• Nie Znaleziono Wyników

Parametry obliczeniowe powietrza w pomieszczeniach, (mikroklimat pomieszczeń)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Parametry obliczeniowe powietrza w pomieszczeniach, (mikroklimat pomieszczeń)"

Copied!
80
0
0

Pełen tekst

(1)

Parametry obliczeniowe

powietrza w pomieszczeniach,

(mikroklimat pomieszczeń)

(2)

Parametry powietrza wewnętrznego Organizmy żywe dzieli się na zimno i ciepłokrwiste.

Człowiek należy do tych drugich tzn. niezależnie od warunków utrzymuje wewnętrzną temperaturę na względnie stałym poziomie.

Podczas spoczynku dla utrzymania procesów życiowych potrzebuje tzw. podstawowej ilości ciepła ok.

80 W/osobę lub 45 W/m2.

Podstawowe sposoby oddawania ciepła przez człowieka to:

•konwekcja,

•promieniowanie,

•odparowania i oddychanie.

17

(3)

Parametry powietrza wewnętrznego

Dobór parametrów powietrza w pomieszczeniu zależy od jego przeznaczenia i celu w jakim projektujemy w nim wentylację.

Obliczeniowe parametry powietrza w pomieszczeniach powinny:

•zapewniać użytkownikom dobre samopoczucie

•odpowiadać wymaganiom procesu technologicznego.

Doboru warunków klimatycznych pomieszczeń dokonuje się na podstawie takich czynników jak:

•obowiązujące przepisy,

•charakter pracy użytkowników,

•rodzaj i przebieg procesu technologicznego,

•rodzaj i stan konstrukcji budynku,

•warunki klimatyczno-meteorologiczne.

Człowiek obecnie w pomieszczeniach zamkniętych spędza ponad 70 % swojego życia.

18

(4)

Parametry powietrza wewnętrznego

Dla zapewnienia komfortu cieplnego należy zapewnić, w strefie przebywania ludzi, utrzymanie na odpowiednim poziomie następujących parametrów (warunki cieplno-wilgotnościowe):

•temperaturę powietrza,

•wilgotność względną powietrza,

•prędkość powietrza.

Dodatkowymi parametrami określanymi jako czynniki kształtujące mikroklimat są (warunki higieniczno- zdrowotne):

•czystość powietrza,

•zapach,

•stopień zjonizowania,

•temperatura powierzchni otaczających,

•bezpośrednie promieniowanie słońca lub innych źródeł ciepła,

•hałas i drgania.

Parametry powietrza można podzielić na dwie grupy:

•warunki cieplno-wilgotnościowe

•warunki higieniczno- zdrowotne

19

(5)

Parametry powietrza wewnętrznego

W zależności od potrzeb stosuje się bardziej lub mniej skomplikowane układy wentylacyjne.

•Utrzymanie parametrów komfortu przez cały rok w pomieszczeniu może tylko zapewnić wentylacja z całorocznym normowaniem temperatury w pomieszczeniu lub klimatyzacja.

•Dla utrzymania parametrów komfortu w okresie zimowym często wystarcza tylko ogrzewanie powietrza.

20

(6)

Parametry powietrza wewnętrznego

Przykładowe źródła wewnętrzne zanieczyszczeń w pomieszczeniach:

• ludzie

• technologia

• elementy budynku – wydzielające się substancje z wyposażenia i przegród bud.

• inne źródła na przykład dym tytoniowy, pył z ubrań i obuwia itp.

Źródła zanieczyszczeń powietrza pojawiające się w pomieszczeniach dzielimy na dwie grupy:

• wewnętrzne

• zewnętrzne

Czystość powietrza

21

(7)

Parametry powietrza wewnętrznego

Źródła zanieczyszczeń w pomieszczeniu mieszkalnym

22

(8)

Warunki komfortu cieplnego - Określenie warunków termicznych powietrza

Organizm człowieka ma pewne ograniczone zdolności do dostosowania się do warunków otoczenia.

W pewnym określonym zakresie parametrów powietrza człowiek czuje się najlepiej – warunki te można nazwać warunkami komfortu.

Otoczenie powinno umożliwiać chłodzenie organizmu człowieka.

Zdolność chłodząca środowiska otaczającego jest właściwa wówczas gdy powoduje wymianę ciepła pomiędzy ciałem człowieka a otoczeniem na takim poziomie jakiego wymaga w danej chwili metabolizm.

Następuje wtedy równowaga termiczna organizmu człowieka z otoczeniem.

23

(9)

Na odczucie warunków komfortu przez indywidualnego człowieka mają wpływ:

•Czynniki zależne od człowieka – czynniki wewnętrzne

•Indywidualne odczucie temperatury

•Stopień aktywności fizycznej

•Izolacyjność odzieży

•Stan zdrowia i ogólne samopoczucie

•Czynniki niezależne od człowieka – czynniki zewnętrzne

•Temperatura powietrza

•Wilgotność względna powietrza

•Prędkość powietrza

•Temperatura płaszczyzn otaczających

•Poziom hałasu

•Czystość powietrza- zawartość pyłów, zapachów

•Świeżość powietrza – zawartość CO2

•Jonizacja

•Oświetlenie i wystój wnętrza (kolorystyka)

Średnia temperatura skóry człowieka wynosi od 33C – 36C.

Jest to zazwyczaj temperatura wyższa niż otoczenie.

Poniżej 32C temperatury ciała człowiek zaczyna odczuwać zimno.

