависит от способа вентиляции и определяется по формуле

(11)

где

τ_в – средний возраст воздуха вблизи вытяжного устройства помещения, час, является минимально возможным временем замены воздуха в помещении и определяется по формуле

(12)

где

V_р – то же, что в формуле (2);

L – расход приточного воздуха помещения, м³/ч;

τ – средний возраст воздуха помещения, равный половине времени, за которое воздух в помещении полностью заменится на свежий, ч. Время, за которое воздух в помещении заполнится полностью на свежий, можно определить при помощи замера концентраций трассирующего газа.

Чем меньше величина среднего возраста воздуха в помещении, тем эффективнее система воздухообмена.

При полном перемешивании воздуха в помещении средний возраст воздуха в любой точке внутри помещения должен быть одинаковым во всем пространстве помещения, а время полной замены воздуха помещения свежим воздухом равно величине среднего возраста воздуха вблизи вытяжного устройства.

Значения средней эффективности воздухообмена в зависимости от способа вентиляции справочно приведены в табл. 6.

Для помещений жилых и общественных зданий, в которых присутствуют выделения вредных веществ, эффективность удаления вредного вещества из воздуха помещения определяется в зависимости от способа подачи воздуха и величины кратности воздухообмена (табл. 7) или на основе экспериментальных данных. В случае наличия экспериментальных данных о значении концентрации вредного вещества в удаляемом воздухе для рассматриваемого помещения эффективность удаления вредного вещества из воздуха помещения определяется по формуле

(13)

где

q_н – концентрация вредного вещества в наружном воздухе, мг/м³, определяется согласно ГН 2.1.6.3492–17 [2] и ГН 2.1.6.2309–07 [3];

q_оз - предельно допустимая концентрация вредного вещества в обслуживаемой зоне помещения, мг/м³, определяется согласно ГН 2.2.5.3532-18 [4], ПДК помещений лечебных организаций приведены в СанПиН 2.1.3.2630-10;

q_уд – концентрация вредного вещества в удаляемом воздухе, мг/м³.

Значения эффективности удаления вредных веществ из воздуха помещений в зависимости от способа подачи воздуха и величины кратности воздухообмена приведены в табл. 7.

Литература

1. СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». М., 2017.
2. ГН 2.1.6.3492–17 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений». М., 2017.
3. ГН 2.1.6.2309–07 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». М., 2007.
4. СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения». М., 2012.
5. ГН 2.2.5.3532–18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». М., 2018.
6. СанПиН 2.1.3.2630–10 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность». М., 2010.
7. Пособие 1.91 к СНиП 2.04.05.91 «Расчет и распределение приточного воздуха». М.: Промстройпроект, 1993.