Воздуха и, тем сггмым, весьма существенно сократить расходы как тепловой, так и электрической энергии в системах промышленной вентиляции

2.2. Анализ возможности улучшения технологических показателей систем

Основываясь на полученных ранее зависимостях представляется воз-можным проанализировать параметры входящие в формулы для определения и выявить те факторы, на которые можно оказывать влияние с помо-щью имеющихся или разработанных для этой цели схем и средств воздухорас-пределения.

Как показывают представленные в 2.1. зависимости, на технологические показатели систем влияют:
валовые выделения вредных веществ ;
избыточные тепловьщеления
температура и концентрация вредностей в воздухе рабочей зоны ;
температура и концентрация вредностей в наружном воздухе
распределение температур и концентраций вредностей в объеме поме-щений, характеризуемое коэффициентами воздухообмена
и .
Рассмотрим указанные факторы в свете возможностей улучшения техно-логических показателей системы.
Система валовых выделений вредных веществ в атмосферу цеха является эффективным средством улучшения технико-экономических показателей.
Один из путей уменьшения а - применение местной вытяжной вентиля-ции. В рассматриваемых цехах продолжают существовать технологические -процессы не оснащенные или оснащенные недостаточно эффективной местной вытяжной вентиляцией. В главе 6. диссертации представлены результаты ра-бот по созданию новых типов универсальных местных отсосов с эффективно-стью улавливания до 90%.
Снижение а также может достигаться использованием так называемой безвредной технологии, то есть применением материалов выделяющих менее токсичные вещества или вредности в меньших количествах.
Важная роль в уменьшении валовых выделений вредностей принадлежит улучшению качества работ. Например, в сборочно-сварочном цехе одним из технологических процессов, не оснащенных местной вытяжной вентиляцией, является газовая резка. Само наличие этой операции обусловлено недостатка-ми при выполнении аналогичной работы в корпусообрабатывающем произ-водстве. Поэтому повышение качества работ в корпусообрабатывающем цехе позволяет уменьшить, а со временем практически отказаться от дополнитель-ной газорезки в сборочно-сварочном производстве.
Как отмечалось, также влияют на технологические показателисистем отопления и вентиляции. В настоящее время принимаются ряд мер по снижению удельных теплопотерь. В первую очередь это уменьшение суммар-ной площади остекленных поверхностей, что снижает инфильтрацию, воз-можность образования у наружных стен ниспадающих воздушных потоков. В применяемых строительно-конструкторских решениях увеличивается терми-ческое сопротивление наружных ограждений. Для уменьшения врывания холодного воздуха через притворы ворот улучшается качество уплотнения, а са-ми ворота вьшолняются секционными.
Супдественно уменьшить теплопотери за счет инфильтрации позволяют воздушные завесы, расположенные в притворах крупногабаритных ворот (см. раздел 5.1. настоящей работы).
Важную роль в уменьшении играют представленные в разделе 5.2. настоящей работы технические решения предотвращающие поступление в ра-бочую зону потоков холодного воздуха, нисходящих вдоль наружных ограждений.
Уменьшение остекленных поверхностей способствует также снижению поступлений тепла за счет инсоляции, .что позволяет уменьшить при работе систем в летнее время. Важнейшую роль в улучшении технико-экономических показателей сис-тем может сыграть применение фильтров для очистки воздуха, удаляемого ме-стными отсосами с последующим возвращением очищаемого воздуха в цех. За счет указанного мероприятия возможно уменьшение величины и количества тепла необходимого для отопления цеха. Разработке фильтров для очистки от пылевых частиц и газовых примесей посвящен раздел 6.2. настоящей работы.
Предлагаемые аппараты не только позволяют добиться существенной эконо-мии теплоэнергоресурсов, но и решают важнейшую экологическую задачу снижения поступления вредностей в атмосферу.
Отметим, что в летнем режиме использование рециркуляции может ока-зываться невыгодным. Поэтому рационально предусматривать в вытяжных системах возможность, при необходимости, переходов с режима работы с ре-циркуляцией (холодный период) на режим прямоточного удаления воздуха (теплый период года).
Касаясь t рз и С рз нужно отметить, что эти величины нормируются соот-ветствующими документами и не зависят от вентиляционно-отопительных решений, но постоянное снижение предельно допустимых концентраций в воздухе рабочей зоны ставит перед вентиляционной техникой все более сложные задачи.
Концентрации вредностей в наружном воздухе зависят от многих причин носящих как объективный, так и субъективный характер (с точки зрения ото-пления и вентиляции). Некоторое влияние на С„ оказывает и вентиляционная техника, которая, увеличивая эффективность очистки выбросов промышлен-ных предприятий, не только обеспечивает уменьшение загрязнения окружаю-щей среды, но и улучшает технологические показатели систем вентиляции и
отопления.
Температуры наружного воздуха необходимо рассматривать как со-ставляющую часть климатологического паспорта района расположения объек-та, причем очень важно учитывать продолжительность стояния тех или иных температур, так как при различных состояниях наружного климата рациональ-ными могут оказаться различные проекты. Важно также оценить, являются ли экономичными дополнительные капитальные вложения для реализации более рациональных с точки зрения эксплуатации решений.
Рассмотренные выше факторы и возможные мероприятия могут сыграть существенную роль в улучшении технологических показателей. Вместе с тем они практически не зависят от схем и средств воздухораспределения. Способ организации воздухообмена может существенно влиять на распределение в объекте температур и концентраций вредностей. Поэтому остановимся под-робнее на влиянии коэффициентов и на расходы тепла и холода (воды) потребляемых вентиляционно-отопительными системами.
Сразу же отметим, что для систем, без рециркуляции, обслуживающих помещения второй группы (использование которых по указанным выше при-' чинам нам кажется нецелесообразным), всегда (2т и Ох обратно пропорцио-нальны коэффициентам воздухообмена и .Ъ остальных случаях изу-чаемая связь носит более сложный характер.
В зимнем режиме (зависимости 2.9., 2.19., 2.20) для всех систем (обслу-живающих помещения первой группы, а также второй группы, работающих с рециркуляцией) увеличение и приводит, как правило, к уменьшению От. Однако, в некоторых случаях, например, в помещениях первой группы, если С учетом режима работы системы вентиляции также , рост влечет за собой увеличение От- Но этот вариант практически не встречается, так как он предусматривает наличие в самом помещении источников холода. Таким образом:

В осенне-весеннем режиме (формулы 2.11, 2.21, 2.22) возрастание К[ по-прежнему приводит к снижению Однако рос влечет за собой соот-ветствующее увеличение . Поэтому

При работе систем в летнем режиме (зависимости 2.13, 2.23, 2.24) уменьшается при росте . Влияние на более сложно.

В помещениях первой группы, если то сростом расходы хо-лода снижаются. Однако при современном нормировании метеорологических условий в помещении весьма распространенным является случай, когда тем пература в рабочей зоне задается в зависимости от температуры наружного воздуха

Где - величина, зависящая от вида производственного помещения и характера производимой работы.
Из (2.13) видно, что если (первое слагаемое становится отрица-тельным), то снижение увеличивает потреб-ление холода и для снижения величины воздухообмен в помещении нужно увеличивать.
Следовательно:


Для второй группы помещений влияние коэффициентов воздухообмена на также определяется связями (2.27, 2.28). Однако температурной границей вместо являетс .
Сказанное выше свидетельствует о том, что системы воздухораспределе-ния могут существенно влиять на технологические показатели, для улучше-ния которых в большинстве помещений является выгодным изменять значения коэффициента воздухообмена в зависимости от времени года. Это обусловли-вает необходимость исследования годичного цикла работы вентиляционно-отопительных систем.
2.3. Исследование годичного цикла работы систем
Проведенный в первой главе анализ исследований [126, 129, 216, 218] показал, что величина в данном помещении не подвержена существенным изменениям в зависимости от времени года. Вместе с тем, большое влияние на распределение газовых вредностей в объеме цеха оказывает способ организа-ции воздухообмена и характер расположения источников вредностей. Изуче-нию этого явления посвящена глава 4 настоящей работы.
Изменение параметров наружного воздуха оказывает влияние на распре-деление температур в объеме цеха. Ниже рассмотрено изменение в годич-ном цикле работы вентиляционно-отопцтельной системы.
На основании ряда работ [130, 131, 138] сделан вывод, что изменение
возможно, в первую очередь, за счет двух факторов:
-из-за различного соотношения между величиной тепловыделений и теплопотерь в течение годичного цикла;
-в зависимости от способа организации воздухообмена.
В системах совмещающих функции вентиляции и воздушного отопления величина может принимать значение от - до (рис.2.2). Поясним это подробнее.
Как уже отмечалось, коэффициент воздухообмена характеризует связь между температурами уходящего приточного воздуха и воздуха рабочей зоны. В течение года в системах, совмещающих функции вентиляции и воз-душного отопления, вслед за из.мсиением температуры наружного воздуха и, соответственно, - теплопотерь помещения, меняется величина го, причем если в зимнем режиме то при увеличении знак неравенства меняется. То же самое происходит и с соотношением между .

