Расчет вентиляции помещения программа: Программы для проектирования и расчета вентиляции и кондиционирования

Кафетерий/комната отдыха: 2000 кв. футов (A _z 3), 50 человек (P ₀₂ 03) Таблица 6.2.2.1, офис, конференц-зал и комната отдыха: R _a = 0,06 фут3/кв. фут; р _p = 5 куб. футов/мин/чел.

Население системы, предоставленное владельцем здания: P _s = 100

Разнообразие пользователей, D = P _s /(P _z 1 + 5 x P

D = 100/(100 + 5 x 20+50) = 0,40

Нескорректированный забор наружного воздуха, V _или = D(R _p 1 x P _{2 z 190 5 x R p 2 x P z 2 + R p 3 x P z 3) + (R a 1 x A z 1 + 5 x R a 2 x A z 2 + R p 3 x A z 3)}

V _или = 0,40 x (5 x м3/чел. x 100 комнат) 5 куб. футов/м на человека x 20 человек + 5 куб. футов на человека x 50 человек) + (0,06 куб. )

Результат: V _или с использованием разнесения = 1 940 куб. футов в минуту

V _или без использования разнесения: 2 690 куб.

Стратегия 2: Усреднение по времени

ASHRAE 62.1-2016 Раздел 6.2.6.2 позволяет проектировщику учитывать ситуации, когда пиковая занятость будет иметь место только в течение короткого промежутка времени. В зависимости от здания и бизнеса, в котором оно находится, некоторые люди могут занимать помещение только в течение короткого периода времени. В таких ситуациях подходящей стратегией является применение усреднения по времени. Например, в ситуации временной занятости, когда конференц-зал часто пустует, но иногда бывает полон в течение короткого периода времени. Типичная встреча длится всего 45 минут, и в течение этого короткого периода времени требуется вентиляция наружным воздухом. Тем не менее, предписывающие формулы указывают на необходимость полной вентиляции этого помещения в течение всего дня в рабочие часы, каждый день, представляя потенциально чрезмерно вентилируемое помещение.

Сосредоточившись на количестве времени, в течение которого люди находятся в помещении, требуемая потребность в наружном воздухе может быть снижена на 30–50 %. Аналогичным примером могут служить торговые площади и рестораны, где заполняемость меняется в зависимости от дня или времени. Конечная идея заключается в том, что значительная экономия энергии может быть результатом использования этих различных выводов для разработки правильной системы для пространства — именно для того, как оно предназначено для использования. Ключом к расчету является определение допустимого периода времени усреднения, T. Уравнение 6.2.6.2-1 представляет собой расчет периода времени усреднения:

Уравнение 6.2.6.2-1: T (мин) = 3 ν/V _bz

Переменная (ν) представляет собой объем пространства в кубических футах.

Пример 2. Конференц-зал площадью 400 кв. футов имеет потолок высотой 10 футов.

Владелец предоставляет исторические данные, показывающие, что конференц-залы в здании заняты в среднем на 30 минут каждые 90 минут, а комната отдыха занята только с 11:45 до 13:15. ежедневно.

Уравнение 6.2.6.2-1 вычисляет допустимый период времени усреднения:

T = 3ν/V _bz

ν = объем помещения в кубических футах

v = (400 кв. футов x 10 футов)

v = 4000 футов ³

3 90 = плотность на одного человека футов (из таблицы 6.2.2.1)

По умолчанию P _z = (50/1000) x 400

По умолчанию P _z = 20 человек

R _p = 5 куб. )

A _z = 400 кв. футов

R _a = 0,06 кубических футов в минуту/кв. фут (из таблицы 6.2.2.1)

V _BZ = R _A x A _Z + R _P x _PZ

V _BZ = 0,06 CFM/SQ FT X 400 SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FRS/SQ FON/SQ FON/SQ FON/SQ FRS/SQ FRS/SQ FRS/SQ FRS/5. x 400 кв. FT

V _BZ = 124 CFM

T = 3ν/V _BZ

T = 3 x (4000 FT ³ )/124 CFM

РЕЗУЛЬТАТ: T = 97 минут

Для конференц-зала, который занят только 30 минут из 90-минутный период времени усредненная по времени численность населения зоны, Pzavg, представляет собой среднее значение занятости за этот 90-минутный период времени.

P _z ср = ((20 чел х 30 мин) + (0 чел х 60 мин))/90 мин требуется рассчитывается с Pzavg вместо Pz по умолчанию.

V _bz (усредненное по времени) = P _z avg x R _p + A _z x R _a

V _bz (усреднение по времени) = 7 человек x 5 куб. Например, требуемый поток воздуха в зоне дыхания для этого конференц-зала был уменьшен на 52% со 124 до 59 кубических футов в минуту.

Для офисного здания, в котором имеется большое количество малолюдных помещений, такое сокращение необходимого потока наружного воздуха может привести к значительному сокращению общего требуемого потока наружного воздуха, который необходимо нагреть или охладить.

Две описанные выше стратегии не являются взаимоисключающими, но их можно использовать для одних и тех же расчетов наружного воздуха. Объединяя результаты примера 1 с примером 2, вычисление V _или дополнительно сокращается следующим образом:

Пример 3: Сочетание разнесения и усреднения по времени.

V _или только с разнесением: 1940 куб. футов в минуту

Расчет примера 1 V _или с разнесением и усреднением по времени V _bz для конференц-зала:

V _или = D (R _p 1 x P _z 1 + 5 x R _p 2 x P _z 2 + R _p 3 x P

м человек x 100 человек + 5 комнат x 5 куб. футов/м на человека x 7 человек + 5 куб. фут3/кв. фут x 2000 кв. фут)

Результат: V _или (усреднение по времени и разнесение) = 1 810 куб. футов в минуту

V _или (ни усреднение по времени, ни разнообразие) = 2 690 куб.

Уменьшение требуемого потока наружного воздуха, при тщательном применении к проектированию систем HVAC, может привести к уменьшению требуемой холодопроизводительности в тоннах, а также к уменьшению воздушного потока вентилятора, размера воздуховода и мощности вентилятора. В дополнение к первоначальной стоимости этого оборудования существует также потенциал для уменьшения размеров конструкции электрической системы, такой как меньшие размеры проводов, меньшая мощность цепей, снижение потребляемой электроэнергии в киловаттах, а также снижение потребления электроэнергии.

Такое влияние может быть неочевидным сразу, но использование моделирования энергопотребления здания может продемонстрировать кумулятивный эффект тщательного подхода к проектированию потока наружного воздуха в системе. Владелец здания может не осмыслить значение таких сокращений, если инженер просто описывает эти стратегии; однако диаграмма наглядно продемонстрирует экономию средств. Выполнение грубого энергетического анализа и представление результатов владельцу здания или другим заинтересованным сторонам, которые содействуют принятию решения, может существенно повлиять на процесс принятия решения.

Стратегия 3. Мониторинг воздуха в режиме реального времени с использованием CO ₂  датчик

Следующие две стратегии представляют собой варианты того, что считается вентиляцией с регулированием по потребности (DCV) или динамическим сбросом потока наружного воздуха, как его называют в соответствии с разделом 6.2.7- ASHRAE 62.1-2016, которая представляет собой интерактивную систему HVAC, которая увеличивает или уменьшает потребность в наружном воздухе в режиме реального времени по мере изменения условий качества воздуха в помещении. Эти подходы включают использование датчиков, которые собирают данные в определенной зоне и передают информацию в режиме реального времени в систему управления HVAC, которая затем вносит немедленные коррективы в поток вентиляционного воздуха. В процессе принятия решений следует учитывать дополнительную сложность системы управления, связанную с использованием DCV.

Также будет рассмотрено проектирование системы вентиляции с регулируемой вентиляцией и потенциальное снижение требуемых потоков наружного воздуха во время работы системы.

В наиболее распространенном применении DCV используются датчики углекислого газа (CO ₂ ), чтобы определить, создают ли люди, которые находятся в помещении, условия с избыточным содержанием углекислого газа и отрицательного содержания кислорода, и, если это так, немедленно исправить это с помощью увеличения количества наружного воздуха. . Эта стратегия представляет собой форму динамической перезагрузки, при которой воздух постоянно отбирается и обрабатывается, не допуская выброса CO 9 .0871 2  возможность сконцентрироваться выше заданного «высокого значения». С этими датчиками, если уровни CO ₂  начинают расти, система сбрасывается на новое значение потока наружного всасываемого воздуха до тех пор, пока CO ₂  не упадет ниже верхнего значения системы управления. Как только это состояние восстанавливается, система управления HVAC возвращается к своим обычным настройкам.

ASHRAE 62.1-2016 6.2.7.1.1 описывает возможность сброса расхода наружного воздуха в ответ на загрузку системы. При использовании системы DCV разработчик системы должен определить, какой диапазон воздушного потока подходит для зоны и для системы. Раздел 6.2.7.1.2 описывает требование, чтобы значение V _bz нельзя сбросить ниже скорости воздушного потока (R _a x A _z ) для зоны. Таким образом, когда значения CO ₂ являются «низкими» (меньше, чем высокое значение), разработчик может установить V _bz = R _a x A _z , что устраняет «поток воздуха людей» до CO ₂  уровня увеличиваются до максимального значения. В то же время V _bz необходимо пересчитать, чтобы включить поток воздуха для людей, а также «зональный поток воздуха».

Важно отметить, что высокое значение следует определять, зная концентрацию CO 9 в окружающей среде. 0871 2 . Часто значение 1000 частей на миллион (ppm) CO ₂ считается адекватным для высокого значения CO ₂ с динамическим сбросом. Использование 1000 частей на миллион предполагает, что концентрация CO ₂ в наружном воздухе значительно ниже этого значения и находится в диапазоне от 400 до 500 частей на миллион. Однако в городских районах концентрация CO ₂ в окружающем воздухе может быть намного ближе к 1000 частей на миллион, и в таких случаях проектировщик должен учитывать, как эта более высокая концентрация CO _{2 9 в окружающем воздухе0872 может повлиять на уставку верхнего значения, а также на значения сброса для потока наружного воздуха. Чтобы продемонстрировать ценность управления сбросом наружного воздуха с помощью DCV, изучите образец здания, которое использовалось для примеров в этой статье, и один или все его конференц-залы площадью 400 кв. футов на 20 человек, оснащенные CO. 2  датчики для динамического сброса.}

Проектировщик должен определить соответствующую проектную скорость потока наружного воздуха с динамическим сбросом для «высокого» содержания CO ₂  состояние и для «нормального» CO ₂  состояние:

Пример 4: Расчет вентиляции с регулированием потребности, примененный к конференц-залам здания:

V _bz (высокий CO ₂ 8 ) = R a 900 x A _z + R _p x P _z

V _bz (высокий результат CO ₂ ) = 0,06 куб. : V _bz (с высоким содержанием CO ₂ ) = 124 кубических футов в минуту

V _bz (низкий CO ₂ , сброс) = R _a x A _z

V _bz (низкий CO _{2 x кв.}

Результат: V _bz (низкий уровень CO ₂ , сброс) = 24 куб. Инженер должен определить размеры оборудования и воздуховодов наружного и приточного воздуха, чтобы они соответствовали высоким и низким условиям. Из-за этого требования производительность системы HVAC не снижается, поэтому использование DCV не дает преимущества в плане первоначальных затрат. Фактически, DCV, как правило, будет иметь более высокую начальную стоимость из-за сложности дополнительных элементов управления, необходимых для работы с DCV.

В примере 4 система управления зданием может сбросить поток наружного воздуха в это помещение примерно на 80% во время нормальной концентрации CO ₂  . В течение этого периода оборудование HVAC может работать с уменьшенной потребностью в тоннаже системы охлаждения и, возможно, с уменьшенным потоком воздуха вентилятора в системах подачи воздуха с переменным объемом воздуха, что приводит к более низкой мощности рабочего вентилятора. Как только помещение становится полностью заполненным и концентрация CO ₂  превышает максимальное значение, система управления зданием регулирует скорость приточного вентилятора, чтобы увеличить поток наружного воздуха в помещение до V _bz (высокий CO ₂ ) значение. Следовательно, потребность в охлаждении или обогреве может увеличиться в результате того, что в помещение подается увеличенный поток наружного воздуха.

В идеале эти датчики CO ₂  используются в местах, которые могут быть плотно, но периодически заняты, например, в столовых, аудиториях, спортивных залах и конференц-залах. Датчики могут не обеспечить количественную выгоду для других пространств, таких как офисы открытого типа или приемные, из-за меньшего количества людей на единицу площади. Стандартная плотность занятости ASHRAE 62.1 для офисов составляет один человек на 200 кв. футов. Безусловно, существуют проекты открытых офисов с гораздо более высокой плотностью, но, как правило, помещения считаются плотно занятыми, когда на 1000 кв. футов приходится более 20 человек. эта более высокая плотность, рассмотрим CO ₂  датчик пространства и используйте метод динамического сброса/постоянного тока.

Когда они были впервые представлены более 25 лет назад, датчики CO ₂  были дорогими, ненадежными и нуждались в регулярной повторной калибровке. Системы управления энергопотреблением раннего поколения были проблематичными и подвержены ошибкам. Сегодня датчики CO ₂  надежнее и экономичнее. Благодаря сертификации LEED и более строгим энергетическим нормам потребительский спрос на датчики CO2 вырос, а производители повысили надежность цифровых датчиков CO9.0871 2  датчики. В результате использование DCV на основе CO ₂ стало обычным явлением в системах различной проектной мощности.

Стратегия 4: Мониторинг в режиме реального времени с помощью датчиков присутствия

Последняя стратегия заключается в использовании DCV с датчиками присутствия. Эти устройства всегда контролируются. Когда в пространстве происходит движение, которое срабатывает, система автоматизации здания реагирует соответствующим образом. Датчики движения обычно используются в других приложениях, таких как освещение, которое автоматически срабатывает, когда покупатель входит в туалет магазина, или освещение безопасности, которое включается или становится ярче, когда человек проходит мимо.

Подход к потокам наружного воздуха может быть таким же, как и для датчиков CO2, после чего обнаружение движения приводит к сбросу потока наружного воздуха на высокую скорость потока воздуха; при отсутствии движения система переключается на низкий расход наружного воздуха. В качестве альтернативы, если проектировщик решит использовать специальную систему подачи наружного воздуха (DOAS) и напрямую подает наружный воздух во все помещения, в ASHRAE 62.1-2016 есть новое положение, которое допускает нулевую требуемую вентиляцию наружного воздуха с присутствием людей. не находятся в определенной комнате, согласно Разделу 6.2.7.1.2 в тексте исключения. Основываясь на этом исключении, может быть возможность спроектировать поток приточного воздуха в систему наружной вентиляции так, чтобы он варьировался от нуля до V _бз значения. Обратите внимание, что система, использующая датчики присутствия в качестве средства сброса, не сможет «подсчитать» количество людей, поэтому поток наружного воздуха равен либо 0 куб. P _z в зависимости от состояния датчика.

В настоящее время конструкции систем HVAC, включающие датчики присутствия, не так распространены на практике, как датчики CO ₂ . Первоначально они были разработаны для коммерческого применения, но действительно прижились как способ для домовладельцев сократить свои расходы на электроэнергию. Ярким примером этого является термостат, который регулирует температуру в соответствии с заданными целевыми показателями эффективности, когда никого нет дома, и регулирует ее, когда обнаруживает движение.

Международный кодекс энергосбережения теперь требует, чтобы инженер использовал стратегии вентиляции с регулированием по потребности в любом помещении с плотностью, равной или превышающей 25 человек на 1000 кв. футов, за некоторыми исключениями для небольших систем или специализированных систем ОВКВ. DCV — хорошая стратегия для любого пространства, которое, как предполагается, будет периодически занято, независимо от того, требует ли это кода. Основные производители комплектного однозонного оборудования HVAC включают модули управления DCV в качестве заводской опции в дополнение к более сложным и крупным системам обработки воздуха.

Использование части или всех этих стратегий для оценки общей экономии средств может оказаться сложной задачей. Есть несколько переменных, которые следует учитывать, и любая экономия должна рассчитываться в каждом конкретном случае. Но эти стратегии поддаются количественной оценке экономии энергии и денег, что может быть привлекательной возможностью для владельца здания.

Уход от предписывающих формул к более реалистичным формулам и стратегиям — разумный шаг. Это требует тщательного и критического анализа здания и его потребностей в вентиляции.

Экономия, которая может быть получена при реализации любой или всех стратегий, отмеченных выше, может заключаться как в первоначальных затратах, так и в эксплуатационных расходах.

Меньший размер системы вентиляции наружного воздуха может привести к уменьшению размеров отопительной или охлаждающей установки и меньшего оборудования. Меньшее оборудование приводит к меньшим размерам воздуховодов и/или трубопроводов, а также к уменьшению размеров электрических проводов и автоматических выключателей.

С эксплуатационной точки зрения уменьшенный поток наружного воздуха снижает расходы в течение всего срока службы оборудования и здания за счет меньшей рабочей мощности насосов и вентиляторов, подающих и кондиционирующих наружный воздух.

Несмотря на это, реализация стратегии по максимальному повышению энергоэффективности систем HVAC может быстро привести к значительной экономии средств для владельцев недвижимости в долгосрочной перспективе.

Кари Энген — старший инженер-механик в WD Partners. Она является членом ASHRAE и уже более 15 лет оказывает услуги по проектированию и вводу в эксплуатацию систем ОВКВ для коммерческих проектов.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете.