Воздухообмен в час
Воздухообмен в час , сокращенно ACPH или ACH , или скорость воздухообмена — это количество раз, когда общий объем воздуха в комнате или помещении полностью удаляется и заменяется за час. Если воздух в помещении однороден или идеально перемешан, смена воздуха в час является мерой того, сколько раз воздух в определенном пространстве заменяется каждый час. Идеально смешанный воздух относится к теоретическому состоянию, при котором приточный воздух мгновенно и равномерно смешивается с воздухом, уже присутствующим в помещении, так что такие условия, как возраст воздуха и концентрация загрязняющих веществ, являются пространственно однородными. [1]
Во многих системах воздухораспределения воздух не является ни однородным, ни идеально перемешанным. Фактический процент воздуха в помещении, который обменивается за определенный 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 короткозамкнутого потока, при котором заменяется очень небольшая часть существующего воздуха. [2] Фактическое количество воздуха, измененного в сценарии хорошо смешанной вентиляции, составит 63,2% через 1 час и 1 ACH. [3] Для достижения равновесного давления количество возвратного воздуха (воздуха, покидающего помещение) и количество приточного воздуха (воздуха, поступающего в помещение) должно быть одинаковым.
Определения
[ редактировать ]- Возраст воздуха
- Среднее время, прошедшее с момента попадания молекул воздуха в данном объеме воздуха в здание снаружи.
- Концентрация
- Количество одного компонента, диспергированного в определенном количестве другого.
- Концентрация, индикаторный газ
- Объем или масса индикаторного газа, разделенная на объем или массу воздуха плюс индикаторный газ.
- Наружный воздух
- Воздух снаружи здания или забранный снаружи и ранее не циркулировавший в системе.
- Идеальное смешивание
- Теоретическая схема распределения воздушного потока в вентилируемом помещении, где приточный воздух мгновенно и равномерно смешивается с воздухом в помещении, так что концентрация всех компонентов в воздухе и возраст воздуха пространственно однородны.
- Возвратный воздух
- Воздух, извлекаемый из помещения и полностью или частично возвращаемый в кондиционер, печь или другой источник тепла.
- Приточный воздух
- Воздух, попадающий в помещение из кондиционера, обогревателя или вентиляционного устройства.
Источник: [1]
Формулы
[ редактировать ]Воздухообмен в час
[ редактировать ]В имперских единицах:
где:
- ACPH = количество воздухообменов в час; более высокие значения соответствуют большей вентиляции
- Q = объемный расход воздуха в кубических футах в минуту (кубических футов в минуту)
- Vol = Объем помещения Д × Ш × В , в кубических футах
В метрических единицах
где:
- ACPH = количество воздухообменов в час; более высокие значения соответствуют большей вентиляции
- Q = объемный расход воздуха в литрах в секунду (л/с)
- Vol = Объем помещения Д × Ш × В , в кубических метрах
Для данного размера помещения или здания и количества воздухообменов в час требуемый объемный расход обычно указывается в кубических метрах в час при использовании метрических единиц. [4]
Скорость вентиляции
[ редактировать ]Скорость вентиляции часто выражается как объемный расход на человека (CFM на человека, л/с на человека). Преобразование между воздухообменом в час и интенсивностью вентиляции на человека выглядит следующим образом:
где:
- R p = скорость вентиляции на человека (кубические футы в минуту (CFM) на человека или кубические метры в минуту на человека)
- ACPH = Воздухообмен в час
- D = Плотность жильцов (квадратные футы на одного жителя или квадратные метры на одного жителя)
- h = Высота потолка (футы или метры)
Один кубический метр в минуту = 16,67 литра в секунду.
Рекомендации по скорости воздухообмена
[ редактировать ]Скорость воздухообмена часто используется в качестве эмпирического правила при проектировании вентиляции. Однако они редко используются в качестве фактической основы проектирования или расчета. Например, интенсивность вентиляции жилых помещений рассчитывается на основе площади жилого помещения и количества жильцов. [5] Скорость вентиляции в нежилых помещениях зависит от площади пола и количества жильцов или рассчитанного разбавления известных загрязняющих веществ. [6] Стандарты проектирования больниц предусматривают смену воздуха в час. [7] Рекомендуемые скорости воздухообмена можно найти в соответствующих стандартах. [5] [6] [7]
Методы измерения
[ редактировать ]Воздухообмен в час — это измерение, предназначенное для определения эффективности воздухообмена системы вентиляции помещения. Обсуждение стандарта 62 ASHRAE «Вентиляция для обеспечения 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, которое смешивается с воздухом для изучения структуры воздушного потока.Этот метод напрямую сравнивает возраст воздуха, которым дышат жильцы, с возрастом воздуха, который имел бы место, если бы воздух в помещении был идеально перемешан. Метод предназначен для более точного понимания влияния структуры воздушного потока в помещении, выявления или предотвращения таких явлений, как короткое замыкание структуры воздушного потока, при котором большая часть приточного воздуха направляется непосредственно в вытяжку и не смешивается с воздухом. воздух уже присутствует. [2] [1]
Есть два способа применения этого метода; наиболее часто используемый метод, распад индикаторного газа (понижение), состоит из короткого выброса газа, впрыскиваемого в помещение для установления постоянной концентрации внутри здания, затем впрыск прекращается и регистрируется снижение концентрации в определенном месте, и второй этап повышения концентрации индикаторного газа, при котором индикаторный газ вводится с постоянной скоростью и регистрируется реакция концентрации в определенном положении. [8]
