Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Естественный воздухообмен жилых помещений (обзор и анализ литературы) 10
1.1 Воздушная среда жилых помещений и ее влияние на человека 10
1.2 Анализ нормативных документов по проектированию естественной вентиляции квартир... 22
1.2.1 Нормирование количественной величины воздухообмена 23
1.2.2 Нормирование естественной вентиляции квартир 27
1.3 Обзор исследований по установлению необходимой величины воздухообмена 29
1.4 Побудители естественного воздухообмена и их нормативный учет 32
1.5 Оценка работы естественной вентиляции в эксплуатируемых зданиях 36
1.6 Анализ дополнительных приточных устройств по увеличению притока свежего воздуха 43
1.7 Выводы по обзору и анализу литературы. Формулирование цели и задач работ 48
ГЛАВА 2. Исследование годового хода располагаемого напора как побудителя естественного воздухообмена 51
2.1 Годовой ход величины теплового напора. Метод определения расчетных параметров температуры наружного воздуха 51
2.2 Годовой ход величины ветрового напора. Метод определения расчетных параметров скорости ветра 53
2.3 Примеры расчета величины располагаемого напора и расхода приточного воздуха с учетом совместного действия теплового и ветрового напоров 59
2.4 Выводы по главе 70
ГЛАВА 3. Исследование качественных характеристик воздухообмена в зависимости от объемно планировочных решений квартир 71
3.1 Классификация экспериментальных моделей. 71
3.2 Разработка метода количественной оценки качественных характеристик воздухообмена с использованием программных комплексов FLUENT и GAMBIT 75
3.3 Результаты расчетов воздухообмена квартир без организованного притока свежего воздуха (1-й этап)... 79
3.4 Результаты расчетов воздухообмена квартир с организованным (увеличенным) притоком свежего воздуха до кратности воздухообмена n = 1 (2-й этап) 86
3.5 Сравнительный анализ результатов расчетов 92
3.6 Выводы по главе 94
ГЛАВА 4. Исследование влияния дополнительных приточно-вытяжных устройств на качественные характеристики воздухообмена жилых помещений 96
4.1 Обоснование выбора дополнительного приточно-вытяжного устройства 96
4.2 Исследование работы СПВВР в помещении 98
4.3 Исследование влияния работы СПВВР на качественные характеристики воздухообмена квартир 112
4.4 Исследование закономерностей изменения температурного поля в приточно-вытяжной струе у изделия СПВВР 116
4.5 Выводы по главе 126
ГЛАВА 5. Разработка рекомендаций по повышению эффективности воздухоообмена жилых помещений на стадии проектирования квартир .. 127
Основные выводы 136
Список авторских публикаций 138
Список литературы .
- Нормирование количественной величины воздухообмена
- Годовой ход величины ветрового напора. Метод определения расчетных параметров скорости ветра
- Результаты расчетов воздухообмена квартир без организованного притока свежего воздуха (1-й этап)...
- Исследование закономерностей изменения температурного поля в приточно-вытяжной струе у изделия СПВВР
Введение к работе
Актуальность работы. Комфортные условия в помещениях жилых зданий
определяются комплексом взаимосвязанных процессов. В соответствии с
санитарно-эпидемиологическими нормативными документами (СанПиН) в
жилых помещениях должны быть обеспечены: тепловой комфорт
(микроклимат), световой комфорт (естественное освещение), инсоляционный комфорт (заданная продолжительность солнечного облучения), шумовой комфорт (не превышение нормативного уровня шума) и т.д.
Особое место в этом перечне занимает воздушный комфорт (воздухообмен), то есть обеспечение жилых помещений свежим воздухом, что определяется кратностью смены «грязного» воздуха помещений более чистым атмосферным с сохранением санитарно-гигиенических скоростей воздушных потоков в помещениях.
Всемирной организацией здравоохранения установлено, что воздух жилых помещений в 4-5 раз более загрязненный, чем атмосферный. Человек проводит в жилых помещениях до 70% времени и возникает «синдром больного здания» (Sick building syndrome), признаками которого являются насморк, раздражение глаз, сухость кожи, головная боль, кашель, усталость.
В настоящее время воздухообмен в жилых помещениях обеспечивается проектированием естественной вентиляции, как наиболее экономичной. Нормы проектирования естественной вентиляции позволяют оценить только один параметр воздухообмена – объем удаляемого воздуха.
