1 Calitatea ventil ării şi calitatea aerului Evaluarea calităţii ventilării şi a calităţii aerului interior : Măsurători cu gaz trasor şi calculul unor indici reprezentativi Predicţia concentraţiilor şi calculul unor indici reprezentativi Capacitatea sistemului de a «înlocui» aerul din încăpere Capacitatea sistemului de a extrage poluanţii din încăpere Calitatea ventilării Calitatea aerului Calitatea fizico-chimică Criterii sanitare Calitatea olfactivă Criterii de confort
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Calitatea ventilării şicalitatea aerului
Evaluarea calităţii ventilării şi a calităţii aeruluiinterior :
Măsurători cu gaz trasor şi calculul unor indici reprezentativi
Predicţia concentraţiilor şi calculul unor indici reprezentativi
Capacitatea sistemului de a«înlocui» aerul din încăpere
Capacitatea sistemului de aextrage poluanţii din încăpere
Calitatea ventilării
Calitatea aerului
Calitatea fizico-chimicăCriterii sanitare
Calitatea olfactivăCriterii de confort
2
3
Definirea indicilor de calitate aschimbului de aer
Vârsta medie locală a aerului p
Ap(t)
Tempst
Nombre de moléculesde dv arrivant à p
Vârsta medie a aerului în punctul p este definită ca timpul mediu detranzit al unei particule din punctul de intrare până în punctul p.
pp
p
t A t dt
A t dt
. ( )
( )0
0
Entrée(Supply)
Extraction(Exhaust)
p
dv
Intrare (aportde aer)
Ieşire(evacuare)
Timp
Număr de moleculedin dv ce ajung în p
4
Vârsta medie a aerului din încăpere <>Vârsta medie a aerului din încăpere este egală cu media vârstelormedii locale din încăpere:
dVV V p 1
[s]
Debit de aer specific sau număr deschimburi orare (n)
n QV
[s-1]
Q: Debit de ventilare [m3/s]V: Volumul încăperii [m3]
Constanta nominală de timp (n)
nVQ n
1
[s]
Timpul necesar pentru a extrage din încăpere o cantitate de aernumeric egală cu volumul încăperii
Timpul minim pentru a înlocui tot aerul din încăpere
5
Timpul necesar pentru a înlocui totalitatea aerului din încăpere încazul ideal (curgere tip « piston »)
Timpul de schimbare a aerului (s)
2s [s]
<>: Vârsta medie a aerului din încăpere [s]
Randamentul global sau eficienţa globalăa schimbului de aer
sn
a 100 [-]
n: Constanta nominală de timp [s] s: Timpul de schimbare a aerului [s]
a este un indicator al vitezei cu care aerul este înlocuit (0%<a
<100%)
Randamentul local al schimbului de aer
pn
p [-]
n: Constanta nominală de timp [s] p: Vârsta medie locală a aerului în punctul p [s]
6
Valoarea acestui indice depinde în mod esenţial de poziţia punctuluip (0 < p < )
Indice de performanţă global alschimbului de aer ()
n[-]
n: Constanta nominală de timp [s] : Vârsta medie a aerului din încăpere [s]
a 2 , 0%<<200%
Indicele de performanţă al schimbului de aer este de asemeni unindicator al vitezei de înlocuire a aerului
Indicele definitoriu al eficienţei ventilării utilizat de ASHRAEStandard 62 « Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality »
7
p
Vârsta medie locală
p
n
<>
Ventilare de tip « piston »(piston flow, plug flow, displacement flow)
Intrare Ieşire
p
D
l
Q
timp
Distanţa /intrareDl D/2
C(0)
Concentraţiagazului trasorîn punctul p
C(0)
8
Constanta nominală de timp
nVQ
DAQ unde A: Secţiunea încăperii (m2)
Vârsta medie a aerului într-un punct p
u QA
p
lu
lAQ
l nD
Vârsta medie a aerului din încăpere
12V
dVp nV
Timpul de schimbare a aerului
r n 2
Randamentul global al schimbului de aer
%100n
n
r
na
Indice de performanţă global al schimbului de aer
%2002 a
9
Intrare Ieşire
Q
Ventilare de tip «amestec complet»(Complete mixing flow)
Caracteristici principale:
Amestec imediat al aerului de ventilare (considerat« proaspăt » sau « nou ») ce intră în încăpere
