Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Хакон Скистад (Hakon Skistad)

Ассоциация "АВОК" при помощи фирмы "Арктика" выпустила новую книгу "Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях".

Книга представляет собой справочное руководство, основанное на результатах совместных усилий специалистов стран Европы. Она снабжена легким в понимании справочным материалом для разработки систем вытесняющей вентиляции, содержит множество блок-схем и графиков, облегчающих восприятие материала.

Руководство можно условно разделить на два раздела. В первом приводятся общие сведения о физической картине распространения воздушных и тепловых потоков в помещениях с вытесняющей вентиляцией, о конвективных потоках, формируемых над источниками тепловыделений, воздухораспределителях, применяемых для подачи воздуха в помещения. Во втором разделе - примеры расчета вытесняющей вентиляции для ряда непроизводственных помещений: ресторана, офиса, учебной аудитории и т.п.

Книга предназначена для инженеров по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха, а также для научных работников, аспирантов, студентов высших учебных заведений и конечно, архитекторов.

Предисловие

Целью данного справочного руководства является обеспечение европейских инженеров всесторонним, соответствующим современным требованиям и легким в понимании справочным материалом для разработки систем вытесняющей вентиляции. В руководстве учитываются практический опыт и результаты исследований авторов – членов рабочей группы. Решение о необходимости создания такого руководства было принято Техническим комитетом REHVA в апреле 2000 года на генеральной ассамблее в Стамбуле.

Деятельность Технического комитета REHVA за последние годы преследует такие цели:

I. Предоставление европейским инженерам возможности получения доступа к передовому техническому опыту специалистов стран Европы.

II. Практическое обеспечение технической поддержки, учитывающей результаты последних исследований, разработок и конструкторских работ.

Данное справочное руководство по вытесняющей вентиляции является непосредственным результатом совместных усилий специалистов стран Европы. Хотя вытесняющая вентиляция фактически используется уже в течение сотен лет, ее научным изучением впервые занялся В. В. Батурин только в 1940 году.

Вытесняющая вентиляция была разработана и использовалась в основном в Скандинавских странах. Вначале, в семидесятых годах, она применялась в производственных зданиях, а затем, в конце восьмидесятых годов, она стала также широко использоваться в непроизводственных коммерческих зданиях. Однако в остальной Европе зачастую отвергался практический опыт, полученный в этой области.

Системы вытесняющей вентиляции имеют два основных преимущества перед традиционными перемешивающими системами.

Во-первых, они обеспечивают более высокое качество воздуха в обслуживаемой зоне помещения и осуществляют удаление загрязняющих веществ с более высокими концентрациями, чем обычные перемешивающие системы распределения воздуха.

Во-вторых, в них достигается более эффективное использование энергии, т. к. удаляемый из помещения загрязненный воздух обычно имеет более высокую температуру, чем температура воздуха в обслуживаемой зоне. Это обстоятельство позволяет при фиксированных тепловыделениях (при той же тепловой нагрузке) обеспечивать более высокую температуру приточного воздуха.

Целью данного справочного руководства является упрощение и облегчение практического проектирования систем вытесняющей вентиляции. В руководстве также учитываются различные вопросы, связанные с хорошо известными понятиями: свободный конвективный поток, стратификация по высоте и распределение концентрации, температуры и скорости воздуха в вентилируемом помещении.

Мы очень надеемся, что идеи этого нового направления будут распространяться в среде специалистов REHVA, в особенности в части обмена технической информацией как средства распространения практических знаний. По нашему мнению, знания представляют собой не интуитивные и мгновенные действия, а скорее, процесс, формирующий идеи, не просто отражающие действительность, а положительно преобразующие эту действительность.

Представим себе будущее технологии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) в Европе, от Сантьяго-де-Компостела до Москвы, от Хельсинки до Палермо, в качестве примера прагматизма для Европы. Если Европа уже отдала должное американским руководствам в этой области, может быть, с годами это внимание разовьется в свой, европейский путь в технологии ОВК.

Представляется, что хотя в настоящее время имеется множество интересных технологических ответов на запросы новых знаний, сделано еще слишком мало для удовлетворения истинных потребностей по распространению этих знаний. Сейчас имеется слишком много технической информации, в том числе в Интернете, слишком много стандартов ЕС, слишком много вариантов выбора. Все это вызывает лишь выражение отчаяния на лице человека, владеющего мощным инструментом, но не имеющего ни малейшего представления, как им воспользоваться.

Поэтому REHVA видит свою задачу в том, чтобы показать людям, как применить имеющийся инструмент, такой как «Руководство по вытесняющей вентиляции», основанный на опыте людей, которые годами вырабатывали и применяли полученные знания.

Livio de Santoli, председатель Технического комитета REHVA, профессор Римского университета, La Sapienza

Рабочая группа

Эта книга была написана в процессе многочисленных дискуссий в рабочей группе в период с октября 2000 года до сдачи в печать в августе 2002 года. В состав этой группы входили:

• Livio de Santoli, профессор Римского университета, вице-президент REHVA, Италия;
• Olli Seppanen, профессор Технологического университета Хельсинки, вице-президент REHVA, Финляндия;
• Derrick Braham, главный инженер F.C.I.B.S.E. CIBSE – зарегистрированное Общество инженеров систем жизнеобеспечения зданий, Лондон, Великобритания;
• Peter V. Nielsen, профессор университета г. Аальборг, Дания;
• Elisabeth Mundt, д-р философии, Королевский технологический институт KTH, Стокгольм, Швеция;
• Kim Hagstrom, магистр естественных наук, AFMANE – Ассоциация финских производителей оборудования кондиционирования воздуха, Хельсинки, Финляндия;
• Hakon Skistad, магистр естественных наук, SINTEF, Тронгейм, Норвегия.

Рецензенты

Рецензировали эту книгу и сделали ценные предложения по ее улучшению:

• Jacqueline Balian, CIBSE, Великобритания;
• Ben Bronsema, Нидерланды;
• Eric Curd, Великобритания;
• Klaus Fitzner, Институт Германа Ричеля, Берлинский технический университет;
• Gian Vincenzo Fracastoro, Политехнический институт г. Торино, Италия;
• Karel Hemzal, Чешский технический университет, Прага;
• Miroslav V. Jokl, Чешский технический университет, Прага;
• Egidijus Juodis, Литовский технический университет;
• Hideki Kubota, профессор университета Хоккайдо, Саппоро, Япония;
• Alfred Moser, ETH, Цюрих, Швейцария;
• Eimund Skaret, Норвегия.

Наша признательность

Данная книга явилась результатом усилий многих людей. Со времени ее первого представления и обсуждения на конференции «Clima 2000» в сентябре 2001 г. в Неаполе мы получили множество ценных комментариев от специалистов со всего мира. Мы хотели бы отметить следующих специалистов и выразить им нашу особую благодарность:

• Verity и Derrick Braham, многократно, с большим энтузиазмом редактировавших стиль изложения, что было особенно ценно, так как английский язык не является родным языком авторов;
• Профессору Klaus Fitzner, выполнившему особенно основательный обзор и отметившему неизвестные нам факты;
• Г-же Astrid B. Lundquist, художникуоформителю SINTEF, Трондхейм, проделавшей работу по внешнему оформлению книги.

Предисловие к российскому изданию

Системы вытесняющей вентиляции (Displacement Ventilation, DV) продолжают интересовать специалистов отрасли у нас в стране и за рубежом. Этот интерес определяется двумя причинами: одна из них – «нетрадиционность» методов их расчета; вторая состоит в том, что область применения вытесняющей вентиляции, методы проектирования и регулирования до настоящего времени четко не определены.

Появившиеся в последнее время в нашем журнале статьи из зарубежных источников на тему вытесняющей вентиляции, также не дают исчерпывающего ответа на многие вопросы, затрудняющие практическое использование опубликованных материалов.

Публикуемое в серии «Техническая библиотека “АВОК”» справочное руководство REHVA «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» в значительной степени восполняет этот пробел.

Руководство можно условно разделить на два раздела. В первом приводятся общие сведения о физической картине распространения воздушных и тепловых потоков в помещениях с вытесняющей вентиляцией, о конвективных потоках, формируемых над источниками тепловыделений, воздухораспределителях (ВР), применяемых для подачи воздуха в помещения. Во втором разделе – примеры расчета вытесняющей вентиляции для ряда непроизводственных помещений: ресторана, офиса и т. п.

Руководство в значительной степени обобщает исследования и опыт проектирования вытесняющей вентиляции, разработки и производства воздухораспределителей в Скандинавских странах. Многие положения руководства, на наш взгляд, представляются недостаточно обоснованными, в частности: «правило 50 %», принимаемый характер изменения температуры воздуха по высоте помещений, «вольное» обращение с санитарными нормами и т. п. Однако, учитывая большой опыт, накопленный в Скандинавских странах, принимаемые в руководстве допущения, в ряде случаев можно считать оправданными. Раздел руководства, касающийся воздухораспределителей для вытесняющей вентиляции, заслуживает особого внимания, поскольку подобные исследования, насколько нам известно, проводились в очень небольшом объеме. Речь идет, в первую очередь, о размерах зоны дискомфорта («примыкающей зоны»), формирующейся перед воздухораспределителем в зависимости от его конструкции, размеров, расхода воздуха и разности температуры приточного воздуха и воздуха помещения. Знание размеров примыкающей зоны особенно важно для непроизводственных помещений, где обычно бывает немного вариантов по размещению воздухораспределителей, а с другой стороны, требования к параметрам воздуха достаточно «жесткие», хотя бы относительно производственных зданий. В руководстве подробно представлены результаты исследований воздухораспределителей для вытесняющей вентиляции, приводятся зависимости для расчета размеров примыкающей зоны и параметров воздуха в ней. К сожалению, в руководстве не рассматриваются конструкции воздухораспределителей, обеспечивающие заданный характер распространения приточного потока. Авторы также обращают внимание на частое несовпадение данных производителя воздухораспределителей и расчетных данных.

В качестве альтернативы предлагается проводить экспериментальные исследования принимаемого к установке воздухораспределителей для каждого конкретного случая, что вряд ли представляется реальным.

Следует отметить, что принципы расчета систем вентиляции помещений с избыточными тепло- или теплогазовыделениями и подачей приточного воздуха в нижнюю зону помещения достаточно (по существу принципы, положенные в основу вытесняющей вентиляции) подробно представлены в отечественной литературе.

Явление температурной стратификации, «температурное перекрытие и тепловая подушка» в вентилируемом помещении подробно изучены в работах А. Н. Селиверстова, Е. В. Кудрявцева, В. В. Батурина, И. А. Шепелева применительно к аэрации горячих цехов, являющейся частным и наиболее сложным случаем вытесняющей вентиляции. Метод позонных тепловых балансов, позволяющий разделить тепловыделения от источников в помещении по зонам, рассчитать теплообмен в помещении с учетом взаимного влияния зон друг на друга, предложен В. Н. Богословским, И. А. Шепелевым, Е. О. Шилькротом. Вентиляция Большого зала Московской консерватории (проект 1901 г.) также организована по принципу вытесняющей вентиляции с подачей воздуха под кресла. Знакомство российских специалистов с европейским руководством, безусловно, будет полезным и окажет практическую помощь при проектировании вытесняющей вентиляции.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Е. Шилькрот

Заказать книгу