Powyżej 37 C temperatury ciała zaczyna się intensywne pocenie. 24

Warunki komfortu cieplnego

(10)

Przewidywana średnia ocena (PMV) Warunki komfortu cieplnego

W warunkach cieplnych pomieszczenia człowiek ma się czuć obojętnie pod względem termicznym – tzn. nie wie czy wolałby temperaturę otoczenia niższą czy wyższą.

Wprowadzono wskaźnik porównawczy, PMV-PPD.

PMV- przewidywana średnia ocena komfortu cieplnego. PMV=0 oznacza obojętność cieplną.

PPD- przewidywany odsetek osób niezadowolonych.

(11)

Norma PN–85/N–08013 (ISO 7730-1984):

„Środowiska termicznie umiarkowane. Określanie wskaźników PMV, PPD i wymagań dotyczących komfortu cieplnego”

Zaleca by dla ludzi w pozycji siedzącej, wykonujących lekką pracę lub pozostających w spoczynku, w okresie zimnym temperatura była utrzymywana w granicach 20–

24°C, średnia prędkość powietrza poniżej 0,15 m/s.

Dla tych samych ludzi, w warunkach okresu ciepłego, temperatura powinna być utrzymywana na poziomie 23–26°C, a średnia prędkość powietrza poniżej 0,25 m/s.

26

Warunki komfortu cieplnego

(12)

Jako miarę odczuć cieplnych przyjęto siedmiostopniową psychofizyczną skalę ocen:

Na podstawie badań statystycznych, sformułowano zależność pomiędzy

przewidywaną średnią oceną komfortu (PMV), a przewidywanym udziałem niezadowolonych (PPD) z określonych warunków, panujących w pomieszczeniu.

Zależność tę przedstawia wykres.

Z tego wykresu wynika, że nie można uzyskać dobrego samopoczucia u wszystkich ludzi przebywających w dużej grupie, w identycznych warunkach klimatycznych.

Nawet dla doskonałego systemu klimatyzacji, stwarzającego absolutnie równomierne warunki w strefie przebywania ludzi, nie można uzyskać wartości PPD mniejszej niż 5%, mimo że ludzie są identycznie ubrani i pracują z takim samym wydatkiem

energetycznym. 27

(13)

28

Wyznaczanie niezbędnego poziomu komfortu

wysoka standard minimum

(14)

Parametry powietrza wewnętrznego - Określenie zanieczyszczenia powietrza

Jakość powietrza można określić na przykład wg Fangera stosując jednostki zapachu.

Standardowa osoba wydziela zapach o emisji 1 olfa (wzorcowa osoba).

1 olf- strumień zanieczyszczeń wydzielanych przez osobę dorosłą, w średnim wieku, zażywającą 0,7 kąpieli (prysznica) na dobę, zmieniająca codziennie bieliznę osobistą, pracującą w biurze lub podobnym miejscu, w pozycji siedzącej, w warunkach komfortu cieplnego;

1 decypol- stężenie zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu, wywołane obecnością standardowej osoby (emisja 1 olf) przy przepływie przez pomieszczenie 10 l/s (36 m3/h) powietrza zewnętrznego, w warunkach idealnego mieszania się strumienia powietrza.

po łacinie olfactus= zmysł węchu

29

(15)

Wyznaczanie niezbędnej ilości powietrza zewnętrznego

s c l

c V G

a o i

/ 1 ,

10 

Strumień powietrza wentylacyjnego obliczany ze względów higienicznych można obliczyć:

V- strumień powietrza, l/s

G- łączny strumień zanieczyszczeń w pomieszczeniu, olf

ci- przyjęta jakość powietrza w strefie przebywania ludzi, decypol co- jakość powietrza zewnętrznego, decypol

a- efektywność rozdziału powietrza w pomieszczeniu (0,9 - 0,7)

  

PD

dcypol

ci 112 ln 5,98 4, PD- odsetek niezadowolonych osób, %

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) jeżeli ponad 30 % użytkowników jest niezadowolonych z warunków mikroklimatu wewnętrznego to budynek można uznać za budynek chory.

Wg Fangera jakość powietrza zewnętrznego wynosi:

•w miastach o dużym zanieczyszczeniu, w niekorzystnych warunkach meteorologicznych co  1 decypola,

•w miastach o umiarkowanym zanieczyszczeniu co = 0,05 – 0,3 decypola,

•na terenach wiejskich, w górach, nad morzem co = 0,01 decypola.

(16)

Wyznaczanie strumienia zanieczyszczeń

(17)

Czystość powietrza wiąże się z zawartością pyłów, gazów, par i zapachów.

Pyły szczególnie widoczne są zimą (suche powietrze) osadzają się one na powierzchniach grzejnych i ulegają rozkładowi.

Nadmiar pyłu drażni błony śluzowe nosa, gardła, płuca powodują alergie.

Świeżość powietrza wiąże się na przykład z zawartością CO2 i zapachów i jonizacji.

Aby powietrze było świeże należy wprowadzać do pomieszczenia odpowiednią ilość powietrza zewnętrznego.

Minimalne ilości określa Polska Norma PN-83/B-03430/Az3:2000 - Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej -- Wymagania (Zmiana Az3)

Strumień objętości powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniach przeznaczonych na stały i czasowy pobyt ludzi powinien wynosić:

- 20 m3/h dla każdej przebywającej osoby

- 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby jeżeli dopuszcza się palenie tytoniu - 15 m3/h dla każdego dziecka (żłobki i przedszkola).

