Функциональное назначение систем вентиляции и кондиционирования воздуха
|
К системам вентиляции и кондиционирования воздуха фактически относятся устройства, рассмотренные выше, однако в этой главе основное внимание уделяется системам, которые могут осуществлять отопление, охлаждение и регулирование влажности. Условные обозначения, используемые в схемах, приведены на рис. 418. Однако вначале нужно уточнить ряд положений: - под термином "вредные выделения" ("вредности") понимают не только вещества, вызывающие дискомфорт или влияющие на здоровье (S), но и тепло, выделяющееся внутри помещения (Q) и поступающее извне (E), а также выделяющуюся влагу (W); - наружный воздух — это воздух, забираемый из атмосферы, окружающей здание (его температура te); - приточный воздух — это воздух, прошедший тепловлажностную обработку и поступающий в помещение (его температура ts); - внутренний воздух — это воздух вентилируемого или кондиционируемого помещения или же воздух с требуемыми параметрами (его температура ti) ; - удаляемый воздух - это воздух, отсасываемый из помещений и содержащий вредности в повышенной концентрации (его температура tc). В большинстве случаев внутренний и удаляемый воздух имеет одинаковые параметры, поэтому с точки зрения регулирования удобнее разместить чувствительные датчики в канале удаляемого воздуха. На рис. 419 показаны принципиальные схемы отопительных и вентиляционных систем.   Вентиляционная система, показанная на рис. 419,3, подает наружный воздух в помещение. Температура приточного воздуха либо равна температуре наружного воздуха (ts = tе), либо он подогревается до внутренней температуры помещения (ts = ti). Это означает, что теплопотери помещения (T) (т.е. его отопление) должны компенсироваться работой другого оборудования. Температура удаляемого воздуха в зимний период равна внутренней температуре (tc = ti), а в летний период она всегда выше температуры наружного воздуха (tc > te). поскольку летом помещение нагревается от внутренних ( Q ) и наружных (Е) теплопритоков. Если под внутренней температурой (ti) понимать среднюю температуру рабочей зоны помещения, то может оказаться, что te > ti. Концентрация влаги и других вредностей в удаляемом воздухе выше, чем в приточном, так как в помещении всегда выделяется какое-то количество влаги и других загрязнений. На рис. 419,б показана схема воздушно-отопительной установки, в которой нагретый воздух используется для возмещения теплопотерь помещения в зимнее время. Так как удельное теплосодержание воздуха мало [cр = 1,0 кДж/ (кг*°С)], количество подаваемого воздухонагревателями воздуха может оказаться выше, чем необходимо для удаления влаги (W) и других вредностей (S). Экономия энергии может быть достигнута рециркулированием части (обычно — большей части) удаляемого воздуха.  Наружный воздух в количестве, необходимом для удаления вредностей, подводится в систему и в том же количестве выбрасывается наружу. Зимой температура приточного воздуха всегда выше внутренней температуры (ts > ti), а охлаждение вентиляционного воздуха (Δt = ts - ti) пропорционально тепло-потерям помещения (T). Если рециркуляция удаляемого воздуха не производится и если воздушные клапаны закрыты достаточно плотно, эта система из отопительной может быть превращена в вентиляционную. Считается, что система кондиционирования воздуха должна компенсировать теплоприток в помещение (Q + Е). Схема такой системы аналогична изображенной на рис. 419,б, с той разницей, что вместо воздухоподогревателя используется кондиционер (рис. 419,в). Ясно, что температура приточного воздуха должна быть ниже ( ts < ti) и его нагревание (Δt = ti-ts) будет происходить на величину, пропорциональную сумме внутренних (Q) и наружных (E) тепло-притоков. Для этих систем агрегатное оборудование применяется чаще, чем центральные установки, показанные на рис. 423,в. Схема работы агрегатной установки показана на рис. 419,г. Она включает в себя вентиляторный конвектор оконного, подоконного или иного типа. Вентиляционный воздух часто бывает настолько холодней внутреннего, что это вызывает конденсацию части влаги, в результате чего влагосодержание внутреннего воздуха может уменьшаться до недопустимо низкого значения, что приведет к дискомфортным ощущениям. Задачей воздухоувлажнителей является поддержание влажности внутреннего воздуха в требуемых пределах. Схема его работы, показанная на рис. 419,д, сходна со схемой, показывающей вентиляционное оборудование с дополнительными аппаратами для увеличения влажности приточного воздуха. Самостоятельные увлажнители обычно применяются в промышленных установках (на текстильных фабриках и т.