Данная система распределения воздуха, применяемая в Италии, главным образом, в компьютерных центрах, с некоторых пор рек. для использования в административных помещениях. Тем не менее, по мнению автора, далеко не такая система может полностью удовлетворять требованиям комфорта, так что решение вопроса о ее применении требует отдельной проверки на этапе проектирования в каждом конкретном случае.

на данный момент есть попытки расширить применение систем распределения воздуха от пола. рек. заменять ими системы распределения сверху не только в компьютерных и других аналогичных центрах, но и в административных помещениях. В поддержку таких соображений приводятся преимущества перемещения воздуха в направлении снизу вверх, а именно: направление движения воздуха в помещении совпадает с направлением конвективных потоков от людей и тепловыделяющего оборудования; концентрация в верхней зоне загрязняющих веществ (углекислый газ, дымовые газы, запахи, органические вещества и пр.); большая устойчивость воздушных потоков; повышение температуры воздуха в верхней зоне примерно на 2°С по сравнению с расчетной температурой в обслуживаемой зоне.

Для более полного сравнения двух способов распределения воздуха (сверху или от пола) в системе кондиционирования воздуха административного здания, на наш взгляд, следовало бы обратить внимание также на следующие вопросы: величину воздухообмена; размеры установок кондиционирования; скорость движения воздуха в помещении; иные факторы, оказывающие влияние на комфорт; типы существующих установок; размеры холодильных агрегатов; гигиеничность системы; закупочная стоимость и расходы по техническому обслуживанию.

Для сравнения указанных свойств возьмем в качестве примера административное здание, имеющие характеристики, приведенные в таблице.

Величина воздухообмена

Подача от пола

Для помещений, где люди находятся более 30минут (административные помещения, безусловно, относятся к данной категории), рек. разность температур (dt) воздуха в обслуживаемой зоне и приточного воздуха не более 6°С.

Рекомендуется также, чтобы v выпуска воздуха не превышала 1м/с. Больший показатель dt допустим при условии, что м. воздухораспределителями и людьми было расстояние не менее 1,5м.

В качестве воздухораспределителя используются установленные в полу круглые диффузоры с радиальными щелями, формирующие закрученную струю ( . Для нашего случая примем dt=6°С при скорости воздуха на выходе 1м/с.

При распределении от пола удаление воздуха из верхней зоны помещения может осуществляться через решетки в подвесном потолке или в стене вблизи потолка. Мы полагаем, что последний вариант применяется чаще, поскольку (особенно в зданиях современной постройки) редко встречаются помещения такой высоты, которые позволяли бы надстраивать полы (на 300-450мм) и опускать потолки (на 250-350мм). все - таки полезная высота помещения уменьшалась бы, примерно на 1м.

При подаче воздуха от пола и удалении вверху возможно образование теплой воздушной подушки непосредственно под потолком. Температура такой подушки, однако, не должна превышать более чем на 2°С расчетную температуру в обслуживаемой зоне- люди в помещении не будут испытывать дискомфорт от идущего сверху излучения.

Если система обеспечивает в помещении расчетные условия (24°С) и повышение температуры в его верней зоне, из которой воздух удаляется, выглядит так, как показано на 2, то можно предположить, что примерно 18% явных тепловыделений могут не учитываться при расчете необходимого воздухообмена. Для нашего случая объем приточного воздуха определяется из расчета явных тепловыделений 900Вт.

Следующее уравнение, если принять dt=6°С, дает расход приточного воздуха:

[900/1,2x6]=125л/с
(450 м3/ч). (

Если для каждого воздухораспределителя принять средний расход 11л/с, нам потребуются примерно двенадцать единиц, значит чуть меньше, чем один диффузор на каждый квадратный метр площади помещения.

В силу того, что в комнатах расставлены письменные столы и иная конторская мебель, разместить их достаточно равномерно вряд ли удастся.

Подача сверху

Подача сверху также позволяет организовать удаление в верхней части (через подвесной потолок, например). Главное, чтобы использовались воздухораспределители, формирующие быстро затухающие струи. В этом случае уменьшение расчетных явных тепловыделений, обусловленное, в основном, системой освещения, можно оценивать как равное или большее по сравнению с тем, что получается при подаче воздуха снизу и удалении через осветительную аппаратуру.

Тем не менее, при распределении сверху имеется так же один фактор, способствующий дальнейшему уменьшению расчетных явных тепловыделений в помещении,- это тепловая инерция пола.

Солнечное излучение, попадающее в помещение через остекление, и излуч. осветительной аппаратуры ( частично поглощаются и накапливаются на полу. Накопленное тепло возвращается затем в помещение с опозданием в несколько часов ( . В конечном счете, при подаче сверху явные тепловыделения от солнечной радиации в часы максимальной нагрузки сокращаются на 25-30%.

При распределении от пола такого накопления не происходит, как не происходит в часы пиковой нагрузки сокращения нагрузки от солнечной радиации.

Кроме того, при распределении воздуха сверху допустимая разность температур dt 12°С или выше. При одном таком показателе dt для той же явной нагрузки сокращается наполовину или даже больше объемы воздуха, требующиеся для ассимиляции явного тепла.

Скорость движения воздуха в помещении

Среди различных факторов, влияющих на создание комфортных условий, следует отметить среднюю скорость, с которой воздух движется в помещении. Теперь уже достоверно известно (и считается приемлемым), что для людей, занятых сидячей работой, v движения воздуха в помещении должна составлять около 0,15м/с и быть не ниже 0,10м/с. Соблюдение этих значений при прочих равных условиях необходимо для обеспечения наилучшего теплообмена м. телом человека и средой помещения и повышает комфорт в летний период.

В рассматриваемом примере, когда площадь комнаты составляет 15м2, чтобы получить среднюю v 0,15м/с, объем движущегося воздуха (первичного и вторичного) должен составлять значение Q, определяемое следующим образом:

Q=[1 000x5x0,15]=2 250 л/с
(8 100 м3/ч). (

В силу принципа сохранения количества движения, если обозначить М1 и V1 объем и v приточного воздуха, то следующим уравнением мы определим, до какого уровня должна уменьшиться v воздуха (V , чтобы в помещении передвигалась воздушная масса М3, которая в нашем примере равна 2250л/с (значение, полученное уравнением ( , равное сумме масс первичного и вторичного воздуха):

M1хV1=M3xV (

Подставив известные значения, мы будем иметь:

125х1=2 250хV2,

откуда получаем:

V2=0,05 м/с,

что значительно ниже установленного минимума.

Если при объеме поступающего первичного воздуха (М1=125л/с) мы хотим, чтобы воздушная масса в помещении М3 (2250л/с) двигалась со скоростью 0,15м/с, то v первичного воздуха на выходе из воздухораспределителя должна быть не ниже 2,7м/с- а такая v слишком высока для данного типа воздухораспределителей.

На практике сокращенная индукция первичного воздуха, обусловленная его низкой скоростью, дает основание подозревать, что приточный воздух с трудом будет подниматься к вытяжным решеткам, образуя идеальные столбы, суженные книзу, которые никак не перемешивают окружающий воздух и формируют участки застойного воздуха.

Другие условия комфорта

В летний период среди прочих параметров комфорта особое значение приобретает вертикальный температурный градиент. При распределении от пола температура растет снизу вверх, а при поступлении сверху образуются нисходящий поток воздуха и температурный градиент, который на уровне ног создает температуру слегка выше, чем на уровне тела. Другими словами, при подаче сверху мы имеем ноги в тепле, а голову в холоде, что повышает комфорт.

Распределение от пола создает противоположный тепловой градиент, и с этой позиции комфорт не повышается.

Виды систем

Приточные установки, используемые для распределения сверху, могут также применяться в системах распределения от пола. В любом случае, при таком распределении для того, чтобы ограничить dt воздуха помещения и приточного воздуха, чаще всего применяется калорифер второго подогрева. Гораздо реже (можно сказать, чрезвычайно редко) используется система с рециркуляцией воздуха.

Система со вторым подогревом

Чаще всего- в силу простоты конструкции- используется калорифер второго подогрева, расположенной после блока охлаждения ( .

В рассматриваемом примере при желании обеспечить температуру 24°С с 50% относительной влажностью, на основании соотношения м. явным теплом и общей нагрузкой помещения, смесь наружного воздуха и воздуха рециркуляции должна охлаждаться примерно до 13°С с удельной влажностью 9гр/кг (точка С на . В течение всего периода, когда система работает на охлаждение, точка С, которая представляет воздух после охладителя, не изменяется.

Обычно скрытая нагрузка остается постоянной, а расход воздуха в л/с (450м3/ч), определяемый уравнением ( , будет в состоянии ассимилировать влаговыделения с разницей 0,3гр/кг. В часы максимальной нагрузки для компенсации явных тепловыделений при соблюдении предельной разности температур 6°С, установленных для dt, воздух должен пройти последующий нагрев до 18°С. мощность калорифера второго подогрева составит:

[125x1,2x(18-1 ]=750кВт.

Существует вариант, более выгодный с позиции экономичности энергоресурсов,- использование рекуперированного теплообменника. мощность по холоду для компенсации явных тепловыделений в помещении будет равна не 900Вт (выражение , а уже 1650 (750+90 Вт, значит на 83% больше явных тепловыделений.

При сокращенных нагрузках, например, когда нет тепловыделений от оборудования и солнечной радиации (530Вт), чтобы ассимилировать явные тепловыделения (900-530Вт), приточный воздух должен иметь температуру около 21,5°С.

В таких условиях охладитель будет давать 1650Вт (примерно в 4,5раза больше значения ощущаемой нагрузки помещения), а второй подогрев должен будет обеспечивать около 1280Вт, значит в 3,5раза больше явных тепловыделений в помещении.

Система с байпасом, используемым в утилизаторе

Система, в которой предусмотрен байпас воздуха, направляемого в утилизатор, аналогична показанной на 7, представляет собой интересное в плане энергосбережения техническое решение, поскольку позволяет регулировать температуру приточного воздуха без применения второго подогрева.

Здесь необходимо достаточно точно рассчитать объемы воздуха, направляемого в рекуператор и поступающего в охладитель, с учетом потребностей обслуживаемого помещения.

Мощность охладителя не будет постоянной, а будет сокращаться по мере уменьшения явных тепловыделений в помещении.

Излишне напоминать, что установка с байпасом не может использоваться в ситуации, когда для системы требуется один только наружный воздух.

Размеры системы кондиционирования

При распределении от пола, если используется устройство второго подогрева, оно должно иметь поперечное сечение по меньше мере в два раза больше, чем обычно требуется при распределении сверху.

Используя установку с байпасом, в два раза большее сечение должен иметь только вентиляционный контур. В обеих системах чем больше используемые вентилятор и его двигатель, тем больше должно быть сечение приточных и вытяжных воздушных каналов.

Размеры холодильного агрегата

На аналогичных установках при распределении от пола холодильный агрегат не может быть меньше, чем применяемый при распределении сверху.

Кроме прочего, в первом случае не происходит накопление теплоты в структуре пола, значит теплоты, которая уменьшает показатель максимальной тепловой нагрузки ( .

При аналогичных проектных условиях повышение температуры отводимого воздуха, обусловленное ростом температуры воздуха в помещении в непосредственной близости от потолка, независимо от того, что такое повышение можно получить также подачей и отводом воздуха сверху, позволяет сократить мощность узла обработки воздуха, но не размеры холодильного агрегата. Повышение температуры отводимого воздуха и температуры на мокром термометре смеси наружного и вытяжного воздуха может, безусловно, повысить КПД компрессора, но не может в значительной степени влиять на размеры агрегата.

Данные утверждения действительны, когда система обеспечивает рекуперацию тепла удаляемого воздуха и может использоваться обрабатывающий узел с байпасом рекуперированного воздуха. В системе, которая работает полностью на наружном воздухе либо оснащена калорифером второго подогрева, распределение воздуха от пола в силу сокращенного dt требует, наличия холодильного агрегата, имеющего мощность вдвое большую по сравнению с мощностью, требуемой при распределении сверху.

Гигиеничность

В предыдущих разделах мы изложили первопричины, по которым можно рекомендовать распределение воздуха от пола, среди них- улучшение качества получаемого воздуха в силу того, что в этом случае различные загрязняющие вещества скапливаются вверху. Мы не намереваемся ставить под сомнение исследования уровня концентрации загрязняющих веществ и тот факт, что при распределении от пола такая концентрация сокращается в среднем на 20-25%.

Однако мы считаем, что суть проблемы загрязнения и определения его показателей может меняться от помещения к помещению в зависимости от вида деятельности учреждения, особенностей материалов, использованных для строительства здания (материалы полов, стен, лакокрасочные покрытия и пр.), и даже имеющейся мебели и оборудования.

Вряд ли можно спорить, к примеру, с тем, что в административном помещении, значит там, где активно перемещается некоторое количество сотрудников, на ногах которых имеется обувь, загрязненная внешней средой (предположим, на улице дождь), при распределении от пола загрязняющие элементы, принесенные с улицы, вместо того чтобы остаться на полу, пойдут в обращение и будут ухудшать качество воздуха в помещении.

Если к тому же предположить, что в ходе обычной уборки помещения и обычного мытья полов загрязняющие элементы будут осаждаться внутри диффузоров, образуя отличную питательную среду для микробов, спор, бактерий и пр., то гигиеничность системы вообще ставится под большое сомнение.

Закупочная стоимость и эксплуатационные расходы

Мы не станем проводить детальных сравнений и отрицать известную гибкость системы распределения от пола (уменьшение будущих расходов на переустройство), позволяющей изменять способ распределения путем всего лишь замены расположения панелей, на которых установлены воздухораспределители. Однако, нам представляется, что с учетом описанных выше обстоятельств (большие объемы перемещаемого воздуха, большее число воздухораспределителей, более громоздкие холодильные агрегаты и обрабатывающие узлы, увеличенные сечения подающих и отводящих воздуховодов, дополнительные расходы на надстройку полов) закупочная стоимость и особенно эксплуатационные расходы будут выше, чем аналогичные показатели системы распределения воздуха сверху. Перепечатано с сокращениями из журнала RCI.
Перевод с итальянского С.Н. Булекова.

Источник: www.prom.ru