W klimatyzowanych oraz wentylowanych pomieszczeniach o nie otwieranych oknach strumień objętości powietrza wentylacyjnego powinien wynosić 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby, a 50 m3/h jeśli jest dozwolone palenie.

Wartość zalecana to 36 m3/h dla człowieka niepalącego.

Czystość świeżość powietrza

Powietrze zaczyna nabierać w pokojach "złej woni", gdy zawartość w nim dwutlenku węgla przekracza wartość 0,075-0, l % i taką wartość przyjmuje się często jako miernik zanieczyszczenia powietrza przez wyziewy ludzkie.

Dla CO2 najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) jest l0-krotnie większe.

(18)

Czystość świeżość i właściwa jonizacja powietrza.

Jony w powietrzu różnią się biegunowością i rozmiarami. Korzystne dla człowieka są jony ujemne i małe jony dodatnie.

Jony dodatnie dużych rozmiarów powodują odczucie duszności i braku świeżości.

Unoszące się w powietrzu pyły i bakterie mają ładunek dodatni.

Jony ujemne są nietrwałe i mają powinowactwo do gorących metalowych płaszczyzn (grzejniki, nagrzewnice itp.)

W okresach niskich temperatur zewnętrznych dopuszczalne jest czasowe zmniejszenie strumienia powietrza zewnętrznego.

(19)

Do określania ogólnych parametrów powietrza wewnętrznego w pomieszczeniu dla klimatyzacji komfortu i bytowej może posłużyć norma:

PN-76/B-03421 -Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.

Parametry powietrza wewnętrznego

Objaśnienia do powyższej tabeli:

tz - temperatura powietrza zewnętrznego (przyjmowana wg PN-76/B-03420)

aktywność fizyczna mała – aktywność człowieka powodująca jego całkowitą stratę energii do 200 W

aktywność fizyczna średnia – aktywność człowieka powodująca jego całkowitą stratę energii od 200 W do 300 W aktywność fizyczna duża – aktywność człowieka powodująca jego całkowitą stratę energii ponad 300 W

Stałe przebywanie ludzi- oznacza 2 godziny bez przerwy lub ponad 4 godziny z przerwami w trakcie 8 godzinnej zmiany.

34

(20)

Parametry powietrza wewnętrznego

Temperatury w tabeli są nieco wyższe niż temperatury zalecane w normie

PN-82/B-02402 Ogrzewnictwo. Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynku.

Dopuszcza się w okresie zimowym nadwyżki 1-2 K ze względu na większe prędkości powietrza w pomieszczeniu spowodowane zastosowaniem wentylacji mechanicznej. Ze względu na większy przepływ powietrza i intensywniejsze omywanie ciała ludzi w nim przebywających.

Jak widać z tabeli dla zachowania komfortu dla ludzi wilgotność powietrza powinna być większa niż 30 %.

Optimum zawiera się od 40 – 60 %.

PN-76/B-03421 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi

Parametry w wentylacji komfortu utrzymywane są z pewną tolerancją. Najczęściej temperatura

1 K, wilgotność 10 %. Czasem tolerancja wynosi 0,5 K, wilgotność 5 %.

35

(21)

Zakres dopuszczalnych zmian temperatury tR w zależności od temperatury zewnętrznej tA wg DIN 1946/2 – dla ludzi o małej aktywności ubranych normalnie.

Temperatura powietrza w pomieszczeniu. Okres ciepły - Lato

Latem temperatura komfortu jest wyższa ponieważ człowiek jest lżej ubrany i oddawanie ciepła na tym samym poziomie co zimą wymaga wyższej temperatury otoczenia.

Ocena danej temperatury jako komfortowej zależy również na przykład od czasu przebywania ludzi w danym pomieszczeniu. Po ok. 2-3 godzinach następuje pełne dostosowanie człowieka do danej zmienionej temperatury.

(22)

gdzie:

tpoc - temperatura pomieszczenia okresu ciepłego, oC tpoz - temperatura pomieszczenia okresu zimnego, oC tzoc - temperatura zewnętrzna okresu ciepłego, oC

Dla pomieszczeń, w których ludzie przebywają stosunkowo krótko ustala się tak zwaną temperaturę nadążną:

Temperatura powietrza w pomieszczeniu. Okres ciepły - Lato Temperatura nadążna

Uwaga zakres stosowania dla t

z

>t

p-okresu zimowego

.

(23)

Zalecane obszary na wykresie i-x

Wilgotność powietrza.

Zmiana w zakresie wilgotności względnej powietrza od 30 – 60 % ma niewielki wpływ na komfort dla człowieka.

Niewielki wpływ ma związek z oddawaniem przez człowieka ciepła przez parowanie.

Zimą poniżej 35 % występuje wysychanie elementów wyposażenia wnętrz i unoszenie się kurzu.

•Zbierania ładunków elektrostatycznych.

•U ludzi dochodzi do wysuszenia błon śluzowych.

Zimą powyżej 70 % występuje wykraplanie się wilgoci na przegrodach chłodzących pomieszczenia.

Bardziej odczuwalne są zapachy, mogą pojawić się pleśnie i gnicie materiałów organicznych.

38

(24)

Wilgotność powietrza.

Przy wyższych poziomach wilgotności parametry powietrza mogą znaleźć się w obszarze duszności.

39

(25)

Prędkość powietrza.

