Klimatyzacja Rozdzial4

Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja

Klimtyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja

Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja

Klimatyzacja

Rozdział 4

Strumień powietrza nawiewanego

2010/2011

mgr inż. Agnieszka Sadłowska-Sałęga

Spis treści ................................................................................................................................................... 3

4 Strumień powietrza nawiewanego ........................................................................................................ 5

4.1 Akty prawne .................................................................................................................................... 5

4.2 Strumień powietrza nawiewanego ................................................................................................. 6

4.3 Klasyfikacja powietrza wewnętrznego oraz obliczenie wymaganego strumienia powietrza

świeżego ................................................................................................................................................ 7

4.3.1 Obliczenia strumienia ze względu na stężenie CO

............................................................ 10

4.3.2 Obliczenia strumienia ze względu na minimalny wymagany strumień powietrza

świeżego .......................................................................................................................................... 13

4.3.3 Obliczenia strumienia ze względu na zyski ciepła .............................................................. 15

Literatura do rozdziału ............................................................................................................................ 16

Wewnątrz pomieszczeń, niezależnie od ich przeznaczenia, wskutek różnego rodzaju procesów

powietrze ulega zanieczyszczeniu. Zanieczyszczeniami tymi mogą być aerozole, pyły, a także cie-

pło i para wodna.

Wentylacja pomieszczenia jest to wymiana powietrza w pomieszczeniu lub w jego części ma-

jąca na celu usunięcie powietrza zużytego i zanieczyszczonego i wprowadzanie powietrza ze-

wnętrznego. Innymi słowy wentylacja jest procesem zorganizowanej wymiany powietrza w po-

mieszczeniu w celu jego odświeżenia przy jednoczesnym usunięciu na zewnątrz zanieczyszczeń

powstających w pomieszczeniu i przedostających się do powietrza.

Najbardziej miarodajnym sposobem obliczenia strumienia powietrza wentylacyjnego jest

oparcie się na przyczynach wywołujących zmianę stanu powietrza w pomieszczeniu.

4.1 A

KTY PRAWNE

Poniżej przedstawiono podstawowe przepisy prawne i normy obowiązujące dotyczące insta-

lacji wentylacji i klimatyzacji.

1) Ustawa: „Prawo Budowlane”

2) Rozporządzenie Ministra Gospodarki nr 75 z dnia 12.04.2002: „Warunki techniczne jakim

muszą odpowiadać obiekty budowlane…” – rozdział 6

3) Normy:

 PN 03420: 1978 „Wentylacja i klimatyzacja. - Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrz-

nego” (norma archiwalna);

 PN 03421: 1978 „Wentylacja i klimatyzacja. - Parametry obliczeniowe powietrza we-

wnętrznego” (norma archiwalna);

 PN 03430: 1983 (Z3 – 2000) „Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbio-

rowego i użyteczności publicznej” (norma archiwalna);

 PN-EN 13779 „Ventilation for non-residential buildings - Performance requirements for

ventilation and room-conditioning systems (Wentylacja budynków niemieszkalnych - Wy-

magania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji)”;

 PN-EN 15251 „Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy

performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and

acoustics (Parametry projektowe dla środowiska wewnętrznego i ich wpływ na

charakterystykę energetyczną budynku w zakresie jakości powietrza, komfortu termicznego,

oświetlenia i akustyki)”;

 PN-EN 15239 „Ventilation for buildings - Energy performance of buildings - Guidelines for

inspection of ventilation systems (Wentylacja budynków - Charakterystyka energetyczna

budynków - Wytyczne dotyczące kontroli instalacji wentylacji)”;

 PN-EN 15240 „Ventilation for buildings - Energy performance of buildings - Guidelines for

inspection of air-conditioning systems (Wentylacja budynków - Charakterystyka energe-

tyczna budynków - Wytyczne dotyczące kontroli instalacji klimatyzacji)”;

