POWIETRZE WENTYLUJĄCE- pow. doprowadzane do pomieszczenia. Jest to czynnik którym regulujemy wentylację.
1.przepływ tłokowy przez pomieszczenie. Ruch uporządkowany przepływ wzdłuż pom.
2.przepływ mieszający ruch pow. jest bardzo intensywny
1.równomierne wydzielanie się zanieczyszczeń na całej powierzchni
~ tłokowo stęż zanieczyszczeń wzrasta liniowo w pomieszczeniu
~ mieszający uzyskamy równomierny rozkład zanieczyszczeń (stężenie)
2.nierównomierny
~ tłokowo nierównomierny wzrost
~ mieszający równomierny rozkład ponieważ następuje intensywne mieszanie w pomieszczeniu
W wentylacji ogólnej przyjmujemy że rozkład jest równomierny a przepływ mieszający. W idealnej wentylacji mieszającej rozkład zanieczyszczeń nie ma znaczenia
Nie doprowadzamy i nie odprowadzamy pow. z pom.
Q=K*ds./dt – zmiana stęż w pom. = produkcji zanieczyszczeń
s = s0+Q/K*t
s0= s (t=0)
s- stęż zanieczyszczeń [kg/m3]
s0- stęż początkowe w pomieszczeniu
K- kubatura [m3]
Q- emisja zanieczyszczeń [kg/s]
Stęż. Jest funkcją liniową czasu jeśli mamy pom. niewentylowane. Stęż. Szybciej wzrasta im mniejsza kubatura.
Stęż pow. wywiewanego = stęż pow. w pomieszczeniu
WENTYLACJA OGÓLNA PRZEPŁYWU MIESZAJĄCEGO WARUNKI STACJONARNE
Pomieszczenie wentylowane. Do pomieszczenia doprowadzamy po. W ilości V1 i stęż s1.
Zmiana stęż w pom. = strumieniowi zanieczyszczeń dopływających do pomieszczenia pomniejszonego o strumień zanieczyszczeń wypływających z pom. powiększonego o emisje zanieczyszczeń.
K*ds./dt = Vs1 – Vs + Q - ogólne równanie
[s] = m3/m3 mieszaniny
[Q] = m3/s
Rozwiązanie równania
Q – V( s-s1) = [ Q-V(s0-s1)]*e-( v/k )* t
Kiedy t=>∞ to Q-V(s0-s1)=0
S (t=>∞) =Q/V + s1
Zawsze stęż. po pewnym czasie osiągnie wartość asymptotyczną (asymptotycznie wzrasta). Jeśli zwiększymy ilość pow. to ta wartość asymptotyczna będzie wyższa jak zmniejszymy to niższa. Po pewnym czasie już nic się nie zmienia mówimy o warunkach stacjonarnych.
Wartość asymptotyczna zależy od pewnej wartości V1 (ilości pow. wentylującego przy danej emisji)
Podstawowe prawo wentylacji
V = Q/ (S-S1)
V= Q/ (S2-S1)
V –ilość pow. potrzebnego do uzyskania stęż S2
Q- ilość zanieczyszczeń emitowanych w pom. [m3/s]
S2- stęż. zanieczyszczeń w pow. wywiewanym
S1- stęż. zanieczyszczeń w pow. nawiewanym
W dużych pomieszczeniach zanim s urośnie minie bardzo długi czas.
Zanieczyszczenia:
1.pyły (<100µm)– cząsteczki ciał stałych wytwarzane w naturalnych lub przemysłowych procesach erozji. Pyły nie mają zdolności do skupiania się.
2.wyziewy (<1µm )– cząsteczki stałe które formują się z pyłów. Powstają przez sublimację lub skraplanie, a następnie łączenia się cząsteczek, które w normalnych temp. i ciśń. Są ciałami stałymi.
3.dymy (<µm )mieszanina cząsteczek ciała stałego, cieczy i gazu powstająca z niecałkowitego spalania.
4.mgły i zamglenia (<100µm) kropelki cieczy zawieszone w pow.
5.pary i gazy substancje, które w warunkach normalnej temp. i ciśń. Są w fazie gazowej.
6.cząsteczki organiczne najczęściej spotykane są bakterie(0,2-5,0µm), pyłki kwiatowe(5,0-150µm), zarodniki grzybni (1,0-20µm) i wirusy.
WYZNACZANIE ILOŚCI POW. WENTYLUJĄCEGO NA PODSTAWIE ILOŚCI WYDZIELAJĄCYCH SIĘ ZANIECZYSZCZEŃ
Emisja zanieczyszczeń nigdy nie jest równomierna
V= φ*Q/(S2-S1)
Q- ogólna ilość wydzielanych zanieczyszczeń w pomieszczeniu
φ- współczynnik nierównomierności emisji zanieczyszczeń, nierównomierność intensywności wymiany pow. w pomieszczeniu
φ= 0,75-1,3
φ=1 – idealny przypadek
φ=0,75- gdy rozpatrujemy początkową fazę lub gdy ludzie siedzą bezpośrednio przy nawiewach
φ>1- oznacza takie zwiększenie ilości pow. nawiewanego, przy równomiernym jego rozdziale, żeby w żądanym punkcie pom. koncentracja nie przekroczyła dopuszczalnej.
S2- dopuszczalne stęż zanieczyszczeń nawiewanych, mówimy tu o wartościach nieszkodliwych dla ludzi
S1- stężenie danego zanieczyszczenia w pow. nawiewanym do pomieszczenia.
W powietrzu nawiewanym zazwyczaj nie występują rozpatrywane zanieczyszczenia dlatego S1=0
NDS- maksymalne dopuszczalne stężenie szkodliwych substancji w powietrzu strefy roboczej [g/m3]
Gdy w pom. mamy emisje kilku zanieczyszczeń:
[Q]= m3/s, kg/s
[V]- ilość pow. wentylującego- m3/s
[s] = m3/m3, kg/m3
Q1, Q2, Q3, V1, V2, V3; możemy rozpatrywać w dwojaki sposób:
1.gdy wszystkie zanieczyszczenia są jakby jednym zanieczyszczeniem (skumulowane)
V= ΣV
2.działanie zanieczyszczeń nie jest powiązane ze sobą
V= max {Vi}
Przy zanieczyszczeniach bardzo szkodliwych dla zdrowia nie należy stosować wentylacji ogólnej.
WYZNACZANIE ILOŚCI POW. WENTYLUJĄCEGO NA PODSTAWIE ILOŚCI WYDZIELAJĄCEJ SIĘ WILGOCI.
W- ilość wydzielanej pary wodnej w pom [kg/s]
X1- zawartość pary wodnej w pow. usuwanym [kg/kg]
X2- zawartość pary wodnej w pow. nawiewanym [kg/kg]
x- masa pary wodnej w 1kg pow.
M (V)= W/ (X2-X1)
[M]= kg/s – ilość pow. wentylującego
V= M/ρ [m3/s]
ρ - gęstość pow =1,2kg/m3 (zależy od temp.)
Ilość pow. wentylacyjnego będzie mniejsza wówczas, gdy zostaną ograniczone do minimum zyski wilgoci w mokrych oddziałach produkcyjnych przez:
1.Hermetyzację i odciągi miejscowe, a więc usówanie pary wodnej w miejscu jej powstawania
2.zapewnienie szczelności urządzeń, przewodów parowych i ich połączeń
3.niedopuszczanie do powstawania zbyt dużych prędkości ruchu pow. w pobliżu powierzchni pracujących.
WYZNACZANIE ILOŚCI POW. WENTYLUJĄCEGO NA PODSTAWIE ILOŚCI WYDZIELAJĄCEGO SIĘ CIEPŁA
V= Qzbj/( ρ Cp∆t)
Qzbj- zyski ciepła jawnego w pomieszczeniu [W, kW] (wielkość bilansowa, która wynika z sumowania zysków i strat ciepła
Qzbj= ∑Qzbj(+) - ∑Qzbj(-)
Cp- ciepło właściwe pow.,
1.zostaną ograniczone zyski ciepła przez:
~ izolację lub ekranowanie źródeł ciepła
~ miejscowe chłodzenie bezpośrednim przepływem wykorzystanego już w pom. pow. takich źródeł jak maszyny, silniki lub oprawy oświetlenia elektrycznego
~ ochronę budynku a zwłaszcza powierzchni oszklonych przed promieniowaniem słonecznym
2.zostanie zwiększona różnica temp. między pow. nawiewanym a osuszanym z pom.
Jawne ciepło- ciepło które powoduje zmianę temp. w pom. (ciepło nie związane z masą)
Enargia wprowadzana z parą wodną związana jest z wykraplaniem- ciepłem parowania
ρ =1,2 kg/m3
Cp= 1,005 kJ/kg*K
∆t= t2-t1 – przyrost temp pow. w pom
t2- temp. pow. wywiewanego
t1- temp. pow. nawiewanego
Wzrost temp pow. wraz z wysokością- gradient temp.
∆t= t2-t1 = ∆tp + θ
θ- gradient temp.
Δtp- przyrost temp. pow. w strefie przebywania ludzi.
Θ= t2- tp
Gradient bierze się z nierównomierności rozkładu temp. Zależy od:
1.jednostkowego obciążenia cieplnego pom. (intensywność wydzielania ciepła)
Qzbj/K [W/m2]
2.udział zysków ciepła przenikających przez strop
3.intensywność wymiany pow.
4.stopień skupienia źródła ciepła
W pomieszczeniach przemysłowych θ=10-15˚C
Gradient uwzględniamy gdy otwory wywiewne są poniżej 4m od podłogi jest tym mniejszy im większa intensywność wentylowania oraz im mniejszy będzie stopień skupienia źródeł ciepła.
Wyznaczenia wartości θ
Intensywność zysków ciepła q
qi= Qzbj/K =20W/m3 -> δt=0,2K/m
qi=Qzbj/K =60 W/m3 -> δt=1K/m
Δt= tp + δt(h-2) – gdy h>4m
Gdy h<4m -> t2=tp – strefa przebywania ludzi
Δt = Δtp = tp-t1- przyrost temp pow. w pom
Temp. w pom. rośnie wraz z wysokością.
Δtp- przyrost temp w strefie przebywania ludzi różnica temp. ze strefy przebywania ludzi a temp. na zewnątrzzależy od rodzaju urządzenia nawiewnego i od położenia otworów nawiewnych.
Δtp=3-5˚C
Ile przyjmujemy zależy od obciążenia danego pom.
qi=Qzbj/A < 20 W/m2 -> Δtp=3’C
powierzchnia pom.
qi=Qzbj?A > 30 W/m3 -> Δtp=5’C
Δtp=5-10’C- chodzi o to aby nam w tym pom. nie było za gorąco. Mamy możliwość chłodzeniapow. Więc nie musimy się martwić że temp będzie za wysoka.
10’C gdy nawiew odbywa się z poza strefy.
n.t.o.z
Jeśli przyjmiemy zyski ciepła na jedną osobę
q= 100W
Δt = 5 K
V= Q/ (ρ Cp∆t) = 60? m2 /h- ilopow. przypadająca na osobę ( min)
W pom. w którym jest zakaz palenia V=20
W pom. w którym wolno palić 30.
Najmniejszą ilość pow. nawiewanego na godzinę przy wentylacji ciągłej oblicza się na podstawie liczby osób i z ilości potrzebnego pow. zewnętrznego.
Im wyższe temp. w pom. tym mniejsze zyski ciepła. W przypadku wysokich temp. zyski ciepła są bardzo małe.
Krotność wymian- jest to stosunek ilości doprowadzonego pow. do objętości wietrzonego pom.. Jeśli doprowadza się tylko pow. zewn. to współczynnik ten oznacza ile razy na godzinę powietrze pomieszczenia jest odnawiane.
k=V/K [h-1] [(m3 /h)/ m3 ]
k-6-7 na sali zebrań
k-4-6 domy towarowe
k=4 dla bibliotek
k-15-16- kuchnie
k-10-15 pralnie
Zbyt mała krotność wymian może być powodem złej wentylacji ( niedostateczna wymiana pow. ). Zbyt duże- technologicznie za duże obciążenie, zbyt małe powierzchnie.
CO2 wydzielane przez człowieka jest gazem szkodliwym. Powoduje złe samopoczucie, dlatego trzeba wentylować świerze pow.
Ilość świerzego pow.
V= k/(s2-s1)
k-ilość CO2 wydzielane przez 1 osobę
s1- stęż. CO2 w pow. atmosferycznym
k=0,023 m3 /h CO2
s1=0,00035 m3 / m3
s2=0,00125 m3 CO2 /m3 - dopuszczalna zawartość
V=25 m3 /h os
Można zmniejszyć ilość doprowadzanego pow.
t2<=15’C -> 50%
t2>26’C -> 75%
Zmniejszamy po to aby oszczędzać energię w praktyce trzeba się zastanowić czy te wartości wystarczą
Yaglou wykonał badania gdzie badał stopień zaduchu na kubaturę przypadającą na osobę i ilość pow. wentylującego
Minimalna kubatura- 6,5 m3 /os
Jeśli zmniejszamy kubaturę to należy zwiększyć ilość pow.wentylującego.