Все за и против распределения воздуха от пола.

2009-12-21 07:08 485 Нравится

Сегодня есть попытки расширить применение систем распределения

воздуха от пола. Рекомендуется заменять ими системы распределения

сверху не только в компьютерных и других аналогичных центрах, но и в

административных помещениях. В поддержку таких соображений приводятся

преимущества перемещения воздуха в направлении снизу вверх, а именно:

  • направление

    движения воздуха в помещении совпадает с направлением конвективных

    потоков от людей и тепловыделяющего оборудования;

  • концентрация в верхней зоне загрязняющих веществ (углекислый газ, дымовые газы, запахи, органические вещества и пр.);
  • большая устойчивость воздушных потоков;
  • повышение температуры воздуха в верхней зоне примерно на 2°С по сравнению с расчетной температурой в обслуживаемой зоне.

Для

более полного сравнения двух способов распределения воздуха (сверху или

от пола) в системе кондиционирования воздуха административного здания,

на наш взгляд, следовало бы обратить внимание также на следующие

вопросы:

  • величину воздухообмена;
  • размеры установок кондиционирования;
  • скорость движения воздуха в помещении;
  • иные факторы, оказывающие влияние на комфорт;
  • типы существующих установок;
  • размеры холодильных агрегатов;
  • гигиеничность системы;
  • закупочная стоимость и расходы по техническому обслуживанию.

Для

сравнения указанных свойств возьмем в качестве примера административное

здание, имеющие характеристики, приведенные в таблице.

Величина воздухообмена

Подача от пола

Для

помещений, где люди находятся более 30 минут (административные

помещения, безусловно, относятся к данной категории), рекомендуется

разность температур "dt" воздуха в обслуживаемой зоне и приточного

воздуха не более 6°С.

Рекомендуется

также, чтобы скорость выпуска воздуха не превышала 1м/с. Больший

показатель "dt" допустим при условии, что между воздухораспределителями

и людьми было расстояние не менее 1,5м.

В

качестве воздухораспределителя используются установленные в полу

круглые диффузоры с радиальными щелями, формирующие закрученную струю

(рис.1). Для нашего случая примем "dt"=6°С при скорости воздуха на

выходе 1м/с.

При распределении

от пола удаление воздуха из верхней зоны помещения может осуществляться

через решетки в подвесном потолке или в стене вблизи потолка. Мы

полагаем, что последний вариант применяется чаще, поскольку (особенно в

зданиях современной постройки) редко встречаются помещения такой

высоты, которые позволяли бы надстраивать полы (на 300-450мм) и

опускать потолки (на 250-350мм). Ведь полезная высота помещения

уменьшалась бы, таким образом, примерно на 1м.

При

подаче воздуха от пола и удалении вверху возможно образование теплой

воздушной "подушки" непосредственно под потолком. Температура такой

"подушки", однако, не должна превышать более чем на 2°С расчетную

температуру в обслуживаемой зоне- тогда люди в помещении не будут

испытывать дискомфорт от идущего сверху излучения.

Если

система обеспечивает в помещении расчетные условия (24°С) и повышение

температуры в его верней зоне, из которой воздух удаляется, выглядит

так, как показано на рис.2, то можно предположить, что примерно 18%

явных тепловыделений могут не учитываться при расчете необходимого

воздухообмена. Для нашего случая объем приточного воздуха определяется

из расчета явных тепловыделений 900Вт.

Следующее уравнение, если принять "dt"=6°С, дает расход приточного воздуха:

[900/1,2x6]=125л/с

(450 м³/ч). (1)

Если

для каждого воздухораспределителя принять средний расход 11л/с, нам

потребуются примерно двенадцать единиц, то есть чуть меньше, чем один

диффузор на каждый квадратный метр площади помещения.

В

силу того, что в комнатах расставлены письменные столы и иная

конторская мебель, разместить их достаточно равномерно вряд ли удастся.

Подача сверху

Подача

сверху также позволяет организовать удаление в верхней части (через

подвесной потолок, например). Главное, чтобы использовались

воздухораспределители, формирующие быстро затухающие струи. В этом

случае уменьшение расчетных явных тепловыделений, обусловленное, в

основном, системой освещения, можно оценивать как равное или большее по

сравнению с тем, что получается при подаче воздуха снизу и удалении

через осветительную аппаратуру.

Тем

не менее, при распределении сверху имеется еще один фактор,

способствующий дальнейшему уменьшению расчетных явных тепловыделений в

помещении, — это тепловая инерция пола.

Солнечное

излучение, попадающее в помещение через остекление, и излучение

осветительной аппаратуры (рис.3) частично поглощаются и накапливаются

на полу. Накопленное тепло возвращается затем в помещение с опозданием

в несколько часов . В конечном счете, при подаче сверху явные

тепловыделения от солнечной радиации в часы максимальной нагрузки

сокращаются на 25-30%.

При

распределении от пола такого накопления не происходит, как не

происходит в часы пиковой нагрузки сокращения нагрузки от солнечной

радиации.

