Все за и против распределения воздуха от пола.

2009-12-21 07:08 491 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

За кого планируете голосовать на местных выборах осенью?

ГолосоватьРезультатыАрхив
Реклама
Реклама