Směnné kurzy vzduchu

Začalo mě zajímat téma větrání v domě. Pročítám fórum – všude se objevuje údaj 30m3/(h*osoba) nebo 60m3/(h*osoba). Někde jsou vázány na plochu místnosti, někde na objem, někde berou rychlost výměny vzduchu. Zde zjistím, co je to za postavu, odkud pochází, zda se dá snížit a jak je všechno děsivé. Bude tam mnoho písmen, vzorců a odkazů. A také odhalení a zhroucení.

Hned upozorňuji, že nejsem v žádném případě odborník na ventilaci, vše níže uvedené je IMHO čisté a všechny vzorce jsem vymyslel z vlastní hlavy. Přišel jsem na to sám, zveřejnil jsem to, abych pomohl ostatním přijít na to a získat zaslouženou kritiku od odborníků.

• 5-18 l/hod (https://ru.wikipedia.org/wiki/Breathing)
• 18-25 l/h (http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4046)
• 20 l/h (Neufert, “Structural Design”)
• 23-27 l/h při kancelářské práci (http://www.journal.esco.co.ua/2011_5/art131.htm)

• Vysoká kvalita vnitřního vzduchu
• Průměrná I kvalita vnitřního vzduchu 400–600 ppm 500 ppm
• Průměrná II kvalita vnitřního vzduchu 600–1 000 ppm 800 ppm
• Špatná kvalita vnitřního vzduchu >1 000 ppm 1 200 ppm

• Atmosférický vzduch 300-400 ppm Ideální pro lidské zdraví
• 400-600 ppm Normální kvalita vzduchu. Doporučeno pro ložnice, školky a školy
• 600-1000 ppm Objevují se stížnosti na kvalitu vzduchu
• Nad 1000 ppm Celkové nepohodlí, slabost, bolesti hlavy, problémy s koncentrací. Počet chyb v práci roste.
• Nad 2000 ppm Může způsobit vážné zdravotní problémy. Počet chyb v práci se velmi zvyšuje. 70 % zaměstnanců se na práci nedokáže soustředit.

Výpočet ovlivňuje i obsah oxidu uhličitého ve venkovním vzduchu. V průměru se pro čistý výfuk spotřebuje 400 ppm. Ve městě může být výrazně vyšší.

• V_k – objem místnosti
• v_o – „rychlost ventilace“, objem vzduchu přiváděného do místnosti (a odváděného z ní) za jednotku času.
• v_d – „rychlost dýchání“, objem kyslíku nahrazený oxidem uhličitým za jednotku času. Nebudu brát v úvahu koeficient dýchání (nerovnost v objemu spotřebovaného kyslíku a vydechovaného oxidu uhličitého), neopodstatněně tvrdím, že vliv tohoto efektu je zanedbatelný.
• k(t) — koncentrace co2 v závislosti na čase.
• k_o je koncentrace co2 v přiváděném vzduchu.
• k_max — maximální přípustná koncentrace co2 v místnosti
• V_co2 – objem co2 v místnosti.
• v_co2 — rychlost změny objemu co2.

dV_co2(t) = dV_o * k_o + v_d * dt – dV_o * k(t)

Proto rychlost změny v objemu co2:

(1) v_co2(t) = v_o * k_o + v_d – v_0 * k(t)

Pokud člověk vstoupí do místnosti, koncentrace co2 se bude zvyšovat, dokud nedosáhne rovnovážného stavu, tzn. opustíte místnost přesně tolik, kolik jste vdechli. Tito. rychlost změny koncentrace bude nulová:

v_o * k_o + v_d – v_0 * k = 0

Koncentrace v ustáleném stavu se bude rovnat:

(2) k = k_0 + v_d / v_o

Odtud je snadné zjistit požadovanou rychlost ventilace při přijatelné koncentraci:

(3) v_o = v_d / (k_max – k_0)

Pro jednu osobu s v_d = 20l/hod (=0.02 m3/h), k_max = 1000 ppm (=0.001) a čistý vzduch za oknem s v_o = 400 ppm (=0.0004) dostaneme:

v_o = 0.02 m3/h / (0.001 – 0.0004) = 33 m3/h

• 1000 ppm – 33 m3/h
• 900 ppm – 40 m3/h
• 800 ppm – 50 m3/h
• 700 ppm – 67 m3/h
• 600 ppm – 100 m3/h
• 500 ppm – 200 m3/h

Hlavní závěr celého článku: 60m3/h na osobu je minimální komfortní úroveň větrání.

Jaká je rychlost pohybu vzduchu v místnosti s větráním 60m3/h? Uvažujme místnost 4*3*3m, větrat budeme podél dlouhé strany, tzn. na jedné straně přítok, na druhé výfuk. Pak bude rychlost pohybu vzduchu uprostřed místnosti: 60m3/h / 9m2 / 3600s/h ~= 2mm/s. Jakékoliv konvektivní pohyby rozhodně vzduch v místnosti účinně promísí a předpoklad rovnoměrného promíchání vzduchu, ze kterého jsme vycházeli při výpočtech, je vcelku spravedlivý.

Co ovlivňuje objem místnosti, proč se ve velkých místnostech „snadno dýchá“? Objem ovlivňuje míru „otravy“ místnosti. Jak rychle se to děje?

Koncentrace co2 v místnosti je rovna k(t) = V_co2(t) / V_k, kde k'(t) = v_co2(t) / V_k, dosazením do (1) dostaneme:

k'(t) = (k_o * v_o + v_d) / V_k – v_o / V_k * k(t)

Řešení této rovnice:

(4) k(t) = k_o + v_d / v_o + C * e^(-v_o / V_k * t)

Konstantu C lze určit z počáteční koncentrace k(0) (exponent v t = 0 bude jednotný):

C = k(0) – k_o – v_d / v_o

Nechte osobu vstoupit do dobře větrané místnosti ck(0) = k_o = 400ppm o ploše 15m2 s výškou stropu 2.5m (V_k=37.5m3) a rychlostí větrání 33m3/h. Graf růstu koncentrace. Přibližně za 2 hodiny dosáhne koncentrace 900 ppm (z 1000 ppm).

Nyní nechte místnost 30m2 s výškou stropu 4m (120m3). Graf růstu koncentrace. Koncentrace se zvýší na 900 ppm po dobu delší než 6 hodin. Tito. ve velké místnosti, i při minimální ventilaci, můžete zůstat téměř celý den v pohodlných podmínkách. To je „dobré dýchání“.

Phys. zatížení rychlostí 60l/h s větráním 60m3/h v malé i velké místnosti. V malé místnosti se vzduch asi za půl hodiny zhorší a za další hodinu stoupne z 1000 ppm na 1400 ppm. Z normální koncentrace „klidného člověka v místnosti“ (700 ppm) na 1000 ppm trvá méně než 20 minut. Ve velkém se za 2 hodiny zhorší a za další 4 roste koncentrace ze 700 na 1000 ppm asi za hodinu.

Vysoké stropy poskytují dodatečný komfort, bez nutnosti dodatečného větrání. Na rozdíl od rozšířeného přesvědčení o opaku – „Nebudu dělat vysoké stropy, protože. hodně tepla a peněz bude vynaloženo na větrání.“

Kolik tepla se ztratí větráním?

Nejprve si spočítejme celkové množství energie potřebné k ohřevu vzduchu pro jednu osobu za celý rok. Uvažujme objem větrání 30m3/h, 60m3/h a 100m3/h. Teplota v místnosti je 20 stupňů, region je Petrohrad (pro Moskvu budou čísla téměř stejná).

• dT — 30 m3/h — 60 m3/h — 100 m3/h
• dT=50K – 500 – 1000 – 1667
• dT=40K – 400 – 800 – 1333
• dT=30K – 300 – 600 – 1000
• dT=20K – 200 – 400 – 667
• dT=10K – 100 – 200 – 333

(5) E = součet (P_i * dt_i) = součet (c_p * v_o * dT_i * dt_i) = c_p * v_o * součet (dT_i * dt_i) = c_p * v_o * Tt

kde P_i je výkon, dT_i je teplotní rozdíl působící během času dt_i, Tt je denostupeň topného období, charakterizuje klima pro naše výpočty. Pojďme je najít:

Tt = součet(dT_i * dt_i) = N * (T_house – T_av)

kde N je počet dní topného období, T_house je teplota v domě, T_av je průměrná teplota topného období.

Podle SNiP 23-01-99 „Building Climatology“ (věc prostě plná užitečných čísel.) pro Petrohrad, počet dní s teplotami pod +8C = 220, průměrná teplota v tomto období = -1.8C. Při teplotě v domě +20C dostaneme:

Tt = 220 dní * (20С + 1.8С) ~= 4800 С*den (pro Moskvu – 4900)

Zde můžete okamžitě vidět denostupňovou hodnotu pro různá města a vnitřní teploty.

Energie na ohřev vzduchu na osobu a rok:

E = 1.2 kJ/(m3*K) * 30 m3/h * 4800 K*den * 24h/den = 4150 MJ = 1150 kW*h

Kolik to bude v rublech? Měrné spalné teplo pro plyn ~= 30 MJ/m3, náklady na plyn = 5.2 RUR/m3, náklady na energii = 0.17 RUR/MJ.

• 30 m3/h – 4150 MJ – 1150 kW*h – 700 rub.
• 60 m3/h – 8300 MJ – 2300 kW*h – 1400 rub.
• 100 m3/h – 13800 3800 MJ – 2 350 kW*h – XNUMX XNUMX rub.

Objem větrání prakticky nezávisí na počtu skutečných obyvatel, ani na ploše, ani na objemu domu. Pouze na uspořádání – kde a kolik lidí může být a požadovaná kvalita vzduchu. (Aby se předešlo námitkám, chápu, že v obecném případě to není pravda a příklady opaku lze uvést i v individuální konstrukci).

Zdá se, že odhad 840 m3/h je přemrštěný, „několik lidí v domě by tolik nedýchalo“. A na druhou stranu tady jsou místnosti, pokud tam budou lidé, tak koncentrace bioefluentů (použil jsem krásné slovo!), včetně co2, porostou takovou a takovou rychlostí na takové a takové koncentrace. Z různých zdrojů byla ověřena i závislost pohody na koncentraci. Vzorce z hlavy se shodují s jinými zdroji (např. zde vzorec (4) se nazývá rovnice materiálové bilance. Mimochodem, můžete tam vidět i normy do 200 m3/h!). A tady člověk změřil rychlost nárůstu koncentrace, což je docela v souladu s teorií:

Mimochodem, SNIP s trojnásobnou výměnou má také v něčem pravdu. S plochou ložnice 15 m2, stropy 2.7 ​​m a větráním 120 m3/h (pro dva) je dosaženo přesně trojnásobné výměny vzduchu. Další záhada vyřešena!

Snížená ventilace => pokles kvality vzduchu => zhoršení pohody a výkonu. A budu pracovat ve svém domě.

Dá se regulovat ventilace?

Regulace ventilace (nucené) jsou dvě věci: přívod/odebrání výkonu a klapky (nastavitelné mřížky) pro místnosti. Navíc pro ideální regulaci by se při změně přívodu do jakékoli místnosti měl změnit i výkon hlavního ventilátoru. Systém přitom musí vždy zůstat v rovnováze. Tito. Problémem není ani tak regulace, jako spíše vyvážení systému. Nevěřím na ruční ovládání s takovým množstvím prvků (a hlavně za účelem úspory). Potřebujeme automatizaci. Kolik by mělo stát vyrovnání?

Zvažte ideální regulátor – každý člověk je zásobován správným množstvím vzduchu, bez ohledu na to, kde se nachází. Rodina o 4 lidech pak spotřebuje 4 normativy místo 14. Úspora 10 norem je 14 tis./rok nebo 140 tis. za 10 let (doba návratnosti). Tito. 140 tisíc jsou absolutní maximální náklady na systém + návrh + instalace + údržba na 10 let.

Jakékoli manažerské systémy v ceně nad ~100 tisíc se nevyplatí!

Pojďme z druhé strany. Můžete si všimnout, že polovina objemu ventilace je v obývacím pokoji/kuchyni. Že. mít jeden kontrolní bod může výrazně snížit náklady. Pokud si například všimnete, že v obývacím pokoji/kuchyni jsou vždy 2, méně často 3 osoby, můžete snížit stálé větrání z 6 na 2 osoby. Třetí, objevující se sporadicky a krátce ve velké místnosti, nestihne moc dýchat. Během generálního sběru otevřete ventil. Současně se sníží ventilace v ložnicích, ale v noci se ventil vrátí, nebo dokonce uzavře na nulu. Celý systém musí samozřejmě počítat s takovými rozdíly, aby náhodou nefoukalo z toalety do domu. Můžete ušetřit 28% nebo 5600 rublů/rok a celkový objem větrání se sníží na 600 m3. (Systém VAV je samozřejmě chladnější, ale nevidím v tom moc smysl).

Druhou snadno implementovatelnou možností úspor je snížení rychlosti větrání v zimě a/nebo v noci. Při rychlosti dýchání ve spánku 15 l/h a přijatelné koncentraci 800 ppm je potřeba cca 40 m3/h, tzn. jedenapůlkrát méně. Snadno se zautomatizuje pomocí časovače, který snižuje rychlost ventilace v noci. Pravda, úspora je jen cca 10 %, tzn. ~2tis/rok (reálně by to mohlo být více, protože teplota v noci je nižší). Pokud snížíte normu na konstantních 40 m3/h při teplotách pod nulou, úspora bude asi 24 % neboli 4700 XNUMX rublů/rok. Pohodlí je v nevýhodě.

Deskový rekuperátor. Nechte to pracovat s 30% účinností. To je úspora 6700 60 rublů ročně. Nevýhodou je námraza a kondenzace. I když se to vyplatí, může při provozu způsobovat bolesti hlavy. Rotační – s účinností 12% ušetří 8tis/rok. Zdá se, že nemrzne. A platit 20 tisíc místo XNUMX je velmi pěkné. Zajímavá možnost, pokud se vejde do doby návratnosti.

Zemní výměník tepla. Pokud předpokládáme, že na výstupu zemního výměníku bude při jakékoliv záporné teplotě vždy 0C, pak můžeme přepočítat denostupně topného období. Úspora bude 700 denostupňů, neboli 14 %, nebo 3000 20 rublů/rok. Při nákladech na GT ~31140 tisíc (viděl jsem to někde ve vláknu o GT) je návratnost malá. Abych byl upřímný, myslel jsem si, že úspora bude mnohem větší. Pokud vezmeme v úvahu, že GT dokáže ohřát vzduch nad nulu (https://www.forumhouse.ru/threads/3/page-920595#post-300), pak můžete hodit dalších 21 stupňů-den od oka a úspora bude celkem optimistických 800 %. Na druhou stranu s objemem 3 mXNUMX/h se může GT ukázat jako příliš velké a drahé.

Nech mě tedy odejít. Doufám, že se mi podařilo prokázat, že výměna vzduchu podle norem, byť se zdá příliš vysoká, je zcela oprávněná a může být i nedostatečná. Kromě toho může každý pomocí jednoduchých vzorců (2) a (3) určit osobní rovnováhu mezi ropuchou a vlastním zdravím. Velikost ropuchy lze zjistit z (5) vynásobené cenou energie. Pokročilejší mohou vzít v úvahu dynamiku procesu podle (4).

1 Při použití této tabulky je kvalita venkovního vzduchu považována za přijatelnou.

2 Pokud přiváděný vzduch vstupuje přímo do kuchyně, koupelny nebo toalety, nemělo by mu být umožněno proudit do obytných prostor.

4. Všeobecné technické požadavky

4.1. Minimální potřebnou výměnu vzduchu, postačující k udržení požadované kvality vzduchu v obsluhovaných prostorech provozovny, zajišťuje systém přirozeného nebo mechanického větrání nebo klimatizace, přiváděním venkovního vzduchu a odváděním vzduchu, který má asimilované škodliviny v prostorách.

4.2. Při použití přirozeného větrání je třeba zdůvodnit, že tento typ větrání (s přihlédnutím k infiltraci) je dostatečný pro udržení požadované kvality vzduchu v obsluhovaných prostorách provozovny.

V případech, kdy přirozené větrání (včetně infiltrace) nestačí k zajištění potřebné výměny vzduchu, by mělo být zajištěno mechanické větrání (klimatizace).

Při výběru typu ventilačního systému byste měli zvážit proveditelnost zpětného získávání tepla z odpadního vzduchu.

4.3. Požadovaná kvalita vzduchu v obsluhovaných prostorách areálu musí být zajištěna při všech provozních režimech systémů.

4.4. Schéma organizace výměny vzduchu v prostorách by měla zajistit:

— požadovaná kvalita vzduchu v obsluhovaném prostoru všech prostor;

— distribuce přiváděného vzduchu s vyloučením jeho proudění zónami s vysokým znečištěním do zón s menším znečištěním.

4.5. Zařízení pro sání venkovního vzduchu a emise výfukového vzduchu by měly být uspořádány v souladu s požadavky SNiP 2.04.05-91.

4.6. Konstrukce ventilačních kanálů a přetlakových komor by měla minimalizovat podmínky vedoucí k růstu a šíření mikroorganismů ventilačním systémem.

Konstrukce ventilačního systému musí splňovat požadavky SNiP 2.04.05-91.

4.7. Stacionární lokální zdroje škodlivých emisí by měly být zpravidla vybaveny místním odsáváním.

Poznámka. Tabulka stanoví normy pro přívod venkovního vzduchu, aby byla zajištěna přijatelná kvalita vnitřního vzduchu. Normy jsou voleny tak, aby ředily lidské bioefluenty a další znečišťující látky s dostatečnými rezervami a vytvářely bezpečné podmínky pro lidské aktivity.

Minimální požadovaná doba větrání před naplněním místnosti

Maximální přípustná doba zpoždění ventilace

5. Metody stanovení směnných kurzů vzduchu

5.1. Metodika založená na konkrétních směnných kurzech vzduchu.

Tato technika stanoví:

— přijatelná kvalita venkovního vzduchu určená hodnotou maximálních přípustných koncentrací (MAC) znečišťujících látek ve venkovním ovzduší;

— způsoby úpravy venkovního vzduchu, pokud je to nutné;

— normy specifické výměny vzduchu v obytných a veřejných budovách;

— provozní režimy ventilačních (klimatizačních) systémů při pravidelném používání prostor.

5.1.1. Koncentrace škodlivých látek ve venkovním (atmosférickém) vzduchu by neměla překročit maximální přípustné koncentrace (MPC) v ovzduší obydlených oblastí.

Hodnoty MPC by se měly brát v souladu s GN 2.1.6.695-98,

GN 2.1.6.696-98, GN 2.1.6.716-98,

GN 2.1.6.7135-98, GN 2.1.6.789-99,

5.2. Metodika založená na výpočtu přípustných koncentrací znečišťujících látek.

Tato technika stanoví:

— přijatelná kvalita venkovního vzduchu;

— způsoby úpravy venkovního vzduchu, pokud je to nutné;

– množství venkovního vzduchu v závislosti na množství škodlivin vstupujících do místnosti.

5.2.1. Rychlost proudění venkovního vzduchu podle hmotnosti znečišťujících látek by měla být brána jako největší vypočítaná pomocí vzorce v Dodatku 17 SNiP 2.04.05-91:

L – průtok venkovního vzduchu, m 3 /h;

L_MO – průtok vzduchu odváděného z obsluhovaného prostoru místním odsáváním ze zařízení, m 3 /h;

m_po – spotřeba každé znečišťující látky vstupující do místnosti, kg/h.

Když je do místnosti současně zaváděno několik znečišťujících látek, které mají součtový účinek, měl by se průtok venkovního vzduchu považovat za rovný součtu průtoků venkovního vzduchu vypočítaného pro každou látku:

— q₀₃ – nejvyšší přípustná koncentrace znečišťující látky v oblasti obsluhy, mg/m3;

— q_H – koncentrace škodlivých látek ve venkovním ovzduší;

— q_ud – koncentrace škodlivé látky v odváděném vzduchu.

Koncentrace škodlivých látek v odváděném vzduchu by se měla vypočítat pomocí vzorce

kde K_q – koeficient účinnosti výměny vzduchu v místnosti.

Pro schémata pro organizaci výměny vzduchu v místnosti s dobrým směšováním vzduchu K_q = 1.

Pro schémata pro organizaci výměny vzduchu v místnosti s gradientem koncentrací znečišťujících látek podél výšky (výtlaková ventilace) K_q >1 a určuje se výpočtem.

5.2.2. Pokud je průtok venkovního vzduchu vypočítaný podle článku 5.2.1 menší než minimum stanovené v SNiP 2.04.05-91 (tabulka 3), měl by být průtok venkovního vzduchu brán podle údajů v tabulce. 3.

*Pro místnosti, kde lidé zůstávají nepřetržitě až 3 hodiny.