Zalecane zmiana prędkości powietrza w pomieszczeniu

Prędkość w strefie przebywania ludzi ma duży wpływ na odczucie komfortu.

Wpływa ona na ilość oddawanego przez człowieka ciepła przez konwekcję.

Większa prędkość powoduje przejmowanie przez otoczenie większej ilości ciepła i odczucie zimna.

W okresie zimnym i małej aktywności ludzi prędkości powinny być niewielkie 0,03 – 0,12 m/s.

Dla wyższych temperatur i większej aktywności mogą prędkości wzrosnąć 0,18 – 0,4 (0,5) m/s.

Przeciąg- omywanie pewnych partii ciała człowieka strumieniem powietrza o temperaturze niższej niż temperatura powietrza w pomieszczeniu.

Powietrze o temperaturze 21C i prędkości 0,5 m/s może ochłodzić skórę człowieka o 2 K.

40

(26)

Temperatura powierzchni otaczających.

Temperatura powierzchni otaczających ma wpływ na intensywność oddawania ciepła przez promieniowanie.

W warunkach komfortu cieplnego człowiek oddaje ok. 55 % ciepła drogą promieniowania.

•Zwiększenie tego udziału może być spowodowane obniżeniem temperatury płaszczyzn.

•Zmniejszenie tego udziału można uzyskać w wyniku podniesienia temperatury płaszczyzn.

Zbyt intensywne oddawanie ciepła przez promieniowanie powoduje odczucie dyskomfortu pomimo zachowania na właściwych poziomach innych parametrów powietrza.

(27)

Temperatura powierzchni otaczających.

2

p od r

t t t

temperatura odczuwalna- średnia arytmetyczna pomiędzy temperaturą powietrza i temperaturą powierzchni otaczających.

Im mniej te temperatury różnią się między sobą i im bardziej zbliżają się do wartości średniej 20 – 22 C, tym człowiek bardziej równomiernie oddaje ciepło.

Obszar komfortu dla temperatury tp i temperatury tr.

tod- temperatura odczuwalna C

tr- średnia temperatura płaszczyzn C

tp- temperatura powietrza w pomieszczeniu C

42

(28)

Hałas

Działanie urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych powoduje hałas.

Może on pochodzić od urządzenia (wentylatora) lub z przepływu powietrza przez elementy sieci kanałów (kratki, regulatory przepływu, przepustnice, kolana, przewody proste).

Zbyt duży hałas powoduje dyskomfort.

Poza natężeniem hałasu znaczenie ma również częstotliwość dźwięku, czas trwania ekspozycji, częstość występowania i indywidualne predyspozycje człowieka.

Nadmierny hałas powoduje- nerwowość, ogranicza zdolność koncentracji, niszczy układ krążenia itd.

Poziom hałasu reguluje Polska Norma PN-87/B-02151/02 – Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.

Pomieszczenia nie spełniające wymagań nie powinny być użytkowane.

(29)
(30)

Hałas

45

(31)

46

K

(32)

Obliczanie strumieni powietrza

wentylującego i klimatyzującego

(33)

Jak wyznaczamy strumień powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniu?

•Bilansu ciepła

•Bilansu wilgoci

•Bilansu zanieczyszczeń gazowych i pyłowych

•Innych kryteriów

Strumień powietrza wentylacyjnego wyznaczamy na podstawie:

51

(34)

Obliczanie strumienia na podstawie zanieczyszczeń pyłowych i gazowych

NDS K C

n

V

  

m

3

/s

K- ogólna liczba wydzielających się zanieczyszczeń kg/s NDS - największe dopuszczalne stężenie w pomieszczeniu kg/m3 Cn - zawartość zanieczyszczeń w powietrzu nawiewanym kg/m3

 - współczynnik poprawkowy (od 0,75 do 1,2 ÷ 1,4)

 - może przyjmować wartości poniżej 1 gdy np. mamy utrzymywać czyste powietrze w części pomieszczenia. Wtedy obliczenie rozcieńczenia dla całej kubatury będzie przesadą.

Nawiew realizuje się wtedy do tej czystej części pomieszczenia.

 - może przyjmować wartości powyżej 1 gdy źródła zanieczyszczeń w pomieszczeniu rozłożone są nierównomiernie, lub emisja jest nierównomierna.

Wartości NDS zawarte są w rozporządzeniach ministra.

52

(35)

53

(36)

1 Najwyższe Dopuszczalne Stężenia (NDS) średnie ważone, których oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego czasu pracy przez okres jego aktywności zawodowej nie powinny spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.

2 Najwyższe Dopuszczalne Stężenia Chwilowe (NDSCh) – jako wartości średnie - nie powinny spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń, jeżeli utrzymują się w środowisku pracy nie dłużej niż 30 minut w czasie zmiany roboczej.

Wartość ta nie może wystąpić częściej niż 2 razy w ciągu zmiany roboczej.

3 Najwyższe Dopuszczalne Stężenia Progowe (NDSP), które ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie mogą być w środowisku pracy przekroczone w żadnym momencie.

54

Definicje powyższe są powtórzone za Rozp. Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r., opublikowanym w Dz.U. R.P. nr 217 z dn.18.12.2002 r.

w sprawie najwyższych dopuszczanych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy.

