ABC wentylacji. Wymiana powietrza

Zobacz artykuł w wersji pdf  pdf pdf pdf pdf

gdy:

  • wentylacja ma za zadanie nie dopuścić do wzrostu temperatury tmax. = t2 w pomieszczeniu:
    G = Qzbj./[cp * (t2 – t1)], [kg/h],
  • wentylacja ma nie dopuścić do wzrostu entalpii w pomieszczeniu ponad założoną wartość imax. = i2,
    Gs = Qzb./(i2 – i1), [kg p.s./h] p.s. – powietrze suche,
  • wentylacja ma nie dopuścić do wzrostu wilgotności właściwej w pomieszczeniu powyżej xmax. = x2,
    G = W/(x2 – x1), [kg/h],
  • wentylacja ma nie dopuścić do wystąpienia stężenia zanieczyszczeń w pomieszczeniu powyżej Kdop. (wg PN),
    G = Z/(Kdop. – K1), [m3/h]

Uwaga! Przy jednorazowym wystąpieniu kilku rodzajów zanieczyszczeń należy dla każdego z nich obliczyć ilość powietrza wentylacyjnego i do projektu przyjąć wartość maksymalną.

W przypadku jednoczesnego wystąpienia: par rozpuszczalników, alkoholu, estrów, kwasu octowego itp. oraz gazów drażniących, tj. tlenków azotu i węgla, obliczenia należy prowadzić dla każdego zanieczyszczenia oddzielnie. W tym przypadku ilość powietrza wentylacyjnego jest sumą ilości powietrza potrzebnego dla każdego rodzaju zanieczyszczenia.

Obliczenie ilości powietrza wentylacyjnego nie wystarczy, aby wentylacja była efektywna. Osiągnięcie zamierzonego efektu projektowanej wentylacji zależy od spełnienia następujących warunków:

  • powietrze wentylujące może być usunięte z pomieszczenia, gdy spełni narzuconą mu rolę, tj. gdy zasymiluje wielkości, tj. stężenie substancji szkodliwych, temperaturę, entalpię, wilgotność, które muszą dojść do wartości przyjętych w obliczeniach,
  • cała strefa przebywania ludzi musi być stale omywana przez powietrze wentylacyjne z taką prędkością, aby nie wywoływało uczucia przeciągu.

Z wymienionych wyżej informacji wynika, że wymiana powietrza nie może odbywać się w sposób przypadkowy, lecz musi być odpowiednio zorganizowana, musi być stworzone odpowiednie pole prędkości w wentylowanym pomieszczeniu. Jest to możliwe do zrealizowania tylko przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej.

Przy budowaniu pola prędkości należy wykorzystać wszystkie czynniki, które wpływają na jego strukturę. Są to:

  • Cechy strumieni zasilających i ich kierunki początkowe.

Należy również ustalić rodzaj strumienia i określić, czy jest to:

  • strumień izotermiczny – jeśli temperatury powietrza nawiewanego i pomieszczenia są takie same,
  • strumień nieizotermiczny – jeśli temperatura powietrza nawiewanego jest różna od temperatury powietrza w pomieszczeniu. Różnica temperatur, a co za tym idzie – różnica ciężarów powietrza, powoduje, że następuje skrzywienie osi strumienia powietrza nawiewanego. Ponadto do obliczenia zasięgu strumienia, odległości wystąpienia największego rozszerzenia strumienia i jego szerokości oraz ugięcia potrzebne jest określenie następujących wielkości: prędkości początkowej, rodzaju wylotu, kąta rozwarcia strumienia nawiewanego, współczynnika burzliwości (charakteryzuje straty energii kinetycznej strumienia, uwzględnia konstrukcję obudowy wylotu).
  • Usytuowanie otworów nawiewnych i wywiewnych.