Кроме того, при

распределении воздуха сверху допустимая разность температур "dt" 12°С

или выше. При одном таком показателе "dt" для той же явной нагрузки

сокращается наполовину или даже больше объемы воздуха, требующиеся для

ассимиляции явного тепла.

Скорость движения воздуха в помещении

Среди

различных факторов, влияющих на создание комфортных условий, следует

отметить среднюю скорость, с которой воздух движется в помещении.

Теперь уже достоверно известно (и считается приемлемым), что для людей,

занятых сидячей работой, скорость движения воздуха в помещении должна

составлять около 0,15м/с и быть не ниже 0,10м/с. Соблюдение этих

значений при прочих равных условиях необходимо для обеспечения

наилучшего теплообмена между телом человека и средой помещения и

повышает комфорт в летний период.

В

рассматриваемом примере, когда площадь комнаты составляет 15м², чтобы

получить среднюю скорость 0,15м/с, объем движущегося воздуха

(первичного и вторичного) должен составлять значение Q, определяемое

следующим образом:

Q=[1 000x5x0,15]=2 250 л/с

(8 100 м³/ч). (2)

В

силу принципа сохранения количества движения, если обозначить М1 и V1

объем и скорость приточного воздуха, то следующим уравнением мы

определим, до какого уровня должна уменьшиться скорость воздуха (V2),

чтобы в помещении передвигалась воздушная масса М3, которая в нашем

примере равна 2250л/с (значение, полученное уравнением (2), равное

сумме масс первичного и вторичного воздуха):

M1хV1=M3xV2. (3)

Подставив известные значения, мы будем иметь:

125х1=2 250хV2,

откуда получаем:

V2=0,05 м/с,

что значительно ниже установленного минимума.

Если

при объеме поступающего первичного воздуха (М1=125л/с) мы хотим, чтобы

воздушная масса в помещении М3 (2250л/с) двигалась со скоростью

0,15м/с, то скорость первичного воздуха на выходе из

воздухораспределителя должна быть не ниже 2,7м/с- а такая скорость

слишком высока для данного типа воздухораспределителей.

На

практике сокращенная индукция первичного воздуха, обусловленная его

низкой скоростью, дает основание подозревать, что приточный воздух с

трудом будет подниматься к вытяжным решеткам, образуя идеальные

"столбы", суженные книзу, которые никак не перемешивают окружающий

воздух и формируют участки застойного воздуха.

Другие условия комфорта

В

летний период среди прочих параметров комфорта особое значение

приобретает вертикальный температурный "градиент". При распределении от

пола температура растет снизу вверх, а при поступлении сверху

образуются нисходящий поток воздуха и температурный градиент, который

на уровне ног создает температуру слегка выше, чем на уровне тела.

Другими словами, при подаче сверху мы имеем "ноги в тепле, а голову в

холоде", что повышает комфорт.

Распределение от пола создает противоположный тепловой градиент, и с этой точки зрения комфорт не повышается.

Виды систем

Приточные

установки, используемые для распределения сверху, могут также

применяться в системах распределения от пола. В любом случае, при таком

распределении для того, чтобы ограничить "dt" воздуха помещения и

приточного воздуха, чаще всего применяется калорифер второго подогрева.

Гораздо реже (можно сказать, чрезвычайно редко) используется система с

рециркуляцией воздуха.

Система со вторым подогревом

Чаще

всего- в силу простоты конструкции- используется калорифер второго

подогрева, расположенной после блока охлаждения (рис.5).

В

рассматриваемом примере при желании обеспечить температуру 24°С с 50%

относительной влажностью, на основании соотношения между явным теплом и

общей нагрузкой помещения, смесь наружного воздуха и воздуха

рециркуляции должна охлаждаться примерно до 13°С с удельной влажностью

9гр/кг (точка С на рис.6). В течение всего периода, когда система

работает на охлаждение, точка С, которая представляет воздух после

охладителя, не изменяется.

Обычно

скрытая нагрузка остается постоянной, а расход воздуха в л/с (450м³/ч),

определяемый уравнением (1), будет в состоянии ассимилировать

влаговыделения с разницей 0,3гр/кг. В часы максимальной нагрузки для

компенсации явных тепловыделений при соблюдении предельной разности

температур 6°С, установленных для "dt", воздух должен пройти

последующий нагрев до 18°С. Таким образом, мощность калорифера второго

подогрева составит:

[125x1,2x(18-13)]=750кВт.

Существует

вариант, более выгодный с точки зрения экономии энергоресурсов,-

использование рекуперированного теплообменника. Тогда мощность по

холоду для компенсации явных тепловыделений в помещении будет равна не

900Вт (выражение 1), а уже 1650 (750+900)Вт, то есть на 83% больше

явных тепловыделений.

При

сокращенных нагрузках, например, когда нет тепловыделений от

оборудования и солнечной радиации (530Вт), чтобы ассимилировать явные

тепловыделения (900-530Вт), приточный воздух должен иметь температуру

около 21,5°С.