Рис. 2.2. Принципиально-возможный характер изменения коэффициента воздухообмена по теплу в течение года.
Поэтому в силу постепенного характера изменения теплопотерь имеет место два интересных случая: температура приточного воздуха равна температуре рабочей зоны( ) = это состояние отражает точка «С» на рис. 2.2;
температура приточного и удаляемого воздуха равны между собой ( ) =0, что соответствует точке «В» на рис. 2.2.
Состояние, характеризуемое точкой «С» представляет собой точку раз-рыва функции =f( ). В этом случае имеет место разрыв второго рода (бесконечный).
Учитывая, что в зависимости для нахождения , величина входит в знаменатель одного из слагаемых, значение при данной наружной темпера-туре определенно и может быть легко вычислено.
При температуре соответствующей точке «В», = 0. Поэтому функ-ция =f( ) имеет в этом случае разрыв, но это разрыв первого рода. В об-щем случае вычисление значения функции в точке разрыва первого рода осу-ществляется путем перехода к пределу:

где - температура наружного воздуха соответствующая точке С.
Формально меняется в зависимости от изменения го, гух, грз и связанно-го с этим взаиморасположения точек А, В, С. Фактически характер функции = определяется знаком первой ее производной, а тем самым зависит от тех же параметров, что и .
На рис. 2.2 показаны два возможных варианта изменения .
В общем случае, вопрос о преимуществах того или иного варианта изменения коэффициента воздухообмена должен решаться при комплексной оценке годичной работы вентиляционно-отопительной системы, с учетом продолжительности стояния соответствующей температуры наружного воздуха. Однако, по-видимому, для рассматриваемых цехов более экономичным будет вариант 2.26, при котором значение больше в зимнем режиме работы системы и, как правило, меньше в осенне-весеннем и летнем.
Вместе с, тем, результаты сравнения в некоторых конкретных случаях могут показать, что технологические показатели систем лучше при варианте 2.2а. Так как изменения зависят от величины тепловыделений и теплопотерь, размещения воздухораспределительных устройств и т.д., то в принципе уже на этапе проектирования строительных конструкций и размещения технологического оборудования можно стремиться к оптимальному сочетанию указанных величин. Например, изменяя конфигурацию и местоположение остекленных поверхностей, представляется возможным при тех же суммарных теплопотерях изменять соотношение между дв.з. и дрз^ и, соответственно,- знак производной функции = а тем самым характер изменения в течение года.
Так как изменения можно добиться также переходя от одного способа организации воздухообмена к другому, то анализ графика потребления теп-ла и холода в течение года позволит находить рациональный способ воздухораздачи для каждой температуры наружного воздуха.
На рис. 2.3 представлен возможный график изменения и < в цехе при использовании двух способов организации воздухообмена с различными значениями . Нетрудно видеть, что в течение годового цикла эксплуатации вентиляционно-отопительной системы существуют такие температуры наружного воздуха, при которых для экономии тепла и холода (воды) требуется


Рис. 2.3. Базовый график вентиляционно-отопительных систем с различными значениями коэффициента воздухообмена по теплу
переходить с одного способа раздачи на другой. Так, при рекомендуется организовывать воздухообмен с большим , ав диапазоне наружных темпе-' ратур - наоборот, с меньшим . В температурном интервале тепла или холода (воды) для обработки приточного воздуха не требуется, так как подача непосредственно наружного воздуха позволяет обеспечить в рабочей зоне температуру, которая находится в пределах между нормируемой для теплого и холодного периодов года. В промышленных помещениях этот интервал существует и составляет ~ 6-8 °С. При 4 > необходимо вновь переходить на способ с большим К[, что позволяет снизить расход холода (воды).
Важно отметить, что при принятии решения о целесообразности изменения способа организации воздухообмена, необходимо учитывать климатологический паспорт района расположения объекта и, в первую очередь, предположительность стояния тех или иных наружных температур. Так как мероприятия по изменению в течение года способа организации воздухообмена требуют определенных капитальных и эксплуатационных затрат, то анализ климатологического паспорта позволит оценить быстроту окупаемости указанных затрат за счет снижения и -Для реализации в конкретных объектах предложенного способа улучшения технологических показателей, необходимо определять расходы тепла и холода (воды) потребляемых вентиляционно-отопительными системами, что представляется возможным лишь при наличии аналитических зависимостей для вычисления , позволяющих находить значения коэффициента воздухообмена при любой температуре наружного воздуха.

Выводы
1. Получены расчетные зависимости для определения расходов тепла и холода потребляемых системами вентиляции и воздушного отопления.

2. Проанализированы возможности улучшения технико-экономических показателей вентиляционно-отопительных систем за счет проведения ряда организационных и технических мероприятий.
3. Показано, что потребления и может быть существенно снижено за счет локализации вредностей выделяющихся в помещении. Для этого не-обходимо разработать эффективные средства улавливания и очистки вред-ных примесей с последующим возвращением очищенного воздуха в цех.
4. Установлено, что системы воздухораспределения могут оказывать сущест-венное влияние на и - Выявлена необходимость установить значения и в зависимости от способа организации воздухообмена.
5. Па основании анализа годичного цикла работы систем установлено, что для улучшения технологических показателей необходимо изменить способ организации воздухообмена (значение ) в зависимости от температуры наружного воздуха.