stringtranslate.com

Воздухообмен в час

Воздухообмен в час , сокращенно ACPH или ACH , или скорость воздухообмена — это количество раз, когда общий объем воздуха в комнате или пространстве полностью удаляется и заменяется в течение часа. Если воздух в пространстве либо однороден, либо идеально перемешан, воздухообмен в час — это мера того, сколько раз воздух в определенном пространстве заменяется в течение часа. Идеально перемешанный воздух относится к теоретическому состоянию, при котором приточный воздух мгновенно и равномерно смешивается с воздухом, уже присутствующим в пространстве, так что такие условия, как возраст воздуха и концентрация загрязняющих веществ, являются пространственно однородными. [1]

Во многих системах распределения воздуха воздух не является ни однородным, ни идеально смешанным. Фактический процент воздуха в помещении, который обменивается за период, зависит от эффективности воздушного потока в помещении и методов, используемых для его вентиляции. Эти системы варьируются от концептуальной системы идеального вытеснения , которая удаляет и заменяет весь воздух в пространстве, до потока короткого замыкания, в котором заменяется очень мало существующего воздуха. [2] Фактическое количество воздуха, замененного в сценарии хорошо смешанной вентиляции, составит 63,2% через 1 час и 1 ACH. [3] Для достижения равновесного давления количество возвратного воздуха (воздуха, покидающего пространство) и количество приточного воздуха (воздуха, поступающего в пространство) должны быть одинаковыми.

Определения

Век воздуха
Среднее время, прошедшее с момента, когда молекулы воздуха в заданном объеме проникли в здание снаружи.
Концентрация
Количество одного компонента, диспергированного в определенном количестве другого.
Концентрация, индикаторный газ
Объем или масса индикаторного газа, деленная на объем или массу воздуха плюс индикаторный газ.
Наружный воздух
Воздух снаружи здания или забирается снаружи и ранее не циркулировал через систему.
Идеальное смешивание
Теоретическая схема распределения воздушного потока в вентилируемом помещении, где приточный воздух мгновенно и равномерно смешивается с воздухом в помещении таким образом, что концентрация всех компонентов в воздухе и возраст воздуха пространственно однородны.
Возврат воздуха
Воздух, забираемый из помещения и полностью или частично возвращаемый в кондиционер, печь или другой источник тепла.
Подача воздуха
Воздух, поступающий в помещение из системы кондиционирования, отопления или вентиляции.

Источник: [1]

Формулы

Воздухообмен в час

В имперских единицах:

где:

В метрических единицах

где:

Для заданного размера помещения или здания и количества воздухообменов в час объемный расход обычно указывается в кубических метрах в час при использовании метрических единиц. [4]

Скорость вентиляции

Скорость вентиляции часто выражается как объемная скорость на человека (CFM на человека, л/с на человека). Преобразование между воздухообменом в час и скоростью вентиляции на человека выглядит следующим образом:

где:

Один кубический метр в минуту = 16,67 литра в секунду

Рекомендации по скорости воздухообмена

Частоты воздухообмена часто используются в качестве эмпирических правил при проектировании вентиляции. Однако они редко используются в качестве фактической основы для проектирования или расчета. Например, частоты вентиляции жилых помещений рассчитываются на основе площади жилья и количества жильцов. [5] Частоты вентиляции нежилых помещений рассчитываются на основе площади пола и количества жильцов или расчетного разбавления известных загрязняющих веществ. [6] Стандарты проектирования больниц используют частоты воздухообмена в час. [7] Рекомендуемые частоты воздухообмена можно найти в соответствующих стандартах. [5] [6] [7] Недавние исследования показывают, что частота воздухообмена в час (ACH) сама по себе не может быть надежным параметром для разработки рекомендаций по вентиляции. Новый параметр, эффективный показатель частоты воздухообмена в час (называемый ACHH Моджтабой Забихи и др. [8] ), который включает как скорость потока, так и крупномасштабные схемы воздушного потока, может обеспечить более точное измерение того, насколько эффективно воздух подается и циркулирует в помещении. Это особенно важно для эффективного управления распространением заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем. [9]