Изучение этого вопроса показало, что нормы естественной вентиляции имеют ряд существенных недостатков и неопределенностей, а именно: не позволяют оценить скорости воздушных потоков в помещениях и их перетекание из «грязных» помещений в чистые; не учитывают изменение теплового напора в связи с годовым ходом температуры наружного воздуха и не учитывают ветровой напор, что существенно влияет на величину располагаемого напора; в действующих нормах отсутствует понятие «качество воздухообмена жилых помещений».
В связи с изложенным, изучение закономерностей воздухообмена в жилых помещениях зданий массовой застройки в зависимости от объемно-планировочных решений квартир с учетом параметров климата является весьма актуальной задачей.
Цель работы: установление закономерностей естественного
воздухообмена жилых помещений и разработка на этой основе метода оценки качества воздухообмена и рекомендаций по повышению его эффективности на стадии проектирования квартир.
Задачи исследования: 1. Исследовать закономерности изменения теплового и ветрового напоров в течение года и разработать на этой основе методы определения расчетных значений температуры и скорости ветра для оценки годового хода располагаемого напора и объемов приточного воздуха.
-
Исследовать качественные характеристики воздухообмена жилых помещений в зависимости от параметров климата и объемно-планировочных решений квартир и разработать на этой основе метод количественной оценки показателей качества воздухообмена жилых помещений.
-
Исследовать влияние дополнительных приточно-вытяжных устройств на качественные характеристики воздухообмена в жилых помещениях.
-
Разработать рекомендации по повышению эффективности воздухообмена жилых помещений на стадии проектирования квартир.
Объект исследования – жилые помещения и квартиры в жилых домах массового строительства.
Предмет исследования – качественные характеристики воздухообмена в жилых помещениях.
Методы исследования – экспериментальные (лабораторные и натурные), расчетно-аналитические и численные (с использованием пакетов прикладных программ).
Научная новизна:
впервые установлен комплекс показателей, определяющих качество воздухообмена жилых помещений: кратность воздухообмена, траектории и скорости воздушных потоков по помещениям квартиры, продолжительность пребывания воздуха в застойных зонах помещений, перетекание воздушных потоков из «грязных» помещений в жилые комнаты и показано, что включение указанного комплекса показателей в нормы проектирования естественной вентиляции повысит качество проектирования естественного воздухообмена;
разработан метод количественной оценки показателей качества воздухообмена жилых помещений на основе CFD моделирования с использованием программных продуктов ANSYS: FLUNT и GAMBIT, который позволит оценивать влияние объемно-планировочных решений квартир на качество воздухообмена;
впервые установлены закономерности изменения количественных показателей качественных характеристик воздухообмена в жилых помещениях в зависимости от величины кратности воздухообмена, от объемно-планировочных решений квартир и их ориентации, от использования дополнительных приточно-вытяжных устройств;
разработаны методы определения расчетных параметров температуры и скорости ветра, которые позволят определять реальные значения годового хода располагаемого напора.
На защиту выносятся:
-
Методы определения расчетных параметров температуры и скорости ветра для оценки годового хода располагаемого напора.
-
Зависимости влияния объемно-планировочных решений квартир и условий притока-вытяжки на показатели качества воздухообмена.
-
Закономерности влияния дополнительных приточно-вытяжных устройств на качественные характеристики воздухообмена.
4. Рекомендации по повышению эффективности воздухообмена жилых помещений на стадии проектирования квартир. Практическая значимость работы:
разработан метод определения объемов приточного воздуха, в котором учтены: параметры климата, аэродинамика территории застройки, ориентация здания и его этажность;
разработаны рекомендации по повышению эффективности воздухообмена жилых помещений на стадии проектирования квартир;
результаты исследований включены в курс лекций дисциплины «Физика среды и ограждающих конструкций», раздел «Естественный воздухообмен в помещениях» для студентов специальности «Проектирование зданий»;
результаты выполненных исследований внедрены ООО «Группа компаний Зилант» г. Казани при использовании приточно-вытяжной системы типа СПВВР для улучшения воздухообмена в помещениях (установлено не менее 280 устройств в 230 помещениях в 70 зданиях).
Достоверность результатов, научных выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечивается разработкой математических моделей на основе существующих методов с использованием фундаментальных законов течения вязкой несжимаемой жидкости. Экспериментальные данные получены на основе апробированных методов и методик измерений, с использованием сертифицированного испытательного оборудования, прошедшего госповерку.
Апробация работы: Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: 58-й-61-й и 64-й-66-й Республиканских научных конференциях по проблемам архитектуры и строительства (г. Казань, КГАСУ, 2006-2009 г.г., 2012-14 г.г.); 6-й Международной конференции пользователей ANSYS (г. Москва, 2008 г.); Научно-практической конференции студентов и аспирантов «Наука и инновации в решении актуальных проблем города» (г. Казань, 2008 г.); Академических чтениях «Актуальные вопросы строительной физики», НИИ Стройфизики, РААСН, МГСУ (г. Москва, 2009 г.); 7-й межрегиональной научно-практической конференции «Архитектура и инженерные системы в общественных зданиях – 2013», Минздрав РТ, (г. Казань, 2013 г.); XIV Международном симпозиуме «Энергоэффективность и энергосбережение», Министерство строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства РТ (г. Казань, 2014 г.).
Результаты исследований отмечены стипендией Мэра г. Казани (2008 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 научных статей, в том числе 4 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 217 наименований и приложений. Диссертация изложена на 179 страницах, включая 159 страниц машинописного текста, 58 рисунков, 45 таблиц, и 20 страниц приложений.
Нормирование количественной величины воздухообмена
Загрязняющие вещества, выделяющиеся внутриквартирными источниками, при нормальном тепловом режиме создают небольшую концентрацию в воздухе, однако их длительное совместное воздействие оказывает негативное влияние на самочувствие человека. Особую опасность вызывают современные отделочные материалы, в связи с ослабленной системой контроля, появившейся тенденцией к химизации технологических процессов и добавлению различных смесей при их производстве [115, 129].
К вредным воздействиям можно отнести радиационные, электромагнитные, звуковые воздействия и т.п. [162]. Электромагнитное излучение создают устройства, генерирующие, передающие и использующие электрическую энергию. Продолжительное (хроническое) воздействие мало интенсивного поля вызывает нарушения электрофизиологических процессов в центральной нервной и сердечнососудистой системах, функций желез внутренней секреции. Электромагнитные поля высокой напряженности вызывают покалывания рук, искровые разряды в теле, вздыбливание волос, ухудшение самочувствия наступает уже через час и зависит от интенсивности облучения [37].
Радиационное воздействие складывается из естественного радиационного фона ( космическое излучение и радиоактивные источники, входящие в состав вещества Земли) и излучения объектов, созданных человеком (здание может быть построено с использованием радиоактивных материалов). Удельная эффективная активность (Аэфф) естественных радионуклидов в строительных материалах, добываемых на их месторождениях, не должна превышать для материалов, используемых во вновь строящихся жилых и общественных зданиях, 370 Бк/кг [162].
Шумовые воздействия делят на три группы: шумы, не мешающие сну и пассивному отдыху – 45 дБА, шумы, не препятствующие бодрствованию в помещении – 55 дБА и недопустимые шумы болевого ощущения – 90 дБА и более [7, 130].
Таким образом, качество внутренней воздушной среды является одним из основных факторов нормальной жизнедеятельности людей. Человек в среднем в состоянии покоя потребляет 15 л/час кислорода. Эта цифра может увеличиваться до 12 раз в зависимости от рода деятельности [76], что гораздо больше потребляемого количества пищи и воды.
Изначально, начиная с 1930-х годов, задача ставилась таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень качества воздуха в помещении, то есть значительное количество людей (по расчету 15, 20 или 30 %) было бы недовольно качеством воздуха [191, 192]. Это привело к появлению большого числа людей, страдающих от «синдрома больного здания» (СБЗ, Sick Building Syndrome, SBS), симптомами которого являются раздражение слизистой носа (заложенность носа, насморк), раздражение глаз, сухость кожи рук, головная боль, кашель, усталость [162, 185]. Согласно П. Оле Фангеру ежедневно около 5 тысяч человек умирает от плохого качества внутреннего воздуха (Международная конференция по архитектуре и качеству окружающей среды, Тяньжань, Китай, 13 мая 2004 года) [162].