 PN-EN 15241 „Ventilation for buildings - Calculation methods for energy losses due to

ventilation and infiltration in commercial buildings (Wentylacja budynków - Metody oblic-

zania strat energii na skutek wentylacji i infiltracji powietrza w budynkach użyteczności

publicznej)”;

 PN-EN 15242 „Ventilation for buildings - Calculation methods for the determination of air

flow rates in buildings including infiltration (Wentylacja budynków - Metody obliczeniowe

do określania strumieni objętości powietrza w budynkach z uwzględnieniem infiltracji)”;

4.2 S

TRUMIEŃ POWIETRZA NAWIEWANEGO

Przyjrzyjmy się najpierw powietrz zewnętrznemu, które w technice klimatyzacyjnej nazywa-

ne jest często powietrzem świeżym. Norma PN-EN 13779:2007 „Wentylacja budynków niemiesz-

kalnych – Wymagane właściwości systemów wentylacji i klimatyzacji” podaje trzy klasy powietrza

zewnętrznego w zależności od jego czystości (tab. 4.1).

Tab.4.1 Klasyfikacja powietrza zewnętrznego wg PN-EN 13779

Kategoria

Opis

ODA 1 (ZEW 1)

Powietrze czyste, które może być tylko okresowo zapylone (np. pyłkiem kwiatowym –
zgodnie z zaleceniami WHO 1999)

ODA 2 (ZEW 2)

Powietrze zewnętrzne o wysokim stężeniu zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych
oraz gazów

ODA 3 (ZEW 3)

Powietrze zewnętrzne o wysokim stężeniu zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych
oraz gazów (większe niż 1,5 – krotne przekroczenie standardów WHO)

W tabeli 4.2. zestawiono przykładowe, uśrednione wartości stężeń zanieczyszczeń w powie-

trzu zewnętrznym.

Tab.4.2 Przykładowe uśrednione stężenia zanieczyszczeń w powietrzu zewnętrznym

Opis lokalizacji

Stężenie

[ppm]

[mg m

-3

]

[μg m

-3

]

[μg m

-3

]

Ogółem PM

[mg m

-3

]

[μg m

-3

]

Obszar wiejski; bez znaczących
źródeł zanieczyszczeń

350

< 1

5 do 35

< 5

< 0,1

< 20

Mniejsze miasta

375

1 do 3

15 do 40

5 do 15

0,1 do 0,3

10 do 30

Zanieczyszczone centra dużych
miast

400

2 do 6

30 do 80

10 do 50

0,2 do 1,0

20 do 50

4.3 K

LASYFIKACJA POWIETRZA WEWNĘTRZNEGO ORAZ OBLI-

CZENIE WYMAGANEGO STRUMIENIA POWIETRZA ŚWIEŻEGO

Podobnie jak powietrze zewnętrzne powietrze w pomieszczeniu podlega klasyfikacji. Od jago

jakości zależy dobre samopoczucie, a nawet zdrowie przebywających w nim osób. Pod koniec lat

70-tych pojawiło się określenie "Zespołu Chorego Budynku" (SBS – Sick Buildig Syndrome) zaś

w 1987 roku Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ogłosiła listę dolegliwości z nim związanych:

zapalenie śluzówek, przewlekłe zapalenie krtani i oskrzeli, astma, migrena, zaburzenia koncentracji,

zawroty głowy, nienaturalne zmęczenie, drażliwość, wysuszanie i zaczerwienienia naskórka. Na-

stępstwem przebywania w zanieczyszczonych budynkach mogą być również tzw. „choroby zwią-

zane z budynkiem” (BRI – Building Related Illness): choroba legionistów (zakażenie bakterią Le-

gionella), gorączka klimatyzacyjna oraz choroby nowotworowe wywoływane długotrwałym od-

działywaniem substancji rakotwórczych takich jak tytoń, azbest czy radon. W przypadku gdy 30%

użytkowników określa jakość powietrza w pomieszczeniu jako złą mówimy o „chorym budynku”.

