na podstawie obciążenia cieplnego

( ^j ) ³

p n w n

V Q , m s

c  t t

=



( ^j )

p w n

G Q , kg s

c t t

=



Obliczanie strumienia powietrza wentylującego na podstawie obciążenia cieplnego

gdzie Q_j – sumaryczne zyski ciepła jawnego w pomieszczeniu, W;

c_p = 1,00510³ J/(kgK) – ciepło właściwe powietrza;

_n – gęstość powietrza nawiewanego, kg/m³;

t_w – temperatura powietrza wywiewanego, C (K);

t_n – temperatura powietrza nawiewanego, C (K).

Tablica 5.3 Wartości parametrów obliczeniowych powietrza w pomieszczeniu

Okres zimowy Okres letni

Wilgotność względna

Wartości optymalne

Wartości dopuszczalne Temperatura przy

zyskach ciepła jawnego,

odniesionych do 1m² powierzchni strefy roboczej Aktywn

ość fizyczn

a

Temp eratur a

optym alna

dopusz czalna minim alna

Prędko ść powiet rza maksy malna

temp eratur a

wilgo tność wzgl ędna

do 50 W/m²

ponad 50 W/m²

Wilgo tność wzglę dna maksy malna

Prędko ść powiet rza maksy malna

- C % m/s C % C % m/s

mała 20-22 0,2 23-26 40-55 0,3

średnia 18-20 0,2 20-23 40-60 0,4

duża 15-18

40-60 30

0,3 18-21 40-60

tz+3 tz+5 70

0,6

t

temperatura powietrza nawiewanego, którą można obliczyć wg wzoru

n p dop

t = −  t t , C t

 − dopuszczalna różnica temperatur

powietrza w pomieszczeniu i powietrza

nawiewanego, która jest zależna od

przyjętego schematu rozdziała powietrza

w pomieszczeniu.

Przy doprowadzeniu (nawiewie) powietrza:

• bezpośrednio do strefy przebywania ludzi − t_dop = 2 0, C;

• na wysokości 2,5 m i powyżej −

(

)

tdop , ,

 =  C;

• na wysokości powyżej niż 4,0 m od podłogi − tdop =

(

)

Przy nawiewie powietrza przez

nawiewniki sufitowy −

(

)

tdop , ,

 =  C;

Parametry powietrza w pomieszczeniu w okresie ciepłym

( ) ²

poc poz zoc

t = t + t , C.

Temperatura powietrza wywiewanego

( )

w p p sp

t = + = + t  t  t h − h , C

 − przyrost temperatury powietrza

między strefą przebywania ludzi i

otworem wywiewnym, C;

(

)

t h h

 =  −

gradient temperatur w pionie, C/m;

h – wysokość od podłogi do środka otworów wywiewnych, m;

h

= 2,0 m – wysokość strefy pracy, m.

Różnica temperatur powietrza w

pomieszczeniu i powietrza nawiewanego

( )

p p n

t t t

 = − ^{, C}

Jednostkowe obciążenie

cieplne

pomieszczenia

qzjoc ^{, W/m3}

Przyrost temperatury powietrza miedzy strefą

przebywania ludzi a otworem wywiewnym

(

)

 = − ^{, C}

1520 2,03,0

3,04,0

2030 2,54,0

2030 3,54,5

5,07,0

3050 4,06,0

( )

u sp sp sp

t = t +  = t +   −t h h , C (7.9) gdzie  - przyrost temperatury powietrza między strefą przebywania ludzi i otworem wywiewnym, C;

 - gradient temperatur w pionie,t

C/m;

h – wysokość od podłogi do środka otworów wywiewanych, m;

h_sp = 2,0 m – wysokość strefy pracy, m.

Tablica 7.2 Wartości 

Q V

, C

do 12 1,53,5

do 25 2,04,5

do 45 2,55,5

do 70 3,07,0

ponad 70 do 10

( )

sp sp n

t t t

 = −

(

)

p sp n

t j

sp

m Q Q

G t t

m

t c c

 

 

= − 



 = , kg/s, (7.10)

( )

( ^{sp n}) ^sp

t

u n u

t t t

m^ t t t

−  

= =

−  ^{, (7.11)}

(¹ )

sp sp t n

u n

t t

t t m t

t t

m m



 

  − − 

= + = , C (7.12)

(¹ )

sp t

p

t j

sp

m Q

G c ^  t + G  m_

 −

=   , kg/s, (kg/h), (7.13)

Obliczenie strumienia powietrza wentylacyjnego

przy zastosowaniu odciągów miejscowych ^{uwzględnićWarto to}

przy wentylacji przemysłowej.

Przy projektowaniu urządzeń wentylacyjnych zapewniających pełną klimatyzację strumień powietrza wentylującego oblicza się na podstawie bilansu ciepła całkowitego

(

)

n

c

w n

V Q

i i

=



− , m³/s (1) Q_zcoc = Q_zjoc + Q_zuoc – suma ciepła zbędnego jawnego i ciepła utajonego, kW,

i_w – entalpia powietrza wywiewanego, kJ/kg;

i_n – entalpia powietrza nawiewanego, kJ/kg.

