Обзор методик расчета схем организации возухообмена

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обзор методик расчета схем организации возухообмена

Андрианова В.С.

ФГБОУ ВО «Ивановский государственный

политехнический университет»,

г. Иваново, Российская Федерация

В работе представлен обзор зарубежных и отечественных методик расчета для комплексного решения задач воздухораспределения и воздухообмена. Даны практические рекомендации использования программных продуктов для решения различных практических задач.

Ключевые слова: воздухораспределение; воздухообмен.

REVIEW OF THE METHODS OF CALCULATION OF THE SCHEMES OF THE ORGANIZATION OF EXCHANGE

Andrianova.V.S., Ivanovo State Polytechnic University, Ivanovo, Russian Federation

The paper presents an overview of foreign and domestic calculation methods for the complex solution of air distribution and air exchange problems. Practical recommendations for using software products for solving various practical problems are given.

Key words: air distribution; air exchange.

Расчет схем организации воздухообмена включает две взаимосвязанные задачи-это определение схемы подачи и удаления воздуха и количества приточных и вытяжных отверстий.

Для расчета систем воздухораспределения используются фундаментальные уравнения гидрогазодинамики. В общем случае для описания воздушного потока математическая модель включает восемь нелинейных дифференциальных уравнений (уравнения количества движения, уравнения неразрывности, уравнения энергии и уравнения переноса). Аналитическое решение этой системы не представляется возможным, на практике используются численные методы расчета. Численное решение уравнений гидрогазодинамики требует больших затрат времени (порядка 3000 итераций) и достигает до 17 млрд. вычислений в узлах для помещения с числом ячеек 90Ч90Ч90.

Первое численное описание движения воздушных потоков в помещении было сделано в 70-х годах прошлого века Нильсеном. В настоящее время существует достаточно много программных продуктов, способных решать задачи вычислительной гидрогазодинамики применительно к вентиляционным течениям на высоком уровне: ANSYS/CFX, ANSYS/Fluent, STAR-CD, STAR-CCM+, CF design (Autodesk Simulation CFD), Flow Vision и др.

Анализ зарубежных работ [1] показал, что за последние 20 лет было проведено достаточно много исследований в области вентиляции и кондиционирования воздуха, основанных на методах компьютерного моделирования. В отечественной практике большое влияние на развитие аэродинамических основ вентиляционных течений оказали влияние работы Абромовича Г.Н. [2], Гримитлина М.И. [3] и др.

Большинство из представленных на отечественном рынке программных продуктов ориентированы на жилые и общественные здания.

В работе [4] при проектировании системы вентиляции машиностроительного завода STAR-CCM+ - CFD-пакета, разработанного компанией CD-Adapco, вентиляционные потоки моделировались с учетом больших теплопоступлений от технологического оборудования, преимущественно за счет радиационной составляющей теплообмена. Моделирование воздушной среды помещения и определение параметров приточного воздуха проводилось в несколько этапов: построение расчетной области, разбиение расчетной области на ячейки, задание граничных и начальных условий и выбор модели турбулентности для выбранной физической картины вентиляционных течений. Данная программа позволяет проанализировать различные варианты подачи воздуха в производственные помещения. Продолжительность расчетов с использованием данной программы занимает две-три недели.

При проектировании систем вентиляции больших объемных помещений перспективным является использование компьютерных аэродинамических программ (CFD-программы).

В работе [5] предлагается аналитический метод расчета систем воздухораспределения для помещений с теплоизбытками и загрязнениями. При ряде допущений с использованием данной методики можно определить требуемый воздухообмен в помещениях. При этом для различных зон помещения воздухораспределители рекомендуется подбирать отдельно. Практических результатов использования данной методики в работе не приводится.

В 90-х годах прошлого века в нашей стране разработан программный продукт «Привоз-W» для комплексного расчета систем воздухообмена и воздухораспределения. Результатом расчета программы является массив данных, в котором отражены параметры воздуха на выходе из воздухораспределительного устройства, тип воздухораспределителя (ВР), минимальное количество ВР, требуемое количество приточного воздуха, параметры воздушной среды в рабочей зоне и др.

Расчет систем с использованием компьютерных программ необходимо, как правило, дополнять натурным экспериментом. Использование компьютерных аэродинамических моделей для сложных объектов требует высокой квалификации проектировщиков, кроме того картина распределения скоростных и температурных полей по объему получается не всегда достаточно точной. В последнее время получили распространение промежуточные способы описания и расчета распределения параметров в помещении, основанные на методе позонных тепловых балансов. Суть метода состоит в разделении помещения на отдельные зоны. Деление вентилируемого помещения на два контрольных объема позволяет более достоверно описывать вентиляционные потоки в помещении и определять требуемый воздухообмен с учетом тепловоздушных процессов [6]. В работе проведен комплексный расчет воздухообмена и воздухораспределения с учетом закономерностей формирования струйных течений и типа воздухораспределительного устройства. Даны практические рекомендации по определению воздухообмена для лаборатории строительных конструкций.

расчет возухообмен

Список литературы

1. Владимирова, Н.А. Расчет кондиционирования воздуха во внутренних помещениях зданий (программный комплекс ANSYS/ CFX 10.0) / Н.А. Владимирова // Сборник трудов Седьмой конференции пользователей программного обеспечения CAD FEM GmbH (Москва, 23-24 мая 2007 г.) / Под ред. А. С. Шадского. - М.: Полигон-пресс. - 2007. - С.3538.

2. Теория турбулентных струй. Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Крашенинников С.Ю., Секундов А.Н., Смирнова И.П.-- Изд. 2-е, перераб. и доп. Под ред. Г.Н.Абрамовича. -- М.: «Наука», 1984.

3. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях.-- Изд. 3-е, доп. и испр. -- СПб.: Изд-во «АВОК Северо-Запад», 2004.

4. http://zvt.abok.ru/upload/pdf_articles/63.pdf

5. Живов, A.M. Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий. Типы, область применения, принципы проектирования Текст. / A.M. Живов [и др.] // АВОК. 2001. - № 5. - С. 36-46.

6. Саргсян, С. В. Расчет воздухообмена методом позонных балансов лаборатории испытаний строительных изделий и конструкций на огнестойкость / С. В. Саргсян, А. Д. Спирин // Вестник МГСУ. Научно-технический журнал. - 2014. - N 8. - С. 127-135. - Библиогр.: 15 назв.. - ISSN 1997-0935.

Размещено на Allbest.ru