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) треть вновь строящихся или реконструируемых зданий содержит загрязненный воздух [58, 133, 182, 189, 195]. По данным Американской ассоциации инженеров по кондиционированию климата порядка 1 миллиона зданий в США имеют плохое качество воздуха [105, 182]. Результаты исследований свидетельствуют о том, что даже незначительные изменения в помещении (замена отделки пола), приводят к улучшению качества воздушной среды зданий, что в свою очередь, ведет к росту трудоспособности и уменьшению риска аллергических заболеваний [182, 192, 194, 203, 207]. По данным [162] за 2002 год в США из-за снижения производительности людей в помещениях с плохим качеством воздуха потери достигли 60 миллиардов долларов в год.
Для поддержания комфортных параметров внутренней воздушной среды необходима вентиляция помещений. Согласно [119] «вентиляцию можно назвать наукой об организации воздухообмена в помещении», задача которой является также разбавление выделений до уровня, когда качество воздуха воспринимается как приемлемое [78]. Так, однократный воздухообмен за 1 час снижает концентрацию радона практически на два порядка [100]. Учеными Гарвардского университета установлено, что в помещениях, где соблюдались минимальные требования по воздухообмену, количество отпусков по болезни было на 50 % больше, чем в помещениях, где воздухообмен был в два раза больше. Рассчитанные ежегодные убытки составили 400 $ на одного работника. Помимо этого еще ряд крупнейших исследований по всему миру установили сильнейшее влияние некачественного воздухообмена на развитие аллергических и многих других заболеваний, и экономическую эффективность от качественного воздуха помещений [64, 162, 191].
Здесь важна не только количественная величина воздухообмена [2], но и характер перетекания воздушных потоков. При «поршневом» удалении воздуха достигается 100 % воздухообмен, при вытесняющем удалении - менее 100 %, но более 50 %, при полном перемешивании - 50 % [129]. Важно предотвратить перетекание воздуха из «грязных» помещений в чистые и обеспечить смену воздуха по всей рабочей зоне без образования сквозняков и соблюдая температурный режим в помещении в течение всего года. А это значит, что для соблюдения требований санитарных норм к качеству воздуха помещений необходимо решить комплексную задачу - определить величину необходимого воздухообмена и правильно его организовать при помощи объемно-планировочных и конструктивных решений квартиры, учитывая годовое изменение климата.
Годовой ход величины ветрового напора. Метод определения расчетных параметров скорости ветра
Обзор и анализ научной литературы позволил установить высокую социальную и экономическую значимость обеспечения чистым воздухом помещений зданий. Загрязненный воздух помещений снижает производительность труда, увеличивает потери времени по нетрудоспособности, что приводит к большим экономическим потерям.
Установлены большие расхождения в нормировании воздухообмена. Кратность воздухообмена в жилых помещениях изменяется от 0,2 до 4. Рекомендуемая скорость движения воздуха в помещениях изменяется от 0,05 до 0,6 м/с, то есть в 10 раз и т.д. Установлено, что воздух жилых помещений в 4-5 раз более загрязнен, чем атмосферный.
Обзор и анализ работ позволил разделить два понятия: естественная вентиляция и естественный воздухообмен.
Естественная вентиляция определяется официально утвержденными нормами, в которых рассматриваются располагаемый напор, сопротивление в вытяжных каналах и объем удаляемого воздуха. При этом многие вопросы, необходимые для организации естественного воздухообмена, остаются вне внимания норм по естественной вентиляции.
Так, например, располагаемый напор определяется только тепловым напором при температуре наружного воздуха +5 С. Располагаемый напор в другие сезоны, а следовательно и уровень воздухообмена, остаются неопределенными. Нормы не учитывают ветровой напор. Без каких-либо обоснований скорость воздушного потока при входе в вытяжной канал не рассчитывается, а принимается равной 0,5 м/с.
Нормы не контролируют перетекание воздуха из жилых комнат в «грязные» помещения (кухни, санузлы) к вытяжным каналам, что часто приводит к обратным перетеканиям воздуха из «грязных» помещений в жилые комнаты при недостаточной тяге. Расчет естественной вентиляции типовой квартиры по методике нормативных документов дает результат не соответствующий санитарно-гигиеническим требованиям.