В таких условиях

охладитель будет давать 1650Вт (примерно в 4,5раза больше значения

ощущаемой нагрузки помещения), а второй подогрев должен будет

обеспечивать около 1280Вт, то есть в 3,5 раза больше явных

тепловыделений в помещении.

Система с байпасом, используемым в утилизаторе

Система,

в которой предусмотрен байпас воздуха, направляемого в утилизатор,

аналогична показанной на рис.7, представляет собой интересное в плане

энергосбережения техническое решение, поскольку позволяет регулировать

температуру приточного воздуха без применения второго подогрева.

Здесь

необходимо достаточно точно рассчитать объемы воздуха, направляемого в

рекуператор и поступающего в охладитель, с учетом потребностей

обслуживаемого помещения.

Мощность охладителя не будет постоянной, а будет сокращаться по мере уменьшения явных тепловыделений в помещении.

Излишне

напоминать, что установка с байпасом не может использоваться в

ситуации, когда для системы требуется один только наружный воздух.

Размеры системы кондиционирования

При

распределении от пола, если используется устройство второго подогрева,

оно должно иметь поперечное сечение по меньше мере в два раза больше,

чем обычно требуется при распределении сверху.

Используя установку с байпасом, в два раза большее

сечение должен иметь только вентиляционный контур. В обеих системах чем

больше используемые вентилятор и его двигатель, тем больше должно быть

сечение приточных и вытяжных воздушных каналов.

Размеры холодильного агрегата

На

аналогичных установках при распределении от пола холодильный агрегат не

может быть меньше, чем применяемый при распределении сверху.

Кроме

прочего, в первом случае не происходит накопление теплоты в структуре

пола, то есть теплоты, которая уменьшает показатель максимальной

тепловой нагрузки.

При

аналогичных проектных условиях повышение температуры отводимого

воздуха, обусловленное ростом температуры воздуха в помещении в

непосредственной близости от потолка, независимо от того, что такое

повышение можно получить также подачей и отводом воздуха сверху,

позволяет сократить мощность узла обработки воздуха, но не размеры

холодильного агрегата. Повышение температуры отводимого воздуха и

температуры на мокром термометре смеси наружного и вытяжного воздуха

может, безусловно, повысить КПД компрессора, но не может в значительной

степени влиять на размеры агрегата.

Данные

утверждения действительны, когда система обеспечивает рекуперацию тепла

удаляемого воздуха и может использоваться обрабатывающий узел с

байпасом рекуперированного воздуха. В системе, которая работает

полностью на наружном воздухе либо оснащена калорифером второго

подогрева, распределение воздуха от пола в силу сокращенного "dt"

требует, как правило, наличия холодильного агрегата, имеющего мощность

вдвое большую по сравнению с мощностью, требуемой при распределении

сверху.

Гигиеничность

В

предыдущих разделах мы изложили причины, по которым можно рекомендовать

распределение воздуха от пола, среди них- улучшение качества

получаемого воздуха в силу того, что в этом случае различные

загрязняющие вещества скапливаются вверху. Мы не намереваемся ставить

под сомнение исследования уровня концентрации загрязняющих веществ и

тот факт, что при распределении от пола такая концентрация сокращается

в среднем на 20-25%.

Однако мы

считаем, что суть проблемы загрязнения и определения его показателей

может меняться от помещения к помещению в зависимости от вида

деятельности учреждения, особенностей материалов, использованных для

строительства здания (материалы полов, стен, лакокрасочные покрытия и

пр.), и даже имеющейся мебели и оборудования.

Вряд

ли можно спорить, к примеру, с тем, что в административном помещении,

то есть там, где активно перемещается некоторое количество сотрудников,

на ногах которых имеется обувь, "загрязненная" внешней средой

(предположим, на улице дождь), при распределении от пола загрязняющие

элементы, принесенные с улицы, вместо того чтобы остаться на полу,

пойдут в обращение и будут ухудшать качество воздуха в помещении.

Если

к тому же предположить, что в ходе обычной уборки помещения и обычного

мытья полов загрязняющие элементы будут осаждаться внутри диффузоров,

образуя отличную питательную среду для микробов, спор, бактерий и пр.,

то гигиеничность системы вообще ставится под большое сомнение.

Закупочная стоимость и эксплуатационные расходы

Мы

не станем проводить детальных сравнений и отрицать известную гибкость

системы распределения от пола (уменьшение будущих расходов на

переустройство), позволяющей изменять способ распределения путем всего

лишь замены расположения панелей, на которых установлены

воздухораспределители. Однако, нам представляется, что с учетом

описанных выше обстоятельств (большие объемы перемещаемого воздуха,

большее число воздухораспределителей, более громоздкие холодильные

агрегаты и обрабатывающие узлы, увеличенные сечения подающих и

отводящих воздуховодов, дополнительные расходы на надстройку полов)

закупочная стоимость и особенно эксплуатационные расходы будут выше,

чем аналогичные показатели системы распределения воздуха сверху.

Комментарии (0)

Добавить смайл! Осталось 3000 символов
Создать блог

Опрос

Борется ли новая власть в коррупцией?

Реклама