Организации притока и удаления воздуха

Воздухообмен в рабочем помещении должен быть организовав таким образом, чтобы заданные метеорологические условия и чисто­та воздуха достигались при минимальном расходе воздуха. Для правильного решения этих вопросов необходимо знать закономер­ности развития и взаимодействия приточных, вытяжных и конвек­тивных струй в помещении, так как они определяют характер дви­жения воздуха по помещению, формируют поля температур и поля концентрации вредных веществ.

Циркуляция воздуха в помещении будет зави­сеть от наличия приточных, конвективных и вытяжных струй, от их взаимного расположения по площади и высоте помещения, при­чем действие приточных струй будет значительно большим, чем действие вытяжных струй.

На рис. 8.1. показана картина распределения и циркуляции воздуха в помещении по исследованиям В. В. Батурина и В. И. Ханжонкова [], проведенным на моделях при разных схемах по­дачи и удаления воздуха и при изотермических условиях.

Равномерное распределение воздуха (рис. 8.1 а) достигается в том случае, если приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточена. Схемы на рис 8.1 б–г создают замкнутые контуры циркуляции и мертвые зоны.

 

а)	б)
в)	г)

 

Рис.8.1. Схемы циркуляции воздуха в помещении

 

С учетом движения воздушных по­токов в строительной практике приме­няют несколько схем воздухообмена и несколько разновидностей каждой.

Выбор наиболее эффективной схемы воздухообмена помещения для конкретного случая – одна из главных задач проектирования систем микроклимата помещения.

Выбор схемы воздухообмена в многом определяется архитектурно- конструктивным и объемно-планировочным решением здания, в целом, также размером и конфигурацией помещения данного здания в плане соотношением размеров этого помещения, расположением рабочих мест, размещением и конструкцией осветительных устройств в нем и т. п. Схеме воздухообмена увязывается с интерьером помещения и безусловно с учетом картины распределения вредностей в нем.

Характер распространения вредностей по помещению зависит от плотности по воздуху, а также от интенсивности и направления воздушных потоков помещения.

Более легкие вредности помещения (водяные пары, оксид углерода и др. устремляются в верхнюю зону помещения, а если в помещении имеются источники тепловыделений, то вместе с нагретым воздухом, как более лег­ким, вверх помещения устремляются и другие вредности. В таких случаях вытяжку проектируют из верхней зо­ны, а приток в рабочую зону, при­меняя схему воздухообмена снизу вверх.

Более тяжелые вредности помеще­ния концентрируются в рабочей зоне и расстилаются над полом помещения, например углекислый газ. В этом слу чае вытяжку делают из нижней зоны, а приток организуют сверху, применяя схему воздухообмена – сверху вниз, и ее разновидность. Эта же схема воздухообмена применима с местной вытяжкой и с общеобменным притоком в случае образования в помещении паров летучих жидкостей (ацетон, спирт, бензол и др.), пыли, опилок, стружек и т. д.

Концентрация вредностей, разно­симых потоками воздуха помещения в различных его зонах не одина­кова, всегда самая большая – у мест выделения этих вредностей. Места выделения вредностей оборудуют местными устройствами системы воз­духообмена «снизу вниз».

Схема воздухообмена «сверху вверх» чаще применяется в жилых зданиях, административных, вспомо­гательных помещениях и в помещени­ях сельскохозяйственного назначения.

При выделении в помещении газов разной плотности или газов, состоя­щих из нескольких взрывоопасных компонентов, может применяться схе­ма с однозональным нижним притоком и двухзональной (по высоте) вытяж­кой; а при сосредоточенных влаго- выделениях (может быть совместно с тепловыделениями) может приме­няться схема с однозональной верх­ней вытяжкой и двухзональным при­током.

Смешанная (зональная) схема воздухообмена, как правило, приме­няется в многоярусных помещениях (залы театров, кино, спортивные) где рабочие зоны тре­буют самостоятельного обслуживания.

