Общее представление о вытесняющей вентиляции (часть 2)

Объекты

Общее представление о вытесняющей вентиляции (часть 2)

Место проектирования

В рассматриваемом случае ресторан имеет два зала — для курящих и некурящих. Для помещения ресторана характерна плотная расстановка мест для посетителей. Это типичный случай, в котором определяющим параметром является качество воздуха.

Описание

Характеристики ресторана

Размеры помещения
Общая площадь	132,0 м²
Высота	3,0 м
Объем	396,0 м²
Максимальное количество людей в ресторане
Курящих	48 чел.
Некурящих	48 чел.
Работников ресторана	6 чел.
Максимальное количество посадочных мест	102
Площадь на одного посетителя	1,38 м²

Общая схема ресторана показана на рис. 8.1

Критерии проектирования

В таблице 8.2 представлены критерии теплового комфорта. Требования владельца ресторана к качеству воздуха:

Табл. 8.2 Критерии теплового комфорта

Температура воздуха в зоне обслуживания
Максимальная температура воздуха	26 °С
Минимальная температура воздуха	20 °С
Расчетная температура воздуха	23 °С
Максимальный вертикальный температурный градиент	2,0 °С/м

соответствие законодательным предписаниям (в большинстве стран имеются национальные требования для расхода вентиляционного воздуха на одного посетителя ресторана);
хорошее качество воздуха;
минимизация воздействия табачного дыма для некурящих.

Стратегия вентиляции

Основной проблемой в зале для курящих является качество воздуха. Хотя применение вытесняющей вентиляции дает хорошие результаты, этого может быть не достаточно для обеспечения требуемого качества воздуха для некурящих. Вентиляция должна быть спроектирована таким образом, чтобы из зала для курящих в зал для некурящих дым не поступал или поступал в минимальном количестве. Это обеспечивается за счет создания подпора воздуха (превышения расхода приточного воздуха над вытяжным) в зале для некурящих и разрежением в зале для курящих. Зона курения (с учетом строительных элементов) должна быть организована таким образом, чтобы дым не попадал в зону для некурящих (см. рис. 8.2).

Расчет воздухообмена из условий обеспечения качества воздуха

Максимальное количество людей, одновременно находящихся в помещении, равно 102 чел. Принимая расход вентиляционного воздуха на одного человека равным 20 л/с, вычисляем расход воздуха, требуемый для стратификации загрязняющих веществ над головами сидящих людей
q_s = 102 · 20 л/с = 2040 л/с (7344 м³/ч).

Расчет воздухообмена из условий обеспечения теплового комфорта

Приведенные в табл. 8.3 данные о теплопоступлениях в помещении показывают, что почти 90 % теплопоступлений приходится на посетителей. В обычный день ресторан открыт на пару часов в обеденное время и гораздо дольше вечером. Расход воздуха, требуемый для отвода избыточного тепла, должен определяться с учетом тепла, аккумулируемого элементами конструкции здания.

Табл. 8.3 Теплопоступления без учета аккумуляции тепла элементами конструкции здания

Люди	102 чел.	85 Вт/чел.	8670 Вт	65,7 Вт/м²
Освещение	12 ламп	100 Вт/ламп.	1200 Вт	9,1 Вт/м²
Итого			9870 Вт	74,8 Вт/м²

Для данного примера предполагается, что аккумулирование тепла строительными конструкциями сокращает потребность в охлаждении воздуха на 40%. Таким образом, тепловая нагрузка системы вентиляции составит:
Ф_net = 0,6 · 9,87 кВт = 5,92кВт,
что соответствует удельной тепловой нагрузке 44,9 Вт/м² .

Высота помещения равна 3 м. Вертикальному температурному градиенту 2 °С/м соответствует разность температур воздуха у пола и потолка 6 °С. С учетом «правила 50 %» находим, что разность температур приточного и вытяжного воздуха составляет 12 °С.

Однако, учитывая, что большинство воздухораспределителей не создают сквозняков у пола при меньшем перепаде температур, величина в 12°С представляется завышенной. Примем максимальную разность температур приточного и вытяжного воздуха:

ΔΘ=Θ_e – Θ_s= 10˚C.

График температур для этого случая показан на рис. 8.3.
Учитывая все сказанное, находим расход вентиляционного воздуха:

q_s = 490 л/с (1770 м³ / ч).

Комментарий: Максимальное значение разности температур 10 °С приточного и вытяжного воздуха сходна с величиной, обычно применяемой для смесительной вентиляции. Таким образом, объемный расход воздуха, требуемого для отвода избыточного тепла, одинаков как для вытесняющей, так и для смесительной вентиляции.

Результаты расчета воздуха

Расход вентиляционного воздуха

При сравнении расхода вентиляционного воздуха, определенного по требованиям к качеству воздуха и теплового комфорта, находим, что для обеспечения качества воздуха требуется расход 20 л/(с · чел.), в то время как расход для обеспечения теплового комфорта существенно ниже.

Поэтому был выбран компромисс q_s= 10 л/(с · чел.), что соответствует разности температур приточного и вытяжного воздуха 4,9 ~ 5 °С. При таких условиях обеспечивается приемлемое качество воздуха при полностью заполненном ресторане и допустимая разность температур. Однако большую часть времени ресторан заполнен только наполовину, и в этом случае расход воздуха может доходить до 20 л/(с · чел.), что определяет отличное качество воздуха.

Табл. 8.4 Значения расхода вентиляционного воздуха

Расход воздуха	Общий q_s, л/с	На человека q_s/n, л/(с·чел.)	На единицу площади помещения
Расход воздуха	Общий q_s, л/с	На человека q_s/n, л/(с·чел.)	л/(с·м²)	м³/(ч·м²)
По качеству воздуха	2040	20,0	15,45	55,6
По тепловому комфорту	490	4,8	3,71	13,4
По национальным стандартам	—	—	—	—
Расчетный расход	1020	10	7,73	27,8
Кратность воздухообмена	9,3 1/ч

Табл. 8.5 Расчетное качество воздуха для системы вентиляции ресторана

		При мин. расходе	При макс. расходе
Объемный расход воздуха на человека	q_s/n	10 л/с	20 л/с
Увеличение концентрации CO₂	c_e — c_s	600 ppm	300 ppm
Концентрация CO₂ в вытяжном воздухе	c_e	950 ppm	650 ppm

Табл. 8.6 Расчетные значения температуры воздуха для системы вентиляции ресторана

Расход воздуха	Θ_s	1020 л/с = 3672 м³/ч
Разность температур вытяжного и приточного воздуха	Θ_e—Θ_s	4,9°С
Температура воздуха на уровне пола	Θ_f	22,2°С
Температура приточного воздуха	Θ_s	19,8°С
Температура вытяжного воздуха	Θ_e	24,7°С
Средний вертикальный градиент температур	s	0,8°С
Температура воздуха на высоте 1,1 м от пола	Θ_{1,1 м}	23°С
Разность температур воздуха на высоте 1 м от пола и в приточном воздухе	Θ_1м— Θ_s	3,3°С

Расчетное качество воздуха

Сидящий человек выделяет около 20 л/чел. СО₂ в час или 0,006 л/с (Recknagel и др., 2001). Предположив, что концентрация СО₂в приточном (наружном) воздухе составляет с_s = 350 ррт, мы можем вычислить концентрацию СО₂ в вытяжном воздухе, с_е (см. табл. 8.5). Помним при этом, что качество воздуха в зоне дыхания выше, чем в вытяжном воздухе.

Расчетные значения температур

Расчетные данные по температуре воздуха для выбранного расхода представлены в табл. 8.6 и на рис. 8.4.

Размещение воздухораспределителей

Места расположения воздухораспределителей

При определении мест установки воздухораспределителей следует помнить, что многие рестораны в течение срока службы вентиляционной системы могут модифицироваться несколько раз. Поэтому воздухораспределители и воздуховоды должны размещаться таким образом, чтобы при реконструкции помещения вентиляционная система требовала лишь небольших изменений. Более того, при проектировании вентиляционной системы не должно выдвигаться требований, убрать или переставить мебель из тех или иных мест, если управляющий ресторана полагает наиболее целесообразным размещение мебели именно в этих местах.

Воздухораспределители размещаются вблизи двух колонн, BP 1 и ВР 2, и в проходе за дверью между кухней и рестораном, ВР 3, рис. 8.2. Возможно, в этих местах не будет столиков для посетителей, поэтому при необходимости примыкающая зона может быть большой. Воздухораспределители не устанавливаются у стен, так как в этом случае они могли бы находиться слишком близко к некоторым столикам.

Воздухораспределители ВР 1 и ВР 2

Воздухораспределители BP 1 и ВР 2 устанавливаются, как показано на рис. 8.5. Рядом с двумя расположенными там колоннами шириной 0,7 м устанавливаются два полуцилиндрических настенных воздухораспределителя такого же диаметра. Сами воздухораспределители показаны на рис. 8.6.

На рис. 8.7 представлена диаграмма примыкающей зоны для таких воздухораспределителей. На плане посадочных мест видно, что ноги сидящих людей могут находиться не ближе чем 1,5 м от воздухораспределителя. Из рис. 8.7 можно понять, что каждый воздухораспределитель может подавать в зал воздух с расходом более 350 л/с. Несколько перестраховываясь из соображений безопасности, выбираем значение расхода BP 1 и ВР 2:
q_s = 320 л/с.

Некоторые места расположены ближе чем 1,5 м от ВР 2. Для зашиты этих мест от сквозняка между ними и ВР 2 устанавливаются перегородки, как показано на рис. 8.8.

Воздухораспределитель ВР 3

На рис. 8.9 показана прямоугольная поверхность, отведенная для установки ВР 3. Ширина передней стороны поверхности равно 2,5 м, высота — 1,25 м. Расстояние между воздухораспределителем и ногами ближайшего посетителя около 1,5 м. На этой поверхности в качестве устройства ВР 3 устанавливаются два плоских воздухораспределителя (см. рис. 8.10). Каждый из них имеет размеры: высота 1,2 м, ширина 1,1 м, глубина 0,3 м. На рис. 8.11 представлена зависимость длины, примыкающей зоны от расхода приточного воздуха при перепаде температур 3°С. При длине примыкающей зоны 1,5 м каждая установка подает около 180 л/с, а обе — соответственно 360 л/с.

При установке двух и более воздухораспределителей близко друг к другу потоки воздуха из них сливаются, и примыкающая зона становится больше, чем у одного отдельно стоящего воздухораспределителя. Принимая во внимание этот эффект, расход приточного воздуха для ВР 3 уменьшен с 360 л/с до 320 л/с.

Общий расход вытяжного воздуха составит 1020 л/с. Для предотвращения перемещения воздуха в зал для некурящих вытяжка из зала для курящих производится более интенсивно, чем из зала для некурящих. Кроме того, между двумя залами под потолком крепится завеса. Ее положение показано на рис. 8.12 и 8.13

Использованы материалы книги «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» cправочного руководства REHVA, 2003 г.

Компания «МПК Инжиниринг» основана в 2009 году.