Естественный воздухообмен в настоящее время не определен
нормативными документами. Это более широкое понятие, в котором естественная вентиляция является лишь его частью.
Воздухообмен рассматривает движение воздуха по всей рабочей зоне помещений и квартиры в целом; траектории и скорости движения воздушных потоков по квартире от приемных отверстий до вытяжных; наличие и расположение застойных зон воздуха в зависимости от объемно-планировочных и конструктивных решений квартир.
Естественный воздухообмен решает задачу обеспечения свежим воздухом помещений на протяжении полного года, для чего учитывает статистику годового хода побудителей естественного воздухообмена – температуру воздуха и скорость ветра.
В целом естественный воздухообмен должен рассматривать жилую квартиру как систему, где учтены объемно-планировочные решения квартиры, конструктивные решения притока и вытяжки и их расположение по объему квартиры, траектории и скорости воздушных потоков, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям. Все это должно поддерживаться по всей квартире в течение календарного года.
В связи с изложенным, целью настоящей работы является: установление закономерностей естественного воздухообмена жилых помещений с учетом параметров климата и объемно-планировочных решений квартир и разработка на этой основе рекомендаций по совершенствованию воздухообмена жилых помещений.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач: 1. Исследовать закономерности изменения теплового и ветрового напоров в течение года и разработать на этой основе методы определения расчетных значений температуры и скорости ветра для оценки годового хода располагаемого напора и объемов приточного воздуха. 2. Исследовать качественные характеристики воздухообмена жилых помещений в зависимости от параметров климата и объемно-планировочных решений квартир и разработать на этой основе метод количественной оценки показателей качества воздухообмена жилых помещений. 3. Исследовать влияние дополнительных приточно-вытяжных устройств на качественные характеристики воздухообмена в жилых помещениях. 4. Разработать рекомендации по повышению эффективности воздухообмена жилых помещений на стадии проектирования квартир.
Результаты расчетов воздухообмена квартир без организованного притока свежего воздуха (1-й этап)...
В 1-но комнатной квартире разница составляет 4 % от общего расхода вытяжного воздуха; в 2-х комнатных квартирах – 2,4 %; в 3-х комнатных квартирах – 1,1-1,4 %; в 4-х комнатных – 0,8-1 %.
Результаты расчетов воздухообмена квартир при увеличенном притоке свежего воздуха, обеспечивающем кратность воздухообмена n = 1, показали, что: - скорости воздушных потоков в обслуживаемой зоне помещений удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям; - в обслуживаемой зоне помещений смена воздуха происходит менее, чем за час – 2000-2900 секунд в зависимости от размера помещения, что удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям. При этом, время нахождения воздуха в помещении в большей степени зависит от величины притока и размера помещения (и, следовательно, кратности воздухообмена), нежели от дальности расположения комнаты от вентканала; - в квартирах, где вентканалы кухни и санузла расположены в разных зонах время пребывания воздуха в жилых помещениях выравнивается и в меньшей степени зависит от объема помещения, однако, увеличивается время пребывания воздуха в более мелких помещениях из-за увеличенного перетекания воздушных потоков; - в верхней части жилых помещений наблюдается значительное увеличение времени пребывания воздуха. В основной части помещений квартир оно составляет до 3600 секунд. В кухнях и санузлах такого увеличения не наблюдается; - в кухнях смена воздуха происходит медленнее, чем в жилых помещениях, но также в пределах часа – 2500-2800 секунд; - в санузлах квартир, где вентканалы сгруппированы время пребывания воздуха больше, чем в жилых помещениях; в квартирах, где санузел расположен вдали от кухни, время нахождения воздуха выравнивается с жилыми помещениями; - воздушные потоки из «грязных» помещений перетекают в жилые комнаты, но значительно меньше. На степень распространения потоков влияют следующие факторы: - дальность расположения комнаты от вентканала: чем дальше комната от вентканала, тем меньше в ней воздушных потоков из «грязных» помещений; - величина притока: в комнатах с наветренной стороны их меньше, чем в комнатах с заветренной стороны; - количество вентблоков: в квартирах, где вентканалы кухни и санузла сгруппированы в одной зоне потоки из кухни слабее распространяются по объему квартиры, чем в квартирах, где вентканалы расположены в разных зонах; - из вентканала санузла во всех типах квартир расход вытяжного воздуха больше, чем из вентканала кухни, однако, чем больше расход, тем меньше разница – от 4 % в 1-но комнатной квартире до 0,8 % в 4-х комнатных.
