Практика выбора воздухораспределителей
D. Int-Hout, член Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE)
Для обеспечения допустимого и стабильного качества воздуха на рабочих местах в вентилируемых помещениях необходим новый подход к принципам распределения воздуха. Основными причинами, вызывающими необходимость изменения стратеии воздухораспределения, являются изменения нормативной базы и характера и величины внутренних нагрузок.
Изменения нормативной базы в первую очередь касаются новой редакции (2004 г.) стандарта ANSI/ASHRAE 62.1 «Вентиляция для обеспечения приемлемого качества внутреннего воздуха». В новой редакции cтандарта для определения величины воздухообмена в помещении предложены две таблицы. В табл. 6.1 и 6.2 (ANSI/ASHRAE 62.12004) представлены соответственно минимальные расходы наружного воздуха на человека (в зоне дыхания) и на единицу площади пола помещения, а также значения эффективности распределения воздуха, применяемые к значениям величины воздухообмена, представленной в табл. 6.1. Часть таблиц 6.1 и 6.2 представлена в табл. 1 и 2 данной статьи. Расходы воздуха (табл. 6.1) непосредственно не влияют на выбор схемы организации воздухообмена и на тип воздухораспределителя. Однако, «правила» табл. 6.2 оказывают существенное влияние на расход воздуха в помещениях, в которых нагретый воздух подается из верхней зоны. Ограничения касаются температуры приточного воздуха, которая не может превышать температуру внутреннего воздуха более чем на 8 °C и скорости выпуска воздуха из воздухораспределителя, обеспечивающей дальнобойность приточной струи (до уровня 1,4 м над полом). Последнее требование обусловлено необходимостью предотвращения «короткого замыкания» вентиляционного воздуха на вытяжное отверстие, расположенное у потолка. При невозможности соблюдения указанных требований расход вентиляционного воздуха должен быть увеличен на 25 %.
Второй причиной, вызывающей необходимость изменения стратегии воздухораспределения, является изменение внутренних нагрузок. Согласно результатам многих исследований и наблюдений, величина внутренних нагрузок отличается от бывших когда-то и от расчетных нагрузок. В офисах портативные компьютеры и плоские мониторы заменили настольные компьютеры и электронно-лучевые дисплеи, сетевые принтеры заменили персональные принтеры, в помещениях стало находиться меньше людей.
Для обеспечения приемлемой температуры во многих внутренних помещениях достаточно подачи воздуха с температурой 13 °С и расходом около 10,9 м 3 /ч • м 2 пола помещения. Однако большинство систем вентиляции были рассчитаны на подачу18 м 3 /ч • м 2 .
При уменьшенном расходе воздуха многие воздухораспределители имеют недостаточную дальнобойность для обеспечения равномерной температуры и необходимого перемешивания воздуха в помещении. Реконструкция системы вентиляции в здании суда, вызванная недостаточным качеством внутреннего воздуха, потребовала замены нескольких сотен воздухораспределителей «малой» дальнобойности на воздухораспределители «большей» дальнобойности.
Современная практика
Методы достижения приемлемой эффективности воздухораспределения и выбора воздухораспределителей хорошо известны. Однако повсеместно имеются жалобы на дискомфорт: некоторым находящимся в помещении людям жарко, в то время как другие жалуются на холод.
Благодаря правильному выбору схемы подачи вентиляционного воздуха потолочными воздухораспределителями можно добиться приемлемых условий комфорта в помещении при изменении внутренних нагрузок в пределах от 20 до 100 % расчетных максимальных нагрузок (при изменении температуры воздуха в помещении, не замечаемой большинством находящихся в нем людей). Такая система обеспечивает также эффективность воздухообмена, равную 100 % (весь вентиляционный воздух, подаваемый в верхней зоне помещения, поступает в обслуживаемую зону).
Эффективность воздушного отопления помещений с потолочными воздухораспределителями достаточно хорошо известна. Например, в США ограничения на изменения расхода и температуры приточного воздуха регламентируются приложением «n» к стандарту ANSI/ASHRAE 62.1-2004 и ASHRAE Handbook «Fundamentals»*.
Почему же люди в здании жалуются на дискомфорт?
Причина, вероятнее всего, заключается в неверном выборе воздухораспределителей, который может привести к многим проблемам. Первой из этих проблем является «сваливание». При неправильно определенных условиях подачи воздуха, большой разности температуры и маленькой скорости выпуска, неправильно подобранных воздухораспределителях холодный приточный воздух опускается к полу, не успевая перемешаться с воздухом помещения. В результате: под воздухораспределителями холодно, а между ними – жарко. Кроме этого, холодный воздух скапливается у пола, вызывая вертикальную температурную стратификацию в помещении (и холод у ног). Другая проблема возникает при большой скорости притока. Воздушные струи сталкиваются в точке между воздухораспределителями; холодные потоки воздуха устремляются вниз между воздухораспределителями в места, где раньше было жарко. В результате там становится холодно, а между воздухораспределителями – жарко. Часто можно слышать жалобы, что перегородки в помещении, необходимые для того, чтобы разговоры одних людей не мешали другим, служат препятствием для хорошего распределения воздуха. Однако имеются данные, что в офисе с открытой планировкой при правильном выборе типа воздухораспределителей перегородки высотой 2,1 м в действительности помогают созданию наилучшей структуры распределения воздуха, вне зависимости от расположения воздухораспределителей и перегородок.
По периметру помещения (где часто располагаются закрытые офисы менеджеров) могут возникать проблемы иного характера. Зимой нагретый воздух подается с высокой температурой (до 41 °C), а скорость подачи может составлять только 15 % от скорости при охлаждении помещения.
Теплая воздушная струя обладает повышенной «плавучестью» и небольшой дальнобойностью. Приточный воздух плохо смешивается с холодным воздухом помещения, который стекает вниз вдоль окон. В результате этого в центральной части офиса в слое воздуха высотой от 0,1 до 1,8 м от пола образуется стратификация с разностью температур от 4 до 6 °С. Летом теплый воздух, поднимающийся вдоль окон, скапливается у потолка.
Холодный воздух от расположенных по периметру воздухораспределителей (часто изначально установленных на подачу воздуха вниз) скапливается у пола. В обоих случаях на высоте 1 м над полом (где обычно располагается термостат) воздух имеет температуру 24 °С и система управления предполагает, что в помещении хорошее качество воздуха.
Хуже того, вентиляционный воздух, также подаваемый на уровне потолка, перемещается в расположенные у потолка вытяжныеотверстия, в результате чего в помещение фактически не поступает кондиционированный наружный воздух
Возможные решения
Имеются четыре решения, связанные с реконструкцией системы воздухораспределения. Эти решения пригодны также к новостройкам. Они позволяют увеличить число находящихся в помещении людей, соответствуют рекомендациям стандарта ANSI/ASHRAE 62.1-2004 и не требуют увеличения притока наружного воздуха.
1. Потолочные воздухораспределители с малой скоростью выпуска воздуха
Выбор конструкции потолочных воздухораспределителей целесообразно проводить по их характеристикам.
В зависимости от плотности расстановки воздухораспределителей (расстояния между ними) и удельной воздушной нагрузки в обслуживаемом помещении выбирается воздухораспределитель требуемой производительности.
Ряд воздухораспределителей, например с перфорированной передней поверхностью, имеют небольшую дальнобойность. Они пригодны для подачи больших расходов воздуха, но имеют ограничения минимального расхода, что делает их непригодными для систем с переменным расходом воздуха в современных офисах.
 | ||||||||
 | |||||||
 | ||||||
 |
| Таблица 2 Эффективность распределения воздуха Ez | ||||
|