Методы измерения

Воздухообмен в час — это измерение, предназначенное для сообщения эффективности воздухообмена системы вентиляции помещения. Обсуждение стандарта ASHRAE 62, Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещении, привело к разработке более прямого метода измерения эффективности воздухообмена с использованием индикаторного газа. [1] Индикаторный газ — это небольшое количество легко обнаруживаемого газа, который смешивается с воздухом для изучения схем воздушного потока. Этот метод напрямую сравнивает возраст воздуха, которым дышат жильцы, с возрастом воздуха, который был бы, если бы воздух помещения был идеально перемешан. Метод предназначен для более точного понимания эффектов схем воздушного потока в помещении, для выявления или предотвращения таких явлений, как схемы короткого замыкания воздушного потока, при которых большая часть приточного воздуха поступает непосредственно в вытяжку и не смешивается с уже присутствующим воздухом. [2] [1]

Существует два способа применения этого метода: наиболее часто используемый метод, снижение концентрации трассирующего газа (шаг вниз), заключается в коротком выбросе газа, впрыскиваемого в пространство для установления постоянной концентрации внутри здания, затем впрыскивание прекращается и регистрируется снижение концентрации в определенной точке, и второй метод, повышение концентрации трассирующего газа, при котором трассирующий газ впрыскивается с постоянной скоростью и регистрируется реакция концентрации в определенной точке [10].

Герметичность здания

Наиболее распространенным методом измерения герметичности является метод наддува вентилятором, также известный как тест на дверь-вентилятор . Он измеряется числом воздухообменов в час (ACH), которые происходят при перепаде давления между внешней и внутренней частью здания в 50 паскалей. Если объем воздуха, равный внутреннему объему здания, проходит через оболочку за один час, то ACH = 1. [11] Герметичность улучшает энергетические показатели зданий, поскольку низкие уровни герметичности подразумевают высокие скорости инфильтрации , сквозняки, риск конденсации и накопления влаги, а также другие эффекты. [12] По этой причине стандарт пассивного дома установил требования к производительности для герметичности, которые должны быть менее 0,6 ACH при разнице давления между внутренней и внешней частью в 50 Па. [13]

Эффекты ACH из-за принудительной вентиляции в жилом помещении

Принудительная вентиляция для увеличения ACH становится необходимостью для поддержания приемлемого качества воздуха, поскольку жильцы неохотно открывают окна из-за поведенческих изменений, таких как необходимость держать окна закрытыми в целях безопасности. [14]

Воздухообмен часто упоминается как средство предотвращения конденсации в домах с системами принудительной вентиляции, часто оцениваемыми в 3–5 ACH, хотя и без ссылки на размер дома. Однако, если ACH уже больше 0,75, система принудительной вентиляции вряд ли будет полезна для контроля конденсации, и вместо этого лучшими средствами являются изоляция или отопление. [14] Семь из восьми домов, исследованных в Новой Зеландии в 2010 году, имели ACH (с поправкой на факторы вентиляции) 0,75 или больше. [14] Было показано, что наличие систем принудительной вентиляции в некоторых случаях фактически увеличивает влажность, а не снижает ее. [14] Вытесняя воздух внутри жилища инфильтрованным воздухом (воздухом, приносимым извне жилища), системы вентиляции с положительным давлением могут увеличить потребности в отоплении (зимой) или охлаждении (летом) в доме. [14] [15] Например, для поддержания температуры 15 °C в определенном жилище требуется около 3,0 кВт отопления при 0 ACH (нет потерь тепла из-за нагретого воздуха, покидающего жилище, вместо этого тепло теряется из-за проводимости или излучения), 3,8 кВт при 1 ACH и 4,5 кВт при 2 ACH. [14] Использование пространства на крыше для отопления или охлаждения считалось неэффективным, при этом максимальный эффект от отопления наблюдался зимой в более южных регионах (находящихся близко к Южному полюсу в этих отчетах о южном полушарии), но был эквивалентен лишь примерно 0,5 кВт или отоплению, обеспечиваемому примерно пятью 100-ваттными лампами накаливания; охлаждающий эффект летом был также незначительным и был более выраженным для более северных домов (находящихся ближе к экватору); Во всех случаях значения предполагали, что система вентиляции автоматически отключается, когда инфильтрующийся воздух теплее или холоднее (в зависимости от ситуации), чем воздух, уже находящийся в жилище, поскольку в противном случае это усугубит нежелательные условия в доме. [15]