Сравнительный анализ результатов расчетов
Результаты расчетов при различной кратности воздухообмена квартир показали, что при существующих конструктивных решениях окон в жилых домах массового строительства удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям только скорости воздушных потоков в обслуживаемой зоне помещений. При увеличении кратности воздухообмена до санитарно-гигиенических требований (n = 1), скорости воздушных потоков остаются в нормативных пределах (рисунок
1. По 1-му этапу. При существующих конструктивных решениях окон в жилых домах массовой застройки воздухообмен квартир не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям: кратность воздухообмена 0,43-0,47; во всех помещениях время смены воздуха превышает 1 час (3600 с) – 5350-6900 с; по всем типам квартир отмечено перетекание воздуха из «грязных» помещений (кухня, санузел) в чистые (жилые комнаты). В допустимой норме остаются только скорости воздушных потоков в квартирах (0,02-0,27 м/с).
2. По 2-му этапу. При моделировании увеличенного притока свежего воздуха до n = 1 параметры воздухообмена изменяются в лучшую сторону. При сохранении скоростей воздушных потоков (0,02-0,27 м/с) резко уменьшается время смены воздуха в помещениях, оно не превышает 1 час (3600 с) – 2000-2900 с; снижается перетекание воздушных потоков из «грязных» помещений в жилые комнаты. Воздухообмен соответствует санитарно-гигиеническим требованиям.
3. При дальнейшем увеличении притока свежего воздуха до n = 1,5 продолжается улучшение параметров качества воздухообмена.
4. Ориентация большинства окон квартиры на наветренную сторону здания не проявляется на времени пребывания воздуха в помещениях, ориентация влияет только на условия перетекания воздушных потоков из «грязных» помещений в жилые комнаты.
5. При удалении жилых комнат от вентканалов уменьшается перетекание воздушных потоков из «грязных» помещений в чистые.
Исследование закономерностей изменения температурного поля в приточно-вытяжной струе у изделия СПВВР
Подбор дополнительного устройства ведется по следующему алгоритму. Дополнительный приток свежего воздуха должен быть организован только через жилые комнаты, поэтому суммарный расход дополнительного приточного воздуха необходимо поделить на количество жилых комнат в квартире. Таким образом, устройство в данной квартире должно обеспечивать на одну комнату от 39 м3/ч в январе до 68 м3/ч в июле.
Изделия СПВВР способны обеспечить необходимый расход приточного воздуха. Если считать, что изделия установлены в квартире попарно в каждой жилой комнате, то в зимний период, когда необходим подогрев приточного воздуха, система будет работать в реверсивном режиме и расход приточного воздуха через одно изделие будет составлять 39 м3/ч. В летние месяцы, когда подогрев приточного воздуха необязателен, система может работать только на приток, тогда расход приточного воздуха на одно изделие составит 68/2 = 34 м3/ч, где 2 – это количество изделий в одной комнате. Таким образом, на стадии монтажа системы можно произвести настройку изделия на необходимый расход приточного воздуха и с помощью переключателя скоростей и режимов работы определять работу системы по индивидуальным предпочтениям.
Численная проверка улучшения качественных характеристик воздухообмена квартир проведена для января месяца. Считалось, что СПВВР установлены попарно в каждой жилой комнате (рисунок 5.3). Одно изделие СПВВР в комнате работает на приток, другое – на вытяжку. Расход приточного воздуха через одно изделие 39 м3/ч. Исходя из результатов расчета в разделе 4.3, считалось, что изделия установлены за пределами обслуживаемой зоны помещения, ближе к стенам.
По результатам расчета установлено, что время пребывания воздуха в обслуживаемой зоне помещений менее 1 часа и составляет 2000-3000 секунд (рисунок 5.4 а), что соответствует санитарно-гигиеническим требованиям.
Скорости воздушных потоков обслуживаемой зоне помещений также удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям (рисунок 5.4 б) (0,02-0,27 м/с).
