Рис. 1. Типы и количество воздухораспределителей (ВР), вариант 1 и 2
Табл. 1. Характеристики зон зрительного зала
Табл. 2. Результаты расчета воздухораспределения
Табл. 3. Характеристики рекомендуемого варианта
Табл. 4. Варианты воздухораспределения в зрительном зале ККТ «Космос»
Одной из основных задач, которые ставятся при проектировании вентиляции и кондиционирования помещений большого объема, является минимизация воздухообмена. Современное оборудование позволяет осуществлять необходимую обработку подаваемого воздуха, в т.ч. достаточное охлаждение его в теплый период года. При этом мы получаем возможность уменьшить воздухообмен до величины, определяемой нормой свежего воздуха на одного зрителя, установленной СНиП 41-01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Однако, распределение охлажденного воздуха представляет сложную задачу и требует выполнения многовариантных расчетов с рассмотрением различных типов, типоразмеров, количества воздухораспределителей и их размещения. Также необходимо выбрать наиболее рациональную схему организации воздухообмена. Опыт проектирования и эксплуатации киноконцертных залов показывает, что наиболее надежной является схема организации воздухообмена «сверху вниз», когда приточный воздух подается сверху и удаляется через приемные решетки, расположенные в нижней зоне, например, в ограждении сцены со стороны зрительного зала.
Такая схема обеспечивает поступление всего приточного воздуха в обслуживаемую зону. В табл. 1 приведены характеристики зон зрительного зала и указаны объемы подаваемого воздуха. Параметры воздуха приняты в соответствии с действующими нормами и рекомендациями проф. М.И. Гримитлина [2]. Минимальное значение температуры воздуха в струе на входе в обслуживаемую зону tx не должно быть ниже 20 – 1,5 = 18,5 °C в холодный и переходный периоды и 23 – 1,5 = 21,5 °C в теплый период года.
Нормируемая скорость движения воздуха составляет 0,2 м/с для всех периодов года. Согласно [2], допустимая скорость воздуха на оси приточной струи при входе в обслуживаемую зону определяется с учетом коэффициента перехода Kп от нормируемой скорости движения воздуха к максимальной. При размещении людей в зоне прямого воздействия приточной струи в пределах основного участка значение Kп = 1,4, и допустимая скорость не должна превышать величины 0,2 × 1,4 = 0,28 м/с.
При минимальном воздухообмене в помещении, рассчитанном по норме свежего воздуха, был выполнен анализ тепло-влажностного режима с использованием i–d-диаграммы. Было установлено, что в холодный, переходный и теплый периоды года температура приточного воздуха t0 может быть принята равной 16 °C. Выполнение нормативных требований к параметрам воздуха в обслуживаемой зоне должно обеспечиваться путем обоснованного выбора и расчета систем воздухораспределения.
Расчет воздухораспределения был выполнен для теплого периода года, когда разность температур воздуха в обслуживаемой зоне и в приточной струе больше, чем в холодный период, и составляет 23 – 16 = 7 °C. В этом случае в наибольшей степени проявляется действие гравитационных сил. Поскольку, согласно типовому проекту, в зале имелись жалюзийные решетки, установленные под балконом, производилась оценка возможности их использования для подачи приточного воздуха в количестве 36,4 тыс. м3/ч (на весь партер) либо 12,3 тыс. м3/ч (на зону под балконом).
В расчете принято, что решетки имеют одинаковые размеры и равномерно размещены по ширине зала. Эффект частичного настилания приточных струй на поверхность балкона не учитывался. Результаты расчета параметров приточной струи на входе в обслуживаемую зону приведены в табл. 2. Как видно, существующая система подачи приточного воздуха через решетки, расположенные в стене под балконом, не обеспечивает нормируемых параметров воздуха и не может быть использована.
Далее были рассмотрены варианты подачи воздуха по схеме «сверху вниз» воздухораспределителями, располагаемыми в подшивном потолке зала. Схема организации воздухообмена приведена на рис. 1. Оценивалось соответствие параметров струй на входе в обслуживаемую зону допустимым значениям. В табл. 3 приведены рекомендуемые варианты воздухораспределения и результаты расчета параметров воздуха на входе в обслуживаемую зону.
Установлено, что максимальная скорость и температура воздуха в приточных струях на входе в обслуживаемую зону во всех случаях не превышают допустимых значений. Исключение составляет зона под балконом, где температура воздуха на 1,1 °C ниже допустимой. Так как это отклонение не очень велико, возможно, оно не скажется на самочувствии зрителей. Позднее были внесены изменения в проектное задание: увеличена вместимость зала, предложена новая конструкция подвесного потолка.
Относительно плоский подвесной потолок заменен на уступчатый (рис. 2). Такая конструкция потолка не позволяет подавать приточный воздух веерными струями. Для подачи приточного воздуха в зрительный зал архитекторы предложили использовать вертикальные проемы размером 1000 × 2400 мм между наклонными листами потолка. В зоне над балконом имеется возможность подавать приточный воздух вертикальными струями сверху вниз.
В остальных зонах — горизонтальными настилающимися на потолок струями. Расчеты, выполненные в соответствии с работой [2] показали, что струи холодного воздуха отрываются от потолка под действием гравитационных сил (рис. 2). Таким образом, во всех зонах зрительного зала приточные струи будут развиваться в вертикальном направлении. Предварительный расчет воздухораспределения вертикальными струями, направленными сверху вниз, был выполнен с учетом закономерностей развития стесненных приточных струй, рассмотренных в работе [3].
Согласно экспериментальным данным, минимальная избыточная температура воздуха наблюдается во втором критическом сечении струи и после него не изменяется. Это объясняется тем, что до второго критического сечения струя развивается с подмешиванием окружающего воздуха, после второго критического сечения происходит отсоединение воздуха от струи, и температура воздуха на оси струи остается постоянной.
Проектное количество воздухораспределителей для каждой из зон зрительного зала принято исходя из возможности размещения их в конструкции потолка. Затем был выполнен окончательный расчет параметров приточных струй на входе в обслуживаемую зону. Результаты многовариантных расчетов воздухораспределения приведены в табл. 4. Для сопоставления также представлены данные расчетов для первого варианта реконструкции.
Итак, изменение архитектурного решения привело к увеличению количества воздухораспределителей, усложнению конструкции разводящих воздуховодов и удорожанию приточных систем вентиляции. Приведенный пример показывает необходимость сопровождения архитектурных решений расчетами воздухораспределения, результаты которых должны быть определяющими при выборе окончательного варианта.