Danymi wyjściowymi dla wykreślenia procesu przemiany stanu powietrza w pomieszczeniu są parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego, wartości zysków ciepła całkowitego Q_zcoc i wilgoci W_oc, i odpowiedni tym wartościom współczynnik kierunkowy przemiany stanu powietrza w pomieszczeniu

oc = Qzcoc Woc

 , kJ/kg, (2)

Q_zcoc – zbędne zyski ciepła całkowitego, (w warunkach obliczeniowych okresu ciepłego), kW,

W_oc – zyski wilgoci (pary wodnej), (w warunkach obliczeniowych okresu ciepłego), kg/s.

Wykreślenie procesu asymilacji zysków ciepła i wilgoci na wykresie i − x rozpoczyna się od naniesienia punktu P , przez który prowadzimy linię prostą równoległą do kieruneku przemiany stanu powietrza w pomieszczeniu



P N

W

i_N

i ^W - i ^N i_P

t_P t_W

x N x P x W

t_N

i_W

 ^oc

Obliczanie ilości powietrza,

wentylującego na podstawie

zanieczyszczeń gazowych,

wydzielających się w

pomieszczeniu lub zy sków

pary wodnej

(

)

L K

s s

=  − , (7.1)

gdzie L – przepływ objętości wymienianego powietrza, m³/s (m³/h);

K_s – ogólna ilość wydzielających się zanieczyszczeń w pomieszczeniu, g/s (g/h);

s_d – największe dopuszczalne stężenie (NDS) danego rodzaju zanieczyszczenia w powietrzu;

s_n – stężenie rozpatrywanego zanieczyszczenia w powietrzu nawiewanym do pomieszczenia, g/m³;

 - współczynnik skuteczności wentylacji ogólnej, uwzględniający nierównomierność wydzielania się zanieczyszczeń i ich rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu

Tablica 7.1 Zalecane wartości współczynnika 

Rodzaj wentylacji i zanieczyszczeń Wartości współczynnika 

Wentylacja mechaniczna ogólna z wywiewem w pobliżu wydobywania się zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia przy stosunkowo równomiernym wydobywaniu się w czasie

1,2-1,3

Zanieczyszczenia nietoksyczne lub zanieczyszczenia niewywołujące ciężkich schorzeń przy krótkotrwałym podwyższeniu stężenia

1,1-1,2 Jak wyżej, lecz przy nierównomiernym

wydobywaniu się zanieczyszczeń

1,3-1,4

Współczynnik  może przyjmować wartości większe niż 1 w następujących przypadkach:

• gdy rozmieszczenie w pomieszczeniu źródeł wydzielania się zanieczyszczeń jest nierównomierne; albo przy równomiernym rozmieszczeniu źródeł emisja ich jest zróżnicowana;

• gdy istnieje przyczyna nie pozwalająca na stworzenie w całym pomieszczeniu wymiany powietrza o jednakowej intensywności.

Wtedy, w tych przypadkach nadanie współczynnikowi  odpowiedniej wartości, większej niż 1, zwiększa się strumień objętości powietrza wentylującego L w takim stopniu, aby w każdym miejscu pomieszczenia stężenie zanieczyszczeń nie przekroczyło wartości najwyższego dopuszczalnego stężenia NDS.

Przy równoczesnym wydzielaniu się kilku substancji szkodliwych, których działanie na organizm ludzki jest sumujące, to wówczas niezbędny strumień powietrza wentylującego można określić ze wzoru

(

)

s i

d n

L K

s s

= 

 −

si

K - ogólna ilość i-tego zanieczyszczenia, wydzielającego się w rozpatrywanym pomieszczeniu, g/s (g/h);

di

s - największe dopuszczalne stężenie (NDS) i-tego zanieczyszczenia w powietrzu usuwanym, g/m³;

ni

s - stężenie i-tego zanieczyszczenia w powietrzu, nawiewanym do pomieszczenia, g/m³;

 - współczynnik, uwzględniający nierównomierność wydzielania się i-tego zanieczyszczenia i jego rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu.

Z ww. zależności korzysta się jeśli w procesie technologicznym przewiduje się korzystanie z substancji chemicznych takich jak:

• lotne rozpuszczalniki (np. benzoes i jego homologi, alkohole, estry, kwas octowy, aceton i inne);

• drażniące gazy (np. dwutlenek i trójtlenek siarki, chlorowodór, fluorowodór itp.);

• tlenki azotu łącznie z tlenkiem węgla.

Przy jednoczesnym wydzielaniu się kilku substancji szkodliwych (z wyjątkiem ww.

rozpuszczalników i gazów drażniących), należy obliczyć strumień objętości powietrza nawiewanego dla każdego z nich i przyjąć do doboru urządzeń wentylacji ogólnej wartość maksymalną dla rozcieńczenia jednej z substancji. Oczywiście wtedy stężenia pozostałych substancji w powietrzu pomieszczenia będą niższe od stężeń dopuszczalnych.

