Delist.ru

Моделирование адаптивной системы вентиляции в помещениях общественных зданий большого объема (17.11.2009)

Автор: Сырых Павел Юрьевич

Конвективные потоки от людей служат переносчиками информации об их месторасположении и их количестве (способы и средства контроля подробно рассмотрены в 4 главе). АСВ подаёт в зону дыхания, где находятся люди, воздух в количестве, необходимом для обеспечения санитарной нормы.

Особенности работы АСВ при использовании в качестве индикатора концентрацию СО2:

место изменения концентрации СО2 на датчике в припотолочном пространстве определяет зону нахождения людей в помещении;

величина изменения концентрации углекислого газа в верхней зоне помещения даёт информацию о количестве посетителей;

концентрация СО2 служит индикатором только при выключенной АСВ в рассматриваемой зоне помещения;

минимальный интервал времени работы СВ задаётся исходя из среднего времени пребывания человека в зоне (см. гл. 4).

При реализации АСВ в каждой зоне помещения устраивается своя автономная приточная и вытяжная системы, которые работают совместно, при этом воздухообмен осуществляется в каждой зоне помещения в зависимости от достижения в ней пороговой концентрации СО2. При качестве воздуха не ниже требуемого и отсутствии людей в рассматриваемой зоне допускается выключенное состояние вентиляционных установок.

На рисунке 3 представлен алгоритм работы АСВ.

где ?? - время движения конвективного потока от человека до датчика, сек; С1 – концентрация СО2 на датчике в текущий момент времени, г/м3; Сфон – концентрация СО2 на датчике при естественной СВ, г/м3;

Спорог – концентрация СО2 принятая для включения СВ, г/м3;

Nmin – количество обслуживающего персонала;

Nрасч – количество людей в зоне, определённое из условия нормы площади на человека для помещения данного назначения.

При пиковом заполнении помещения посетителями будут работать все приточные установки. В остальное время установки обеспечивают периодическую и многозональную работу АСВ во всём помещении БО.

Энергосбережение при работе АСВ достигается за счёт сведения к минимуму времени суммарной работы приточных и вытяжных установок.

Контроль качества воздушной среды помещения по изменению концентрации СО2 позволяет обеспечить позонное управление СВ в зависимости от заполняемости людьми каждой зоны.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию распространения СО2 в воздухе помещений БО, с целью определения возможности использования измерений концентрации СО2 как индикатора присутствия людей в помещении и их количества. Для получения достоверных экспериментальных значений собраны статистические данные изменения концентрации СО2 в помещениях различного назначения и объёма. Cодержание СО2 в воздухе помещений определялось с помощью газоанализатора ПГА-6.

Распределение СО2 по высоте исследовалось в ТЦ «Галион». Измерения параметров МК проводились по помещениям и этажам здания. Помещения различного назначения отличались разной высотой потолков, от 3-х до 5 метров. Все помещения здания по трём этажам объединены лестнично-лифтовым холлом в единый воздушный объём, что позволяет считать здание ТЦ как единое помещение БО.

Измерения проводились в 3 этапа при различных условиях.

На рисунке 4 представлен график изменения концентрации СО2 по высоте здания в соответствии с результатами измерений. За значения концентрации на этаже принималось осреднённое значение, полученное по результатам измерений в нескольких точках. Под условной высотой понимается уровень, на котором проводилось измерение, относительно уровня земли.

Из графика видно, что при выключенной вентиляции и отсутствии посетителей СО2 – «тонет» в воздухе; при наполнении помещения людьми происходит всплытие СО2 в верхнюю часть здания; при работе механической СВ концентрация СО2 практически не меняется по высоте.

Чтобы отследить динамику изменения концентрации СО2, для эксперимента выбрано помещение малого объёма на примере класса при проведении в нём занятий. Размеры класса - 15*8 метров и высотой 3 метра. Поскольку характер распространения СО2 в помещении БО при выключенной СВ не меняется, полученные результаты измерений являются автомодельными для помещений БО. Концентрация СО2 контролировалась на высоте 1 и 1,5 метра.

На рисунке 5 представлен график изменения концентрации СО2 во времени на соответствующих высотах. Из графика видно, что уже через 3 минуты после окончания занятий при снижении концентрации в помещении происходит «опрокидывание» концентрации СО2 и концентрация в нижней части помещения становится выше, чем в верхней зоне. Такое явление объясняется снижением количества студентов в помещении, что приводит к постепенному возврату СО2 в нижнюю часть помещения в связи с сокращением количества восходящих конвективных потоков.

Проведённый эксперимент подтверждает связь динамики концентрации СО2 по высоте помещения с переменным количеством людей находящихся в нём.

?l?F????&?

исследован процесс истечения в воздушную среду СО2 из сосуда, находящегося под небольшим давлением, с использованием инфракрасной камеры (ИК), в качестве которой принят миниатюрный тепловизор Photon. Интенсивность изменения температуры истекающего СО2 в воздухе помещения соответствует процессу остывания воздуха, выдыхаемого человеком.

Результаты исследования подтвердили, что температура СО2 при струйном течении быстро принимает значение температуры окружающей среды. Это означает, что температуру воздуха выдыхаемого человеком можно считать равной температуре воздуха помещения, тем более, что разность температуры в этом случае меньше, чем в эксперименте. Полученные результаты позволили сделать вывод, что при всплытии СО2 с конвективными потоками, идущими от человека, температура СО2 будет равна температуре воздуха в конвективном потоке, формируемом воздухом при обтекании тела

В четвёртой главе рассмотрена модель переноса СО2 в припотолочном пространстве. На основе указанной модели получена оценка величины изменения концентрации СО2 на датчике при наличии человека в рабочей

Расчёт изменения концентрации СО2 по высоте помещения по формуле Больцмана отражает установившееся распределение СО2 по высоте, при равновесном газовом режиме в помещении.

где М - молярная масса СО2, кг/моль; g – ускорение свободного падения, м2/с; Z – высота над тепловым источником, м; R – универсальная газовая постоянная, Дж/мольхК; Т – абсолютная температура газа, К.

При равновесном газовом режиме концентрация СО2 должна с высотой уменьшаться, как показано на рисунке 7. Результаты же экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что в присутствии людей концентрация СО2 с высотой увеличивается, несмотря на то, что СО2 тяжелее воздуха. При исчезновении людей из помещения, распределение СО2 по высоте приходит в соответствии с законом Больцмана.

Это означает, что в помещении с людьми должен существовать механизм переноса СО2 в припотолочное пространство, обусловленный присутствием

В диссертационной работе сделано предположение, что подъём СО2 осуществляется конвективными потоками, формируемыми самим человеком.

Для построения математической зависимости изменения концентрации СО2 в припотолочной зоне помещения в работе предложен метод, основанный на определении расхода воздуха в конвективной струе из уравнения теплового баланса. На рисунке 6 представлена модель человека в виде цилиндра и схема распределения конвективных потоков от него.

По геометрической аналогии получим

Z0 – расстояние от верха цилиндра до фиктивного источника, м;

тепловым источником, м.

Расход воздуха от человека складывается из расхода в конвективном потоке от поверхности тела человека и из расхода воздуха, выдыхаемого человеком

- количество воздуха выдыхаемого человеком в час.

Расход воздуха в конвективной струе определим исходя из условия теплового баланса

, м3/ч (3)

загрузка...