Не является обязательным для каждого помещения создание и при­тока, и вытяжки. В здании всегда имеются относительно более чистые и грязные помещения. Для грязных помещений целесообразно предусмат­ривать вытяжную вентиляцию, а это значит создавать разрежение, а компенсирующую приточную вентиляцию организовывать для чистых помеще­ний, прилегающих к грязному. При­мером подобной организации воздухо­обмена служит вытяжная вентиляция курительных комнат и сантехузлов с подачей необходимого компенсирую­щего количества воздуха в фойе-вестибюль. Другим примером является организация воз­духообмена в квартире жилого дома. Вытяжная канальная общеобменная вентиляция проектируется для кухонь и санузлов жилого дома. За счет этого в жилых комнатах квартиры возникает неорганизованный приток. При этом притоку способствует объемно-планировочное решение кварти­ры – «со сквозным проветриванием».

Каждая схема воздухообмена по­мещения имеет свои преимущества и недостатки в каком-либо случае ее применения.

Схема с нижней подачей воздуха (непосредственно в рабочую зону помещения) усложняет конструкцию перекрытия, требует организации в нижней части специального техничес­кого помещения (или под ним) больших объемов – камер статичес­кого давления и, кроме того, не допускает низких температур и высо­ких скоростей выпуска приточного воздуха помещения. Но зато эта схема ограничивает высоту зон обслу­живания притоком, создает движение воздуха в строгом направлении вмес­те со свободными конвективными по­токами нагретого воздуха источника­ми теплоты, снижая теплоту и ассими­лируя все другие разновидности вред­ностей; равномерно душирует всю зону обслуживания; обеспечивает практическую независимость эффекта системы микроклимата от объемно-­планировочного решения помещения и степени его заполнения, например людьми; при соответствующем реше­нии воздухоудаления отработанного воздуха помещения позволяет не учитывать конвективную теплоту све­тильников и покрытия здания, тем самым снижая энергетическую на­грузку системы микроклимата.

Подача воздуха в помещение «сверху» дает возможность сущест­венно понизить температуру притока и повысить скорость выпуска воздуха, но такая схема воздухообмена вызы­вает большую турбулентность воздуш­ной среды помещения в его рабо­чей зоне.

Решая схему воздухообмена в лю­бом случае, особенно при больших площадях зоны обслуживания (при незначительной высоте помещения) и при значительном воздухообмене, большое значение следует придавать рассредоточенной подаче приточного воздуха, так как в комфортном со­стоянии воздушной среды играет нема­лую роль подвижность воздуха рабо­чей зоны помещения. При сосредо­точенной раздаче воздуха получить нормативное значение подвижности очень сложно.

В настоящее время существуют технические средства для обработки воздуха, которые могут подготовить воздух любых расчетных кондиций, а в то же время организация воздухообмена помещения до сих пор далека от совершенства.

Из-за неудачной организации воз­духообмена в помещении и в пер­вую очередь неправильного выбора и расчета воздухораспределительных устройств не удается обеспечить в рабочей зоне помещения равномер­ные заданные параметры воздушной среды.

 

Естественная вентиляция

При естественной неорганизованной вентиляции перемещение воздуха помещения может быть под действием гравитационных сил и под действием ветра

Из-за разности температур воздуха помещения и наружного воздуха (t_в > t_н или t_в < t_н) по обе стороны вертикальных ограждений помещения возникает разность давлений (Р_в < Р_н или Р_в> Р_н). Разность давлений и отсутствие герметичности помещения (здания) вызывает перемещение воздуха или в одном направлении (при t_в > t_н ) или в другом. Чаще наружный воздух имеет температуру ниже, а значит, плотность выше, чем внутренний воз­дух помещения (t_в < t_н ; ), а поэтому характерным является поло­жительный перепад давлений и, как следствие, – движение наружного воздуха в нижнюю зону помещения. А так как на­гретый более легкий воздух помещения стремится занять верхнее положение, возникает естественное гравитационное движение воздуха из помещения (здания) снизу вверх. Вследствие этого давление воздуха в зоне пола помещения получается ниже, а в зоне потолка – выше наружного давления. Из-за циркуляции воздуха помещения возникает область (плоскость) равных давлений, называемая нейтральной зоной. Ниже области равных давлений в помещении образуется зона разряжения (зона инфильтрации наружного воздуха), а выше – зона подпора (зона эксфильтрации внутреннего воздуха помещения). При увеличении разряжения область равных давлений смещается вверх, а при увеличении подпора – вниз.

Устройство проемов (форточек, фрамуг, фонарей, окон и дверей) в ограждениях нижней и верхних зон помещения способствует гравитационному движению, а устройство проемов в плоскости равных давлений не влияет на движение.

Разность давлений столбов наружного и внутреннего воздуха, возникающих за счет гравитационных сил, называется тепловым естественным напором ( ) и выражается уравне­нием, Па

(8.9)

где h – высота столбов воздуха на­ружного или внутреннего, м;

, – плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³;

g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

При динамическом воздействии ветра с наветренной стороны здания создается повышенное давление, а с заветренной – разряжение.

При устройстве отверстий в наруж­ных вертикальных ограждениях мож­но организовать приток с наветренной стороны, а для удаления воздуха помещения – с заветренной. При этом количество воздуха приточного и вы­тяжного будет зависеть от многих факторов, а именно,– от направления и скорости ветра, температуры, от конфигурации здания и расположе­ния его среди других строений.

Давление воздуха помещения, подверженного воздействию ветра, но при отсутствии гравитационного давления, как с наветренной, так и с заветренной сторон по всей высоте помещения является одинаковым.

Перед открыто стоящим зданием при воздействии на него ветра образуется область повышенных по срав­нению с атмосферным давлений (подпор), имеющая ширину около пяти высот здания при длине, равной длине здания.

Одновременно за зданием образуется аэродинамическая тень – область пониженных давлений (разряжение), имеющая ширину около шести высот здания. Здание, окруженное другими строениями, может оказаться в аэродинамической тени, т. е. в зоне разряжения.

Естественная организованная вентиляция может осуществляться под действием теплового напора и под действием ветрового напора.

В вытяжных канальных системах вентиляции устраивают шахты – вытяжные каналы. От атмосферных осад­ков трубы защищают зонтами. Для эффективности естественной вентиляции устья вытяжных шахт, некоторых естественных систем вместо зонтов снижаются специальными насадками дефлекторами (флюгерами), что позволяет дополнительно к гравитационному напору использовать напор ветра и предохранять помещение от попадания дождя и снега. Разряжение, образующееся вокруг обечайки дефлектора, создает тягу в шахте при любом направлении ветра.

В естественных канальных системах вентиляции воздух удаляется из него посредством специальных каналов (воздуховодов).

Естественные канальные системы вентиляции применяют в помещении с небольшими расчетными кратностями воздухообмена (не более 3 в кухнях, ванных и туалетных комнатах жилых зданий) при малых скоростях движения вентиляционного воздуха по каналам систем, в помещениях объекта, строящегося не в жарком климате.

а)		б)
Вентиляционные шахты с обособленными каналами обеспечивают удаление вытяжного воздуха по отдельным каналам в конструкции стены на чердак или технический этаж, где вертикальные каналы объединяются в горизонтальный и через шахту выбрасываются в атмосферу. Такая компоновка вентиляционных шахт применяется преимущественно в зданиях высотой до 5 этажей в связи с трудностями при размещении большего числа каналов в высотных зданиях	Вентиляционные шахты с каналами-спутниками обеспечивают удаление воздуха из помещений в общую вертикальную сборную шахту индивидуальными каналами от помещений, подсоединяемыми к ней через этаж для предотвращения перетеканий воздуха между этажами. При такой компоновке вентиляционных шахт ширина блока шахт не зависит от количества подсоединенных шахт (этажности здания) и применяется в зданиях повышенной этажности.

Рис. 8.2. Шахты систем естественной вентиляции с обособленными каналами (а) и каналами-спутниками (б)

 

В жилых зданиях воздух удаляется из помещений кухонь, санузлов, ванных комнат, сушильных. В общественных зданиях удаление воздуха системами естественной вентиляции производится из обслуживаемых помещений, санитарно-гигиенических помещений, технических помещений.

 

Механическая вентиляция

Механическая вентиляция может обеспечить помещение большим, не­зависящим от метеорологических ус­ловий, регулируемым воздухообменом; может иметь большой радиус дейст­вия – до 50 м (чаще в обществен­ных зданиях), а в некоторых про­мышленных зданиях до 200 м, там, где уровень производственного шума пре­вышает уровень шума, создаваемого мощной вентиляционной установкой (прессовые отделения, кузнечные и механические цеха).

Скорости движения потоков в ме­ханической вентиляции значительно отличаются от скоростей в естествен­ной вентиляции.

Механическая вентиляция одно­временно вместе с улучшением со­стояния воздушной среды помещения может решать и производственные технологические задачи.

Вводимый или удаляемый воздух может быть подвергнут определенной обработке: очистке, нагреву, охлаждению, осушке, увлажнению. При механическом удалении обеспечивается локализация вредностей из мест их выделения и не допускается не только их распространение в помещении, но порой и выброс в воздушный бассейн здания.

Атмосферный воздух состоит из смеси сухих газов и водяных паров. Таким образом, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха мы всегда име­ем влажный воздух, или паровоздушную смесь, причем водяной пар может находиться в воздухе или в перегре­том, или в насыщенном состоянии.

Cухой воздух. Массовое содержание сухой части воз­духа следующее: 75,6% азота, 23,1% кислорода, 0,05% углекислого газа и небольшие количества инертных га­зов (аргона, неона, криптона и др.). С достаточной сте­пенью точности можно считать, что воздух подчиняется законам идеальных газов, тогда из уравнения Клапейро­на плотность сухого воздуха, кг/м³,

, (8.10)

где p_с – парциальное давление сухого воздуха, Па;

R =287 Дж/(кгК) – газовая постоянная сухого воздуха;

Т – температура воздуха, К.

Массовая и объемная теплоемкости сухого воздуха с_с и с₀ равны:

, (8.11)

В диапазоне температур от -20 до +50 °С при атмосферном давлении можно принимать _с = 1,293 кг/м³; с_с = 1,005 кДж/(кгК); с_о = 1,3 кДж/(м³К).

Энтальпия(теплосодержание) сухого воздуха, кДж/кг, при температуре t, °C

, (8.12)

Водяной пар в воздухе имеет парциальное давление p_П, определяемое его температурой. Парциальное давле­ние находится по таблицам водяного пара.

В области давлений и температур, принятых в отопительно-вентиляционной технике, можно с некоторым приближением принимать и для пара уравнение состоя­ния

, (8.13)

где R_П = 461 Дж/(кгК) – газовая постоянная для пара.

Теплоемкость пара при атмосферном давлении в пределах температур от -20 до +50° С с_П = 1,807 кДж/(кгК).

При этих значениях температур энтальпия пара, кДж/кг, может быть выражена формулой

, (8.14)

где t_П – температура пара, °С.

Влажный воздух. По закону Дальтона барометриче­ское давление P_б паровоздушной смеси равно сумме пар­циальных давлений сухой части воздуха и водяного пара p_с и р_П, т. е.

. (8.15)

Абсолютной влажностью воздуха D называется мас­са водяного пара, содержащаяся в 1 м³ влажного возду­ха. Абсолютная влажность и плотность пара во влажном воздухе имеют одинаковую размерность (кг/м³ или г/м³) и одинаковое выражение

. (8.16)

Абсолютная влажность при насыщенном состоянии (при данной температуре) называется влагоемкостью _н воздуха.

Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности воздуха к его влагоемкости, т. е.

. (8.17)

Величина относительной влажности может быть вы­ражена в долях единицы или в процентах. Применяя для водяного пара в воздухе уравнение состояния (8.13), по­лучаем:

, (8.18)

где р_н – парциальное давление насыщенного пара при данной температуре.

Влагосодержанием воздуха d называется масса во­дяного пара в воздухе, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха, г/кг сухого воздуха:

, (8.19)

где G_П и G_с – массы водяного пара и сухого воздуха в данном объеме V.

Из уравнения состояния имеем:

; (8.20)

, (8.21)

тогда

.

С учетом уравнений (2.6) и (2.9) можно написать

, (8.22)

или

(8.23)

Когда массу пара выражают в килограммах, то влагосодержание принято обозначать буквой х, кг/кг сухого воздуха:

. (8.24)

Плотность влажного воздуха

(8.25)

где G_в – масса влажного воздуха.

Из уравнений (2.10), (2.15), (2.16) и (2.25) получим , кг/м³ влажного воздуха:

, (8.26)

где _с – плотность сухого воздуха при давлении Р_б и температуре Т.

Из уравнения (8.26) видно, что плотность влажного воздуха меньше плотности сухого воздуха. Выражая значения р_П и Р_б-p_П через влагосодержание d (8.22), получаем:

. (8.27)

Удельный объем влажного воздуха может быть отне­сен к 1 кг смеси или 1 кг сухой части воздуха. Влажный воздух занимает тот же объем V, что и каждая состав­ляющая V_cи V_П. Поэтому , м³/кг сухого воздуха, мож­но записать:

, (8.28)

или при известном влагосодержании

, (8.29)

где Р_б – барометрическое давление, Па.

Удельный объем, отнесенный к 1 кг смеси, м³/кг влажного воздуха,

_B = 1/.

 

Теплоемкость влажного воздуха, кДж/(кгК),

(8.30)

Энтальпию влажного воздуха принято относить к 1 кг сухого воздуха. За нулевую точку принимается эн­тальпия сухого воздуха (при d=0) с температурой 0 °С. Поэтому энтальпия воздуха может иметь положитель­ные и отрицательные значения. Энтальпия влажного воздуха равна сумме энтальпий сухого воздуха и пара, кДж/кг сухого воздуха:

(8.31)

Энтальпия воздуха, связанная с изменением темпе­ратуры воздуха, характеризует изменение явной тепло­ты. При поступлении в воздух водяных паров с той же температурой воздуху передается скрытая теплота. Энтальпия воздуха при этом возрастает за счет изменения энтальпии влажной части воздуха. Температура воз­духа не изменяется.

Процессы изменения параметров воздуха в системах вентиляции и кондиционирования воздуха наиболее на­глядно изображаются в I–d диаграмме влажного воздуха, предложенной в 1918 г. проф. Л. К. Рамзиным. I–d диаграмма (рис. 8.3) строится в косоугольной систе­ме координат с углом между осями 135°. На оси ординат откладываются энтальпии I, кДж/кг сухого возду­ха, на вспомогательной оси Od – влагосодержания d, г/кг сухого воздуха. Через точку O₁с параметрами d = 0 и t=0 проводится линия I=0. Линии I=const, ле­жащие выше I=0, имеют положительное значение эн­тальпии, ниже линии I = 0 – отрицательные.

 

а) б)

 

Рис.8.3. Построение на I–d диаграмме: а– линий I = const; б – линий = const

 

Диаграмма строится для определенного барометри­ческого давления Р_б, обычно для Р_б = 1,013 МПа (760 мм рт. ст.) и Р_б =0,994 МПа (745 мм. рт. ст.). На диаграмму наносятся изотермы t = const и линии = const.

Изотермы наносятся на диаграмму в соответствии с уравнением энтальпии (8.31)

.

