Исследование систем управления

Эффективная вентиляционная система проектируется для каждого здания с учетом его индивидуальных особенностей. При этом система должна быть долговечной, надежной, экономически выгодной, доступной в монтаже. Она должна снижать затраты собственника здания на электроэнергию.

Наиболее эффективной является приточно-вытяжная система вентиляции. Она отличается низким энергопотреблением, известна простотой в управлении и стабильностью работы элементов. Именно приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает наилучший микроклимат в помещении.

—-

Вентиляция служит для удаления из помещений загрязненного воздуха и замены его чистым. Вентиляция называется естественной, когда обмен воздуха происходит через окна, форточки, фрамуги, двери. Естественная вентиляция не всегда обеспечивает требуемую степень чистоты воздуха в помещениях, так как зависит от силы и направления ветра, температуры наружного воздуха, размера и продолжительности открывания форточек, фрамуг, окон и т. п.

Искусственная вентиляция обеспечивает принудительный обмен воздуха. Искусственная вентиляция бывает приточной или вытяжной — когда устраивают или приток, или вытяжку воздуха из помещения,— и приточно-вытяжной, когда специальные устройства подают в помещение чистый, иногда подогретый воздух и удаляют из помещения отработанный воздух. По перемещению воздуха в помещении вентиляция также может быть естественной и искусственной, или механической. В первом случае перемещение воздуха происходит естественным путем за счет разности объемных весов теплого и холодного воздуха, а во втором случае воздух перемещается при помощи вентиляторов. Вентиляция называется местной, когда обмен воздуха происходит в отдельных помещениях (курительные комнаты, санузлы и т. п.) или непосредственно у рабочих мест, и общей, когда обмен воздуха происходит одновременно по всему рабочему объему помещения или здания. Иногда общая вентиляция дополняется местной, в этом случае вентиляция называется смешанной, или комбинированной.

Степень интенсивности воздухообмена в помещении называется кратностью воздухообмена, которая показывает, сколько раз в течение часа объем отработанного воздуха данного помещения заменился свежим воздухом.

Вентиляционные устройства при естественной системе вентиляции состоят из сети приточных и вытяжных вертикальных и горизонтальных каналов, сечения которых рассчитаны на пропуск необходимого количества воздуха по заданной кратности воздухообмена. Приточные и вытяжные каналы выходят в вентилируемые помещения отверстиями, которые закрываются жа-люзийными решетками или задвижками. Воздух можно подавать через верхние каналы и вытягивать через нижние или наоборот. Эти способы называются вентиляцией сверху вниз и вентиляцией снизу вверх. Наиболее эффективным удаление отработанного воздуха будет в том случае, если созданный искусственно поток воздуха будет совпадать с естественным направлением движения отработанного воздуха. Если отработанный, испорченный воздух тяжелее чистого, то его целесообразнее удалять потоком воздуха, направленным сверху вниз, а если он легче чистого, то — потоком, направленным снизу вверх. Скорость потока воздуха в помещении должна быть не более 0,3 м/сек, чтобы не ощущалось так называемого сквозняка.

В системах вентиляции сеть воздухоподводящих и воздухо-выводящих каналов устраивается так же, как и в системах с естественным перемещением воздуха, но с дополнительным устройством вентиляционных камер и установкой в них вентилятора с мотором необходимой производительности. Вентиляционная камера вытяжной системы устанавливается в конце воздухо-сборного канала, перед выходом его в вытяжную шахту. Вентиляционная камера приточной системы располагается между воздухозаборной шахтой и распределительным воздуховодом. В этой камере обычно перед вентилятором для подогрева воздуха ставят отопительные агрегаты из пластинчатых калориферов, таких же, как и в системе воздушного отопления. Кроме того, в камере приточной системы иногда ставят приборы или устройства для очистки от пыли и увлажнения направляемого в помещения воздуха.

Системы вентиляции с механическим перемещением воздуха применяются в деревообделочных цехах, в цехах по изготовлению древесно-волокнистых плит, в помещениях ремонтно-механи-ческих мастерских и т. п., а также в зданиях общественного пользования (клубах, кинотеатрах, столовых).

                   Аэрация

Аэрацией зданий называется организованный и управляемый естественный воздухообмен через открывающиеся фрамуги в окнах и вентиляционно-световые фонари с использованием теплового и ветрового давлений.

Аэрация широко применяется в производственных зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуществлять воздухообмены, достигающие миллионов кубических метров в 1 ч.

Гравитационное давление, в результате которого воздух поступает в помещение и выходит из него, образующееся за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха, регулируется различной степенью открытия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на одном и том же уровне называется внутренним избыточным давлением и обозначается ; при этом может быть как положительной, так и отрицательной величиной (рис. 1).

