6 Воздухообмен в расчётном помещении.
6.1 Расчет воздухообмена по избыткам. Расчётный воздухообмен определяется на ассимиляцию избыточных тепло- и влаговыделений графоаналитическим способом по I-d диаграмме.
Расход приточного воздуха, м 3 /ч, определяется для холодного, переходного и теплого периодов года исходя их преобладающих вредных выделений:
а) по избыткам явной теплоты: ; (40)
б) по избыткам полной теплоты: ; (41)
в) по избыткам влаги: , м 3 /ч (42)
где Qя, Qnf – избытки явной и полной теплоты (тепловой баланс), Вт; w – поступления влаги, г/ч; C – теплоемкость воздуха, С = 1 кДж/кг·°С; ti, Ji, di — температура, энтальпия и влагосодержания приточного воздуха поступающего в помещение. tin, Jin, din — температура, энтальпия и влагосодержания удаляемого воздуха из верхней зоны помещения.
Определим температуру воздуха верхней зоны помещения:
а) в теплый период года tin=tН А +(1÷1,5)=22+1=23ºС (43)
б) в переходный период года tin=10ºС; IПР=26,5 кДж/кг (44)
в) в холодный период года
В помещениях с теплоизбытками: tin=twz-Δt
где Δt – допустимый недогрев приточного воздуха, ºС.
Для жилых и общественных зданий если hпом≥3 м, то Δt=5÷8ºС. больше понижения температуры tin возможно после подтверждения расчета воздухоопределения.
Температуру tinудаляемого воздуха из верхней зоны будем определять с помощью температурного градиента, по формуле:
где H – высота помещения, H=6,4 м;
hРЗ – высота рабочей зоны, hРЗ=2 м;
grad t – среднее увеличение температуры наружного воздуха на 1 м высоты, зависит от теплонапряженности объёма помещения:
а) холодный период
, тогда grad t=0ºС.
б) переходный период
, тогда grad t=0,3ºС.
в) теплый период
, тогда grad t=0,5ºС.
Направление луча процесса на I—d диаграмме определяют угловым коэффициентом ε:
а) переходный период
б) теплый период
в) холодный период
Расход приточного воздуха определяется для холодного, переходного и тёплого периодов исходя из преобладающих вредных выделений:
а) по избыткам явной теплоты: м 3 /ч
б) по избыткам полной теплоты: м 3 /ч
в) по избыткам влаги: м 3 /ч
а) по избыткам явной теплоты: м 3 /ч
б) по избыткам полной теплоты: м 3 /ч
в) по избыткам влаги: м 3 /ч
Результаты расчета сведены в таблице 8.
Таблица 8 – Расчетные параметры вентиляционного воздуха и требуемые воздухообмены в расчетном помещении
Способы осушения воздуха: ассимиляция, адсорбция, конденсация
Избыточная влага является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий, особенно в российских условиях. Намокшие стены под действием низких температур замерзают, в результате бетон и кирпичная кладка растрескиваются, а это приводит к преждевременному выходу зданий и сооружений из строя. Не столь катастрофичны, но, тем не менее, значительны последствия избыточной влажности при хранении различного рода материалов и изделий. Колебания влажности негативно влияют на свойства материалов. Всего лишь несколько примеров таких проявлений:
— заржавевшие металлические изделия и конструкции,
— пораженные коррозией выключатели и контакты,
— пониженное электрическое сопротивление изолирующих материалов,
— слежавшиеся порошки и сахар,
— плесень на текстильных изделиях и мехах,
— размягчившиеся и разрушенные картонные коробки,
— изменение окраски и появление пятен на упаковках и готовой продукции.
Помимо решения названных проблем, с помощью эффективных методов осушения можно:
— поддерживать прочность несущих конструкций различного рода объектов, включая плавательные бассейны, ледовые арены, гидротехнические сооружения;
— защищать от запотевания окна и стеклянные потолки в административных и жилых зданиях;
— повысить качество отделочных работ при ремонте квартир за счет просушки без температурных деформаций использованных покрытий стен, пола и потолка;
— ликвидировать последствия наводнений, просушивать новые строительные объекты;
— удалять влагу с поверхности музыкальных инструментов, линз фото- и кинокамер, ковровых покрытий, внутри книжных шкафов и кладовок в дождливый период;
— увеличивать продолжительность хранения гигроскопических материалов: лекарств, стиральных порошков, строительных материалов, а также сыпучих продуктов;
— поддерживать низкий уровень влажности при производстве пищевых продуктов, резиновых изделий и пластмасс, при обработке древесины, при выделке меховых шкурок;
— сохранять товарный вид одежды и упаковки;
— снижать рост бактерий и т.д.