Usytuowanie otworów nawiewnych ma podstawowe znaczenie w organizacji wymiany, a strefa oddziaływania strumienia wypływającego z otworu nawiewnego jest najważniejsza w wentylacji. W odróżnieniu od nawiewu strefa oddziaływania otworu wywiewnego jest niewyczuwalna, niewielka. Powietrze do otworu wywiewnego napływa ze wszystkich stron i jego wpływ na budowę pola prędkości powietrza w pomieszczeniu jest niewielki, chyba, że otwór wywiewny umieścimy w pobliżu otworu nawiewnego. Powstaje „spięcie”, tzn. cała ilość powietrza przepływa między otworami bez omywania pomieszczenia. Usytuowanie otworów nawiewnych i wywiewnych zależy od wielkości pomieszczenia, ilości osób przebywających w tym pomieszczeniu oraz od tego czy ogrzewamy lub chłodzimy je nawiewanym powietrzem.

Zasięg strumienia S nie powinien przekroczyć 0,75 * b (b – odległość ściany wewnętrznej do zewnętrznej), ponieważ zwiększenie zasięgu może powodować odczucie przeciągu. Jeżeli stosunek b/h (h – wysokość pomieszczenia) przekracza 2,5 do 3, to należy zastosować nawiew dwustronny. Jeśli natomiast stosujemy ogrzewanie powietrzne, to nawiewamy powietrze od ściany wewnętrznej do zewnętrznej i zwiększamy zasięg strumienia nawiewanego o 0,9 * b, a otwory wywiewne umieszczamy jak najniżej. Gdy straty ciepła są częściowo lub całkowicie pokrywane przez c.o., to obojętne jest, czy otwory nawiewne są umieszczone w zewnętrznej czy wewnętrznej ścianie pomieszczenia.

Dobry efekt wentylacji daje, i jest to najczęściej stosowane, umieszczenie otworów nawiewnych oraz wywiewnych w tej samej ścianie, w górnej części pomieszczenia, ponieważ nie powstaną wtedy obszary niezasilane powietrzem nawiewanym.

Przy chłodzeniu pomieszczenia powietrzem montujemy otwory nawiewne pod stropem, lecz wywiewne:

  • przy wysokich pomieszczeniach nieco wyżej powyżej strefy pracy,
  • przy niskich pomieszczeniach pod otworami nawiewnymi lub w stropie, pod warunkiem uniknięcia „spięcia”.

W pomieszczeniach o dużych stratach ciepła, tj. gdy temperatura nawiewu znacznie przewyższa średnią temperaturę powietrza w pomieszczeniu, nawiewniki montujemy pod sufitem, a wywiewy przy podłodze, co daje równomierny ruch powietrza z góry do dołu w całym przekroju pomieszczenia oraz pozwala na określenie temperatury powietrza na żądanej wysokości. Wadą tego sposobu nawiewania jest niekorzystny układ temperatur w kierunku pionowym (na poziomie podłogi jest niższa niż na poziomie głowy – wianie po nogach).

Możemy temu zapobiec przez:

  • pokrycie części strat przez grzejniki lub konwektory zainstalowane pod oknami,
  • nawiewanie powietrza pionowo, przez szczelinę, wzdłuż szyb okiennych (szczególnie ważne przy szybach stanowiących ścianę zewnętrzną). Jest to zabezpieczenie przed opadaniem do strefy przebywania ludzi strumieni chłodnego powietrza oziębionego przez oszklone okna.

Jeśli jest konieczne nawiewanie powietrza w dolnej części pomieszczenia, to strumienie powietrza nawiewanego należy kierować pionowo ku górze lub z odchyleniem od pionu do 15o, a wywiewy umieszczać:

  • przy ogrzewaniu powietrznym tuż nad podłogą,
  • przy chłodzeniu powietrznym ok. 1 m nad podłogą.