Рис. 1 Схема аэрации здания

Очевидно, что превышение наружного давления над внутренним (при отрицательном значении ) обусловливает поступление воздуха через отверстие в наружном ограждении внутрь помещения, а превышение внутреннего давления над наружным (при положительном значении ), наоборот, — выход его из помещения. Если , то движения воздуха через отверстие не будет. Плоскость, где внутреннее избыточное давление равно нулю, называется нейтральной зоной.

Расстояния от нейтральной зоны до середины вытяжного и приточного отверстий обратно пропорциональны квадратам площадей отверстий; при этом нейтральная зона располагается ближе к большему отверстию.

Если , то . Следовательно, при равных отверстиях нейтральная зона находится посредине.

Заметим, что нейтральная зона в помещении может быть только при действии одних теплоизбытков; при ветре или ветре с теплоизбытками она резко смещается вверх и исчезает.

Связь между расходом воздуха, который протекает через отверстие, имеющее площадь , и разностью давлений внутри и снаружи однопролетного цеха выражается формулой:

где — массовый секундный расход воздуха, кг/с; — коэффициент расхода, зависящий от условий истечения; — плотность воздуха в исходном состоянии, кг/м3; — разность давлений внутри и снаружи помещения в данном отверстии, Па.

Ориентировочное количество воздуха , м3/ч, выходящего из цеха через 1 м2 отверстия с учетом только теплового давления и при условии равенства площадей отверстий в стенах и фонарях и коэффициенте расхода можно определить по упрощенной формуле:

где — расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м; — разность температур средней (по высоте) в помещении и наружной температурой, град.

Если значение будет иным, то для получения удельного воздухообмена нужно выражение для (14.9) разделить на 0,6 и умножить на новое значение :

Аэрация с использованием ветрового давления основана на том, что на наветренных поверхностях здания возникает избыточное давление, а на заветренных сторонах— разрежение (рис. 2).

Рис. 2 Движение воздушных массу здания, вертикальная (а) и горизонтальная (б) проекции

Ветровое давление на поверхности ограждения определяют из выражения:

где —аэродинамический коэффициент, показывающий, какая доля динамического давления ветра преобразуется в давление на данном участке ограждения или кровли. Значения определяют обычно путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания потоком воздуха в аэродинамической трубе. Можно полагать в среднем для наветренной стороны , а для заветренной .

Большая роль в осуществлении аэрации зданий принадлежит инженеру-строителю. В связи с этим приводим наиболее важные рекомендации архитектурно-планировочного и конструктивного характера по аэрации производственных зданий.

1. В  многопролетных цехах как приток, так и вытяжку воздуха целесообразно осуществлять преимущественно через открывающиеся фрамуги фонарей, в однопролетных цехах — приток через проемы в наружных стенах, а вытяжку — через фонари. Для регулирования поступления и выхода воздуха открывающиеся фрамуги и створки фонаря снабжаются специальными механизмами, управляемыми с пола.

2. При  проектировании многопролетных  производственных зданий необходимо учитывать количество и характер вредных веществ, выделяющихся в каждом пролете, и в связи с этим принимать решение о профиле крыши, форме фонаря, взаимном расположении их и высоте пролетов. При неудачном решении этих вопросов нельзя применять аэрацию, так как воздух на крыше перегрет и оказывается сильно загрязненным газами и пылью.

3. Проемы  в зданиях со значительными  теплоизбытками и выделениями вредных газов следует располагать по периметру зданий так, чтобы они прилегали к наружной стене наибольшей протяженности.

4. Для  обеспечения достаточного притока  чистого воздуха наилучшим планировочным  решением является конструкция  цехов с открытыми продольными  наружными стенами, т. е. без пристроек. Бытовые помещения во многих случаях целесообразно размещать в торцах здания.

5. Большое  значение при аэрации цеха  имеет его высота. Для цехов с большими тепловыделениями высота их должна быть не меньше 10 м.

6. В  зданиях, где аэрация осуществляется  в летнее и зимнее время  года, для подачи наружного воздуха  зимой приточные отверстия должны быть размещены на высоте не менее 4 м от пола. При низких наружных температурах часть объема вентиляционного воздуха рекомендуется вводить в помещение вентилятором с подогревом его до 10—12°С.

В цехах небольшой высоты подача неподогретого воздуха допускается на отметке ниже 4 м, но при условии устранения непосредственного воздействия холодного воздуха на работающих, например с помощью козырьков, направляющих воздух вверх.

7. При  аэрации воздух из цехов должен  удаляться через незадуваемые фонари, а также через шахты круглого и квадратного сечений, снабженные дефлекторами.

 

 

 

                                     Список литературы:

1.  «ЭКОЛОГИЯ» / Н.И.Николайкин, Н.Е.Николайкина, О.П.Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003.

2. Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978.

3. Аэрация // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

4. «МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОЗДУХА» / Другов Ю.С., Беликов А.Б., Дьякова Г.А., Тульчинский В.М. – М.: Химия, 1984. – 384 с