Ссылки

  1. ^ abcd "Стандарт ASHRAE 129-1997 (RA 2002): Измерение эффективности воздухообмена". Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2002. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  2. ^ ab Fisk, William J.; Faulkner, David; Sullivan, Douglas; Bauman, Fred (1997-06-01). "Эффективность воздухообмена и эффективность удаления загрязняющих веществ при неблагоприятных условиях смешивания". Indoor Air . 7 (1): 55–63. Bibcode :1997InAir...7...55F. doi : 10.1111/j.1600-0668.1997.t01-3-00007.x . ISSN  0905-6947. OSTI  803749.
  3. ^ Bearg, David W. (1993). Качество воздуха в помещении и системы HVAC . CRC Press. стр. 64. ISBN 0-87371-574-8.
  4. ^ § 13-2. Ventilasjon i boligbygning - Директорат для byggkvalitet
  5. ^ ab «Стандарт ANSI/ASHRAE 62.2-2022: Вентиляция и приемлемое качество воздуха в помещениях малоэтажных жилых зданий». Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2022: 58. ISSN  1041-2336. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  6. ^ ab «Стандарт ANSI/ASHRAE 62.1-2022: Вентиляция и приемлемое качество воздуха в помещении». Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2022: 90. ISSN  1041-2336. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  7. ^ ab "ANSI/ASHRAE/ASHE Standard 170-2021: Ventilation of Health Care Facilities". Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2021: 54. ISSN  1041-2336. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  8. ^ Забихи, Моджтаба; Ли, Ри; Бринкерхофф, Джошуа (1 марта 2024 г.). «Влияние воздушного потока в помещении на передачу заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, в классе». Building Simulation . 17 (3): 355–370. doi :10.1007/s12273-023-1097-y. ISSN  1996-8744.
  9. ^ Забихи, Моджтаба; Ли, Ри; Бринкерхофф, Джошуа (1 марта 2024 г.). «Влияние воздушного потока в помещении на передачу заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем, в классе». Building Simulation . 17 (3): 355–370. doi :10.1007/s12273-023-1097-y. ISSN  1996-8744.
  10. ^ Ван Баггенхаут, С.; Ван Брехт, А.; Эрен Озкан, С.; Вранкен, Э.; Ван Малкот, В.; Беркманс, Д. (октябрь 2009 г.). «Влияние места отбора проб на точность измерений индикаторного газа в вентилируемых помещениях». Биосистемная инженерия . 104 (2): 216–223. Бибкод : 2009BiSyE.104..216В. doi :10.1016/j.biosystemseng.2009.04.018.
  11. ^ Джелли, Ник (2017-01-19), «герметичность», Словарь энергетических наук , Oxford University Press, ISBN 978-0-19-182627-6, получено 2022-11-16
  12. ^ Gillott, MC; Loveday, DL; White, J.; Wood, CJ; Chmutina, K.; Vadodaria, K. (январь 2016 г.). «Улучшение герметичности в существующем жилище в Великобритании: проблемы, меры и их эффективность». Строительство и окружающая среда . 95 : 227–239. Bibcode : 2016BuEnv..95..227G. doi : 10.1016/j.buildenv.2015.08.017. S2CID  56109406.
  13. ^ Строительство пассивного дома . Зеленая энергия и технологии. 2018. doi :10.1007/978-3-319-69938-7. ISBN 978-3-319-69937-0.
  14. ^ abcdef Поллард, AR и Макнил, S, Системы принудительной вентиляции воздуха , июнь 2010 г., отчет IEQ7570/3 для Beacon Pathway Limited
  15. ^ ab Уоррен Фицджеральд, д-р Инга Смит и Мутасим Фахми, Потенциал нагрева и охлаждения воздуха подкровельного пространства: последствия для вентиляционных систем , май 2011 г., Подготовлено для Управления по энергоэффективности и энергосбережению (EECA)