Известно три основных метода осушения воздуха внутри зданий и сооружений: ассимиляция, адсорбция, конденсация
Ассимиляция. Метод основан на физической способности теплого воздуха удерживать большее количество водяных паров по сравнению с холодным. Он реализуется средствами вентиляции с предварительным подогревом свежего воздуха (см. рис. 1).
Рис. 1. Осушение воздуха методом ассимиляции
Данный метод в ряде случаев (бассейны, погреба, складские помещения, гальванические цеха и т.п.) является недостаточно эффективным в силу двух причин:
1. Способность поглощения воздухом водяных паров ограниченна и непостоянна, так как зависит от времени года, температуры и абсолютной влажности атмосферного воздуха.
2. Рассматриваемый метод характеризуется повышенным энергопотреблением в связи с наличием безвозвратных потерь явного (расходуемого на подогрев приточного воздуха) и скрытого тепла (содержащегося в удаляемых с воздухом парах воды). При этом скрытая часть тепла (энтальпия), определяемая теплотой испарения воды, составляет значительную долю общих потерь. С каждым килограммом влаги теряется 580 ккал (2,4 мДж).
Адсорбция. Этот метод основан на сорбционных (влагопоглощающих) свойствах некоторых веществ – сорбентов. Имея пористо-капиллярную структуру, сорбенты извлекают водяной пар из воздуха. По мере насыщения сорбента влагой эффективность осушения снижается. Поэтому сорбент нужно периодически регенерировать, т.е. выпаривать из него влагу путем продувания потоком горячего воздуха (см. рис. 2).
Рис. 2. Адсорбционный метод осушения
Несмотря на повышенное энергопотребление в связи с наличием безвозвратных потерь явного и скрытого тепла, данный метод более экономичен. В отличие от ассимиляции происходит нагрев относительно небольшого количества воздуха в регенерирующем плече (ок. 25 – 30% от количества воздуха, циркулирующего в основном контуре) до значительно более высоких температур (порядка 150 –0С). К недостаткам метода относится ограниченный срок службы сорбента, особенно в случае использования солей лития, подверженных вымыванию при отклонении от номинальных технологических режимов работы. Более практичным является использование силикагеля на стекловолоконном носителе.
Конденсация. Этот метод основан на принципе конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, при охлаждении его ниже точки росы.
Метод реализуется с использованием принципа теплового удара, создаваемого при работе холодильного контура, с расположенными непосредственно друг за другом испарителем и конденсатором. (см. рис. 3).
Рис. 3. Конденсационный метод осушения
Преимущества конденсационного и адсорбционного методов осушения воздуха наглядно представлены на графике (см. рис. 4).
Рис. 4. Эффективность работы осушителей разного типа
У конденсационных осушителей с ростом температуры воздуха увеличивается влагосъем на 1 кВт потребляемой энергии. У адсорбционных осушителей указанная зависимость является обратной и менее выраженной. Кроме того, эффективность конденсационных осушителей резко падает с уменьшением относительной влажности воздуха, в то время как у адсорбционных осушителей данная зависимость значительно слабее. В результате можно четко выделить области преимущественного использования каждого из сопоставляемых типов осушителей. С экономической точки зрения конденсационный метод более эффективен по сравнению с сорбционным при высоких значениях температуры и относительной влажности. Вместе с тем сорбционные осушители способны поддерживать чрезвычайно низкую относительную влажность, вплоть до 2% при температурах до 20С.
Применение сорбционных осушителей является оправданным на ледовых площадках, молокозаводах, в винных и пивных погребах, охлаждающих туннелях, морозильных камерах, овощехранилищах и т.п. В плавательных бассейнах, где согласно действующим нормативам температура воды должна быть не менее 26С, а температура воздуха – превышать ее на 1–2С, безусловными преимуществами обладают осушители конденсационного типа. Аналогичная ситуация имеет место при сушке пиломатериалов, проведении косметических ремонтов помещений, в музеях, зрительных залах, котельных, прачечных и на ряде других объектов подобного рода.
Преимущественные температурно-влажностные условия использования конденсационных и адсорбционных осушителей воздуха представлены на графике (см. рис. 5).
Рис. 5. Преимущественные области использования различных методов осушения
Основные производители с широких охватом по производительности, типу оборудования и способам осушения: Calorex, Dantherm, DanVex, Master и другие менее специализированные брэнды.
Подобрать осушитель воздуха конденсационный, адсорбционный для бытовых и промышленных целей и купить лучший вариант по цене и характеристикам в СПб: (812)702-76-82
Основные методы осушения воздуха
Избыточная влага является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий , особенно в российских условиях, когда намокшие стены под действием низких температур замерзают, в результате чего бетон и кирпичная кладка подвержены растрескиванию, что приводит к преждевременному выходу сооружений из строя. Не столь катастрофичны, но, тем не менее, значительны последствия избыточной влажности при хранении различного рода материалов и изделий. Для всех материалов существует состояние, в котором они находятся в равновесии с окружающей средой. Чаще всего колебания влажности являются единственным либо наиболее важным фактором, вызывающим нестабильность свойств материалов.
Ниже приводятся несколько примеров проявления негативного влияния повышенной влажности:
- заржавевшие металлические изделия;
- слежавшиеся порошки и сахар;
- пораженные коррозией выключатели и контакты;
- пониженное электрическое сопротивление изолирующих материалов;
- плесень на текстильных изделиях и мехах;
- размягчившиеся и разрушенные картонные коробки;
- потеря окраски и появление пятен на упаковках и готовой продукции. При использовании эффективных методов и средств борьбы с избыточной влажностью достигаются следующие результаты:
- Продолжительность хранения увеличивается, так как сдерживается развитие различных процессов, вызывающих ухудшение потребительских свойств;
- Сохраняется стабильность упаковочного материала;
- Достигается оптимальное содержание влаги в продукции, удается избежать ее коагуляции. Наряду с указанным, поддержание необходимого уровня влажности является ключевым фактором обеспечения ряда технологических процессов производства. При этом достигается следующее:
- Сохраняются первоначальные характеристики активных компонентов в сырьевых материалах и полуфабрикатах;
- Снижается рост бактерий;
- Уменьшаются затраты на техническое обслуживание и длительность простоев в результате предотвращения прилипания перерабатываемых продуктов к технологическому оборудованию и его засорения;
- Устраняются колебания качества вследствие изменения влажности или температуры.
Метод основан на физической способности теплого воздуха удерживать большее количество водяных паров по сравнению с холодным. Указанный метод реализуется средствами вентиляции с предварительным подогревом свежего воздуха. Схематично осушка воздуха методом ассимиляции представлена на рис. 1.
Данный метод в ряде случаев (бассейны, погреба, складские помещения, гальванические цеха и т.п.) является недостаточно эффективным в силу двух причин:
- Способность поглощения воздухом водяных паров ограничена и не постоянна, будучи зависима от времени года, температуры и абсолютной влажности атмосферного воздуха.
- Рассматриваемый метод характеризуется повышенным энергопотреблением в связи с наличием безвозвратных потерь явного (расходуемого на подогрев приточного воздуха) и скрытого (содержащегося в удаляемых с воздухом парах воды) тепла. Следует отметить, что скрытая часть тепла (энтальпии), определяемая теплотой испарения воды, составляет значительную долю общих потерь. С каждым килограммом влаги при этом теряется 580 ккал (2,4 мДж).
Этот метод основан на сорбционных (влагопоглощающих) свойствах некоторых веществ сорбентов . Имея пористо капиллярную структуру с химическим импергированием, сорбенты извлекают водяной пар из воздуха. По мере насыщения сорбента влагой эффекивность осушения снижается. Поэтому сорбент нужно периодически регенерировать, т.е. выпаривать из него влагу путем продувания потоком горячего воздуха. Схематично осушка воздуха методом адсорбции представлена на рис. 2.
К недостаткам рассматриваемого метода, как и в предыдущем случае, относится повышенное энергопотребление в связи с наличием безвозвратных потерь явного и скрытого тепла. При этом следует отметить, что в данном случае осуществляется нагрев относительно 
небольшого количества воздуха в регенерирующем плече (ок. 25 30% от количества воздуха, циркулирующего в основном контуре) до значительно более высоких температур (порядка 150 °С). К недостаткам также относится ограниченный срок службы сорбента, особенно в случае использования солей лития, подверженных вымыванию при отклонении от номинальных технологических режимов работы. Более практичным является использование силикагеля на стекловолоконном носителе. Принцип действия адсорбционных осушителей производства фирмы HB COTES A/S (Дания) представлен на рис.3
Этот метод основан на принципе конденсации водяных паров , содержащихся в воздухе, при охлаждении его ниже точки росы. Осушка воздуха с использованием конденсационного метода схематично представлена на рис. 4.
Метод реализуется с использованием принципа теплового удара, создаваемого при работе холодильного контура с расположенными непосредственно друг за другом испарителем и конденсатором. Принцип действия осушителей конденсационного типа производства фирмы DANTHERM A/S (Дания) представлен на рис. 5.
Осушитель конденсационного типа состоит из компрессорной холодильной установки, используемой для создания охлажденной поверхности, и вентилятора, подающего воздушные массы на эту поверхность для обеспечения контакта с ней влажного воздуха. Воздух, прошедший через систему осушения и, следовательно, утративший определенную часть содержащейся в нем влаги, вновь подается в помещение и смешивается с находящимся в нем воздухом. Таким образом, абсолютная и относительная влажность воздуха в помещении постепенно снижаются. Характерной особенностью метода является тот факт, что соответствующие энергетические переходы осуществляются в пределах замкнутого консервативного цикла, формируемого в пределах обслуживаемого помещения, внутри которого имеет место рециркуляционный воздухообмен. В качестве отдельных компонент теплового баланса выступают регенерация энергии за счет перехода скрытого тепла в явное при конденсации удаляемой влаги, а также преобразование электрической и механической энергии, связанной с работой компрессора и вентиляторов, в явное тепло. В результате количество тепла, отдаваемого на конденсаторе, превышает количество тепла, отбираемого на испарителе. Вследствие этого, наряду с осушением воздуха, осуществляется его подогрев. При этом разница температур на входе и выходе из осушителя находится в пределах 35 °С .
Сопоставление конденсационного и сорбционного методов осушения воздуха представлено на рис.6
Обращает на себя внимание, что у конденсационных осушителей с ростом температуры воздуха имеет место увеличение влагосъема на 1 кВт потребляемой энергии. У адсорбционных осушителей указанная зависимость является обратной и менее выраженной по сравнению с конденсационными осушителями. Кроме того, эффективность конденсационных осушителей резко падает с уменьшением относительной влажности воздуха, в то время как у адсорбционных осушителей данная зависимость значительно слабее. В результате можно четко выделить области преимущественного использования каждого из сопоставляемых типов осушителей, что на рис. 6 обозначено затенением. С экономической точки зрения конденсационный метод является более эффективным по сравнению с сорбционным при высоких значениях температуры и относительной влажности. Вместе с тем, сорбционные осушители способны поддерживать чрезвычайно низкую относительную влажность, вплоть до 2%, при температурах до 20°С. Применение сорбционных осушителей является оправданным на ледовых площадках, молокозаводах, в винных и пивных погребах, охлаждающих туннелях, морозильных камерах, овощехранилищах и т.п. В плавательных бассейнах, где согласно действующим нормативам температура воды должна быть не менее 26 °С, а температура воздуха должна превышать ее на 12 °С, безусловными преимуществами обладают осушители конденсационного типа. Аналогичная ситуация имеет место при сушке пиломатериалов, проведении косметических ремонтов помещений, в музеях, зрительных залах, котельных, прачечных и на ряде других объектов подобного рода.
Ассимиляция (вентиляция)
Ассимиля́ция (вентиляция) — способность воздуха поглощать влагу, вредные пары и газы. Способность поглощения увеличивается с ростом температуры воздуха.
Метод ассимиляции — метод удаления влаги в вентиляции. Принцип действия: воздух нагревается, ассимилирует влагу, затем удаляется из помещения. При необходимости, после удаления воздуха можно понизить его температуру, что позволит сконденсировать удаляемую влагу и вернуть воздух с меньшей влажностью. При методе ассимиляции свежий воздух предварительно подогревается до необходимой температуры, после чего подается в помещение.