W przypadku, gdy głównym zanieczyszczeniem powietrza w pomieszczeniu jest para wodna, a celem wentylacji jest usuwanie zysków pary wodnej (mokre oddziały produkcyjne) i nie dopuszczenie do przekroczenia określonej temperatury i wilgotności powietrza, strumień masy powietrza wentylującego określa zależność

( )

10

G = W  x − x , kg/s (kg/h),

a strumień objętości powietrza oblicza się ze wzoru

L = G 

, m

/s (m

/h)

gdzie W – ilość wydzielającej się pary wodnej, kg/s (kg/h);

x_u – zawartość wilgoci w powietrzu usuwanym, odpowiadająca obliczeniowej (dopuszczalnej lub optymalnej) temperaturze i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu, g/kg;

x_n – zawartość wilgoci w powietrzu nawiewanym, g/kg;

_n - gęstość powietrza nawiewanego (odpowiadającego temperaturze powietrza nawiewanego), kg/m³.

Określanie minimalnego strumienia powietrza zewnętrznego

Jednym ze sposobów oszczędzania energii potrzebnej do uzdatniania powietrza wentylacyjnego jest stosowanie recyrkulacji, czyli zawracania powietrza usuwanego z pomieszczenia i ponowne nawiewanie go po uprzednim zmieszaniu z powietrzem zewnętrznym. Rozwiązanie takie można stosować w przypadku, gdy w pomieszczeniu wentylowanym nie wydzielają się szkodliwe dla zdrowia zanieczyszczenia.

O udziale powietrza zewnętrznego w mieszaninie będącej powietrzem nawiewanym, decydują dwa kryteria:

1. Usunięcie lub zmniejszenie intensywności zapachów powstających w pomieszczeniu wentylowanym (zapewnie odpowiedniej świeżości powietrza w pomieszczeniu).

Głównym źródłem zapachów są ludzie.

Strumień objętości powietrza zewnętrznego niezbędny dla ich usunięcia waha się od 10 do 50 m³/(h osobę), w zależności od intensywności tych zapachów.

2. Utrzymanie odpowiedniego stężenia dwutlenku węgla w pomieszczeniu

Dopuszczalne stężenie dwutlenku węgla wynosi wprawdzie s_dop = 2,5%, ale już powyżej s_max= 0,125% może wystąpić odczucie zaduchu . W przypadku gdy jedynym źródłem CO₂ jest człowiek, wydzielający przeciętnie

CO2 0 023

K = ,

kg/(h osobę), minimalny strumień objętości powietrza zewnętrznego wynosi v_z= 18 m³/(h osobę). Stąd przyjmuje się minimalny strumień objętości powietrza zewnętrznego v_zmin = 20 m³/(h osobę).

Wartość taką podaje norma

PN−83/B−03430 dla pomieszczeń

przeznaczonych do stałego i czasowego

pobytu ludzi, z wyjątkiem żłobków i

przedszkoli, gdzie wystarczająca jest

wartość v

= 15 m

/(h dziecko). Norma ta

zaleca zwiększenie strumienia objętości do

= 30 m

/(h osobę) w przypadku, gdy

dodatkowym źródłem CO

jest palenie

tytoniu.

Obliczanie strumienia powietrza

wentylującego na podstawie krotności

wymian

Strumień powietrza wentylującego można również obliczyć na podstawie empirycznego wskaźnika krotności wymian

3600V P

 = , h

(1)

/s,

.

Krotność wymian nie może być jednak podstawą obliczania strumienia objętości powietrza wentylacyjnego. Traktować ją należy jako zalecenie, a także jako wskaźnik mówiący o trudnościach w rozdziale powietrza wentylacyjnego. Nie zawsze te same rodzaje pomieszczeń (np.

kuchnie, sale kinowe lub biura) mają

podobne rozmiary, wyposażenie czy

technologię, a więc zyski/straty ciepła.

Przy  = (3−5) h

nie występują

trudności przy opracowywaniu

rozdziału powietrza. Układ

nawiewników i dobór ich rodzaju

powinny zapewnić równomierne

przewietrzenie pomieszczenia.

Przy  = (5−10) h

dobierając

rodzaj nawiewników i

rozmieszczając je, należy zwracać uwagę na ich właściwe usytuowanie.

Konstrukcja nawiewników powinna

zapewnić odpowiedni stopień

indukcji i rozproszenia.

Przy  >10 h

uzyskanie

właściwego rozdziału powietrza

będzie wymagało bardzo starannego

obliczenia strumienia powietrza i

właściwej koncepcji rozdziału

powietrza oraz doboru nawiewników

i ich usytuowania.

Tabela. Orientacyjne wskaźniki krotności wymian powietrza w pomieszczeniach