Oprócz nawiewników o różnej konstrukcji stosuje się również nawiew przez perforowane sufity. Charakteryzują się tym, że posiadają zdolność do intensywnego mieszania się powietrza nawiewanego z powietrzem pomieszczenia. Stosuje się je tylko w przypadkach gdy:

    • powietrze (w pomieszczeniu i nawiewane) nie zawiera niebezpiecznych dla zdrowia substancji,
    • jest możliwe uzyskania końca strefy mieszania na wysokości ~1,8-2,0 m nad podłogą,
    • pomieszczenia mają wysokość 6-7 m,
    • wymagane są duże wymiany powietrza.
  • Różnica temperatur powietrza nawiewanego i powietrza w pomieszczeniu (Dt = t2 – t1).

Za temperaturę powietrza w pomieszczeniu uważa się temperaturę powietrza w strefie przebywania ludzi na wysokości 1,5 m nad posadzką (wysokość strefy wynosi 2 m). Temperatura powietrza nie jest jednakowa na całej wysokości pomieszczenia. Powyżej strefy (2 m) temperatura wzrasta o pewien gradient temperatury, który ma wartość w granicach od 0,2 do 2 [oC/m] wysokości pomieszczenia poza strefą i jest zależny od przeznaczenia pomieszczenia, i tak np.: dla pomieszczeń nieprodukcyjnych wynosi 0,2-0,4 [oC/m], dla zakładów przemysłowych 2 [oC/m].

Jeśli otwory wywiewne są usytuowane u dołu pomieszczenia, to przyjmuje się, że temperatura powietrza wywiewanego jest równa temperaturze powietrza w pomieszczeniu. Temperatury powietrza nawiewanego i wywiewanego są ściśle powiązane z miejscami nawiewu i wywiewu powietrza, zyskami i stratami ciepła, przeznaczeniem pomieszczenia, itp. i ustalenie ich wartości może nastąpić po dokładnej analizie składników, które o nich decydują.

  • Źródła wydzielania lub pochłaniania ciepła znajdujące się w pomieszczeniu, czyste powietrze w pomieszczeniach produkcyjnych i na stanowiskach pracy.

Wentylacja w pomieszczeniach produkcyjnych ma za zadanie zabezpieczyć przed rozprzestrzenianiem się zanieczyszczeń (skuteczny wywiew) oraz dostarczyć świeże powietrze w pobliżu stanowisk pracy (powstają nawet strefy czystego powietrza). Zastosowanie nawiewników umożliwiających indukcję i mieszanie powietrza nawiewanego z zanieczyszczonym powietrzem pomieszczenia lub wywiewanym jest niedopuszczalne.

Zasady wentylacji ogólnej można stosować w pomieszczeniach przemysłowych, gdzie wydzielają się znaczne ilości ciepła lecz bez substancji szkodliwych. Wybór rodzaju nawiewników i wywiewników oraz miejsce ich zamontowania należy rozpatrywać indywidualnie.

Dorota Węgrzyn

Oznaczenia do wzorów:
Qzbj. – ciepło jawne, odczuwalne obciążenie cieplne pomieszczenia, suma zysków i strat [kcal/h],

Qzb. – całkowite obciążenie cieplne pomieszczenia (ciepło jawne + ciepło parowania pary wodnej, która została doprowadzona do powietrza w pomieszczeniu lub tam wytworzona) – [kcal/h],

cp – ciepło właściwe powietrza wilgotnego [kcal/(kg * oC)]; do obliczeń przyjmuje się: cp = 0,24,

t1 – temperatura powietrza nawiewanego [oC],

t2 – temperatura powietrza w pomieszczeniu [oC],

x2 – wilgotność właściwa powietrza w pomieszczeniu [kg/kg],

x1 – wilgotność właściwa powietrza nawiewanego [kg/kg],

i1 – entalpia powietrza nawiewanego [kcal/kg],

i2 – entalpia powietrza w pomieszczeniu [kcal/kg],

Z – całkowita ilość zanieczyszczeń powstających w pomieszczeniu [g/h],

Kdop.– dopuszczalne stężenie danego zanieczyszczenia w powietrzu [g/m3 powietrza],

K1 – stężenie danego zanieczyszczenia w powietrzu nawiewanym do pomieszczenia [g/m3].

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij