Metode Folosite LA Depoluarea Aerului Instalatii de Ventilare Si Climatizare

CUPRINS

CAPITOLUL 1

CLASIFICAREA INSTALAȚIILOR DE VENTILARE ȘI CLIMATIZARE

Clasificarea după modul de ventilare a aerului

Clasificarea după extinderea zonei ventilate

Clasificarea după diferența de presiune dintre interiorul și exteriorul încăperii ventilate

CAPITOLUL 2

AERUL, AGENT DE LUCRU ÎN INSTALAȚIILE

DE VENTILARE SI CLIMATIZARE

2.1 AERUL ATMOSFERIC

2.1 Generalitați

2.2 AERUL UMED

2.3. Procese simple de tratare a aerului

CAPITOLUL 3

DEBITUL DE AER PENTRU VENTILARE ȘI CLIMATIZARE

3.1 Relația generală a debitului de aer

3.2 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALAȚII DE CLIMATIZARE

3.3 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALAȚII DE VENTILARE MECANICĂ

3.4 DEBITUL DE AER PENTRU DIMINUAREA ALTOR NOCIVITĂȚI

3.5 Debitul minim de aer proaspăt

CAPITOLUL 4

TRATAREA AERULUI ÎN INSTALAȚIILE DE

VENTILARE ȘI CLIMATIZARE

4.1 Procese posibile de schimbare a stării

aerului tratat cu apă

4.2 Camere de tratare a aerului cu apă

CAPITOLUL 5

SISTEME DE VENTILARE MECANICĂ

5.1 Schema de principiu a unei instalații

de ventilare mecanică

5.2 Sisteme de ventilare mecanică generală

CAPITOLUL 6

ECHIPAMENTE A INSTALATIILOR DE VENTILARE

6.1 FILTRE DE AER

6.2 BATERII PENTRU ÎNCĂLZIREA AERULUI

6.3 Baterii pentru răcirea aerului

Capitolul 7

Sisteme de climatizare

Sistem de climatizare cu o conductă

și debit de aer constant

7.2 Sisteme de climatizare cu un canal de aer și prin inducție

7.3 Sistem de aer total și două canale

7.4 Sisteme de climatizare “numai apĂ”

7.5 Sisteme de CLIMATIZARE AER-apă

CAPITOLUL 8

GENERALITĂȚI

8.2 Particularități ale factorilor de microclimă

în domeniul industrial

8.3 Limite ale factorilor de microclimat

în domeniul industrial

=== Capitolul_1_3bun ===

MEMORIU JUSTIFICATIV

Calitatea mediului în care oamenii își desfășoară activitatea are o influență complexă asupra lor, atât sub aspect igienico-sanitar cât și al productivității muncii.

Calitatea mediului ambiant se apreciază prin valoarea parametrilor confortului termic, prin compoziția chimică si puritatea aerului, precum și prin alți factori ca nivelul de iluminare, nivelul de zgomot, gradul de ionizare a aerului, elemente de estetică etc.

În anotimpul rece instalațiile de incălzire pot asigura în încăperi menținerea temperaturii aerului la o anumită valoare. Puritatea aerului se obține în aceste cazuri prin ventilare naturală (infiltrații, deschiderea ferestrelor etc), care are un caracter intermitent, este limitată in timp și ca eficiență, fiind dependentă de acțiunea factorilor climatici exteriori. Tendința de creștere a temperaturii aerului interior vara poate fi combatută prin ventilare naturală fără a se garanta în orice condiții, posibilitatea limitării acesteia la anumite valori.

Pentru multe categorii de incinte, în care se produc degajări importante de nocivități (încăperi de producție, laboratoare, hale pentru creșterea industrializată a animalelor, săli cu aglomerație mare de oameni etc) calitatea mediului nu se mai poate asigura numai prin instalatia de incalzire. Pentru indepartarea mirosurilor si degajarilor nocive sau chiar toxice, apare necesitatea introducerii “controlate” a unui debit de aer. Natura și cantitatea de degajări nocive, modul lor de propagare, sistemul constructiv al incintelor, valorile la care sunt prescriși parametrii aerului interior pe considerente de confort sau tehnologice, limitele admisibile la care trebuie reduse concentrațiile diverselor substanțe nocive degajate, la care se adauga de multe ori cu o pondere importantă considerații economice, au condus la folosirea unei game foarte variate de instalații de ventilare si climatizare.

Pentru o incăpere industriala cu pereți exteriori la care au loc numai degajări de caldură, este suficientă pentru indepărtarea acestora o ventilare naturală-organizată, adica să se practice la partea superioară orificii de evacuare, iar la partea inferioară orificii pentru pătrunderea aerului exterior. În cazul materiilor aglomerate datorită degajărilor mari de căldură și umiditate, precum și a valorilor la care trebuie menținuți parametrii de control, este necesară răcirea aerului introdus, pentru a i se mări capacitatea de preluare a căldurii, iar pentru a asigura preluarea surplusului de umiditate, este necesară și uscarea lui. Aceasta constituie una din formele clasice sub care se întâlnesc instalațiile de climatizare.

Unele procese tehnologice (industria textilă, optică, prelucrari de mare precizie, laboratoare metrologice etc) impun uneori cerințe și mai stricte în privința unuia sau mai multora dinte parametrii microclimatului interior, ceea ce influiențează nu numai complexitatea agregatului de climatizare, ci însuși sistemul constructiv al incintei respective.

Preocuparea pentru asigurarea condițiilor de microclimat corespunzătoare specificului muncii desfășurate de oameni sau naturii procesului tehnologic, trebuie să reprezinte o cerința primordială în dezvoltarea tehnicii ventilării și climatizarii pe plan mondial.

CAPITOLUL 1

CLASIFICAREA INSTALAȚIILOR DE VENTILARE ȘI CLIMATIZARE

La orice sistem de ventilare este necesar să se introducă în încăperi aer (aer refulat, aer introdus), care să preia nocivitățile în exces (căldură, umiditate, gaze, vapori, praf) după care trebuie îndepărtat din încapere (aer viciat, aer evacuat).

Instalațiile de ventilare pot fi diferențiate după modul de vehiculare a aerului, după spațiul supus ventilării, după gradul de complexitate a tratării aerului în funcție de cerințele tehnologice sau de confort ale încăperii respective, după diferența de presiune dintre interiorul și exteriorul încăperii ventilate etc.

1.1 Clasificarea după modul de ventilare a aerului (fig.1.1)

Prin ventilare naturală se înțelege schimbul de aer realizat într-o încăpere sub acțiunea

combinată a doi factori naturali: vântul și diferența de temperatură dintre exterior și interior.

Când pătrunderea aerului exterior are loc prin neetanșeitățile și rosturile elementelor de

construcție (uși, ferestre) ventilarea naturală se numește neorganizată. Dacă în încăpere sunt practicate deschideri speciale cu dimensiuni determinate, amplasate la anumite înălțimi și care pot fi închise și deschise după necesități, se realizează o ventilare naturală organizată.

Ventilarea mecanică poate fi simplă, adică să realizeze fie numai o introducere, fie o

evacuare de aer, cu funcționare de multe ori intermitentă. În funcție de condițiile

Fig.1.1 Clasificarea după modul de vehiculare a aerului

ce trebuie create în interior pe lângă ventilator, în circuitul de introducere se mai adaugă un aparat cu ajutorul căruia se poate realiza un proces de încălzire, răcire,uscare sau de umidificare în funcție de tendința dominantă de evoluție a aerului în interior.

În general, prin vehicularea mecanică a unui debit de aer se urmărește limitarea creșterii

temperaturii aerului interior in perioada de vară și menținerea unei temperaturi aproximativ constante în perioada de iarna,ceea ce conduce la soluția frecvent utilizată de intercalare în circuitul aerului introdus, pe lângă ventilator și a unei baterii de încălzire, care este precedată întotdeauna de un filtru de praf.

Sunt și cazuri de ventilare mecanică, la care în circuitul aerului se introduc alte aparate

cu ajutorul cărora se pot obține unele procese simple, ca de exemplu răcirea, uscarea sau umidificarea aerului.

Climatizarea este din punctul de vedere al modului de clasificare tot o ventilare mecanică

însă se deosebește de aceasta prin faptul că asigura și perioada de vară nu limitarea creșterii temperaturii aerului interior, ci o anumită valoare a acesteia și reglează simultan cel puțin doi parametrii. Evident, alcătuirea instalației este mai complexă, atât ca număr de elemente componente, cât și din punctul de vedere al aparaturii de reglare și automatizare.

După criteriile care stabilesc valoarea și limitele de variație ale parametrilor aerului

interior, aceste instalații pot fi destinate confortului persoanelor sau unor scopuri tehnologice. Limitele de variație a diverșilor parametrii reglați (temperatură, umiditate relativă sau viteza de mișcare a aerului interior) sunt în unele situații mult mai stricte decât în cazul instalațiilor necesare în scopuri de confort.

Ventilarea mixtă se poate realiza fie prin introducere mecanică și evacuare naturală, fie

prin evacuare mecanică și introducere (compensare) naturală a aerului. Fiind o combinație între ventilarea mecanică și cea naturala ea a apărut ca o posibilitate de suplimentare a debitului de aer necesar pentru situația de vară, limitarea interioară a acestuia la cota parte asigurată de ventilarea mecanică și atenuarea dependenței schimbului de aer realizat de acțiunea factorilor naturali constituind o posibilitate de exploatare economică a acestor instalații.

1.2 Clasificarea după extinderea zonei ventilate (fig. 1.2)

Ventilarea generală sau de schimb general este caracterizată încăperilor social-culturale

sau celor industriale fără degajări importante de nocivități, sursele de degajare fiind relativ uniform repartizate în plan și având o intensitate practic constantă.

Fig.1.2. Clasificarea după extinderea zonei ventilate

Aceasta atrage după sine amplasarea uniformă a orificiilor pentru introducerea aerului

prospăt sau tratat, respectiv a celor pentru evacuarea aerului viciat din încăperi.

Ventilarea locală apare ca necesară în cazurile când există surse concentrate de nocivități

dispuse în anumite zone ale incintei sau când intensitatea de degajare a nocivităților poate fi temporar sau accidental foarte mare. În aceste situații chiar prin mărirea exagerată a debitului de aer prin ventilarea de schimb general nu se pot asigura condițiile necesare de mediu, în fiecare loc sau zona a încăperii respective.

În alte situații, ventilarea de schimb general poate rămâne ineficientă sub aspectul refulării

în sensul că nu se pot asigură condițiile minime de microclimat în toate zonele incintei destinate activitătii oamenilor. Apare necesară în acest caz folosirea unor instalații de ventilare locală prin refulare. De exemplu, pentru locurile de muncă din apropierea unor suprafețe foarte calde, oricât s-ar mări debitul de aer nu pot fi asigurate condiții pentru menținerea bilanțului termic al omului din cauza cantității mari de căldura primită prin radiație de la aceste suprafețe. Pentru a ajuta organismul să elimine surplusul de căldura, se poate interveni prin creearea locală, pentru fiecare muncitor în parte, a unor jeturi de aer, numite dușuri de aer. De asemenea, pentru a împiedica pătrunderea a aerului rece în încăperi la deschiderea frecventă a ușilor spre exterior sau prin golurile tehnologice de acces se folosesc perdele de aer.

Sunt și situații când pentru împiedicarea răspândirii nocivităților în toată încăperea, în

special când există degajări toxice, se folosesc simultan un sistem de refulare, în general de tip perdea de aer și un sistem de absorbție pentru fiecare utilaj in parte (de exemplu la cabine de vopsire, de uscare, de electroliză etc), cazul ventilării locale prin refulare si aspirație. Existența unui sistem de ventilare locală nu exclude prezența unei instalații de ventilare de schimb general, căreia îi revine rolul de a dilua nocivitățile scăpate de la dispozitivele de absorbție locală la valori sub limitele admisibile și a asigura aerul de compensație corespunzător debitelor evacuate sau refulate local. Se ajunge astfel la sistemul de ventilare combinată.

1.3 Clasificarea după diferența de presiune dintre interiorul și exteriorul încăperii ventilate (fig.1.3)

Ventilarea echilibrată se obține când debitele de aer de introducere și evacuare sunt egale. La ventilarea in supretensiune, debitul de aer introdus este mai mare decât cel evacuat,

astfel că în interior apare o suprapresiune, debitul in exces evacuându-se pe cale naturală. La ventilarea în subpresiune (depresiune) fenomenele se produc invers.

Aceste sisteme se folosesc pentru a impune un anumit sens al trecerii aerului dintr-o

încăpere în alta. Astfel, realizând subpresiune într-o încăpere cu degajări importante de nocivități și suprapresiune în încăperea vecină “curată” prin sensul de circulație a aerului obținut între cele două încăperi se împiedică răspândirea nocivităților în întreg spațiul.

Fig.1.3. Clasificarea după diferența de presiune interior-exterior.

CAPITOLUL 2

AERUL, AGENT DE LUCRU ÎN INSTALAȚIILE

DE VENTILARE SI CLIMATIZARE

2.1 AERUL ATMOSFERIC

2.1 Generalitați

Atmosfera este compusă dintr-un amestec de gaze care înconjoară Pământul, cu care participă împreună la mișcările de rotație și revoluție, fiind supusă forței de atracție gravitațională și forței centrifuge. Pe baza cercetărilor aerologice, Organizația Meteorologică Mondială consideră că atmosfera are grosimea de circa 400 km. Ținând seama în principal de variația temperaturii cu altitudinea, atmosfera se împarte în cinci straturi și anume (fig.2.1): troposfera (0-11 km), stratosfera (11-35 km), mezosfera (35-80 km), termosfera (80-400 km) si exosfera (>400 km), între ele considerându-se zone de trecere denumite tropopauză, stratopauză etc.

În troposferă este concentrată circa 97% din masa de aer, cea mai mare parte din cantitatea de vapori de apă , aici producându-se schimbările meteorologice. Sub aspect termic sunt de precizat variațiile importante ale temperaturii aerului cu altitudinea (v. fig. 2.1).

Fig.2.1 Structura atmosferei pe verticală

Presiunea barometrică prezintă o scadere exponențială cu altitudinea, micșorându-se de la

valoare medie de 1013 mbar la nivelul mării, la 265 mbar la limita superioară a troposferei și la 5 mbar la limita superioară a stratosferei.

O neuniformitate accentuată se regăseste și în plan orizontal, in special la nivelul

troposferei, unde se întâlnesc mase mari de aer arctice, polare, tropicale și ecuatoriale, de natură continentală sau maritimă, cu caracteristici termice diferite, care, sub influența unor centri barici cu presiune ridicată ca și a altor factori perturbatori, conduc la modificări permanente sau temporare ale structurii atmosferei înconjurătoare.

2.2 AERUL UMED

În procesele termodinamice de transformare a stării aerului, acesta are ca model fizic și matematic, aerul umed. Astfel, este posibilă efectuarea calculelor privitoare la parametrii aerului și la diversele procese de tratare ale acestuia. Prin aer umed se înțelege un amestec format din aer uscat și vapori de apă. În compoziția aerului uscat se consideră nu numai principalii constituienți și anume azotul și oxigenul, ale căror participații sunt de 79 % azot și 21% oxigen (participații volumice) sau respectiv 77% azot si 23% oxigen (participații masice).

Mărimi caracteristice aerului umed

În limitele de temperatură și presiune care se întalnesc în tehnica ventilării și climatizării, gazelor și vaporilor de apă din amestecul care formează aerul umed li se pot aplica legile gazelor perfecte. Pentru gaze, aceasta este posibil din cauza temperaturilor foarte ridicate în raport cu cea de lichefiere, iar pentru vaporii de apă deoarece presiunea parțială a acestora este foarte mică în raport cu presiunea totală a amestecului.

Pentru precizarea stării aerului umed și pentru a urmări evoluția în diferite procese se utilizează parametrii de stare clasici: temperatură și presiune precum și mărimi caracteristice amestecului: umiditate, densitate, căldura masică, entalpie masică.

Tabelul 2.2 Impurități întâlnite frecvent în atmosferă

2.2.1 Presiunea aerului . Conform legii lui Dalton presiunea totală a unui

amestec ce ocupă un volum dat rezultă din însumarea presiunilor parțiale ale componenților acestuia. În cazul aerului umed, presiunea totală rezultă deci din însumarea presiunii aerului uscat pa și a vaporilor de apă pv :

p=pa + pv. (2.1)

În instalațiile de ventilare și climatizare presiunea aerului nu este uniformă unele porțiuni fiind în suprapresiune, iar altele în subpresiune față de presiunea atmosferică.Totuși pentru calculele practice, în majoritatea cazurilor, se consideră în întraga instalație aceeași presiune, egală cu presiunea barometrică B (deci p=B), eroarea fiind în general sub 1%.

2 2.2. Temperatura aerului. Deosebim urmatoarele temperaturi ale aerului,

utilizate în tehnica instalațiilor de ventilare și climatizare:

-temperatura după termometrul uscat t este temperatura măsurată cu un termometru de o anumită clasă de precizie, protejat împotriva radiațiilor termice;

-temperatura după termometrul umed t’ este temperatura indicată de un termometru obișnuit de o anumită clasă de precizie, al cărui bulb este înfășurat într-un tifon (pânză) îmbibat în apă. Este definită ca fiind temperatura de saturație adiabatică și izobară a aerului umed;

-temperatura punctului de rouă t este temperatura pentru care presiunea parțială a

vaporilor de apă din aerul umed de o anumită temperatură și conținut de umiditate, răcit izobar, devine egală cu presiunea lor de saturație sau reprezintă temperatura la care începe condensarea vaporilor de apă la racirea izobară, cu conținut de umiditate constant, a aerului umed.

Pentru aer nesaturat t>t’> t, iar pentru aer saturat t>t’> t

2.2.3. Umiditatea aerului. Mărimile care exprimă umiditatea aerului sunt: conținutul de umiditate, umiditatea specifică, umiditatea absolută și umiditatea relativă.

Conținutul în umiditate x este masa vaporilor de apă conținuți într-un kilogram de aer uscat:

(2.2)

Se observă că masa vaporilor de apă este raportată la kilogramul de aer uscat și nu la cel de aer umed. Acesta ușurează calculele, deoarece majoritatea transformărilor de stare ale aerului sunt însoțite de variații ale umiditații, astfel încît masa amestecului se schimbă, în timp ce masa aerului uscat rămâne constantă.

Aplicând ecuația de stare a gazelor perfecte, rezultă:

în care constanta caracteristică a aerului uscatRa=287 J/kg K și cea a vaporilor Rv=462 J/kg K. Atunci:

(2.4)

Umiditatea specifică a aerului umed x exprimă conținutul de vapori de apă dintr-un kilogram de amestec:

(2.5)

Umiditatea absolută a reprezintă masa vaporilor de apă conținuți într-un metru cub de aer umed, deci se măsoară prin densitatea a vaporilor de apă din amestec:

Umiditatea relativă f este raportul dintre masa de vapori de apa conținuți într-un metru cub de aer umed și masa de vapori de apă corespunzatoare saturației, la aceeași temperatură și presiune. Acesta însemna că umiditatea relativă se exprimă prin raportul dintre umiditatea absolută și cea corespunzătoare saturației:

(2.6)

2.2.4. Densitatea aerului umed . Ținând seama că:

(2.7)

se ajunge la expresia densității aerului umed sub forma

(2.8)

de unde rezultă că densitatea aerului umed este mai mică decât cea a aerului uscat a pentru aceeași presiune barometrică și temperatură.

2.2.5. Căldura masică a aerului umed cp. Căldura masică variază cu temperatura și presiunea. În tehnica ventilării și climatizării aerului, procesele se consideră izobare datorită faptului că variațiile de presiune față de presiunea atmosferică sunt neînsemnate. De obicei se lucrează cu valori medii ale căldurii masice, corespunzătoare domeniului de variație a temperaturii, la presiune constantă.

Pentru domeniul temperaturilor obișnuite între –20 0C și +80 0C se pot lua următoarele valori medii:

=1,005kJ/kg K~1 kJ/kg K – pentru aer uscat;

=1,84 kJ/kg K – pentru vapori de apă;

(2.9)

și deoarece x <<1, se lucrează cu mărimea raportată la un kilogram de aer uscat, adică:

2.2.6. Entalpia aerului umed h. Pentru domenii de temperatură întâlnite în tehnica ventilării și climatizării, entalpia specifică a aerului uscat este:

(2.12)

iar cea a vaporilor de apă:

(2.13)

în care r0 este căldura latentă masică de vaporizare a apei r0=2500 kj/kg (la 0 0C)

Entalpia specifică a aerului umed va fi:

(2.14)

Ca și în cazul conținutului de umiditate x, entalpia aerului umed se obișnuiește să se raporteze la kilogramul de aer uscat (entalpie nespecifică), astfel încât se folosește relația:

(2.15)

sau cu valorile arătate anterior:

(2.15)

Mărimile caracteristice ale aerului umed necesare în calcule termotehnice ale instalațiilor de ventilare și climatizare sunt date în tabele sau în diagrame de aer umed.

2.3. Procese simple de tratare a aerului

Înainte de a fi refulat în încăpere, aerul de ventilare sau climatizare trebuie să fie tratat, adică să i se schimbe starea, astfel încât să aibă parametrii necesari realizării în încăpere a condițiilor de microclimă cerute.

În tehnica ventilării și climatizării interesează cunoașterea parametrilor aerului la începutul și la sfârșitul unui proces de tratare, fără să existe o preocupare pentru stările intermediare. Ca urmare, reprezentarea acestor procese în diagramele pentru aer umed apar ca linii drepte, chiar dacă în realitate stările intermediare se înscriu pe curbe cuprinse între punctele ce reprezintă starea inițială și finală a aerului.

2.3.1. Tratarea aerului cu schimbătoare de suprafată (uscate). Încălzirea aerului . Aerul umed trecut printr-o baterie de încălzire își mărește temperatura și entalpia, conținutul său de umiditate rămânând constant. În diagrama h-x (fig 2.1), procesul decurge de la starea 1 la starea 2 pe dreapta x=const. deci după direcția =+. Temperatura finală a aerului nu ajunge să egaleze temperatura medie a suprafeței de încălzit tBI, astfel încât t2<tBI.

Dacă debitul de aer este L [kg/s] și diferența de entalpie h [kJ/kg] debitul de căldură cedat de bateria de încălzire este:

[kW]

Cu aproximație expresia debitului de căldură poate fi scrisă și în funcție de diferența de temperatură. Astfel, folosind relația pentru entalpie și ținând seama că x1=x2=x se ajunge la :

[kW]

Deoarece în ventilare aerul are un conținut mic de umiditate, se poate neglija termenul 1,84x(t2-t1), ca foarte mic în raport cu termenul 1,0(t2-t1), astfel încât:

[kW]

Răcirea aerului. Dacă tBR este temperatura suprafeței bateriei de răcire și t temperatura punctului de rouă a aerului, dacă tBr< t neexistând posibilitatea de condensare a vaporilor de apă pe suprafața de schimb, procesul în diagrama h-x decurge de la starea inițială 1 la starea finală 3 după x=const. cu direcția =- (fig2.2)

În aceste condiții pentru debitul de căldură absorbit de bateria de răcire se aplică aceleași relații ca la încălzirea aerului, adică:

Fig.2.1. Reprezentarea în diagrama i-x

a procesului de încălzire a aerului

[kW]

Fig.2.2. Reprezentarea în diagrama Fig.2.3 Reprezentarea în diagrama h-x a

h-x a procesului de răcire a procesului de răcire și uscare a

aerului (tBRt aerului (tBR<t

Răcirea și uscarea aerului. În condițiile în care tBR<t, o parte din vaporii de apă din aer condensează pe pereții bateriei de răcire, conținutul de umiditate scade, se produce deci uscarea aerului. Reprezentarea convențională (prin stările inițiala și finală) a procesului de răcire și uscare a aerului 1-2 este arătată în fig. 2.3, starea finală 2 găsindu-se pe dreapta 1-2’, punctul 2’ fiind la intersecția izotermei tBR și curba =1.

Debitul total de căldură absorbit de agentul primar rece care circulă prin baterie, cuprinzând atât căldura perceptibilă (sensibilă), cât și cea latentă eliberată prin condensare este:

[kW]

nefiind aplicabilă relația de tipul 2.21 care dă erori mari.

2.3.2. Amestecul debitelor de aer cu parametrii diferiți. Entalpia hm și conținutul de umiditate xm al aerului provenit din amestecul mai multor debite de aer L1,L2…,Ln parametrii (h1,x1), (i2,x2),…,(in,xn) se pot determina din bilanțul de caldură:

și de umiditate:

Fig. 2.4. Reprezentarea în diagrama h-x a amestecului

de două debite de aer de parametrii diferiți:

a- amestec în zona de nesaturație; b- amestec în zona de ceață

rezultând entalpia și conținutul de umiditate ale aerului amestecat:

Determinarea parametrilor aerului amestecat se poate face și grafic, folosind diagrama h-x. Astfel, în fig. 2.4., a punctele 1 și 2 reprezintă stările a două debite de aer ce se amestecă în proporția L1/L2=n. Se poate demonstra că starea aerului amestecat M se va găsi pe dreapta ce unește punctele de stare 1 și 2. Punctul M împarte segmentul 1-2 în părți invers proporționale cu debitele de aer care intră în amestec .

În cazul când punctul de amestec M se gasește în zona de ceața (fig. 2.4.,b) se produce condensarea vaporilor de apă, proces izoterm care, așa cum s-a arătat, se poate considera că decurge după raza procesului =0 (izoterma în zona de ceața). Starea finală a aerului va fi M’ (sau aproximativ M’’). În acest proces se separă prin condensare un debit de apă :

G=Lx=L(xm-xm’).

CAPITOLUL 3

DEBITUL DE AER PENTRU VENTILARE ȘI CLIMATIZARE

3.1 Relația generală a debitului de aer

Debitul de aer pentru ventilarea generală a încăperilor se determină pe baza bilanțurilor de nocivități (căldură, umiditate, gaze și vapori nocivi etc.) ale acestora. Se alege ca debit nominal de ventilare, debitul de aer cel mai mare rezultat din calculele ce se efectuează pentru fiecare nocivitate în parte.

Presupunem o încăpere, fig. 3.1, în care au loc degajări de noxe, iar pentru evacuarea lor se introduce un debit de aer L (m3/h).

Fig. 3.1

În ipoteza că aceste degajări sunt constante în timp ca și concentrația aceleiași nocivități în aerul introdus Yr, iar ventilarea este uniformă în întreg spațiul încăperii, ecuația diferențială de bilanț este:

(Lyr+Y-Ly)d=Vdy (3.1)

în care: L- este debitul de aer refulat, respectiv evacuat în și din încăpere m3/s; Y- debitul însumat de substanță nocivă degajată în încăpere kg/s; yr- concentrația substanței respective în aerul refulat în kg/m3; y- concentrația aceleiași substanțe în aerul încăperii la un moment dat kg/m3; – timpul în secunde; V- volumul încăperii în m3.

Se observă că :

separând variabilele in ecuația 1 se obține:

(3.2)

numărul de schimburi

Integrând ecuația de la momentul =0 și y=yi

= și y=yf

(3.3)

considerând dezvoltarea avem:

(3.4)

L:

relația generală a debitului de aer. (3.5)

Pentru cazul ventilării permanente, rezultă (3.6)

în care: – cantitatea de noxe degajată în încăpere; yf=yad- concentrația finală în încăpere deci concentrația admisibilă în încăpere; yr- concentrația de noxă aflată în mod normal în aerul exterior;-pot fi căldură, umiditate, vapori sau gaze toxice, pulberi, iar yf- concentrația.

În multe situații există pericolul accidental de a se degaja brusc o cantitate de noxă cu caracteristici de explozie, autoaprindere sau dăunătoare pentru om. Pentru aceste caracteristici se prevăd instalații de avarie- numai evacuare, care se declanșează în urma comenzii unui traductor de concentrație. Pentru acesta trebuie cunoscută variația concentrației finale, în timp, în volumul încăperii.

Pornind de la relația: făcând înlocuirile:

– numărul de schimburi orare (h-i)

m- degajare specifică

devine:

(3.7)

care reprezintă relația generală a variației concentrației finale.

Dacă: yi=0

Sau yi=0

yr=0

Reprezentând grafic relația , fig. 3.2, se poate observa diferența dintre ventilarea permanentă și intermitentă.

În cazul ventilării permanente concentrația yf variază după curba A.

În cazul ventilării nepermanente yf variază după curba B. Partea ascendentă a curbei reprezintă variația concentrației la nefuncționarea instalației, iar partea descendentă variația lui yf în timpul, f, de funcționare a instalației, până când yf atinge ymin- valoare ce determină de fapt timpul de funcționare.

Fig. 3.2

3.2 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALAȚII DE CLIMATIZARE

3.2.1 Calculul debitului de aer

Debitul de aer rezultă din condiția diluării simultane a căldurii și umidității, vara, pentru menținerea parametrilor de confort, adică:

(kg/s); Qv (kW); G (kg/s) (3.8)

Sunt cunoscute sau se pot calcula:

Qv- sarcina termică de vară kW

Qv- sarcina de umiditate vara kg/s

I(ti-i)- starea finală a aerului – starea aerului interior.

Pentru determinarea stării aerului climatizat (starea inițială a aerului la intrarea în încăpere

se pune o condiție suplimentară referitoare la temperatura de refulare. Cunoscând evoluția procesului în încăpere, de la C la I prin raza procesului, v starea aerului climatizat C rezultă la intersecția paralelei la raza procesului prin I cu izoterma tc, aleasă, adică: unde: tc=ti-tc;. Diferența de temperatură,tc, se alege în funcție de schema de ventilare și anume 23 0C pentru sistem jos-sus, 47 0C sistem sus-sus sau sus-jos și peste 8 0C pentru alte scheme de ventilare sau când jetul de aer nu este îndreptat spre zona de ședere.

Entalpiile corespunzătoare stărilor I și C se vor calcula cu relația

h=t+x

În cazul ventilării după schema “jos-sus”, fig. 3.4, s-a arătat că nu toată sarcina termică se preia în zona de lucru (de ședere). În particular pentru încăperile aglomerate, bilanțul termic poate fi determinat direct, mai mult preluarea de umiditate GZL=0 caz în care debitul de aer este:

(kg/s) QZL (kW)

Fig. 8.4

În cazul când se folosește amestecul de aer interior și exterior este necesară cunoașterea stării aerului evacuat TS pentru determinarea parametrilor stării de amestec. Se deosebesc evoluții diferite pe cele două zone.

Se cunosc: I(ti, i)=IZL

QZL; GZL=0ZL=

C= xitc

tc=ti+(23 0C)

Pentru determinarea stării aerului evacuat, IS, se particularizează relația debitului

de aer pentru zona superioară a încăperii:

în care se cunosc L, I(tZL xZL) GS=G; QS=Qv+QZL.

xS=XZL+

hS=iZL+

sau

xS=xc+ xC=xi și Gv=GS

hS=hC+.

3.2.2 Recalcularea parametrilor aerului refulat, iarna.

Stabilirea parametrilor aerului refulat iarna este necesară pentru realizarea condițiilor de confort și pentru trasarea proceselor de tratare complexă. Starea aerului climatizat, C (tC>tmin=+15 0C), rezultă prin particularizarea relației debitului de aer pentru condițiile de iarnă, în care caz debitul de aer este cunoscut (egal cu debitul de aer de vară în cazul instalațiilor de climatizare cu debit constant sau anumite trepte de turație pentru ventilatorul ales pentru vară).

(kg/s) (3.9)

Fig. 3.5

Sunt cunoscute: starea aerului interior I(ti I)hi,xi;

debitul de aer L(kg/s) Lv=Li;

sarcina termică Q și de umiditate Gi,

hC=hi+

xC=xi+

xC<xi

În funcție de semnul sarcinii termice de iarnă apar două situații distincte, fig. 3.5:

Qi>0; >0 hC1;hi;

Qi<0; <0 hC2>hi.

3.3 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALAȚII DE VENTILARE MECANICĂ

3.3.1 Calculul debitului de aer

Se determină tot din condiția diluării simultane a degajărilor de căldură și umiditate, vara, – când nu sunt alte degajări de nocivități – însă spre deosebire de instalațiile de climatizare, este cunoscută starea aerului refulat vara: E și rezultă starea aerului interior fie ca , fig. 3.6:

(3.10)

Fig. 3.6

Se cunosc: Qv (kw); Gv (kg/s) E

rezultă

Reprezentând în h-x evoluțiile posibile ale aerului refulat se pot distinge trei

cazuri:

EI1 procese după o rază =, specifică încăperilor cu degajări numai de

căldură perceptibilă sau cu degajări de umiditate, Gv, neglijabile;

EI2 procese care preiau simultan căldura și umiditatea;

EI3 procese în care starea aerului interior I3 se stabilește din condiția de max.

Starea I3 este mai indicată decât starea obținută din condiția de limitare a temperaturii, dar necesită un debit de aer mai mare.

Pentru procesul EI3 :

Pentru procesul E :

cum diferența

Pentru secții industriale caracterizate prin surse importante de degajări de căldură și umiditate și uneori de înălțimi mari, apare mai corectă determinarea debitului de aer din condiția preluării acestora în zona de lucru:

Sarcina termică și de umiditate în zona de lucru rezultă din studiul propagării acestora și folosirea unor coeficienți de preluare a căldurii, și umidității , care sunt în funcție de raza procesului, înălțimea zonei de lucru și înălțimea halei, adică ,=, deci QZL=Qv; GZL=Gv

Cum același debit de aer străbate și zona de lucru și zona de deasupra zonei de lucru

analog

unde S este starea aerului evacuat din încăpere.

În cazul secțiilor cu degajări importante de căldură perceptibilă se folosesc coeficienți determinați experimental, de preluare a căldurii în zona de lucru “m” (m= este în funcție de densitatea surselor, intensitate, înălțimea H, turbulență, mod de introducere și evacuare a aerului).

QZL=mQv m

3.3.2 Recalcularea parametrilor aerului refulat, iarna

Pentru această perioadă sunt cunoscute sarcina termică, Qi și de umiditate Gi și deci evoluția procesului adică realizarea unei temperaturi interioare și respectarea pe cât posibil a unei umidități relative.

Pentru situațiile în care se recurge numai la o încălzire a aerului exterior, starea aerului refulat R rezultă la intersecția prin I cu xE.

Dacă temperatura de refulare, tR, rezultă mai mică decât temperatura admisibilă de refulare, tad=15 0C, fig. 3.7, se admite și se recalculează debitul de aer și deci și starea aerului interior I’.

Dacă temperatura de refulare, te, rezultă mai mare de 70 0C, fig. 3.8, se determină noua stare a aerului interior

Fig. 3.8

În acest caz s-a scris pentru că entalpia aerului refulat este mai mare decât entalpia aerului interior (Qi<0) și să nu apară dificultăți de semn. (algebric)

3.4 DEBITUL DE AER PENTRU DIMINUAREA ALTOR NOCIVITĂȚI

Dacă într-o încăpere se degajă mai multe nocivități Y1, Y2,…, Yn in (kg/s) care

au concentrațiile admisibile ya1, ya2,…yan și concentrațiile în aerul refulat yr1, yr2,…yrn , debitul de aer.

(3.11)

În cazul în care noxele degajate nu reacționează între ele și nu au efect cumulativ, debitul de aer L=max(Li) (cel mai mare debit rezultat).

Dacă nocivitățile reacționează (chimic) între ele (pot rezulta compuși mai toxici) și dacă au efect cumulativ sau sinergic (acțiunea unui toxic poate fi favorizată de prezența altuia) atunci debitul de aer este:

3.5 Debitul minim de aer proaspăt

Pentru instalațiile de climatizare sau ventilare care pot funcționa cu amestec (de aer interior și exterior) trebuie să se precizeze care este proporția amestecului sau cu alte cuvinte care este debitul minim de aer exterior ce trebuie adus în încăpere.

Acest debit minim de aer proaspăt poate să rezulte din:

diluarea conținutului de CO2 în încăperile aglomerate

(3.12)

N- numărul de persoane;

– degajarea specifică de CO2 a unei persoane în funcție de vârstă, activitate, timp de ședere, tabelul 3.1; yrCO2—concentrația de CO2 din aerul atmosferic, conform tabelului 8.1 și yadCO2- concentrația admisibilă în încăperi conform tabelului 8.2;

condițiile impuse de normele igienico- sanitare:

L2=Nls

N- număr de persoane;

ls- debitul de aer proaspăt pentru o persoană- 20m3/h unde nu se fumează 26-30 m3/h unde se fumează.

Se alege Lmin=max(L1,L2)

dacă L1 sau L2 sunt mai mici decât 10% din debitul total al instalației, L, se alege atunci ca debit minim de aer proaspăt Lmin=0,10Linstalație .

Tabelul 3.1

Tabelul 3.2

Odată precizat debitul minim de aer proaspăt, rezultă și debitul de aer recirculat

LR=Linst-Lmin

Pentru instalațiile de climatizare s-a adoptat notația că Lmin=Le deci aer de stare

exterioară și pentru LR=LI aer de stare I (interior).

Număr orar de schimburi reprezintă o intensitate a ventilării și reprezintă un

indice de control al debitului de aer. Are importanță pentru estimarea debitului de aer pentru obiectiv:

Debitul specific de aer reprezintă o indicație a rației de aer pe o persoană și o indicație asupra debitului de aer recirculat .

=== Capitolul_4bun ===

CAPITOLUL 4

TRATAREA AERULUI ÎN INSTALAȚIILE DE

VENTILARE ȘI CLIMATIZARE

Aerul introdus în încăperile ventilate mecanic sau climatizate este preluat din exterior sau este provenit din amestecul aerului proaspăt cu aerul recirculat. În ambele cazuri starea aerului nu corespunde cu starea pe care trebuie să o aibă pentru a fi refulat în încăperi, în scopul realizării și menținerii condițiilor interioare cerute. Apare deci necesitatea prelucrării- tratării- aerului înainte de introducerea lui în încăperi.

În tehnica ventilării și climatizării modalitățile de tratare a aerului sunt diverse și dependente de procesele de schimbare a stării aerului necesare a fi realizate. Astfel:

pentru încălzirea sau răcirea aerului fără schimbarea conținutului de umiditate se folosesc schimbătoare de căldură de suprafață- baterii de încălzire și baterii de răcire;

pentru umidificarea aerului se folosesc camere de tratare cu apă sau umidificatoare cu abur saturat uscat;

pentru uscarea aerului se folosesc baterii de răcire, camere de tratare cu apă, precum și tratare cu substanțe desicante.

În acest capitol se prezintă sintetic problemele legate de tratarea aerului cu apă și abur saturat uscat. Se prezintă o sinteză a posibilităților generare de tratare a aerului, iar în finalul capitolului- tratarea complexă a aerului care determină alcătuirea agregatelor de climatizare.

4.1 Procese posibile de schimbare a stării

aerului tratat cu apă

Analiza proceselor posibile de schimbare a stării aerului în contact cu apa se poate face pornind de la expresia fluxului de căldură elementare între aer și apă sau pe cale grafică, folosind diagrama h-x.

În primul caz se analizează termenii relației schimbului de căldură între aer și apă:

(4.1)

Din termenul ce exprimă schimbul elementar de căldură perceptibilă

(4.2)

se pot delimita următoare procese:

– răcirea aerului, dacă t>ta atunci dQp>0 (aerul cedând apei căldura perceptibilă);

proces izotermic, dacă t=ta atunci dQp=0 (aerul își păstrează aceeași temperatură, neexistând schimb de căldură perceptibilă);

încălzirea aerului, dacă t<ta atunci dQp<0 (apa cedând căldură perceptibilă aerului).

În mod similar, din termenul ce exprimă schimbul elementar de căldură latentă

(4.3)

apar următoarele procese posibile:

uscarea aerului, dacă x>xa, ceea ce înseamnă că ta<t, atunci dQl>0 (aerul cedând apei căldura latentă odată cu vaporii ce se condensează);

proces după x=const., dacă x=xa, adică ta=t, atunci dQl=0 (neexistând nici condensare nici evaporare, schimbul de căldură latentă este nul);

umidificarea aerului, dacă x<xa, adică ta>t, atunci dQl<0 (aerul primind de la apă căldura latentă odată cu apa evaporată).

Dacă se continuă cu analiza simultană a ambilor termeni vor rezulta și celelalte procese posibile de schimbare a stării aerului în contact cu apa (de exemplu răcirea cu uscarea aerului, răcirea cu umidificarea aerului etc.).

Pentru a analiza procesele posibile de tratare a aerului cu apă folosind diagrama h-x și scara sa unghiulară, se ține seama că în cazul contactului dintre aer și apă, procesele rezultate sunt caracterizate prin raportul de termoumiditate .

Posibilitățile de tratare a aerului cu apă sunt dependente de temperatura aerului saturat ts din stratul limită de la suprafața apei, adică de temperatura apei ta așa cum s-a admis pentru cazul picăturilor de apă. Reprezentând în diagrama h-x starea aerului saturat din stratul limită la intersecția curbei de saturație cu izoterma ta, se observă (fig. 4.1) că, dacă punctul O reprezintă starea inițială a aerului, posibilitățile de tratare cu apă ale acestuia sunt limitate. Astfel, procesele de schimbare a stării aerului în contact cu apa nu se pot desfășura decât între tangentele și la curba de saturație. În cazul când temperatura corespunzătoare punctului A este sub 00C, limitele proceselor posibile se restrâng între și , temperatura stării D fiind de minimum 0 0C (apa în stare lichidă). Rezultă deci că apa de tratare poate avea temperaturi corespunzătoare punctelor de la D la B de pe curba de saturație.

Analiza proceselor posibile trebuie făcută pentru sectoarele a, b, c și d determinate din dreptele t=const., h=const. și x=const. ale căror direcții sunt respectiv =iv, =0 și =-. Temperaturile apei vor fi luate în raport cu temperatura t a aerului după termometrul uscat, temperatura t’ după termometrul umed și temperatura punctului de rouă t.

Se admite în mod convențional că procesele de schimbare a stării aerului decurg după o dreaptă care unește punctul de stare inițială a aerului cu punctul de pe curba de saturație având temperatura pei. Această convenție este corectă însă numai în cazul în care temperatura apei rămâne constantă în timpul procesului, ceea ce nu este valabil pentru procesele politropice

Rezultatele ce se obțin din această analiză a proceselor posibile de schimbare a stării aerului în contact cu apa sunt sintetizate în tabelul 4.1, în care se arată și caracterul fiecărui proces.

Tabelul 4.1

Se observă că în general procesele de schimbare a stării aerului sunt procese politropice și

se obțin prin pulverizarea apei în circuit deschis, cu excepția procesului de umidificare adiabatică, în care temperatura apei este egală cu temperatura după termometrul umed al aerului (ta=t’).

Dintre procesele posibile de schimbare a stării aerului în contact cu apa, sunt frecvent utilizate în practică procesele de umidificare adiabatică și procesele politropice de răcire cu uscare a aerului, ce vor fi analizate în continuare.

Fig. 4.1

4.1.1 Umidificarea adiabatică

În procesul de umidificare adiabatică obținut când temperatura apei este egală cu temperatura după termometrul umed al aerului (ta=t’) aerul cedează apei căldură perceptibilă

Fig. 4.2

necesară pentru evaporare și o primește înapoi de la apă, odată cu vaporii formați, sub formă de căldură latentă. Astfel pentru 1 kg aer de stare (1) cedează apei o cantitate de căldură perceptibilă r0x kg de apă și primește de la apă odată cu vaporii o cantitate de căldură (r0+cata)x.

Diferența de entalpii fiind:

h=(r0+cata)x-r0x rezultă raza procesului

Din cauza temperaturilor relativ mici ale apei de tratare direcția = cata face un unghi foarte mic cu =0 ceea ce permite în tehnica

ventilării ca procesele adiabatice să fie considerate după direcția 1-2’, real după 1-2, fig. 4.2.

Umidificarea adiabatică este folosită în climatizare iarna și în perioadele de tranziție și uneori chiar vara. Avantajul principal este că apa nu trebuie încălzită sau răcită, putând fi preluată direct din bazinul camerei, pentru a ajunge la ta=t’.

Indiferent dacă ta1<t’ sau t’<ta2 după o scurtă perioadă de funcționare ea va tinde către o temperatură de echilibru ta=t’ denumită limita de răcire (încălzire) a apei după care ea rămâne constantă.

Procesul 1-2 când starea finală a aerului ajunge la temperatura apei este un proces ideal. Procesul real este 1-2’ cu <1. Punctul 2’’ va fi mai aproape de 2 cu cât suprafața de schimb este mai mare adică cantitatea de apă pulverizată este mai mare (în condițiile acelorași dimensiuni ale picăturilor și a aceluiași tip de contact, deci cu cât coeficientul de stropire, , este mai mare. Prin .

4.1.2 Procese politropice

În cazul proceselor politropice de schimbare a stării aerului în contact cu apa, pe lângă variația stării aerului se produce și variația temperaturii apei. Se poate scrie deci următoarea relație de bilanț termic:

Q=L(hi-hf)=Gaca(taf-tai) (4.4)

unde hi, hf- entalpiile, inițială și finală ale aerului;

tai, taf- temperaturile, inițială și finală ale apei.

Notând cu h= hi-hf și t= taf-tai , coeficientul de stropire :

adică variația de entalpie h este proporțională cu coeficientul de stropire. Deci starea finală a aerului a unui proces politropic real este mai aproape de starea finală a procesului ideal cu cât este mai mare. Mărimea lui se limitează din punct de vedere economic (al consumului de apă) iar la procesele de răcire și uscare și din punct de vedere al uscării maxime.

Considerăm un proces de uscare și răcire realizat în condițiile pulverizării apei în echipament, fig.4.3. Aerul de stare A intră în contact cu apa cu temperatura tai (B fiind starea aerului în

stratul limită). Pe măsură ce A se deplasează spre B temperatura apei se deplasează de la B spre C, de la tai la taf. Starea B’ este starea finală a aerului și taf starea finală a apei pentru un anumit coeficient de stropire . Dacă se mărește starea finală a aerului ajunge în D și a apei în E adică t’s=tat.

Dacă se continuă mărirea lui procesul va urma direcția h=ct. de la D la E ajungând în final, prin mărirea lui ca starea finală E a aerului să aibă temperatura egală cu cea a apei, adică procesul ideal A, D, E. Se poate observa deci că pentru răcirea și uscarea aerului cu apă este defavorabilă peste o anumită creștere a coeficientului de stropire.

Fig. 4.3

4.2 Camere de tratare a aerului cu apă

CTAA- camerele de tratare a aerului cu apă- sunt schimbătoare de căldură și umiditate, suprafața de schimb constituind-o suprafața apei, sub formă de picături sau peliculă, în contact direct cu aerul. Pot constitui în același timp și un tip de separatoare de impurități din aer.

CTAA pot fi clasificate în două categorii:

camere cu umplutură, la care umplutura este umezită continuu, schimbul de căldură și substanță făcându-se între aer și pelicula de apă formată;

camere de pulverizare, la care, în curentul de aer este pulverizată apă sub formă de picături.

C.P.- camerele de pulverizare- sunt mai des folosite în instalațiile de climatizare.

Fig. 4.4

Camerele cu umplutură, fig. 4.4, sunt camere verticale, aerul circulând în contracurent cu mișcarea apei, printr-un strat de umplutură stropit permanent cu apă. Se creează astfel o peliculă de apă a cărei suprafață de contact este mult mărită. Stratul de umplutură (1) are 300-400 mm format dininele ceramice cu l=d și grosimea mică a peretelui. Stratul trebuie să creeze o suprafață mare de contact și o rezistență mică la trecerea aerului. Regiunea de pulverizare 2 creează pelicula de apă, (2). Deasupra registrului

de pulverizare se prevede un S.P. (3) format tot dintr-un strat de umplutură de 100-200 mm. Viteza aerului în secțiunea transversală este de 0,6-1,2 m/s pentru a nu rezulta pierderi de sarcină mari. Din această cauză la același debit de aer, gabaritul CU este mai mare decât al CP, dar la același consum de apă eficiența CU este mai mare decât a CP.

Camere de pulverizare

După direcția mișcării aerului pot fi- verticale;

– orizontale.

După sensul de mișcare al picăturilor în raport cu mișcarea aerului. C.P. pot fi pulverizate în echicurent, contracurent sau combinat. Astfel C.P. orizontale, fig. 4.5, pot fi echipate cu:

un registru de pulverizate în echi sau contracurent;

cu două registre, în echi, în contra sau unul în echi și altul în contracurent.

Distanțele l de amplasare a registrelor depind de tipul C.P. pentru care au fost determinate experimental performanțele acestora.

Fig. 4.5

C.P. pot fi și în două trepte, compuse din două camere montate orizontal sau vertical. Acestea permit o accentuare a răcirii față de cea rezultată într-o singură treaptă. Apa de răcire din treapta a doua este preluată de o pompă și pulverizată în treapta întâi. Sistemul este folosit când se dispune de o sursă de apă rece naturală.

Pe baza unor cercetări experimentale au fost puse bazele unei norme interne de fabricație a C.P. (umidificare) pentru debite între 310054000 m3/h. Norma internă precizează: dimensiunile geometrice, modul de amplasare al pulverizatoarelor, distanța între registre, indicații cu privire la alegerea camerelor de pulverizare, eficiența acestora în diferite regimuri de funcționare- politropic sau adiabatic.

C.P. sunt paralelipipedice, lungimea rezultând din numărul de RP iar secțiunea transversală în funcție de vitezele recomandate ale aerului. La partea inferioară corpul camerei este prevăzut cu un bazin, 400-500 mm, fig. 4.6, echipat cu preaplin (sifonat) golire și robinet cu plutitor pentru completarea apei evaporate. Pot fi construite din tablă de oțel, beton armat protejat hidrofug, materiale plastice sau alte materiale condiția principală fiind o construcție etanșă. Pentru acces și supraveghere se prevăd uși de acces, cu ochiuri etanșe prevăzute cu geam și corpuri de iluminat de tip etanș. La capetele CP la intrare și ieșire se prevăd separatoare de

Fig. 4.6

picături; primul având mai mult rol de uniformizare a curgerii în cameră iar al doilea de reținere a picăturilor . Sunt realizate din fâșii verticale de tablă care asigură o mișcare șicanată a aerului.

4.2.1 Instalația de pulverizare a apei

C.P. sunt dotate cu instalație de alimentare cu apă care este compusă din: pulverizatoare, registru de pulverizare, filtru de apă, pompe, conducte din oțel zincat și armături.

Pulverizatoarele de apă, fig. 4.7, sunt de două tipuri: centrifugale și de șoc. Primele,

înaintea ieșirii apei din orificiu, imprimă apei o mișcare de rotație care se obține fie prin trecerea ei prin canale spiralate, fie prin intrarea tangențială a apei în camera de rotire a pulverizatorului. La pulverizarea de șoc, jetul compact de apă se lovește de un obstacol care dispersează apa în picături; acestea se folosesc pentru umidificarea separatoarelor de picături. Caracteristicile hidraulice au fost determinate experimental, pe baza acestora au putut fi întocmite nomograme de

alegere în funcție de presiunea apei pa și diametrul ajutajului de ieșire a apei d0.

Fig. 4.7

Registrele de pulverizare sunt distribuitoare din țeavă de oțel zincată, neagră grunduită sau din material plastic pe care sunt montate pulverizatoarele. Acestea trebuie astfel concepute și dimensionate, încât să asigure aceeași presiune a apei la fiecare pulverizator. Modul de așezare și densitatea pulverizatoarelor pe 1m2 de secțiune transversală diferă de tipul acestora, avându-se în vedere ca la limita jeturilor de apă, conurile de împrăștiere să acopere toată secțiunea transversală a C.P. . Din cauza regimului diferit iarna-vara, fiecare registru de pulverizare trebuie prevăzut cu armături de închidere.

Pompe de circulație folosesc pentru asigurarea debitului de apă și presiunea necesară pulverizării apei. Sunt pompe centrifuge, deci pentru alegere trebuie cunoscute debitul și înălțimea de pompare.

Debitul de apă necesar:

Ga=L

în care: – coeficientul de stropire, kg/kg aer, și L- debitul de aer, kg/s.

Înălțimea de pompare necesară:

HP=Hp+Hg+Hu

în care: Hp- pierderea de sarcină pe conductele de aspirație și refulare;

Hg- înălțimea geodezică, diferența dintre nivelul celui mai sus plasat pulverizator și nivelul apei din bazin, sau rezervorul de unde este aspirată apa;

Hu- presiunea de utilizare în funcție de tipul pulverizatorului și finețea pulverizării.

Filtre de apă necesare reținerii particulelor solide aflate în suspensie în apă. Sunt formate din plasă de sârmă de alarmă având mărimea ochiurilor în funcție de diametrul orificiului de ieșire al pulverizatorului care împreună cu presiunea apei, determină finețea de pulverizare și debitul de apă. Orientativ:

pentru pulverizare brută 1,251,25 mm 1530 m3/h m2;

pentru pulverizare medie 0,90,9 mm 1525 m3/h m2;

pentru pulverizare fină 0,50,5 mm <10 m3/h m2.

În funcție de gabaritul filtrului acesta se montează în bazinul camerei sau în afara lui.

4.2.2 Calculul termic și de alegere al C.P.

Schimbul de căldură și substanță din camerele de pulverizare este un fenomen complex depinzând de foarte mulți factori:

coeficientul de stropire;

timpul de contact determinat de viteza relativă aer-apă și lungimea camerei;

sensul pulverizării;

finețea pulverizării;

gradul de depresie a picăturilor de apă determinat de presiunea apei și de diametrul orificiului pulverizatorului;

starea inițială a apei.

Un calcul de dimensionare teoretic al C.P. nu a dus la aplicarea directă în practică a rezultatelor. Chiar dacă se acceptă ipoteza simplificatoare integrarea ecuației lui Merkel dQ=(h-hs)ds este dificil de efectuat din următoarele cauze:

suprafața reală de schimb;

variației continue a stării aerului pe parcursul trecerii lui printre picături;

temperaturii și suprafețelor picăturilor de apă variabile;

modificarea formei și dimensiunilor picăturilor reale datorită interacțiunilor reciproce (ciocniri, divizări și comasări de picături) și prin procedeele de evaporare-condensare care au loc continuu.

Nu se pot aplica metodele de calcul al schimbătoarelor de căldură de suprafață prin determinarea coeficientului de schimb de căldură și substanță raportați la unitatea de volum a camerei sau raportați la secțiunea transversală a camerei.

Cele mai multe metode de calcul termic au la bază coeficientul de eficacitate al schimbului de căldură numit uneori eficiență iar alte ori randamentul termic al C.P. . Aceste metode cuprind performanțe experimentale valabile numai pentru anumite C.P. tipizate și nu pot fi aplicate altor tipuri.

Eficiența schimbului de căldură în C.P. exprimă raportul dintre fluxul de căldură Qr schimbat între aer și apă în procesul real și cel maxim posibil Qt. Acceptând diferite aproximări, coeficientul de eficacitate poate avea expresii diferite. Mai des sunt folosite exprimările coeficientului de eficacitate notat cu E (eficiența C.P.) sau cu t (randamentul termic al C.P.). Eficiența C.P. ia valori diferite în funcție de procesele de schimbare a stării aerului în contact cu apa: politropice sau adiabatice.

Randamentul termic t pentru procese politropice se deduce ținând seama de fluxul de căldură schimbat în procesul real AB’ și procesul BC, fig. 10.8, pentru aerul saturat din stratul limită al picăturilor de apă:

(4.5)

Pentru procesul ideal, procesul AE pentru aer și BE pentru stratul limită:

Fig. 10.8

Făcând aproximația că pentru diferențe h5 curba =1 poate fi aproximată printr-o dreaptă, rezultă că rapoartele dintre entalpiile h și temperaturile după termometrul umed corespunzătoare fiecărei entalpii sunt aproximativ constante:

Deci . (4.7)

Eficiența E pentru procese politropice se exprimă printr-o relație care acceptă o mai importantă aproximare și anume că în timpul procesului de schimbare a stării aerului temperatura apei rămâne constantă tai=taf=tt=ta;

(4.8)

Randamentul t și eficiența E pentru procese adiabatice au relații de exprimare identice.

Deoarece în timpul procesului t’i=tai =taf,

fig.10.9,

se poate scrie:

Fig. 4.9

4.2.3. Alegerea camerelor de pulverizare

Se face pentru tipuri de camere pentru care sunt cunoscute t sau E. În primul caz se cunosc: debitul de aer L, lungimea C.P., viteza de circulație a aerului deci și secțiunea transversală, coeficientul de stropire , eficiența maximă tmax starea inițială și finală a aerului conform procesului din h-x iar în funcție de sursa apei de răcire poate fi cunoscută tai (pentru surse naturale de apă) sau taf din reprezentarea procesului în h-x în cazul folosirii apei răcite cu agregat frigorific. Se determină după caz tai sau taf plecând de la relația pentru randament și coeficientul de stropire.

Pentru procese adiabatice unde :

Pentru tipurile de camere de pulverizare cu eficiența E cunoscută s-au stabilit relații pentru determinarea coeficientului de stropire de tipul =f(v, , E, pa).

Metoda Barcalov

pentru diferite regimuri de funcționare: procese politropice de răcire și uscare procese politropice de umidificare cu creșterea sau scăderea entalpiei, procese de umidificare adiabatică.

tipul de cameră- lungimea, poziția registrelor de pulverizare. Aria secțiunii transversale se calculează cu viteza recomandată și debitul de aer:

cu v=1,83 gk/m2s, în funcție de tipul pulverizării.

Pentru procese politropice de răcire și uscare și pulverizare brută se determină :

(4.12)

Y=1 CPV;

Y=0,86 CPO separatoare neumidificate;

Y=0,72 CPO separatoare umidificate.

Pentru procese adiabatice:

abr=0,44br

Debitul de apă G=L.

Numărul de pulverizatoare: G=f(0, pa, tip pulverizator)

N=624 buc/m2 recomand 1216 buc/m2.

Temperatura inițială și finală a apei de pulverizare, se calculează cu relațiile:

Metoda Wittorf bazată pe ample cercetări teoretice și experimentale. Pentru o C.P. cu l=2m (cele mai folosite), cu pulverizatoare centrifugale, presiunea apei de pulverizare 2bar a rezultat o relație între eficiență și coeficientul de stropire, pentru procese adiabatice:

k- constantă determinată experimental și care pentru procese adiabatice k=2..3.

=== Capitolul_5_6bun ===

CAPITOLUL 5

SISTEME DE VENTILARE MECANICĂ

5.1 Schema de principiu a unei instalații

de ventilare mecanică

În figura 5.1 este arătată schema unei instalații de ventilare mecanică (cu refulare și absorbție) care se poate funcționa în oricare din cele trei regimuri: cu aer amestecat (provenit din amestecul aerului proaspăt luat din exterior cu aerul recirculat preluat din încăpere), numai cu aer proaspăt, numai cu aer recirculat (regim de recirculare totală).

Fig. 5.1 Schema unei instalații de ventilare mecanică generală:

PA –priză de aer proaspăt; GE –gură de evacuare a aerului viciat în exterior; RC –recuperator de căldură; CRE, CRR, CRP –clapete de reglaj pe canalele de aer evacuat, recirculat, proaspăt; FP –filtru de praf; BI –baterie de încălzire; VI, VE –ventilator de introducere , de evacuare; AZI, AZE –atenuator de zgomot pe circuitul de introducere, respectiv pe circuitul de evacuare; GR –gură de refulare; GA –gură de absorbție;

rețea de canale pentru introducere;

rețea de canale pentru evacuare și recirculare:

1 –partea de recuperare a căldurii; 2 –centrala de ventilare (agregatul de ventilare); 3 –partea de atenuare a zgomotului produs de ventilatoare.

Se observă că instalația prezentată este alcătuită din: gurile de introducere în încăpere a aerului de ventilare GR și cele de absorbție a aerului viciat GA; rețeaua de canale de aer; centrala de ventilare; priza de aer proaspăt PA; gura de evacuare a aerului viciat în exterior GE.

În unele cazuri este recomandabil să se folosească un recuperator de căldură RC (dreptunghiul 1 din figura 11.1) în vederea reducerii consumului de energie termică. Pentru cazurile în care nivelul de zgomot produs de ventilator este prea ridicat, se introduc în instalație atenuatoare de zgomot atât pe partea de refulare, cât și pe cea de evacuare (AZI, AZE – dreptunghiul 3). Poziția de montaj este totdeauna între ventilator (care constituie sursa de zgomot) și încăpere.

Aspectele generale referitoare la aceste elemente componente sunt prezentate în continuare, urmând ca unora dintre ele să li se afecteze subcapitole speciale.

5.1.2 Elementele principale ale unei instalații de ventilare mecanică

5.1.2.1 Priza de aer.

Reprezintă elementul instalației de ventilare cu ajutorul căruia se preia din exterior aer proaspăt. Se poate amplasa într-un spațiu verde, într-o fereastră sau pe o fațadă (sub cornișă cel mai adesea). Priza de aer este alcătuită dintr-o ramă de oțel cornier (sau lat), o plasă de sârmă, strekmetal, sau un trafor (pentru împiedicarea pătrunderii corpurilor străine) și jaluzele fixe contra ploii. Prinderea ramei se face fie pe zidărie, fie direct pe canalul din tablă. Amplasarea prizei de aer trebuie să se facă în locurile unde nu este posibilă prezența gazelor nocive, a prafului combustibil sau inflamabil. Sunt cazuri când nu pot fi respectate aceste condiții, amplasarea trebuind să se facă la nivelul parterului. Se va avea grijă în acest caz ca înălțimea prizei față de teren să fie minimum 2,5…3 m. În cazul amplasării pe pereții exteriori se recomandă ca suprafețele respective să fie orientate spre nord, nord- est, nord-vest, în așa fel ca radiația solară directă să nu ducă la supraîncălzirea aerului proaspăt (indirect de la elementele de construcție).

5.1.2.2 Filtrul de praf. Se prevede în mod obligatoriu la orice instalație de ventilare mecanică și are rolul de a reține praful din aerul proaspăt și recirculat. Problema de bază a filtrelor o constituie întreținerea lor. De modul cum sunt curățate filtrele depinde în mare măsură funcționarea corespunzătoare a instalației. Camera unde sunt amplasate filtrele trebuie să aibă o ușă de acces pe partea de aer necurățat, pe unde se scot filtrele în vederea curățirii lor.

5.1.2.3 Bateria pentru încălzirea aerului. Este un schimbător de căldură format din țevi cu aripioare, țevi cu bandă spiralată, țevi și lamele care se folosește la încălzirea aerului în perioada rece a anului. Poate funcționa cu apă caldă, cu apă fierbinte sau abur. Mai rar se folosesc baterii electrice sau cu gaze arse.

5.1.2.4 Ventilatoarele de introducere și de evacuare a aerului. Sunt de regulă de tip centrifugal monoaspirant (uneori și dublu aspirante), dar pot fi și de tip axial în cazul unei execuții îngrijite. Ventilatorul de introducere se montează de obicei după grupul filtru- baterie. Filtrul și bateria se montează alăturat din considerente de montaj, alcătuind un bloc comun.

5.1.2.5 Rețeaua de canale. Se execută în majoritatea cazurilor din tablă de oțel zincată. Modul de alcătuire, asamblare și montare toate accesoriile care permit, după execuția instalației, controlul, măsurarea, reglarea și curățarea canalelor de aer.

5.1.2.6 Gurile de aer de introducere și evacuare. Au o mare diversitate de tipuri ca formă, alcătuire și material. Ele se montează atât pe zidărie sau elementele de construcție, cât și direct pe canalele de aer. Trebuie să se încadreze organic în mod organic în arhitectura încăperii și să conțină toate elementele necesare modificării direcției jetului pe verticală și orizontală și reglării debitului de aer. Lipsa acestor elemente conduce de multe ori, prin apariția senzației de curent, la neutilizarea întregii instalații.

5.1.2.7 Gura de evacuare a aerului în exterior. Ca alcătuire constructivă poate fi identică cu priza de aer sau în locul jaluzelelor fixe pot fi prevăzute jaluzele de suprapresiune. Prin gurile de evacuare aerul viciat din încăperi este eliminat în atmosferă. Gurile de evacuare sunt amenajate cel mai adesea pe acoperiș, dar se pot amenaja și în pereții laterali sau în ochiuri de fereastră.

5.1.2.8 Recuperatorul de căldură. Este un schimbător de căldură de obicei de tip aer- aer. Cu ajutorul lui aerul proaspăt care se introduce în încăpere este încălzit parțial pe seama aerului viciat care se evacuează în exterior. Din cauza diferențelor mici de temperatură și a coeficientului global de transfer de căldură relativ redus, rezultă o suprafață mare de schimb, deci un aparat mare cu cost de investiție ridicat, ceea ce face ca folosirea lui să fie limitată. Se montează fie în centrala de ventilare, fie pe acoperiș.

5.1.2.9 Atenuatorul de zgomot. Este un aparat alcătuit din plăci acoperite cu material fonoabsorbant (sau o cutie cu miez fonoabsorbant) care la trecerea aerului prin el reduce nivelul de zgomot. Se amplasează fie în centrala de ventilare, fie pe canalele de legătură între centrală și încăpere.

Distanța dintre priza de aer și gura de evacuare. În cazul clădirilor publice și de locuit, al secțiilor din categoria D sau E de pericol de incendiu și al secțiilor din categoria C în care aerul evacuat nu conține praf în suspensie distanța dintre priza de aer și gura de evacuare trebuie să fie de minimum 10 m pe orizontală, sau de 5-8 m pe verticală. În cazul secțiilor din categoria A sau B și al celor din categoria C de pericol de incendiu cu degajări de praf, se recomandă să se respecte ambele condiții de distanță.

5.1.3 Amplasarea centralei de ventilare

Ca poziție în clădire, centrala de ventilare se amplasează, de regulă, la subsol și mai rar la nivelurile intermediare.

Centrala de ventilare trebuie să se amplaseze astfel încât să fie cât mai aproape de încăperea sau încăperile deservite, pentru a avea trasee scurte și pentru a avea o răcire, respectiv o încălzire aerului de refulare în canalele de ventilare cât mai mici. În cazul unor trasee lungi va fi necesară o izolare termică a canalelor de aer. Nu trebuie scăpat din vedere că trasee lungi de canale înseamnă consum sporit de tablă, pierdere de sarcină mai mare și deci consum suplimentar de energie electrică. Aceasta înseamnă pe lângă o scumpire a investiției și o scumpire a exploatării.

Un alt criteriu de care trebuie ținut seama la amplasarea centralei de ventilare este și cel legat de zgomotul produs de ventilatoare. Dacă încăperile deservite au un nivel de zgomot admisibil coborât (teatre, săli de operă, concerte, săli de audiții etc.), este necesar ca amplasarea centralei de ventilare să se facă în subsol, în zona încăperilor anexe.

5.2 Sisteme de ventilare mecanică generală

5.2.1 Instalații de ventilare prin absorbție.

Acestea extrag aerul dintr-o încăpere cu ajutorul unui ventilator și-l evacuează în exterior, în timp ce din încăperile alăturate sau din exterior pătrunde pe cale naturală prin neetanșeitățile ușilor și ferestrelor, aerul de compensație. Instalația creează o depresiune în încăperile și se recomandă să fie folosită acolo unde se urmărește împiedicarea împrăștierii în clădire a aerului viciat. Sistemul își găsește utilizare la încăperi mici, cu viciere puternică a aerului prin gaze, vapori, mirosuri sau temperatură mare, cum ar fi bucătării, W.C:- uri, garderobe, laboratoare, posturi de transformare, încăperi pentru acumulatori, camere obscure etc. Este un sistem simplu și eficient, însă limitat din cauza curenților de aer rece care apar. Se poate folosi și pentru ventilarea încăperilor mari însă numai pentru perioada de vară.

5.2.2 Instalațiile de ventilare prin refulare.

Se aspiră aer din exterior cu ajutorul unui ventilator și se introduce în încăperea supusă ventilării (fig. 5.2, b). Datorită suprapresiunii create, aerul din încăpere pătrunde pe cale naturală în încăperile alăturate sau iese în exterior, fiind împiedicată pătrunderea nocivităților din încăperile alăturate. Iarna este necesară încălzirea aerului refulat în încăpere. Utilizarea acestui sistem se poate face la încăperi unde vicierea aerului este redusă. Se pretează la birouri, ateliere mecanice, magazine, expoziții etc.

5.2.3 Instalații de ventilare prin refulare și absorbție.

Se utilizează la încăperi mari, unde folosirea uneia din instalațiile arătate ar conduce la apariția curenților de aer supărători. Instalația constă din combinarea unei instalații de refulare prin absorbție. Se pretează la săli de orice tip, cinematografe, restaurante etc. Instalația poate funcționa cu aer exterior, cu aer parțial recirculat (amestecat) sau cu aer recirculat (în regim de recirculare totală). În afara ventilării, această instalație asigură și încălzirea încăperii.

5.2.4 Instalații de ventilare și umidificare.

Se utilizează la încăperi unde umiditatea relativă scăzută a aerului interior în timpul iernii creează neplăceri. Umidificarea aerului introdus în încăpere se realizează pe cale adiabatică prin pulverizare cu apă (în circuit închis) în curentul de aer (fig. 11.2, c) sau prin injectare de abur viu (umidificare izotermă.

5.2.5 Instalații de ventilare cu răcire.

Se folosesc în scopuri de răcire vara. Aerul introdus în încăpere are o temperatură mai mică decât cea a aerului exterior, astfel că se reușește să se mențină o temperatură mai scăzută în încăperea ventilată. Este recomandabil să se lucreze cu cât mai mult aer de recirculație pentru a se economisi frigul. Răcirea aerului se poate face cu o baterie de răcire (fig. 11.2, d) sau prin pulverizarea de apă rece în curentul de aer.

5.2.6 Instalații de ventilare cu uscarea aerului.

Folosesc la micșorarea conținutului de umiditate al aerului. Uscarea aerului se realizează pe două căi:

– cu o baterie de răcire sau prin pulverizare de apă rece, având temperatura mai mică decât temperatura punctului de rouă a aerului supus uscării (fig. 11.2, d);

– prin absorbția vaporilor de apă din aer cu ajutorul substanțelor desicante (higroscopice), solide (silicagel, alumogel) sau lichide (clorură de calciu, de litiu, de magneziu etc.).

CAPITOLUL 6

ECHIPAMENTE A INSTALATIILOR DE VENTILARE

6.1 FILTRE DE AER

Filtru – elementul ce aparține unei instalații de ventilație sau climatizare cu rolul de a reține praful din aerul atmosferic, când concentrația acestuia este 20 mg/m3.

Separatoarele de praf rețin praful din aerul evacuat din încăpere înainte de evacuarea în atmosferă, când concentrația acestuia 150 mg/m3.

Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească un filtru: grad de reținere cât mai ridicat, capacitate mare de reținere a prafului, rezistență aeraulică mică sau în limite economice și constantă în timp, cheltuieli de investiție cât mai reduse, întreținere ușoară, construcții aferente reduse, cât mai robuste, etc.

6.1.1 Clasificarea filtrelor de aer:

* după mărimea particulei de praf reținute: grosiere d100m;

normale 6<d<100m;

fine 1<d<6m;

foarte fine 0,1<d<1m.

* după gradul de reținere: categoria A: – normale =3050%;

(grosiere) – cu acțiune bună =4060%;

categoria B: – normale =6080%;

(fine) – cu acțiune bună =7090%;

categoria C: – foarte fine =9098%.

(foarte fine)

speciale S: – filtre radioactive, absolute.

* după tipul constructiv (sau mecanismul de reținere): filtre cu țesătură, uscate, metalice cu peliculă de ulei, mecanice, cu cărbune activ, filtre electrice, sonice, etc.

6.1.2 Caracteristicile filtrelor

* Gradul de reținere (eficiența) a filtrelor definit ca raportul:

Eficiența unui filtru este variabilă în timpul exploatării, mărindu-se odată cu încărcarea filtrului însă crește rezistența aeraulică.

* Rezistența aeraulică este indicată de producător în funcție de categoria filtrului:

– grosiere și normale <10 mmH2O;

– filtre fine 10 mmH2O;

– filtre foarte fine 1050 mmH2O.

*Debitul specific de aer, caracterizează capacitatea de filtre și reprezintă debitul

de aer ce poate fi filtrat de 1 m2 de filtru în condiții medii de îmbâcsire și rezistență aeraulică normală. Cunoscând debitul specific al filtrului ales și debitul de aer ce trebuie filtrat se poate determina suprafața necesară filtrului:

* Curățirea filtrelor reprezintă, încă o problemă deosebită fie din lipsă de personal

calificat fie lipsă de materiale necesare. Orientativ se recomandă:

– filtre grosiere și normale – câteva săptămâni;

– filtre fine (montate după filtre normale)- câteva luni;

– filtre foarte fine (montate după filtrele normale și filtrele fine)- 1 an.

Aceste recomandări sunt valabile pentru aer exterior normal. Pentru aer mai încărcat cu praf, perioadele se vor reduce corespunzător.

6.1.3 Alegerea filtrelor.

Pentru praf grosier și normal până la fin se aleg filtre metalice umezite cu ulei sau filtre din fibre grosiere care se folosesc. Viteza aerului prin mediul filtrant 12 m/s.

Pentru praf fin și foarte fin se aleg medii de filtrare uscate din fibre organice sau neorganice foarte fine. Aceste materiale nu se reutilizează. viteza aerului este până la 0,5 m/s.

6.1.4 Tipuri constructive de filtre

* Filtre uscate: alcătuite dintr-o ramă și un material filtrant uscat care poate fi țesătură, hârtie, fibre din sticlă.

Filtrele din țesătură au fost primele filtre folosite: pe o ramă se întinde o țesătură în V (pentru mărirea suprafeței de trecere a aerului). Au eficiență mare =90-95%, capacitate de filtrare de 5000 m3/m2h, dar și unele dezavantaje:

pericol de inflamabilitate;

sensibilitate la umezeală;

rezistență aeraulică variabilă.

Filtre de umplutură: o ramă metalică în care se găsește o umplutură

de fibre de sticlă, sintetice sau textile sub formă de plăci una peste alta. Pot fi refolosite sau consumabile.

Filtre de hârtie sub formă de casete utilizându-se un material

ignifugat. Hârtia se așează în zig-zag pentru economie de spațiu. Au o utilizare redusă în domeniul ventilării. Constituie de regulă prefiltrul filtrelor cu cărbune activ.

Filtre cu saci (cu buzunare), fig. 6.1, sunt considerate ca filtre fine sau

foarte fine. Dimensiunile 610610 și lungimea de 800-900 mm cu 816 săculeți. Capacitatea de filtrare este 400 m3/m2h la o viteză frontală de 2,53,2 m/s cu o diferență inițială de presiune 7-12 mmH2O și o diferență finală de 18-26 mmH2O. Sunt utilizate pentru spitale, centre de calcul, laboratoare cu cerințe speciale, industria optică, mecanică fină, etc.

Fig. 6.1

Filtre statice cu celule în V, fig. 6.2, fabricate la IAA-Alexandria cu

scoatere frontală (FCVF) sau laterală (FCVL) putând fi montate pe canal sau zidărie. Celula are dimensiunile 500500 și sunt montate pe casete: 2/casetă pentru FCVF și 4/casetă pentru FCVL. Numărul de casete: -FCVF 110 în plan orizontal și I-IV în plan vertical;

-FCVL 12 în plan orizontal și I-V în plan vertical.

Celulele pot fi cu material filtrant uscat (țesătură) cu o capacitate de 3000 m3/m2h sau cu o tablă expandată având o capacitate de filtrare de 4920 m3/m2h; eficiență =90%; rezistența

aeraulică 6 mmH2O pentru tablă expandată și 12 mmH2O pentru țesătură.

*Filtre cu peliculă de ulei: o ramă metalică având de o parte și de alta plasă de sârmă între acer se găsește o umplutură sau o ramă metalică în care sunt introduse 6 plăci metalice care au găuri romboidale. În ambele situații ramele sunt introduse într-o baie de ulei, scurse și apoi introduse în rastele și așezate în formă de V.

*Filtre umede sunt de fapt camere de tratare a aerului cu apă și anume camerele cu umplutură și camerele de pulverizare. Acționează asupra particulelor cu d>200m de aceea nu se folosesc ca filtre propriu-zise.

*Filtre mecanice se construiesc în mai multe variante: cu material filtrant uscat sau cu celule umezite cu ulei.

*Filtru mecanic cu material filtrant uscat, fig. 6.3, constă din doi tamburi, unul pe care este înfășurat materialul filtrant uscat curat și al doilea pe care este înfășurat materialul filtrant folosit. Materialul filtrant uscat este o împâslitură în grosime de 12 mm. Acționarea se

Fig. 6.3

face mecanic pornirea fiind automată pe baza unui manometru diferențial care comandă punerea în mișcare a benzii în funcție de gradul de îmbâcsire al materialului filtrant.

La un filtru cu mecanism de acționare se pot cupla 13 filtre fără acționare.

Filtrul mecanic cu material filtrant uscat se poate construi și în V pentru mărirea suprafeței de filtrare. Materialul filtrant este vata de confecții pentru matlaseuri, tip D, sau liatex.

Viteza de antrenare a materialului filtrant este de 0,5-3,25 cm/h. Filtrul poate fi montat orizontal sau vertical. Debitele specifice sunt de ordinul 7000-8000 m3/m2h.

*Filtru mecanic autocurățitor, fig. 6.4, produs de IAA Alexandria, constă din două perechi de roți pe care sunt trecute două lanțuri de care sunt agățate celulele filtrante cu tablă expandată. La partea inferioară se găsește o baie de ulei prin care trec succesiv celulele filtrante, aerul fiind obligat să treacă prin celulele filtrante acoperite cu peliculă de ulei perpendicular pe suprafața acestora. pornirea filtrului se poate face manual sau automat. Este acționat de un motor electric. Baia de ulei este curățită de un sistem de racleți acționate manual. Debitele specifice sunt de ordinul 10000 m3/m2h. Sunt folosite în general în sisteme de ventilare industrială și ca prefiltre, mai puțin, în instalațiile de climatizare.

Fig.6.4

*Filtre electrice, fig. 6.5, reprezintă o categorie de filtre care acoperă un domeniu mare din punct de vedere al dimensiunilor particulelor: 0,01-10m. Au principalul avantaj că nu-și modifică rezistența aeraulică în timpul funcționării cum se întâmplă la alte filtre.

Fig. 15.5

Este compus din două zone: zona de ionizare formată din bare de ionizare de wolfram și zona de precipitare formată din plăci de aluminiu. Datorită ionizării se produce și o mică cantitate de ozon (nepericuloasă) care contribuie la distrugerea mirosurilor. După o anumită perioadă de funcționare filtrul se scoate de sub tensiune și se curăță prin spălare cu apă caldă 30-40 operație ce durează, plus uscarea 30-60 min.

Avantaje: eficiență mare, rezistență aer mică., consum energetic mic 50100W/ 10000 m3/h.

Dezavantaje: cost de investiție ridicat.

*Filtre cu cărbune activ, fig. 15.6, sunt folosite în principal pentru reținerea gazelor vaporilor, virușilor ți îndepărtarea mirosurilor. Se fabrică din cărbune de lemn sânge animal, turbă, zahăr, nuci de cocos după un procedeu special prin care se realizează o suprafață mare 1 g2 cm3300400 m2. Granule de 15 mm prezintă fenomenul de absorbție. Capacitatea de reținere este de 15% din greutatea proprie. Trebuie precedat de un prefiltru și poate fi folosit pentru temperatura de maximum 30-40 0C. Viteza de trecere a aerului de 11,3 m/s, rezistența aeraulică 5070 mmH2O inclusiv filtru de hârtie iar pentru cele în straturi în funcție de viteză și granulometrie. perioada de folosire este de 312 luni. Celulele reținând particule își micșorează capacitatea de reținere și trebuie regenerate prin suflarea unui aer cald prin filtru (>40 0C).