(37)

Obliczanie strumienia dla kilku substancji

NDS K C

n

V

  

m3/s

Rodzaj zanieczyszczeń Wartość współczynnika 

Zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia,

równomiernie wydobywające się w czasie 1,2 1,3 Zanieczyszczenia nietoksyczne i nie

wywołujące ciężkich schorzeń przy krótkotrwałym wzroście stężeń

1,1 1,2

Jak wyżej lecz przy nierównomiernym

wydzielaniu się w czasie 1,3 1,4

 

j

j

c NDS C

K C

NDS K C

NDS V K

V

3 3

3 2

2 2 1

1 1

Jeżeli w pomieszczeniu emitowane są jednocześnie różne substancje zanieczyszczające, których oddziaływanie na organizm ludzki jest sumujące, to niezbędny strumień

powietrza wentylującego oblicza się z zależności:

m3/s

55

(38)

x

w

x

n

V W

 

m3/s

V- strumień powietrza wentylacyjnego m3/s W- ilość wydzielającej się wilgoci kg/s

- gęstość powietrza 1,2 kg/m3

xn- zawartość wilgoci w powietrzu nawiewanym kg/kg p. s.

xw- zawartość wilgoci w powietrzu wywiewanym kg/kg p. s.

Obliczanie strumienia na podstawie zysków wilgoci

Jeśli podstawowym parametrem zmieniającym stan powietrza w pomieszczeniu jest strumień wilgoci, strumień powietrza wentylującego oblicza się z zależności:

56

(39)

Obliczanie strumienia na podstawie zysków wilgoci

Zestawienie ilości pary wydzielających się w pomieszczeniu:

• rośliny doniczkowe - ok. 7-15 g/h

• kąpiel w wannie - ok. 1000-1100 g/h

• kąpiel pod prysznicem - ok. 1500-2000 g/h

• gotowanie na jeden posiłek ok. 1000-2000 g/h

• zmywarka naczyń - ok.200 g/zmywanie

• pranie w pralce - ok.200-350 g/pranie

• suszenie bielizny - ok. 2000 g/h

• mieszkańcy - sen - ok. 50 g/h

• prace lekkie - ok. 90 g/h

• prace ciężkie - ok. 340 g/h

57

(40)

Qzjoc -ciepło zbędne jawne okresu ciepłego jako wartość maksymalna z poszczególnych miesięcy, kW cp -ciepło właściwe powietrza 1,005 kJ/kgK

 -gęstość powietrza 1,2 kg/m3

t -różnica temperatur t = tw – tn

t  do 6 K – dla normowania temperatury w ciągu całego roku

t  3-5 (10) K dla normowania temperatury powietrza w zimie tw - temperatura powietrza wywiewanego

tn - temperatura powietrza nawiewanego.

s t m

c V Q

p

zjoc

,

3

/

 

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie ciepła jawnego

Jeśli podstawowym parametrem zmieniającym stan powietrza w pomieszczeniu jest strumień ciepła, strumień powietrza wentylującego oblicza się z zależności:

58

(41)

Gdy otwory wywiewne znajdują się w strefie przebywania ludzi. Najczęściej na wysokości 1,5 – 2,5 m.

Wtedy przyjmuje się tw = tp- temperaturę w strefie przebywania ludzi (pomieszczenia).

tw= tpoc

Jeżeli otwory wywiewne usytuowane są wyżej i w pomieszczeniu występują intensywne zyski ciepła, to temperatura wywiewu będzie wyższa od temperatury strefy przebywania ludzi.

tw= tpoc+

Określanie temperatury powietrza wywiewanego

s t m

c V Q

p

zjoc , 3 /

 

59

(42)

Wzrost temperatury wraz ze wzrostem wysokości jest trudny do precyzyjnego określenia.

Wartości należy przyjmować bardzo ostrożnie i raczej przyjmować mniejsze niż większe.

- przyrost temperatury powietrza na drodze od strefy przebywania ludzi do miejsca usuwania powietrza (wywiewników)

Przyrost ten zwiększa się gdy:

•wzrastają zyski ciepła w pomieszczeniu (W/m3),

•gdy wzrastają zyski ciepła w górnej strefie pomieszczenia (stropodach, instalacje ciepłe prowadzone pod stropem itp.).

Przyrost ten zmniejsza się gdy:

•wzrasta krotność wymiany powietrza

•maleje udział powierzchni pomieszczenia zajętej przez elementy dające zyski ciepła w całkowitej powierzchni podłogi pomieszczenia.

Dla pomieszczeń do 4 m wysokości praktycznie gradientu nie uwzględnia się.

Określanie temperatury powietrza wywiewanego

60

(43)

Gdy otwory wywiewne są umieszczone w stropie lub bezpośrednio pod stropem wysokiego pomieszczenia h 4 m

tw= tpoc+

A. Dla założonego przyrostu temperatury tp-tn= 3 – 4 K i zyskach ciepła przez strop i instalacji umieszczonych pod stropem, większych niż 40 % zysków całkowitych, dla pomieszczenia o wysokości większej niż 4 m

qzjoc= 15 – 20 W/m3 = 2,0 – 3,0 K qzjoc= 20 – 30 W/m3 = 2,5 – 4,0 K

B. Dla założonego przyrostu temperatury tp-tn= 5 – 7 K i zyskach ciepła przez strop i instalacji umieszczonych pod stropem, większych niż 40 % zysków całkowitych, dla pomieszczenia o wysokości większej niż 4 m

qzjoc= 20 – 30 W/m3 = 3,5 – 4,5 K qzjoc= 30 – 50 W/m3 = 4,0 – 6,0 K

Gradient t= /(h-2) zwykle wartości 0,2  0,4 K

Gdy otwory wywiewne znajdują się pomiędzy stropem i strefą przebywania ludzi tw= tp + t * (ho-hp)

ho- wysokość środków otworów wywiewnych nad podłogą h - wysokość pomieszczenia w świetle.

h - wysokość strefy przebywania ludzi.

Określanie temperatury powietrza wywiewanego

61

(44)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie ciepła jawnego Tylko dla instalacji z normowaniem temperatury w okresie zimowym.

  m s

t c

n Q V

p

zjoc

, /

3600 60

45

3

 

 

Qzjoc -ciepło zbędne jawne okresu ciepłego jako wartość maksymalna z poszczególnych miesięcy bez zysków ciepła od osób przebywających w pomieszczeniu, kW

cp -ciepło właściwe powietrza 1,005 kJ/kgK

 -gęstość powietrza 1,2 kg/m3

t -3  5 K  t= tw – tn

tw - temperatura powietrza wywiewanego n - liczba osób

s t m

c V Q

p

zjoc , 3 /

 

62

(45)

Im mniejsza jest różnica pomiędzy temperaturą nawiewu tn i temperaturą strefy przebywania ludzi tp tym większy jest strumień powietrza niezbędny do odebrania określonej ilości nadwyżki ciepła.

W konsekwencji większe jest urządzenie, kanały nawiewniki i więcej energii do jego działania.

Dodatkowo większy strumień powietrza wentylacyjnego może powodować trudności z jego prawidłowym rozdziałem w pomieszczeniu.

Duży strumień powietrza powoduje wzrost prędkości w strefie przebywania ludzi i co za tym idzie większą zdolność chłodzącą otoczenia (aż do uczucia dyskomfortu). Nie zawsze jest to korzystne.

Dlatego należy poszukiwać kompromisu pomiędzy różnicą temperatur tp-tn (chłodzenie) i prędkością w strefie przebywania ludzi.

Temperatura powietrza nawiewanego.

s t m

c

V Qzjoc , 3 /

 

63

(46)

Nawiew powietrza chłodniejszego niż w strefie przebywania ludzi.

Instalacja wentylacyjna powinna działać tak aby w SPL zachować maksymalnie komfortowe warunki dla ludzi.

Dlatego temperatura powietrza dopływającego do strefy nie może zbytnio różnić się od temperatury panującej w strefie przebywania ludzi. Różnica ta nie powinna przekraczać 2 K.

Ten warunek powoduje ograniczenie obniżania temperatury powietrza nawiewanego.

Różnica pomiędzy temperaturą pomieszczenia i nawiewu może dochodzić do 10 – 12 K.

Typowo dla wentylacji bytowej ustala się różnicę na poziomie 5-6 K.

Różnica temperatury powietrza nawiewanego i wywiewanego w instalacjach z normowaniem powietrza w okresie całego roku.

64

(47)

Różnica temperatury powietrza nawiewanego i wywiewanego w instalacjach z normowaniem powietrza w okresie zimowym .

Nawiew powietrza zewnętrznego do strefy przebywania ludzi.

W tych instalacjach nie mamy możliwości ochłodzenia powietrza nawiewanego. W związku z tym

Przyjęto zachowywać różnicę tp – tn na poziomie

2 – 4 K – dla pomieszczeń bytowych o niewielkich zyskach ciepła.

3 – 5 K – dla pomieszczeń bytowych o większych zyskach ciepła.

5 – 7 K – dla pomieszczeń przemysłowych z dużymi zyskami ciepła.

10 K – dla pomieszczeń przemysłowych o dużych (50 W/m3) zyskach ciepła.

Ilość wydzielającego się ciepła w pomieszczeniu w/m3 kubatury

Zalecana różnica temperatury powietrza względem powietrza

zewnętrznego do 23 W/m3

23 - 35 W/m3 25 - 59 W/m3 ponad 59 W/m3

3 K 4 K 5 K 6 K

65

(48)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie ciepła całkowitego Dla urządzeń klimatyzacyjnych zapewniających w pomieszczeniu pełną klimatyzację, regulacja zarówno temperatury i wilgotności powietrza - strumień powietrza oblicza się na podstawie całkowitych zysków ciepła.

W bilansie ciepła w odróżnieniu od bilansu zysków jawnych uwzględnia się również te czynniki które nie wpływają bezpośrednio na wzrost temperatury powietrza – czyli zyski wilgoci.

Zyski te nazywa cię ciepłem utajonym lub ciepłem wilgotnym – nie wpływa ono na zmianę temperatury ale na wzrost entalpii powietrza w pomieszczeniu.

s i m

V Q zc , 3 /

 

Qzc -ciepło zbędne całkowite jako wartość maksymalna z poszczególnych okresów, kW

 -gęstość powietrza 1,2kg/m3

i -różnica entalpii i =iw – in

iw- entalpia powietrza wywiewanego in –entalpia powietrza nawiewanego.

u zj

zc Q Q

Q  

m s

t c

V Q

p

zjoc , 3 /

 

66

(49)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie ciepła całkowitego Entalpię powietrza nawiewanego i wywiewanego odczytujemy z wykresu i-x.

Na wykresie nanosimy punkt P określający stan powietrza w pomieszczeniu.

