Загальне уявлення про витісняючу вентиляцію (частина 2)

Об’єкти

Загальне уявлення про витісняючу вентиляцію (частина 2)

Місце проектування

У цьому випадку ресторан має два зали — для тих, хто палить і не палять. Для приміщення ресторану характерне щільне розміщення місць для відвідувачів. Це типовий випадок, у якому визначальним параметром є якість повітря.

Опис

Характеристики ресторану

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

Загальну схему ресторану показано на рис. 8.1

Критерії проектування

У таблиці 8.2 наведено критерії теплового комфорту. Вимоги власника ресторану до якості повітря:

Табл. 8.2 Критерії теплового комфорту

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

відповідність законодавчим розпорядженням (у більшості країн є національні вимоги для витрати вентиляційного повітря на одного відвідувача ресторану);
гарна якість повітря;
мінімізація впливу тютюнового диму для некурців.

Стратегія вентиляції

Основною проблемою у залі для курців є якість повітря. Хоча застосування витісняючої вентиляції дає хороші результати, цього може бути мало для забезпечення необхідної якості повітря для некурців. Вентиляція повинна бути спроектована таким чином, щоб із зали для курців у зал для некурців дим не надходив або надходив у мінімальній кількості. Це забезпечується за рахунок створення підпору повітря (перевищення витрати припливного повітря над витяжним) у залі для некурців та розрідженням у залі для курців. Зона куріння (з урахуванням будівельних елементів) має бути організована таким чином, щоб дим не потрапляв у зону для некурців (див. рис. 8.2).

Розрахунок повітрообміну з умов забезпечення якості повітря

Максимальна кількість людей, що одночасно перебувають у приміщенні, дорівнює 102 чол. Приймаючи витрату вентиляційного повітря на одну людину рівним 20 л/с, обчислюємо витрату повітря, необхідну для стратифікації забруднюючих речовин над головами людей, що сидять
qs = 102 · 20 л/с = 2040 л/с (7344 м3/год).

Розрахунок повітрообміну з умов забезпечення теплового комфорту

Наведені у табл. 8.3 дані про теплонадходження у приміщенні показують, що майже 90 % теплонадходжень припадає на відвідувачів. У звичайний день ресторан відкритий на пару годин в обідню пору і набагато довше ввечері. Витрата повітря, необхідний відведення надлишкового тепла, повинен визначатися з урахуванням тепла, акумулюваного елементами конструкції будівлі.

Табл. 8.3 Теплонадходження без урахування акумуляції тепла елементами конструкції будівлі

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 цього прикладу передбачається, що акумулювання тепла будівельними конструкціями скорочує потребу в охолодженні повітря на 40%. Таким чином, теплове навантаження системи вентиляції складе:
Фnet = 0,6 · 9,87 кВт = 5,92 кВт,
що відповідає питомому тепловому навантаженню 44,9 Вт/м2.

Висота приміщення дорівнює 3 м. Вертикальному температурному градієнту 2 °С/м відповідає різниця температур повітря у підлоги та стелі 6 °С. З урахуванням «правила 50 %» знаходимо, що різниця температур припливного та витяжного повітря становить 12 °С.

Однак, враховуючи, що більшість розподільників повітря не створюють протягів у підлоги при меншому перепаді температур, величина в 12°С є завищеною. Приймемо максимальну різницю температур припливного та витяжного повітря:

ΔΘ=Θe – Θs = 10˚C.

Графік температур цього випадку показаний на рис. 8.3.
Враховуючи все сказане, знаходимо витрату вентиляційного повітря:

qs = 490 л / с (1770 м3 / год).

Коментар: Максимальне значення різниці температур 10°С припливного та витяжного повітря подібна до величини, яка зазвичай застосовується для змішувальної вентиляції. Таким чином, об’ємна витрата повітря, необхідного для відведення надлишкового тепла, однакова як для витісняючої, так і для змішувальної вентиляції.

Результати розрахунку повітря

Витрата вентиляційного повітря

При порівнянні витрати вентиляційного повітря, визначеного за вимогами до якості повітря та теплового комфорту, знаходимо, що для забезпечення якості повітря потрібна витрата 20 л/(з чол.), у той час як витрата для забезпечення теплового комфорту суттєво нижча.

Тому було обрано компроміс qs= 10 л/(з · чол.), що відповідає різниці температур припливного та витяжного повітря 4,9 ~ 5 °С. За таких умов забезпечується прийнятна якість повітря при повністю заповненому ресторані та допустима різниця температур. Однак більшу частину часу ресторан заповнений лише наполовину, і в цьому випадку витрата повітря може сягати 20 л/(з чол.), що визначає відмінну якість повітря.

Табл. 8.4 Значення витрати вентиляційного повітря

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 Розрахункова якість повітря для системи вентиляції ресторану

		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 Розрахункові значення температури повітря для системи вентиляції ресторану

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

Розрахункова якість повітря

Людина, що сидить, виділяє близько 20 л/чол. СО2 в годину або 0,006 л/с (Recknagel та ін, 2001). Припустивши, що концентрація СО2 у припливному (зовнішньому) повітрі становить сs = 350 ррт, ми можемо обчислити концентрацію СО2 у витяжному повітрі, се (див. табл. 8.5). Пам’ятаємо при цьому, що якість повітря у зоні дихання вища, ніж у витяжному повітрі.

Розрахункові значення температур

Розрахункові дані щодо температури повітря для обраної витрати представлені в табл. 8.6 та на рис. 8.4.

Розміщення повітророзподільників

Місця розташування розподільників повітря

При визначенні місць встановлення розподільників повітря слід пам’ятати, що багато ресторанів протягом терміну служби вентиляційної системи можуть модифікуватися кілька разів. Тому розподільники повітря і повітропроводи повинні розміщуватися таким чином, щоб при реконструкції приміщення вентиляційна система вимагала лише невеликих змін. Більше того, при проектуванні вентиляційної системи не повинно висуватися вимог, прибрати або переставити меблі з тих чи інших місць, якщо керівник ресторану вважає за найбільш доцільне розміщення меблів саме в цих місцях.

Розподільники повітря розміщуються поблизу двох колон, BP 1 і ВР 2, і в проході за дверима між кухнею і рестораном, ВР 3, рис. 8.2. Можливо, в цих місцях не буде столиків для відвідувачів, тому при необхідності зона, що примикає, може бути великою. Повітророзподільники не встановлюються біля стін, тому що в цьому випадку вони могли б перебувати надто близько до деяких столиків.

Повітророзподільники ВР 1 та ВР 2

Повітророзподільники ВР 1 і ВР 2 встановлюються, як показано на рис. 8.5. Поруч із двома розташованими там колонами шириною 0,7 м встановлюються два напівциліндричні настінні повітророзподільники такого ж діаметра. Самі розподільники повітря показані на рис. 8.6.

На рис. 8.7 представлена діаграма сусідньої зони для таких розподільників повітря. На плані посадкових місць видно, що ноги людей, що сидять, можуть знаходитися не ближче ніж 1,5 м від повітророзподільника. З рис. 8.7 можна зрозуміти, що кожен розподільник повітря може подавати в зал повітря з витратою більше 350 л/с. Дещо перестрахування з міркувань безпеки, вибираємо значення витрати BP 1 і ВР 2:
qs = 320 л/с.

Деякі місця розташовані ближче ніж 1,5 м від ВР 2. Для захисту цих місць від протягу між ними і ВР 2 встановлюються перегородки, як показано на рис. 8.8.

Повітророзподільник ВР 3

На рис. 8.9 показано прямокутну поверхню, відведену для встановлення ВР 3. Ширина передньої сторони поверхні дорівнює 2,5 м, висота – 1,25 м. Відстань між повітророзподільником і ногами найближчого відвідувача близько 1,5 м. На цій поверхні як пристрій ВР 3 встановлюються два плоскі розподільники повітря (див. рис. 8.10). Кожен має розміри: висота 1,2 м, ширина 1,1 м, глибина 0,3 м. На рис. 8.11 представлена залежність довжини, що примикає зони від витрати повітря при перепаді температур 3°С. При довжині зони, що примикає 1,5 м кожна установка подає близько 180 л/с, а обидві – відповідно 360 л/с.

При встановленні двох і більше повітророзподільників близько один до одного потоки повітря з них зливаються, і зона, що примикає, стає більше, ніж у одного окремо стоїть повітророзподільника. Зважаючи на цей ефект, витрата припливного повітря для ВР 3 зменшена з 360 л/с до 320 л/с.

Загальна витрата витяжного повітря становитиме 1020 л/с. Для запобігання переміщенню повітря в зал для некурців витяжка із зали для курців проводиться інтенсивніше, ніж із зали для некурців. Крім того, між двома залами під стелею кріпиться завіса. Її положення показано на рис. 8.12 та 8.13

Використані матеріали книги “Витисняюча вентиляція у невиробничих будівлях” довідкового керівництва REHVA, 2003 р.

Компанія “МПК Інжінірінг” заснована у 2009 році.