Герметичность здания
[ редактировать ]Наиболее распространенным методом измерения герметичности является метод создания давления вентилятором, также известный как испытание дверцы воздуходувки . Он измеряется количеством воздухообменов в час (ACH), которые происходят при перепаде давления в 50 паскалей между снаружи и внутри здания. Если за один час через оболочку проходит объем воздуха, равный внутреннему объему здания, то ACH = 1. [9] Воздухонепроницаемость улучшает энергетические характеристики зданий, поскольку низкий уровень воздухонепроницаемости влечет за собой высокую скорость инфильтрации , сквозняки, риск конденсации, накопления влаги и другие эффекты. [10] По этой причине стандарт пассивного дома установил требования к воздухонепроницаемости, которая должна быть менее 0,6 ACH при перепаде давления внутри и снаружи 50 Па. [11]
Последствия АКГ при принудительной вентиляции в жилом помещении
[ редактировать ]Принудительная вентиляция для увеличения ACH становится необходимостью для поддержания приемлемого качества воздуха, поскольку жильцы начинают неохотно открывать окна из-за изменений в поведении, таких как сохранение окон закрытыми в целях безопасности. [12]
Смену воздуха часто называют средством предотвращения конденсации в домах с системами принудительной вентиляции, часто с номиналом 3–5 ACH, хотя без ссылки на размер дома. Однако, если ACH уже превышает 0,75, система принудительной вентиляции вряд ли будет полезна для контроля конденсации, и вместо этого лучше использовать изоляцию или отопление. [12] Семь из восьми домов, исследованных в Новой Зеландии в 2010 году, имели ACH (с поправкой на коэффициент вентиляции) 0,75 или выше. [12] Было показано, что в некоторых случаях наличие систем принудительной вентиляции фактически увеличивает влажность, а не снижает ее. [12] Вытесняя воздух внутри жилища инфильтрированным воздухом (воздух, поступающий снаружи жилища), системы вентиляции с положительным давлением могут увеличить требования к отоплению (зимой) или охлаждению (летом) в доме. [12] [13] Например, для поддержания температуры 15 °С в определенном жилище требуется около 3,0 кВт отопления при 0 АЧ (нет потерь тепла из-за выхода нагретого воздуха из жилища, вместо этого тепло теряется из-за проводимости или излучения), 3,8 кВт при Для 2 ACH требуется 1 ACH и 4,5 кВт. [12] Использование подкровельного пространства для отопления или охлаждения рассматривалось как неэффективное, при этом максимальные выгоды от отопления наблюдались зимой в более южных регионах (в этих отчетах по южному полушарию они находились близко к Южному полюсу), но были эквивалентны лишь примерно 0,5 кВт или обеспечиваемому отоплению. примерно пять лампочек накаливания по 100 Вт; охлаждающий эффект летом был столь же небольшим и более выраженным для более северных домов (ближе к экватору); во всех случаях значения предполагали, что система вентиляции автоматически отключается, когда проникающий воздух становится теплее или холоднее (в зависимости от ситуации), чем воздух, уже находящийся в жилище, поскольку в противном случае это усугубит нежелательные условия в доме. [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Стандарт ASHRAE 129-1997 (RA 2002): Измерение эффективности воздухообмена». Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2002.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б Фиск, Уильям Дж.; Фолкнер, Дэвид; Салливан, Дуглас; Бауман, Фред (1 июня 1997 г.). «Эффективность воздухообмена и эффективность удаления загрязняющих веществ в неблагоприятных условиях смешивания» . Внутренний воздух . 7 (1): 55–63. дои : 10.1111/j.1600-0668.1997.t01-3-00007.x . ISSN 0905-6947 . ОСТИ 803749 .
- ^ Беарг, Дэвид В. (1993). Качество воздуха в помещении и системы HVAC . ЦРК Пресс. п. 64. ИСБН 0-87371-574-8 .
- ^ Раздел 13-2. Вентиляция в жилых домах - Дирекция по качеству строительства
- ^ Jump up to: а б «Стандарт ANSI/ASHRAE 62.2-2022: Вентиляция и приемлемое качество воздуха в малоэтажных жилых зданиях». Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2022: 58. ISSN 1041-2336 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б «Стандарт ANSI/ASHRAE 62.1-2022: Вентиляция и приемлемое качество воздуха в помещениях». Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2022: 90. ISSN 1041-2336 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б «Стандарт ANSI/ASHRAE/ASHE 170-2021: Вентиляция медицинских учреждений». Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. 2021: 54. ISSN 1041-2336 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ 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. doi : 10.1016/j.biosystemseng.2009.04.018 .
- ^ Джелли, Ник (19 января 2017 г.), «герметичность» , Словарь энергетических наук , Oxford University Press, ISBN 978-0-19-182627-6 , получено 16 ноября 2022 г.
- ^ Гиллотт, MC; Лавдей, ДЛ; Уайт, Дж.; Вуд, СиДжей; Чмутина, К.; Вадодария, К. (январь 2016 г.). «Улучшение герметичности существующего жилища в Великобритании: проблемы, меры и их эффективность» . Строительство и окружающая среда . 95 : 227–239. дои : 10.1016/j.buildenv.2015.08.017 . S2CID 56109406 .
- ^ Строительство пассивного дома . Зеленая энергетика и технологии. 2018. doi : 10.1007/978-3-319-69938-7 . ISBN 978-3-319-69937-0 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Поллард, А.Р. и Макнил, С., Системы принудительной вентиляции , июнь 2010 г., отчет IEQ7570/3 для Beacon Pathway Limited.
- ^ Jump up to: а б Уоррен Фицджеральд, доктор Инга Смит и Мутасим Фахми, Потенциал нагрева и охлаждения воздуха под крышей: последствия для систем вентиляции , май 2011 г., Подготовлено для Управления по энергоэффективности и сохранению энергии (EECA)