Przez punkt P przeprowadzamy linię oznaczającą kierunek przemiany powietrza w pomieszczeniu 

s kg

kW W

Qzcoc , /

 

Qzc- całkowite zyski ciepła, kW

W- ilość wydzielającej się wilgoci kg/s

(50)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie ciepła całkowitego

Przecięcie linii  z izotermą oznaczającą temperaturę powietrza nawiewanego określa punkt N – nawiewu powietrza. Dla niego można z wykresu odczytać entalpię nawiewu in.

a) Jeśli otwory wywiewne znajdują się w strefie przebywania ludzi to entalpia powietrza wywiewanego iw = ip.

b) Jeśli otwory wywiewne znajdują się powyżej strefy przebywania ludzi (gradient) to entalpia powietrza wywiewanego iw = ig. Punkt G należy wyznaczyć z warunków uwzględniających gradient.

68

(51)

Jeżeli w pomieszczeniu wydziela się ciepło wilgoć i gazy (pyły) to obliczamy strumień osobno dla każdego z tych elementów i do

doboru urządzeń wybieramy największy.

(52)

Krotność wymiany powietrza

,

1

h

K V

V- strumień powietrza wentylacyjnego m3/h K - kubatura pomieszczenia m3

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie innych przesłanek

Można w literaturze znaleźć proponowane krotności wymian powietrza w pomieszczeniu.

Są to wartości empiryczne. Wartość krotności wymian mówi ile razy w ciągu godziny zostanie wymieniony każdy statystyczny metr sześcienny kubatury.

Korzystanie z tego parametru może być obarczone dużym błędem szczególnie w pomieszczeniach nietypowych.

(np. nietypowa wysokość pomieszczenia, odmienna technologia, nietypowa architektura – powierzchnia okien)

Wartość krotności wymian mówi nam również o stopniu trudności rozprowadzanie powietrza w pomieszczeniu

•3 –5 – łatwo

•5 – 10 – średnio trudno

•>10 – należy bardzo starannie dobierać elementy nawiewne.

70

(53)

71

(54)

Orientacyjne krotności wymian powietrza , h-1 w pomieszczeniach produkcyjnych.

Warsztaty

Produkcja z emisja zanieczyszczen stałych (wióry, trociny i tp.)

Spawalnie Mechanika precyzyjna

Lakiernie i malarnie

Magazyny w przemysle maszynowym Przetwórstwo warzyw i owoców Magazyny produktów spo%ywczych

Przemysł tytoniowy Przemysł papierniczy Przemysł włókienniczy Włókna naturalne i syntetyczne

Włókna chemiczne Produkcja konfekcji

3 -6

3 - 6 5 - 8 8 -12 10 - 30

1 - 2 4 - 8 4 - 10

8 -25 6 -15

4 -25 4 - 100

4 -20

Podane w tabeli wartości należy przyjmować bardzo rozważnie.

W szczególnych przypadkach obliczone wartości strumienia powietrza mogą dać krotności wymian powietrza w pomieszczeniu znacznie różniące się od podanych.

Jeśli w wyniku obliczeń otrzymamy krotności nisze od minimalnych podanych tabeli, zaleca się przyjmować te z tabeli.

(55)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie innych przesłanek Krotność wymiany powietrza

W niektórych przypadkach mogą być zalecenia innej krotności wymian dla powietrza nawiewanego i innej dla wywiewanego.

Rzeczywista krotność wymian zawsze jest określana przez wartość większą – infiltracja, eksfiltracja.

(56)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie innych przesłanek Krotność wymiany powietrza

W przypadku przewagi nawiewu mamy do czynienia z nadciśnieniem, w sytuacji odwrotnej w pomieszczeniu panować będzie podciśnienie.

Przy nadciśnieniu system zabezpiecza pomieszczenie przed niekontrolowanym napływem powietrza z zewnątrz

(przeciągi brudne powietrze z sąsiednich pomieszczeń).

Przy podciśnieniu ograniczamy niekontrolowany wypływ powietrza z pomieszczenia.

Nadciśnienie lub podciśnienie określa się za pomocą:

•krotności np. 1 h-1

•strumienia powietrza np. 200 m3/h

•procentowo np. 10 %

•różnicy ciśnień np. 30 Pa

Wentylacja kompensująca

Do 1,5 h-1 podciśnienia można zrezygnować

(57)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie innych przesłanek Ilość powietrza świeżego dla osób przebywających w pomieszczeniu

W przypadku przewagi nawiewu mamy do czynienia z nadciśnieniem, w sytuacji odwrotnej w pomieszczeniu panować będzie podciśnienie.

Strumień objętości powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniach przeznaczonych na stały i czasowy pobyt ludzi powinien wynosić:

- 20 m3/h dla każdej przebywającej osoby

- 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby jeżeli dopuszcza się palenie tytoniu - 15 m3/h dla każdego dziecka (żłobki i przedszkola).

W klimatyzowanych oraz wentylowanych pomieszczeniach o nie otwieranych oknach strumień

objętości powietrza wentylacyjnego powinien wynosić 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby, a 50 m3/h jeśli jest dozwolone palenie.

Wartość zalecana to 36 m3/h dla człowieka niepalącego.

Minimalny udział powietrza zewnętrznego w mieszaninie wynosi 10%.

m3/h

V

j

n V  

Minimalne ilości powietrza przypadające na jedną osobę określone są w normie PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania. oraz w z zmianie do tej normy PN-83/B-03430/Az3:2000.

(58)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie innych przesłanek Ilość powietrza świeżego dla specyficznych pomieszczeń

Budynki mieszkalne:

Strumień objętości powietrza wentylacyjnego w budynku mieszkalnym jest określony przez sumę strumieni powietrza usuwanego z pomieszczeń pomocniczych. Strumienie te powinny wynosić co najmniej:

- w kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę gazową lub węglową: 70 m3/h

- w kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę elektryczną: 30 m3/h w mieszkaniu do 3 osób; 50 m3/h w mieszkaniu dla więcej niż 3 osób

- w kuchni bez okna zewnętrznego wyposażonej w kuchnię elektryczną: 50 m3/h - w łazience (z WC lub bez): 50 m3/h

- w wydzielonym WC: 30 m3/h

- w pomocniczym pomieszczeniu bezokiennym: 15 m3/h

- w kuchni bez okna zewnętrznego, wyposażonej w kuchnię gazową, obowiązkowo z mechaniczną wentylacją wywiewną: 70 m3/h

- dla pokoju mieszkalnego oddzielonego od pomieszczeń kuchni, łazienki i WC więcej niż dwojgiem drzwi lub pokoju znajdującego się na wyższym poziomie w wielopoziomowym domu jednorodzinnym lub w wielopoziomowym mieszkaniu domu wielorodzinnego: 30 m3/h.

Zaleca się ponadto projektowanie urządzeń wentylacyjnych umożliwiających okresowe zwiększanie strumienia objętości powietrza do co najmniej 120 m3/h.

Prawidłowa wentylacja powinna zapewniać doprowadzenie powietrza do pokoi oraz kuchni z oknem zewnętrznym oraz usuwanie powietrza zużytego z kuchni, łazienki, oddzielnego ustępu, ewentualnego pomocniczego pomieszczenia bezokiennego (składzik, garderoba), pokoju oddzielonego od tych pomieszczeń więcej niż dwojgiem drzwi, pokoju znajdującego się na wyższym poziomie w

wielopoziomowym domu jednorodzinnym lub wielopoziomowym mieszkaniu domu wielorodzinnego.

PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.

oraz w z zmianie do tej normy PN-83/B-03430/Az3:2000.

76

(59)

Obliczanie strumienia powietrza na podstawie innych przesłanek Ilość powietrza świeżego dla specyficznych pomieszczeń

Piwnice:

Wentylacja piwnic powinna zapewnić minimum 0,3 wymiany na godzinę.

Poddasza:

Poddasza winny mieć zapewniony dopływ i odpływ powietrza przez otwory w zewnętrznych przegrodach budowlanych.

Klatki schodowe:

Klatki schodowe powinny mieć w górnej części otwór wywiewny o przekroju netto 200 cm2.

Zsypy śmieci:

Rura zsypu śmieci powinna mieć wylot ponad dachem a strumień powietrza wywiewanego powinna wynosić co najmniej 200 m3/h.

Pralnie:

Pomieszczenia pralni domowych powinny mieć zapewnioną wentylację odpowiadającym minimum 2 krotnej wymianie powietrza na godzinę.

Suszarnie:

Pomieszczenia suszarni bielizny powinny mieć zapewnioną wentylację odpowiadającą 1 wymianie powietrza na godzinę.

(60)

Moc nagrzewnicy

Nagrzewnica powietrza pracuje od temperatury tz do temperatury nawiewu tnoz Qn=Vcp(tnoz-tz) kW

Należy przeanalizować co to jest w naszym przypadku temperatura wlotowa do nagrzewnicy.

Moc chłodnicy

Chłodnicy powietrza pracuje od temperatury tz do temperatury nawiewu tn Qn=V  (inoc-iz) kW

Chłodnica sucha i mokra

Moc chłodnicy należy obliczyć dla maksymalnych zysków ciepła i dla maksymalnych temperatur.

78

t tkW

c V

Q

N

   

p

noz

z

,

(61)

s t m

c V Q

p

zjoc

,

3

/

 

C V t

c

t Q

p o

p

zjoc

n

 ,

 

Temperatura powietrza nawiewanego.

79

(62)

80

Cytaty

Powiązane dokumenty

In contrast to the existing methods for the modelling of the transient response of heat exchangers with extended surfaces in which the weighted steady-state heat transfer

• Based on simplifications of the three aspects, namely, particulate solids, equip- ment surface and wear conditions, the abrasive and erosive wear in bulk solids handling can

Główne zagadnienia przedstawione w pracy to: problem utożsamiania ciśnień statycznych i ci- śnień spiętrzenia w modelowaniu strumienia masy bądź strumienia

Ruch powodowany jest różnicą gęstości powietrza wewnątrz i na zewnątrz budynku, - wentylacja grawitacyjna higrosterowana - proces wymiany powietrza uzależniony od poziomu

Ściana murowana z ociepleniem od strony zewnętrznej tynk zewnętrzny twarda pianka 5,0 cm pustak lub cegła 00.

Schemat obliczeniowy rozdziału powietrza w pomieszczeniu strumieniami pochyłowymi przy rozmieszczeniu otworów wywiewanych w strefie górnej w razie istnienia odciągów

Spektrum metod używanych do interpolacji temperatury powietrza jest bardzo szerokie, co znajduje odzwierciedlenie w literaturze przedmiotu, obejmującej wiele opracowań

Wykorzystanie powstawania SEM pomiędzy dwoma przewodami z różnych metali, których końce są spojone i znajdują się w różnych temperaturach. Termopara - dwa