Objawy SBS częściej występują w pomieszczeniach biurowych niż w mieszkaniach i wyraźnie czę-

ściej pojawiają się u kobiet niż u mężczyzn. Do przyczyn dolegliwości związanych z SBS zalicza-

my:

 emisję szkodliwych substancji chemicznych,

 zjawiska radiacyjne,

 zjawiska elektrostatyczne,

 czynniki biologiczne: grzyby, pleśnie oraz drobnoustroje,

 ograniczony strumień powietrza świeżego,

 wibracje i hałas.

Parametrem oceny narażenia człowieka na działanie szkodliwych substancji jest ich dawka

a nie stężenie lub jego rozkład. Dawkę tę można obliczyć mnożąc stężenie substancji przez współ-

czynnik pochłaniania oraz czas kontaktu. Iloczyn ten nosi nazwę ekspozycji (narażenia) zaś jego

jednostką jest [μghm

–

³].

Aby zmniejszyć ekspozycję należałoby zmniejszyć stężenie substancji szkodliwych lub czas

przebywania ludzi w zanieczyszczonym pomieszczeniu. Bardzo często skrócenie czasu przebywa-

nia jest niemożliwe (np. biura), należy więc skupić się nad zmniejszeniem stężeń. Można to osią-

gnąć poprzez redukcję emisji zanieczyszczeń lub doprowadzenie większego strumienia powietrza

świeżego (rozcieńczenie zanieczyszczeń).

Jakość powietrza ma znaczny wpływ nie tylko na zdrowie ludzi ale również na wydajność ich

pracy. Na podstawie dotychczasowych badań można zaobserwować następujące zależności [1]:

1) każde obniżenie o 10% odsetka ludzi niezadowolonych z jakości powietrza (w zakresie

25  70%) powoduje wzrost wydajności pracy o 1,1%;

2) na każdą zmianę jakości powietrza o poziom odpowiadający 1 decypolowi (w zakresie

2  13 decypola) wydajność pracy zmienia się o 0,5%;

3) każde dwukrotne zmniejszenie obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez

ludzi w zakresie 0,3  2 olfm

–2

podłogi

przy wydatku powietrza równym 10 ls

–1

·os

–1

powoduje

wzrost wydajności pracy o 1,6%;

4) każde dwukrotne zwiększenie wydatku wentylacji, tj. strumienia świeżego powietrza nawiewa-

nego do pomieszczeń w zakresie 0,8  5,3 ls

–1

·olf

–1

powoduje wzrost wydajności pracy

o 1,8%.

Rys.4.1. Ryzyko wystąpienia dolegliwości zdrowotnych określanych mianem SBS jako funkcja strumienia

powietrza wentylacyjnego [1]

Do oceny jakości powietrza odczuwanej przez ludzi wprowadzono dwie jednostki: ofl i pol.

Olf (łac. olfaktus – powonienie) – 1 olf jest to ogólna ilość zanieczyszczeń odczuwanych

przez ludzi wydzielana przez jedną wzorcową osobę (dorosły w wieku średnim o standardzie higie-

nicznym 0,7 kąpieli na dzień, codziennie zmieniający bieliznę, pracujący w biurze w pozycji sie-

dzącej w warunkach komfortu cieplnego).

Pol (łac. poluttio – zanieczyszczenie) – ze względu na moc źródła w praktyce inżynierskiej

nie stosuje się jednostki podstawowej ale jego dziesiątą część decypol. 1 decypol jest to stężenie

zanieczyszczeń powietrza wydzielanych przez jedną wzorcową osobę przy wydatku wentylacji

10 ls

–1

olf

0,1

decypol







(4.1)

Tab. 4.3. Jakość powietrza w decypolach

Opis słowny

Wartość

[decypol]

Powietrze zagrażające życiu

100

Powietrze wewnętrzne ze złymi warunkami dla zdrowia

Powietrze wewnętrzne ze dobrymi warunkami dla zdrowia

Powietrze zewnętrzne miasta

0,1

Powietrze zewnętrzne w górach

0,01

Odsetek osób niezadowolonych z jakości powietrza w funkcji wydatku wentylacji przypada-

jącą na jedną osobę wzorcową wyraża zależność:











































olf

exp

dla

100

395

(4.2)

gdzie:

– wydatek wentylacji w warunkach ustalonych, przypadający na jedną osobę wzorcową, [1s

–1

olf

–1

];

natomiast w funkcji decypola:

























decypol

dla

decypol

dla

exp

100

395

(4.3)

gdzie:
C

– jakość powietrza odczuwanego przez ludzi, [decypol].

Rys.4.2. Odsetek osób niezadowolonych z jakości powietrza w funkcji: a) wydatku wentylacji, b) decypola

4.3.1 O

BLICZENIA STRUMIENIA ZE WZGLĘDU NA STĘŻENIE

Stężenie CO

precyzyjnym wskaźnikiem zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach dla

przebywania ludzi. Wskaźnik oparty na stężeniu CO

odpowiada wskaźnikowi minimalnego stru-

mienia powietrza zewnętrznego dla pomieszczeń z zabronionym paleniem, dla małej aktywności

(<1,2 met).

Głównym producentem dwutlenku węgla w pomieszczeniu są przebywający w nim ludzie

(rys.4.3).

Rys.4.3.Ilość pobieranego tlenu i generowanego dwutlenku węgla przez osobę

dorosłą (ok. 176 cm, 66 kg)

Rys.4.4.Stężenie dwutlenku węgla w otoczeniu człowieka

Niejednokrotnie wentylacja grawitacyjna nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego rozcień-

czenia zanieczyszczeń gazowych takich jak CO

. Dopiero po wprowadzeniu wentylacji mechanicz-

nej uzyskuje się satysfakcjonujące rezultaty.

Rys.4.5.Przykładowe zmiany stężenie CO

w sali konferencyjnej przy wentylacji grawitacyjnej

źródło: Biuletyn informacyjny GAZEX W13, 1998

Rys.4.6. Przykładowe zmiany stężenie CO

w sali konferencyjnej przy wentylacji mechanicznej

źródło: Biuletyn informacyjny GAZEX W13, 1998

W tabeli 4.4 podano klasyfikację powietrza wewnętrznego w zależności od przyrostu stężenie

powyżej poziomu CO

w powietrzu zewnętrznym.

Tab.4.4. Przyrost stężenia CO

powyżej poziomu CO

w powietrzu zewnętrznym [2]

Kategorie

Przyrost stężenia CO

powyżej poziomu CO

w powietrzu zewnętrznym

[ppm]

Typowy zakres

Wartość standardowa

IDA 1 (WEW 1)

≤ 400

350

IDA 2 (WEW 2)

400 ÷ 600

500

IDA 3 (WEW 3)

600 ÷ 1 000

800

IDA 4 (WEW 4)

> 1 000

1 200

Jeżeli głównym zadaniem wentylacji jest usuwanie zanieczyszczeń w postaci gazów i par

strumień objętościowy powietrza wentylacyjnego może być obliczony z zależności:

];

[

)

(











dop

(4.4)

gdzie:
b

–

współczynnik korygujący uwzględniający nierównomierność wydzielania się zanieczyszczeń,
[kg·h

-1

–

ogólna ilość wydzielanych zanieczyszczeń w pomieszczeniu, [kg·h

-1

dop

–

dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń w pomieszczeniu, [kg·m

-3

–

stężenie zanieczyszczenia w powietrzu nawiewanym do pomieszczenia, [kg·m

-3

4.3.2 O

BLICZENIA STRUMIENIA ZE WZGLĘDU NA MINIMALNY WYMA-

GANY STRUMIEŃ POWIETRZA ŚWIEŻEGO

W pomieszczeniach, w których głównym źródłem zmiany stanu powietrza są ludzie i nie

uwzględniane są zyski ciepła od nasłonecznienia, strumień powietrza wentylacyjnego obliczyć

można z następującego wzoru:

];

[









(4.5)

gdzie:
n

–

liczba osób w pomieszczeniu, [-],

–

minimalny strumień powietrza świeżego przypadający na jedną osobę, [m

·h

-1



–

współczynnik jednoczesności przebywania ludzi, [-].

Wymaganą minimalną ilość powietrza wentylacyjnego (świeżego) przyjmować można na

podstawie następujących norm:

1. PN-83/B-03430/Az:3 2000:

a) Jeżeli okna są otwierane (wentylacja):

 gdy palenie jest niedozwolone pomieszczenia przeznaczone do stałego i czasowego po-

bytu i ludzi powinny mieć zapewniony dopływ co najmniej 20 m

·h

-1

powietrza ze-

wnętrznego na każdą osobę,

 przy dozwolonym paleniu tytoniu strumień powietrza powinien wynosić 30 m

·h

-1

dla

każdej osoby.

b) Jeżeli okna są nie otwierane (klimatyzacja):

 gdy palenie jest niedozwolone pomieszczenia przeznaczone do stałego i czasowego po-

bytu i ludzi powinny mieć zapewniony dopływ co najmniej 30 m

·h

-1

powietrza ze-

wnętrznego na osobę;

 przy dozwolonym paleniu tytoniu strumień powietrza powinien wynosić 50 m

·h

-1

dla

każdej osoby.

2. PN-EN 13779: minimalne wymagane strumienie powietrza wentylacyjnego zależne od katego-

rii pomieszczenia wg tej normy zamieszczone są wraz z klasyfikacją powietrza wewnętrznego

w tab.4.5.

Tab.4.5. Minimalny strumień powietrza świeżego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywa-

nia ludzi [2]

Kategoria

Jednostka

Strumień objętości powietrza zewnętrznego przypadający na osobę

Pomieszczenia z zakazem palenia

Pomieszczenia bez zakazu palenia

Typowy

zakres

Wartość

standardowa

Typowy

zakres

Wartość

standardowa

IDA 1 (WEW 1)

·h

-1

·os

-1

]

[l·s

-1

·os

-1

]

> 54

> 15

> 108

> 30

144

IDA 2 (WEW 2)

·h

-1

·os

-1

]

[l·s

-1

·os

-1

]

36 ÷ 54

10 ÷ 15

12,5

72 ÷ 108

20 ÷ 30

IDA 3 (WEW 3)

·h

-1

·os

-1

]

[l·s

-1

·os

-1

]

22 ÷ 36

6 ÷ 10

43 ÷ 72

12 ÷ 20

IDA 4 (WEW 4)

·h

-1

·os

-1

]

[l·s

-1

·os

-1

]

< 22

< 6

< 43

< 12

3. PN-EN 15251: minimalne wymagane strumienie powietrza wentylacyjnego zależne od katego-

rii pomieszczenia wg tej normy zamieszczone są wraz z klasyfikacją powietrza wewnętrznego

w tab.4.6 oraz 4.7.

Tab.4.6. Minimalny strumień powietrza świeżego przypadający na 1 użytkownika [4]

Kategoria komfortu

Strumień objętości powietrza zewnętrznego przypadający na osobę

[l·s

-1

] (m

·h

-1

)

10 (36,0)

7 (25,2)

III

4 (14,4)

Tab.4.7. Minimalny strumień powietrza świeżego przypadający na m

powierzchni [4]

Kategoria

komfortu

Strumień powietrza na m

pomieszczenia w zależności od emisyjności zanieczyszczeń

przez budynek

[l·s

-1

·m

-2

]