Однако в реверсивном режиме работы СПВВР, в квартире наблюдается перетекание воздушных потоков из «грязных» помещений в чистые (рисунок 5.4 в).
а) поля времени пребывания воздуха; б) скорости воздушных потоков; в) траектории движения воздушных потоков из кухни
Исходя из пункта 9 рекомендаций, возможно на стадии проектирования произвести перепланировку квартиры, для улучшения воздухообмена.
На рисунке 5.5 показаны возможные варианты планировок. На рисунке 5.5 а показан вариант, где разделены спальная и дневная зоны, чтобы снизить интенсивность перетекания воздушных потоков из грязных помещений. А на рисунке 5.5 б показан вариант планировки, когда все жилые комнаты ориентированы на наветренную сторону, что обеспечит и большую кратность воздухообмена и дополнительный подпор воздуха из жилых комнат.
1. Впервые установлено, что эффективность естественного воздухообмена жилых помещений определяется следующим комплексом показателей качества: кратностью воздухообмена, траекториями и скоростями воздушных потоков по помещениям квартиры, продолжительностью пребывания воздуха в застойных зонах помещений, перетеканием воздушных потоков из «грязных» помещений (кухни, санузлы) в жилые комнаты.
2. Разработан метод количественной оценки показателей качества воздухообмена жилых помещений на основе CFD моделирования с использованием программных продуктов ANSYS: FLUENT и GAMBIT.
3. Впервые установлены закономерности изменения количественных показателей качественных характеристик воздухообмена от: - увеличения кратности воздухообмена (снижается время пребывания воздуха в застойных зонах помещений, уменьшается интенсивность перетекания воздушных потоков из «грязных» помещений в жилые комнаты, сохраняется в гигиенических пределах – 0,02-0,27 м/с скорость воздушных потоков в обслуживаемой зоне помещений при изменении кратности от 0,43 до 1,5); - объемно-планировочных решений квартир (время пребывания воздуха в жилых помещениях не зависит от их удаления от вентканала, а зависит от кратности воздухообмена; с удалением жилой комнаты от вентканала снижается интенсивность перетекания в нее воздушных потоков из «грязных» помещений; при разнесении вентканалов по разным зонам квартиры продолжительность пребывания воздуха в жилых помещениях выравнивается и не зависит от площади помещения, но увеличивается затекание воздушных потоков из «грязных» помещений); - от ориентации здания (перетекание воздушных потоков из «грязных» помещений в жилые комнаты снижается при их ориентации на наветренную сторону и удалении от вентканалов); - от использования дополнительных приточно-вытяжных устройств (время смены воздуха в застойных зонах помещений снижается на 500-700 секунд при работе устройств на приток и в реверсивном режиме, снижается интенсивность перетекания воздушных потоков из «грязных» помещений в жилые комнаты при работе устройства на приток, при работе устройства в реверсивном режиме потоки из «грязных» помещений интенсивнее распространяются по квартире).
4. Обоснована необходимость определения располагаемого напора для оценки воздухообмена жилых помещений по сумме двух побудителей: теплового и ветрового напоров. Показано, что тепловой напор для первого и девятого этажей зданий различается в 10 раз, а между июлем и январем – почти в 40 раз, доля ветрового напора в суммарном располагаемом напоре составляет 5-98 %.
5. Разработаны методы определения расчетных величин температуры воздуха и скорости ветра для оценки годового хода располагаемого напора. Показано, что годовой ход теплового напора целесообразно рассчитывать по среднемесячным значениям температур воздуха, а ветровой напор – по одному значению скорости ветра, которая определена по наибольшей вероятности суммарного ветрового напора на основе произведения вероятностей скоростей ветра в году и величины ветрового напора при этих скоростях.
6. Показано, что при определении количества приточного воздуха в квартиры целесообразно использовать не одно значение располагаемого напора для всего года как это рекомендуется в нормах проектирования естественной вентиляции, а годовой ход располагаемого напора.
7. Исследованиями установлена эффективность применения устройств СПВВР для увеличения притока свежего воздуха в помещения. Показано, что к границам обслуживаемой зоны помещений температура воздуха и скорость воздушной струи приходят в соответствие с санитарно-гигиеническими требованиями.
Похожие диссертации на ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗДУХООБМЕНА ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