п.); в других местах они используются в качестве дополнения к системе отопления или кондиционирования воздуха. Система кондиционирования воздуха выполняет все четыре вышеупомянутые функции. Необходимость устройства систем кондиционирования воздуха в легких домах до сих пор служит предметом обсуждения из-за отсутствия достаточного количества экспериментальных данных для обоснования тех предельных условий, которые могут выносить люди летом в легких зданиях с большой поверхностью остекления и пониженными теплозащитными свойствами наружных ограждений. Кроме того, современные системы кондиционирования воздуха значительно дороже отопительных систем как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам; однако комфортные условия в зданиях, снабженных системами кондиционирования воздуха, значительно выше. К сожалению, нет достаточных данных относительно потерь производительности труда из-за дискомфорта в легких зданиях (в учреждениях, школах, больницах и т.п.). В определенных промышленных зданиях (например, в животноводческих помещениях) по показателям эффективности производства можно судить о влиянии системы кондиционирования воздуха. Повышение требований комфорта и постепенный переход к строительству легких зданий указывают на необходимость более широкого применения кондиционирования воздуха, однако этот вывод не может быть распространен на здания любого назначения. В результате опроса владельцев 120 шведских фирм об их отношении к системам кондиционирования воздуха не было получено определенного ответа на этот вопрос. Произведенный анализ ряда зданий показал, что полезный объем зданий без кондиционирования воздуха примерно на 20 % меньше, чем аналогичных зданий с кондиционированием, так как в последних полезная площадь используется более рационально. В конторских зданиях без кондиционирования поверхность остекления, существенно влияющая на величину теплопритоков, составляет в среднем 36 % площади пола, в то время как тот же показатель в зданиях с кондиционированием составляет около 46 %. Таким образом, в зданиях с кондиционированием площадь остекления может быть увеличена на 28 %. Измерения показывают, что в помещениях с кондиционированием температура воздуха на уровне головы колеблется от 23 до 24 °С, в то время как в помещениях без кондиционирования эта температура изменяется от 21 до 27 °С. Постоянно спорят, необходимо иметь устройства для охлаждения воздуха в летнее время или достаточно иметь устройства для защиты помещений от солнечных лучей. Одна из серий интенсивных исследований этой проблемы дала следующий результат. Шесть комнат на южном фасаде легкого здания были оснащены различными устройствами для солнцезащиты. Полная площадь остекления составляла 50 % площади стены и 31 % площади пола. Испытания велись со следующими затеняющими устройствами: - алюминиевыми жалюзи со светлым покрытием; - отражающими стеклами с отражающим покрытием, нанесенным на внутренней стороне наружного стекла; - светопоглощающими стеклами (наружное стекло зеленое). Оконные створки, вращающиеся вокруг своих вертикальных осей, в пяти комнатах имели двойное остекление, а в одной — тройное. Результаты испытаний представлены в табл. 19.  Исследования показывают, что наружные жалюзи и двойное остекление из обычного стекла создают эффективную защиту, однако эффективность жалюзи, установленных между рамами (при двойном остеклении), недостаточна, так как в этом случае температура внутреннего воздуха была 28—32,5 °C при наружной температуре 26,4 °C. При двойном остеклении без устройств для солнцезащиты температура внутреннего воздуха поднималась до 35,0—39,6 °С, что, конечно, создает дискомфортные условия. Защита солнцеотражающим остеклением по качеству хуже, чем с помощью жалюзи, установленных перед окнами с обычным остеклением, а остекление из светопоглощающего стекла не обеспечивает должной защиты, поскольку внутренняя температура может повышаться до 28,7—32,0 °C. Наружные занавески дают достаточную защиту, однако при этом освещение комнат становится неудовлетворительным. Этот анализ подтверждает, что в жилых домах из легких конструкций с большой площадью остекления применение солнцезащитных устройств не устраняет необходимости кондиционирования воздуха. В то же время в легких зданиях, предназначенных для иных целей, можно обойтись и без его кондиционирования. В некоторых случаях экономичное решение может быть получено при объединении системы кондиционирования воздуха с солнцезащитными устройствами. Мощность системы кондиционирования воздуха для легкого здания с большой площадью остекления зависит от величины теплопоступлений от солнечной радиации. Применение солнцезащитных устройств существенно снижает количество тепла, проникающего в кондиционируемое помещение, и уменьшает тем самым необходимую мощность холодильной установки. |