Bardzo niska emisyjność

Niska emisyjność

Nie bardzo niska emisyjność

0,50

1,00

2,00

0,35

0,70

1,40

III

0,20

0,40

0,80

4.3.3 O

BLICZENIA STRUMIENIA ZE WZGLĘDU NA ZYSKI CIEPŁA

W przypadku, gdy zasadniczym celem wentylacji jest usuwanie zysków ciepła jawnego ilość

powietrza wentylacyjnego określa się z zależności:





];

[













(4.6)

gdzie:



–

zyski ciepła jawnego w pomieszczeniu, [W]

–

ciepło właściwe powietrza, [kJ·kg

-1

·K

-1

]



–

gęstość powietrza, [kg·m

-3

–

temperatura powietrza nawiewanego, [C],

–

temperatura powietrza usuwanego, [C].

Dla pełnej klimatyzacji, której zadaniem jest utrzymanie w pomieszczeniu zadanej temperatu-

ry i wilgoci względniej, ilość nawiewanego powietrza obliczamy z zależności:

];

[









(4.7)

gdzie:



–

całkowite zyski ciepła w pomieszczeniu, [W]

–

entalpia właściwa powietrza nawiewanego, [kJ·kg

-1

–

entalpia właściwa powietrza w pomieszczeniu, [kJ·kg

-1

Uwaga!

W przypadku klimatyzacji zawsze liczymy strumień powietrza wymagany ze względów

higienicznych (z uwzględnieniem ilości osób) oraz strumień wynikający z policzonych zy-

sków ciepła. Następnie do dalszych obliczeń przyjmujemy większy z nich.

[1]

Fanger, Popiołek, Wargocki: Środowisko wewnętrzne. Wpływ na zdrowie, komfort

i wydajność pracy. Politechnika Śląska. Gliwice, 2003

[2]

PN-EN 13779:2007 „Wentylacja budynków niemieszkalnych – Wymagane właściwości

systemów wentylacji i klimatyzacji”

[3]

PN 03430: 1983 (Z3 – 2000) „Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania

zbiorowego i użyteczności publicznej”

[4]

PN-EN 15251 „Parametry projektowe dla środowiska wewnętrznego i ich wpływ na cha-

rakterystykę energetyczną budynku w zakresie jakości powietrza, komfortu termicznego,

oświetlenia i akustyki”;

Nazwa pliku:

Klimatyzacja, rozdział 4

Katalog:

C:\Users\Agatom\Documents

Szablon:

C:\Users\Agatom\AppData\Roaming\Microsoft\Szablony\Norm

al.dotm

Tytuł:

Klimatyzacja

Temat:

Materiały pomocnicze do ćwiczeń

Autor:

mgr inż. Agnieszka Sadłowska-Sałęga

Słowa kluczowe:

Komentarze:

Data utworzenia:

2010-11-09 14:00:00

Numer edycji:

Ostatnio zapisany:

2010-11-14 21:01:00

Ostatnio zapisany przez:

Agatom

Całkowity czas edycji:

1 053 minut

Ostatnio drukowany: 2010-11-14 21:02:00
Po ostatnim całkowitym wydruku

Liczba stron:

Liczba wyrazów: 2 359 (około)

Liczba znaków: 14 155 (około)

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Klimatyzacja Rozdzial5
Klimat, rozdział mgr
Klimatyzacja Rozdzial4
Klimatyzacja Rozdzial5
Klimatyzacja Rozdzial5
KLIMATY ZIEMI
Zmiany klimatu w świecei permskim
Dlaczego klimat się zmienia(1)
Podstawy zarządzania wykład rozdział 05
Elementy klimatu
Szczyt klimatyczny ONZ w Kopenhadze[1]
2 Realizacja pracy licencjackiej rozdziałmetodologiczny (1)id 19659 ppt
Uwarunkowania i charakterystyczne cechy klimatu w Polsce
Ekonomia rozdzial III
pogoda i klimat (simple)
rozdzielczosc
Rodzaje klimatów na świecie
Zmiany klimatu

więcej podobnych podstron