Это уравнение является уравнением прямой линии. Задаваясь для данной температуры t значениями d₁и d₂и вычисляя I₁ и I ₂, получаем две точки: 1 (d₁, I₁) и 2 (d₂, I₂), соединяя которые прямой, получаем линию t= =const (рис. 8.3 а).

Линии = const строятся следующим путем (рис. 8.3 б). Линия = 0 характеризует отсутствие вла­ги в воздухе и совпадает с осью d=0. Линии =100 % строятся по данным таблиц водяного пара, при этом для температур t₁, t₂... по таблицам находятся соответствую­щие им парциальные давления насыщенного пара p_н1, p_{н2 .} Затем по формуле (8.22) определяются влагосодержания d₁, d₂... . Таким образом, находится ряд точек: 1 (d₁, I₁) и 2 (d₂, I₂)и т. д., соединяя которые, получаем кривую =100 %. Линия =100 % делит I–d диаграмму на две части. Выше ее лежит область влажного ненасы­щенного воздуха, ниже – область воздуха, в котором влага находится в капельном состоянии. Эта зона назы­вается зоной тумана.

Линии 100 > > 0 % лежат в области между линией =100 % и осью ординат. Все линии = const строятся аналогично построению линии = 100 %. Задаваясь зна­чениями температур t¢₁, t¢₂.... по таблицам находятся значения p¢_н1, p¢_н2. и по формуле (8.23) для данного зна­чения определяются влагосодержания: d¢₁, d¢₂...

Соединением точек 1(t¢₁, d¢₁), 2(t¢₂, d¢₂) и т. д. получа­ем линию = const.

В нижней части I–d диаграммы проводится линия парциальных давлений р_П водяного пара в воздухе при данном барометрическом давлении Р_б (рис. 8.3 а).

Парциальное давление p_П определим из формулы (8.22);

. (8.32)

Задаваясь значениями d₁, d₂... получаем по формуле (8.32) соответствующие значения p_П1, p_П2... Соединяя точки с координатами (d₁, p_П1), (d₁,p_П1)и т. д., получа­ем линию р_П.

Таким образом, каждая точка I–d диаграммы (рис. 8.3) определяет параметры паровоздушной смеси: I, d, t и . Для нанесения точки надо знать два парамет­ра. Остальные параметры можно найти по диаграмме.

По I–d диаграмме можно найти также температуру точки росы t_p и температуру мокрого термометра t_м (рис. 8.4).

Температура точки росы – это температура воздуха в насыщенном состоянии при данном влагосодержании. На I–d диаграмме для определения t_p необходимо из точки данного состояния воздуха (точка А) опуститься по линии d = const до пересечения с линией насыщения =100 % (точка В). Изотерма, проходящая через точ­ку В, соответствует значению t_p.

Температура мокрого термометра равна температуре воздуха в насыщенном состоянии при данной энтальпии. В I–d диаграмме t_м проходят через точку пересечения изотерм с линией = 100 % (точка С) и практически сов­падают (при параметрах, имеющих место в системах вентиляции) с линией I = const, проходящей через точ­ку С.

 

 

Рис. 8.4. Определение параметров воздуха в I–d диаграмме

 

Процесс изменения параметров воздуха от началь­ного до конечного состояний в I–d диаграмме изобра­жается прямой линией, называемой лучом процесса. На рис. 8.5 прямая 1-2 является лучом процесса, характе­ризующим изменение состояния воздуха от начальных параметров I₁, d₁(точка 1) до конечных параметров I₂, d₂(точка 2).

Отношение, кДж/кг,

. (8.33)

называется угловым коэффициентом процесса.

Таким образом, направление процесса характеризу­ется угловым коэффициентом. Если изменение состояния воздуха идет при I = const (I₁=I₂), то = 0. В I–d диаграмме значения угловых коэффициентов наносятся на границе диаграммы (рис. 8.5).

 

 

Рис. 8.5. Направление процессов изменения состояния воздуха в I–d диаграмме

 

Так как в процессе изменения параметров прираще­ния энтальпии и влагосодержания могут принимать по­ложительные и отрицательные значения, то угловой ко­эффициент может быть положительным или отрицатель­ным и изменяться от = - (при I < 0 и d = 0) до = + (при I > 0 и d = 0).

Вентиляционный воздух перед подачей в помещение проходит различные виды тепловлажностной обработки. Он может нагреваться, увлажняться или осушаться, мо­жет происходить смешение масс воздуха с различными параметрами.

Процесс нагревания воздуха в поверхностном тепло­обменнике-калорифере в I–d диаграмме (рис. 8.6) изображается вертикальной линией АВ при d=const, так как влагосодержание воздуха при контакте с сухой го­рячей поверхностью не изменяется. Температура и энтальпия при нагревании возрастают, а относительная влажность убывает.

Процесс охлаждения воздуха в поверхностном тепло­обменнике-воздухоохладителе возможен или при посто­янном влагосодержании или при уменьшении влагосодержания, т. е. при выпадении влаги из воздуха. Про­цесс при d=const протекает в том случае, если температура поверхности воздухоохладителя будет выше температуры точки росы. Процесс пойдет по линии АВ или в крайнем случае – по линии AB₁(рис. 8.7).

 

 

Рис. 8.6. Процессы нагревания воздуха в I–d диаграмме

 

 

Рис. 8.7. Процессы охлаждения воздуха в I–d диаграмме

 

Если температура поверхности воздухоохладителя становится ниже температуры точки росы, то будет про­исходить конденсация водяного пара в воздухе и про­цесс охлаждения будет сопровождаться уменьшением влагосодержания воздуха. В I–d диаграмме этот про­цесс пойдет по линии CD, причем точка D соответствует температуре t_П.В поверхности воздухоохладителя. На практике процесс охлаждения может заканчиваться в точке Е при температуре t_E.

 

а) б)

 

Рис.8.8. Процессы смешивания воздуха в I–d диаграмме: а – точка смеси лежит выше j = 100%; б – точка смеси лежит ниже j = 100%

 

Процессы смешения воздуха различных состояний представляют большой интерес, так как системы отоп­ления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто работают с рециркуляцией, при которой часть отрабо­тавшего воздуха помещения смешивается со свежим воз­духом. Возможны и другие случаи смешения. Пусть воздух состояния точки А (рис. 8.8) в количестве Ga с параметрами d_A и I_A смешивается с воздухом состояния точки В в количестве G_В с параметрами d_B и I_B. Отношение G_B/G_A=n показывает, какое количество воз­духа состояния точки В приходится на 1 кг воздуха со­стояния точки А. Тогда для 1 кг воздуха состояния точ­ки А можно написать балансы теплоты и влаги при сме­шении:

(8.34)

(8.35)

где I_см и d_см – параметры смеси.

Из уравнений (8.34), (8.35) получим:

. (8.36)

Уравнение (8.36) является уравнением прямой линии, любая точка которой указывает параметры смешения I_см, d_см. Положение точки смешения С на прямой АВ (рис. 8.8 а) может быть найдено по соотношению сто­рон подобных треугольников ACD и СВЕ;

, (8.37)

т. е. точка С делит прямую АВ на части, обратно про­порциональные массам смешиваемого воздуха.

Если положение точки С на прямой АВ задано, то можно найти массы G_A и G_B. Из уравнения (8.37) сле­дует

,

тогда

. (8.38)

Аналогично

. (8.39)

В практике возможен случай, когда в холодный пе­риод года точка смеси C₁(рис. 8.8 б) лежит ниже линии = 100 %. В этом случае при смешении будет иметь мес­то конденсация влаги. Сконденсированная влага выпа­дает из воздуха и будет находиться после смешения в со­стоянии насыщения при = 100%. Параметры смеси t_см, d_см, I_см достаточно точно определяются точкой пересечения линии I_см= const и линии =100 % (точка С₂). Количество выпадающей влаги равно d.