Диссертация (Повышение эффективности работы системы естественной вентиляции при формировании теплового движения воздуха), страница 3

Величина требуемого воздухообмена помещенийжилых многоэтажных зданий регламентируется СП 54.13330.2016. Зданияжилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003.14[19], Таблица 1. Наибольшее значение комфорта внутренней среды жилыхпомещений имеет место для людей, которые, с одной стороны, наиболеевосприимчивы к ее влиянию, а с другой стороны, проводят в жилище большевремени.

К данной группе населения относятся: дети (особенно младшеговозраста), неработающие женщины (в первую очередь беременные), больныеи пожилые люди [20]. Таким образом, оценка санитарно-гигиеническойэффективности работы систем вентиляции жилых зданий определяетсястепенью обеспечения требуемых параметров внутреннего микроклиматапомещения исходя из создания комфортных условий для человека.Таблица 1 - Кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий врежиме обслуживания.ПомещениеВеличина воздухообменаСпальная, общая, детская комнатыпри общей площади квартиры на3 м3/ч на 1 м2 жилой площадиодного человека менее 20 м2То же, при общей площади квартиры30 м3/ч на одного человека, но нена одного человека более 20 м2менее 0,35 ч-1Кладовая, бельевая, гардеробная0,2 ч–1Кухня с электроплитой60 м3/чПомещение с газоиспользующим100 м3/чоборудованиемПомещение с теплогенераторамиобщей теплопроизводительностью до50 кВт:с открытой камерой сгорания100 м3/ч**с закрытой камерой сгорания1,0 м3 /ч**Ванная,душевая,туалет,25 м3/чсовмещенный санузелМашинное отделение лифтаПо расчетуМусоросборная камера1,0** Воздухообмен по кратности следует определять по общему объемуквартиры.** При установке газовой плиты воздухообмен следует увеличить на 100м3/ч.15Наиболее эффективным подходом к оценке качества работы системвентиляции является проведение комплексных ситуационных исследований,включающих в себя натурные обследования сооружения и его инженерныхсистем, физико-математическое моделирование теплового и воздушногорежима помещений, социологические опросы и интервью с инженерами,архитекторами и людьми, эксплуатирующими рассматриваемое здание.

Воснове данного подхода лежит метод триангуляции – рассмотрениефиксированного понятия или явления с двух или более сторон [21]. Этоттермин относится к повторяющемуся процессу сравнения и проверки данныхиз различных источников информации, таким образом, повышая надежностьи обоснованность результатов исследования.Представленный подход может применяться ко всему зданию в целом,отдельнымобластямпомещения(например,рабочимместамнапредприятии) или местоположениям в пределах одной зоны.1.1.1 Расчетное обоснование границ эксплуатации канальныхсистем естественной вентиляции.Оценка и контроль эффективности работы систем естественнойвентиляции является сложной задачей, поскольку скорость и расход воздухазависят от воздействия природных движущих сил: ветра и теплового напора,и значительно меняются в течение года.

В связи вышесказанным, былпроведен анализ обеспеченности воздухообмена при применении канальныхсистем естественной вентиляции согласно методике М.В. Бодрова и В.Ю.Кузина, представленной в [22].Канальные системы естественной вентиляции жилых и общественныхзданий рассчитываются на разность плотностей наружного воздуха притемпературе tн  5C и внутреннего воздуха при температуре в холодныйпериод года [23].

Таким образом, при данных условиях естественнаявентиляция в полной мере обеспечивает требуемый воздухообмен в16помещении. Однако, средняя наружная температура г. Москвы большуючасть года превышает расчетную для проектирования систем естественнойвентиляции (Рисунок 1).30,025,020,015,010,05,00,0-5,0-10,0-20,0-25,0-30,0Январь 2011-15,0Декабрь 2016Температура наружного воздуха,ºС35,0Время, годРисунок 1 - Динамика температуры наружного воздуха г. Москвы сянваря 2011г.

по декабрь 2016г. по данным Агрометеорологической станцииВДНХОбоснование границ режимов работы канальных систем естественнойвентиляциипроводитсявоздухообменаспомощьюкоэффициентаобеспеченностиnL , определяемого по формуле [22]:nL n 100% , гдеn  n(1.1)n – число результатов расчета, для случаев, когда фактическийвоздухообменLн , м3/ч;Lф , м3/ч, был больше или равен нормативному воздухообмену17n – число результатов расчета, для случаев, когда фактическийвоздухообменВLф , м3/ч, был меньше нормативного Lн , м3/ч;течениевсегопериодаэксплуатациисистеместественнойвентиляции должно соблюдаться следующее условие [24]:nL  95%(1.2)Величина фактического воздухообмена,Lф ,м3/ч, определяется поформуле:Lф  Lн pфpр(1.3),pф - фактическое располагаемое давление, Па;p р - расчетное располагаемое давление, Па.Какпоказываютисследования[22],учетветровогодавленияуменьшает значение коэффициента обеспеченности воздухообмена.

В связи свышесказанным, величина фактического воздухообмена Lф , м3/ч былаопределена по формуле:Tнр  (Tв  Tнф )Lф  Lн ,Tнф  (Tв  Tнр )(1.4)Tнр - расчетное значение температуры наружного воздуха, ˚С;Tнф - фактическое значение температуры наружного воздуха, ˚С;Tв - среднегодовая температура внутреннего воздуха в помещении, ˚С.Средний коэффициент обеспеченности воздухообмена был рассчитанна период с января 2011 года по декабрь 2016 года. (Рисунок 2)18Рисунок 2 - Динамика среднего коэффициента обеспеченностивоздухообмена для г. Москвы с января 2011 г.

по декабрь 2016 г.Полученныеданныепозволяютпровестиобоснованиеграницэксплуатации канальных систем естественной вентиляции для г. Москвы.Условие (1.5) соблюдается с конца ноября по середину февраля. Такимобразом,остальнуючастьгодарекомендуетсяиспользоватьспециализированные технологии, направленные на обеспечение стабильнойработы систем естественной вентиляции в течение года, рассмотренные в п.1.2 Главы 1.В теплый период года в жилых зданиях, учебных и дошкольныхучреждениях осуществляется естественное проветривание помещений.Взависимости от взаимного расположения приточных и вытяжных проемовили окон, а так же от планировки здания, возможно осуществлениеодностороннего или сквозного проветривания помещений.При одностороннем проветривании приточный воздух поступает впомещение с той же стороны, что и удаляется.

Расположение и количествовентиляционных отверстий определяет распределение температуры внутрипомещения[25].Приоткрытииобоихпроемовхолодныйвоздух,поступающий снизу, вытесняет более теплый воздух в помещении, темсамым осуществляя вытяжку через верхнее вентиляционное отверстие. При19увеличении расстояния между проемами, расход вентиляционного воздухаувеличивается. В основном, в типовых жилых домах вентиляция помещенияосуществляется через один вентиляционный проем, однако такая системаявляется менее эффективной и обслуживает меньшую площадь помещения(Рисунок 3).Рисунок 3 - Эпюра распределения давления при использовании а) двухаэрационных проемов; б) при одном аэрационном проемеСквозная вентиляция – периодическая смена воздуха в помещении,возникающая при открывании проемов, расположенных на различныхфасадах здания. Перемещение воздуха возникает при наличии разницынаружных температур у поверхности противоположных фасадов здания,вызванной различной интенсивностью облучения солнечной радиации илиориентацией проемов (во внутренний двор или на улицу), а так же влияниянаправленного действия ветра.

Воздушный поток поступает через окна нанаветренном фасаде, и удаляется через окна, расположенные на заветреннойстороне.Усредненнаявеличинакратностивоздухообменаприодносторонней вентиляции составляет от 0,17 до 1,35 обм/мин, при сквозномпроветривании – от 1 до 5 обм/мин [26]. Использование сквозногопроветривания позволяет осуществлять вентиляцию помещения в теплыйпериод года, создает микротоки воздуха в холодный период года, тем самым,исключаяпоявлениезастойныхзониулучшаявоздушнуюсреду.Применение планировок квартир со сквозным и угловым проветриваниемзначительно влияет на психоэмоциональное состояние человека за счет20ощущения расширения наружного пространства, а так же увеличениядинамики естественного освещения.Эффективность естественного проветривания помещения зависит отсилы и направления ветра и может значительно различаться в течение суток,что особенно заметно в крупных городах.

Внутри плотной городскойзастройки вокруг каждого здания формируются циркуляционные потокивоздуха (Рисунок 4), возникающие вследствие увеличения скорости вприземном слое за счет рассечения потока, эффекта «ветрового каньона» ивоздействия тепловой конвекции [27].Рисунок 4 – Результаты моделирования ветровых потоков в городскойзастройке [28]. Слева показана шкала изменения скорости ветра Vв, м/с.У заветренных фасадов зданий происходит значительное снижениескорости ветра и образование застойных зон, что негативно влияет навнутренний микроклимат в помещении.211.1.2 Экспериментальное исследование работы канальных системестественной вентиляции в теплый и переходный периоды года.На практике, параметры, обуславливающие эффективность работывентиляции в основном определяются с помощью натурных измерений,которые можно разделить на два метода [29]:1.Косвенный метод, основанный на проведении анализа состояниявоздушной среды в рассматриваемой зоне помещения на соответствиесанитарно-гигиеническимнормам.Основнымиконтролируемымипараметрами являются: концентрация вредных веществ, температура,относительная влажность и подвижность воздуха, а так же интенсивностьтеплового облучения.2.Прямой метод представляет собой проведение оценки работысистем вентиляции, при этом происходит измерение скорости движениявоздуха в приточных и вытяжных устройствах, производительности системы,уровней звукового давления и вибраций, а так же концентрации вредныхпримесей в приточном воздухе.При соответствии величин перечисленных параметров требованиямсанитарно-гигиеническим норм и регламентов, рассматриваемая системавентиляции считается эффективной.Экспериментальныеисследованияпооценкекачестваработыканальных систем естественной вентиляции проводились в квартире,расположенной на последнем этаже многоэтажного жилого здания серии П44 с помощью прямого и косвенного метода измерений (Рисунок 5).