Concentraţie de poluant în încăpere uniformă la oricemoment de timp t
C(t)
10
Constanta nominală de timp
nVQ
Vârsta medie locală a aerului
p e n
Vârsta medie a aerului din încăpere
n
Timpul de schimbare a aerului
r n 2 2
Randamentul schimbului de aer
%502
n
n
r
na
Indice de performanţă al schimbului de aer
%1002 a
11
Intrare Ieşire
Q
Intrare
Q
Intrare
Q
Ieşire
Ieşire
Măsurători cu gaz trasor Metoda impulsională
Metoda injecţiei constante (step-up)
Metoda descreşterii (degradării)
C(t=0)
p
p
p
C
C
C
t
t
t
t
tt
C
C
C
12
Vârsta medie a aerului - Metodadescreşterii
p
VSupply
Exhaust
Cs
CeCp
Vdin vol.molec.deNr total
pînajungcenouaerdemolec.deNr)(
pA
Tempst
Ap(t)
Nombre de molécules d'airneuf ayant atteint le point pau temps t (divisé par nombremolécules dans V)
Vîn vol.molec.deNr total
Vîn vol. trasorgazdemolec.deNr)(
τΧπ
A t dtpt
( )0
la t=0 : Cp = <C> = C(0)la t= : Cp = <C> = 0
p
ςA t dtpt
( )0 0 )( dtt
pA
Număr de molecule de aer”nou” ce au atins punctul pîn timpul t (împărţit cu nr.de molecule din volumul δV)
Numărătorul din (4): I t f t dt k t f f t dtk k 10 0
1' ( ) ( ) ( ( ) ( ))
(5)
iar ţinând cont de condiţiile particulare:0)()(0 ftCpfk
14
tC tC
dtC
C C t dtC tC
dtpp p
p' ( )( ) ( )
( ) ( )( )
( )010 00 0 0
(6)
ppC tC
dt
( )( )00 (7)
Vârsta medie a aerului din încăpere
1 10
10 00 0 0V
dVV
C tC
dtdVV
C tC
dVdt C tC
dtpVp
Vp
V
( )( )
( )( )
( )( )
(8)
Bilanţ de conservare a masei de poluant din încăpere
V d C tdt
Q C C ts e
( ) ( ( )) (9)
unde V: Volumul de aer din încăpereQ: Debit de aer proaspăt
Înmulţind relaţia cu t (timp) şi integrând între 0 şi :
t d C tdt
dt QV
t C C t dts e
( ) ( )0 0
(10)
Raportându-ne la (5):
( ( ) ( ) ) ( )
C C t dt QV
t C C t dts e0 0
(11)
În cazul metodei descreşterii : Cs = 0 şi <C()> = 0 :
C t dt Q
VtC t dte( ) ( )
0 0(12)
15
şi (8) devine :
Q
Vt C tC
dte ( )( )00 (13)
Metoda impulsională
p =
t.C (t) dt
C (t) dt
p
p0
0
< > =Q2V
.
t .C (t) dt
C (t) dt
2 e0
e0
Metoda step-up
p = 1
C (t)
C dtp
s0
< > =QV
. t. 1- C (t)C
dte
s0
Metoda descreşterii
p =C (t)C(0)
dtp
0
< > =QV
. t. C (t)C(0)
dte
0
16
Utilizarea indicilor de calitate aschimbului de aer
Vârste medii locale:
Indicaţii asupra distribuţiei spaţiale a aerului nou în încăpere(fără referinţă) Imposibil de comparat cu valori măsurate sau calculate pentruo altă încăpere
Randamentul local al schimbului de aer:
Prin definiţie, p corespunde raportului dintre vârsta medie aaerului în punctul p dacă aerul ar fi complet amestecat (n) şivaloarea sa reală p
Indicaţie asupra distribuţiei spaţiale a aerului proaspăt(referinţă la un caz tip) Posibilitatea de comparare cu valori obţinute pentru alteîncăperi
Vârsta medie a aerului din încăpere:
Indicaţie asupra distribuţiei spaţiale a aerului proaspăt princomparaţia dintre vârstele medii locale şi vârsta medie aaerului încăperii (utilizată ca referinţă)
+ Fără comparaţie posibilă între vârstele medii din două încăperidiferite
17
Randamentul global al schimbului de aer:
Prin definiţie, a corespunde raportului dintre vârsta medie aaerului dacă acesta ar fi complet amestecat (n) şi timpul real deînnoire r
Comparaţie posibilă între valorile calculate sau măsurate în încăperi diferite
Evaluarea calităţii sistemului de a înnoi aerul prin raportarea la două cazuri-tip:
a =100% (curgere tip «piston») -ventilaţie idealăa =50% (amestec complet) - performanţă medie
18
Indici de eficacitate a eliminăriipoluanţilor
Vârste medii
Vârsta medie locală a poluantului pc
Vârsta medie a poluantului în punctul p este definită ca timpul mediuparcurs de o particulă (moleculă) de la sursa sa de emisie până înpunctul p considerat :
pc
p
p
t C t dt
C t dt
. ( )
( )
0
0
[s]
Entrée
Extraction
qTaux d'émission
n
p
Intrare
Ieşire
Debit de emisie
19
Vârsta medie a poluantului în încăpere<c>
cpVVdV1
[s]
Indici de eficacitate globală
Constanta de timp nominală a poluantului
Raportul dintre volumul echivalent (sau masaechivalentă) de poluant din încăpere şi debitul volumic(sau masic) de emisie al poluantului:
nc Vc
qmm
[s]
cu : Vc C V ( )
V: Volumul încăperii [m3]Vc: Volumul echivalent de poluant din încăpere [m3]q: Debitul volumic de emisie al poluantului [m3/s]m: Masa de poluant conţinută în încăpere [kg]m : Debitul masic de emisie al poluantului [kg/s]
<C()>: Concentraţia poluantului din încăpere[m3 poluant/m3 aer sau kg poluant/kg aer]
20
nc corespunde timpului mediu necesar pentru ca o
moleculă de poluant să tranziteze de la sursa sa deemisie la conducta de evacuare
Eficacitatea eliminării poluantului c
c eCC
( )( )
[-]
<C()>=Vc/VCe()=q/Q
0 c
Performanceoptimale
Inefficacité totalede la ventilation
Indice de performanţă al evacuăriipoluantului c
1
[-]
qQ
VV
VQ
qV
Ineficacitate totală asistemului de ventilare
Performanţăoptimă
21
Indici de eficacitate locală
Eficacitatea locală de evacuare apoluantului
pc e
p
CC
( )( )
[-] 0 pc
Debit local de eliminare Up
Debitul de aer local necesar pentru a menţine oconcentraţie constantă în vecinătatea punctului deemisie
Conservarea masei în V: Uq
Cpp
p
( )[m3/s]
V Cp()
qpUp
22
Indici orientaţi către evaluarea risculuisanitar
Indice de dozaj
Arată cantitatea totală de poluant ce tranzitează printr-unpunct particular al încăperii într-o perioadă de timpdeterminată
Indice de transfer Tpn
Pune în relaţie cantitatea de poluant ce tranzitează un punct pcu cantitatea de poluant eliberată în punctul n (calitateaventilării = controlul surselor de emisie)
TC t dtVpnp
cn
( )0[s/m3]
TDV
Cqpn
pn
cn
p
n
( )
Vcn: Volumul echivalent de poluant în punctul n [m3]qn: Debit de poluant eliberat în punctul n [m3/s]Dpn: Indice de dozaj total în p datorat emisiei de poluant în n [s]
Indice de dozaj [s] :
D C t dtp p( ) ( ) 0
Indice de dozaj total [s]:
D C t dtp p ( )0
23
Relaţii între indicii cp, Up, Dp, Tpn
Poluant eliberat în p
pc p p
pe
UQ
Uq
C ( )
şi pc cp
p pe
Vq D
C
( )
Poluant eliberat în n
pc
pnQ T
1.
24
Intrare Ieşire
Q C(t=0)
Curgere de tip «amestec complet»
Cp() = Ce() = <C()>
q (qp ou qn) = Q.Ce()
pc e
p
CC
( )( )
1
cc
c
1
0 5.
c eCC
( )( )
1 Uq
CQp
p
p
( )
D C t dtVQp pcp
( )0 D VQpncn T
Qpn 1
25
Intrare Ieşireq
D
QIntrare Ieşire
qQ
Intrare Ieşireieq
l
QIntrarentrée
IeşireqQ
D D
Ce
D D
CeCe
Concentraţie Cp
l
l
Concentraţie Cp
Concentraţie Cp
Concentraţie Cp
Curgere piston
l
l
Ce
l
l
CAZ 1 CAZ 2
CAZ 3 CAZ 4
C l CDpe( ) . ( )
x xC
x lp( )
0
0
C C
l x Dp e( ) ( )
C x Cl
x l
pe( ) . ( )
0
C C
l x Dp e( ) ( )
C
x lp ( )
0
0
C x l CD
l x D
pe( ) ( ) ( )
2
26
c este în toate cazurile mai mare ca 1 (valoarea lui c
pentru amestec complet) c este ridicată: - când emisia este punctuală
- când emisia are loc în apropiereaconductei de evacuare
Interpretarea indicilor deeficacitate a eliminării poluanţilor
3 categorii de indici:
Indicii globali nc
, c, c sunt intercorelaţi unul singur estesuficient pentru a caracteriza capacitatea globală de eliminarea poluanţilor din încăpere
Indicii locali Up et pc traduc împreună capacitatea de
eliminare a poluanţilor din puncte particulare ale încăperii
Indicii locali Dp, Dpn, Tpn orientează analiza spre luarea înconsiderare a prezenţei umane în încăpere
Evaluarea performanţei globale a sistemului de ventilare:
Prin trimitere la cazuri de referinţă
c=1 Situaţie comparabilă cu un amestec completc<1 Slabă performanţă de ventilarec Performanţă optimă a sistemului de ventilare