6.2 BATERII PENTRU ÎNCĂLZIREA AERULUI

Bateriile pentru încălzirea aerului sunt schimbătoare de căldură apă-aer sau aer-aer, care intră în componența agregatelor de ventilare și climatizare precum și a aerotermelor. După agentul primar, purtător de căldură se clasifică în baterii de încălzire cu abur, apă caldă sau fierbinte, baterii electrice și baterii de încălzire funcționând cu gaze arse. Cele mai utilizate sunt bateriile de încălzire funcționând cu abur, apă caldă sau fierbinte.

Pentru aceste baterii, elementul încălzitor, poate fi țeava cu aripioare (circulare, pătrate, hexagonale, etc), țeava cu bandă spiralată sau țevile din cupru cu lamele de aluminiu, fig. 15.7.

Țeavă cu aripioare Țeavă cu bandă Țevi din cupru și aripioare

spiralată din aluminiu

Fig. 6.7

Racordarea bateriilor de încălzire la instalație atât pe partea de agent primar cât și pe partea de aer în serie sau paralel prin flanșe sau mufe la instalația de încălzire (agent primar) și flanșe de oțel cornier pe partea de aer.

Trecerea debitului de aer prin baterie se poate face integral sau parțial (sistem by-pass), fig. 15.8. Bateriile trebuiesc echipate cu toate armăturile corespunzătoare necesare: robinete de închidere, de golire, de aerisire, etc.

bay-pass

Fig. 6.8

6.2.1 Schimbul de căldură în baterii

Bateriile de încălzire, funcționând cu apă caldă, fierbinte sau abur sunt schimbătoare de căldură prin suprafață, cu curent încrucișat, schimbul de căldură având loc după legea:

QBI=kStm (W) (6.1)

în care: k- coeficientul global de transfer termic, W/m2K;

S- suprafața de schimb de căldură a bateriei, m2;

tm- diferența medie logaritmică de temperatură pentru

schimbătoare cu curent încrucișat, 0C.

Pentru baterii de încălzire cu țevi orizontale din cupru și lamele din aluminiu, firma producătoare- IAA Alexandria, propune un calcul de dimensionare și alegere a acestor bateriim, fig. 15.9.

Căldura cedată de baterie și purtată de aer:

QBI=L(t2-t1) (kW)

L- debitul de aer în kg/s;

t1- temperatura aerului la intrarea în baterie;

t2- temperatura aerului la ieșirea din baterie.

Debitul de agent termic:

(kg/s)

Fig. 6.9

– căldura specifică a apei 4,186 kJ/kg 0C;

T1/T2- temperatura de ducere respectiv de întoarcere a agentului primar.

Suprafața necesară de trecere a aerului prin baterie:

(m2)

V- viteza maximă a aerului de trecere prin baterie Voptim=35,5 kg/m2s.

În funcție de această suprafață se alege preliminar tipul de baterie cu suprafața reală, Fr apropiată de suprafața calculată după care se recalculează

Vr=L/Fr

Se determină numărul de circuite (numărul de circuite în care apa merge în paralel) pentru o viteză a apei în țevi cuprinsă între 0,51,5 m/s.

în care: G- debitul de agent termic kg/s;

m- densitatea medie a agentului termic (965 kg/m3 pentru apă caldă 95/75);

w- viteza de circulație a agentului termic;

di- diametrul interior al țevii (di=15 mm).

Pentru bateria aleasă se alege un anumit număr de circuite , n, apropiat de cel calculat după care se determină viteza reală, wr, de circulație a agentului termic.

În funcție de Vr și wr din nomograme de tipul indicat în fig. 15.10 ridicate de producător se determină k- coeficientul global de schimb de căldură.

Determinarea diferenței medii logaritmice

de temperatură, fig. 15.10:

(0C)

considerând bateria ca un schimbător de căldură în

curent încrucișat:

Suprafața necesară de încălzire a bateriei este:

(m2).

Această suprafață, determinată trebuie

să fie cel mult egală cu suprafața indicată de bateria

aleasă și mai mică cu cel mult 1520%. Fig. 6.10

6.2.2 Tipuri constructive de baterii

Baterii de încălzire cu abur, apă caldă, apă fierbinte:

baterii de țevi de oțel și aripioare circulare din tablă de oțel metalizate în baie de zinc topit, ca și cele cu bandă spiralată;

baterii din țevi de cupru și lamele din aluminiu produse de Intreprinderea de aparate și accesorii Alexandria pentru abur (cu țevi verticale) și apă caldă sau fierbinte cu țevi orizontale.

Bateriile de încălzire cu țevi verticale (pentru abur), fig. 6.11, pot avea un rând sau două de țevi (II). Aburul circulă simultan prin toate țevile legate la partea superioară într-un distribuitor iar la partea inferioară într-un colector. Pasul lamelelor poate fi de 2,5 mm sau 3 mm iar diametrul exterior al țevii este de 16 mm.

Fig. 6.11

Bateriile cu țevi orizontale din cupru (pentru apă caldă sau apă fierbinte), fig. 15.12, pot avea un rând de țevi (I) formând unul sau mai multe circuite sau două rânduri formând unul sau mai multe circuite. Se utilizează în instalațiile care folosesc apă cu temperatura maximă de 2000C și presiune 16 atm.

Baterii cu un rând Baterii cu un rând Baterii cu două rânduri

de țevi și circuit și mai multe circuite și mai multe circuite

Fig. 6.12

Racordarea bateriilor la instalația de încălzire se face prin mufe (pentru apă caldă) și flanșe (pentru apă fierbinte). Țevile din cupru au diametrul exterior de 16 mm, iar grosimea peretelui țevii este de 0,5 mm pentru apă caldă și 0,75 mm pentru apă fierbinte.

Baterii de încălzire electrică, fig. 15.12, se folosesc ca reîncălzitoare pentru sarcini termice mici (de vară) sau acolo unde nu se dispune de agent termic. Este alcătuită dintr-o carcasă

în care sunt montate elementele de încălzire printre care trece și aerul. Elementele de încălzire sunt rezistențe electrice introduse în țevile de cupru sau oțel umplute cu o masă izolatoare (nisip de cuarț, magneziu).

Fig. 6.13

Deoarece rezistențele sunt expuse arderii în lipsa circulației aerului se iau măsuri de protecție prin montarea unui releu care prin intermediul unui dispozitiv amplasat în canal întrerupe circuitul electric la scăderea debitului de aer, pornirea ventilatorului se cuplează cu protecția elementelor de încălzire.

Bateriile cu gaze de ardere folosesc ca agent termic primar gazele care obținute prin arderea unui combustibil într-un focar amplasat sub țevile încălzitoare. Schimbătorul de căldură este făcut din țevi de oțel tratat împotriva coroziunii, prin țevi circulând gazele arse iar printre țevi aerul supus încălzirii. Au o utilizare limitată, folosite mai ales în organizările de șantier.

6.3 Baterii pentru răcirea aerului

Din punct de vedere constructiv bateriile pentru răcirea aerului sunt asemănătoare cu cele pentru încălzirea aerului. Pentru a obține un efect de răcire corespunzător trebuie folosite baterii cu mai multe rânduri de țevi deoarece diferențele de temperatură în cazul răcirii sunt mai mici, viteza de circulație a apei de răcire să fie mai mare: între 0,5 și 2 m/s, pompele de circulație să aibă presiuni corespunzătoare mai mari. Apa de răcire poate fi furnizată de o stație frigorifică sau apa de puț de adâncime. Bateriile de răcire trebuie prevăzute cu armături de aerisire și golire.

6.3.1 Schimbul de căldură în bateriile de răcire

Trebuie avut în vedere la determinarea coeficientului global de transfer de căldură, k, două situații ce pot apărea cu sau fără condensarea vaporilor din aerul supus răcirii.

Răcirea uscată (fără condensarea vaporilor de apă) când temperatura superficială a bateriei este mai mare decât temperatura punctului de rouă a aerului care intră în baterie. Debitul de căldură ce trebuie extras aerului supus răcirii de la t1 la t2:

Qaer=L(t1-t2)L(h1-h2) (kw)

trebuie preluatintegral de agentul de răcire, apa, care se va încălzi de la T1 la T2:

QBR=10-3kStm=Gaca(T2-T1) (kw)

în care: L- debitul de aer în kg/s;

h1,h2,t1,t2- entalpiile respectiv temperaturile aerului la intrarea și ieșirea din baterie;

T1,T2- temperatura inițială și finală a apei de răcire;

Ga- debitul de apă de răcire kg/s;

k- coeficientul global de transfer de căldură w/m2K;

S- suprafața de schimb de căldură;

t- diferența medie de temperatură între aer și apă.

Suprafața bateriei de răcire:

Determinarea lui k se face cu relația:

Pentru calcule practice: i =3500 w/m2K (pentru w1 m/s; temperatura medie a apei ta=10 0C; diametrul țevii 0,0120,015 m și raportul ).

Răcirea umedă când temperatura superficială a bateriei de răcire este mai mică decât temperatura punctului de rouă a aerului supus răcirii. Încălzirea apei de răcire are loc datorită căldurii perceptibile, ca urmare a diferenței de temperatură și pe de altă parte căldurii latente prin condensarea vaporilor de apă:

– coeficient superficial de schimb de căldură perceptibilă;

– coeficient de evaporare;

ta – temperatura aerului;

tp- temperatura exterioară a bateriei;

r- căldura latentă de vaporizare;

ha- conținut de umiditate al aerului;

hp- conținut de umiditate în stratul limită al țevii.

Pierderea de sarcină pe partea de aer în cazul răcirii umede, ca urmare a condensării este mai mare decât în cazul răcirii uscate .

Bateriile de răcire de fabricație românească sunt cu țevi orizontale din cupru și lamele de aluminiu, cu 1, 3, 4, 5, 6, și 8 rânduri de țevi, cu pas de 2 și 3 mm și diametrul țevii 160,5 mm.

Corectarea pierderii de sarcină pe partea de aer se face cu un coeficient de corecție în funcție de viteza de trece a aerului și pasul lamelelor bateriei, fig. 6.14

=== Capitolul_7bun ===

capitolul 7

Sisteme de climatizare

1* Sisteme cu o singură conductă și debit de aer constant. DAC

2* Sisteme cu o singură conductă și debit de aer variabil. DAV

3* Sisteme cu inducție.

4* Sisteme cu două conducte.

Sistem de climatizare cu o conductă

și debit de aer constant

distribuie aerul tratat, cald sau rece direct în încăperile de climatizat prin intermediul gurilor de refulare.

Se pot diviza în mai multe zone de refulare, fiecare zonă fiind dotată, în funcție de caracteristici, cu aparate locale pentru încălzire și/sau răcire sau cu ventilatoare zonale.

7.1.1 Sisteme compacte

Un sistem este compact dacă ansamblul echipamentelor centrale, terminale și intermediare sunt grupate în interiorul unui ansamblu monobloc. Din această categorie se disting: aparate de climatizare individuale (de fereastră sau sistem split), figura 7.1.;

aparat de fereastră pentru răcirea uneia sau mai multor încăperi fără controlul umidității, cu răcirea condensatorului cu aer; aparat pentru răcirea aerului cu mașină frigorifică înglobată având răcirea condensatorului cu apă de la rețea; aparat local de răcirea aerului în sistem SPLIT.

Toate aparatele prezentate pot fi echipate cu baterie de încălzire electrică (B.Î.E.) pentru funcționare iarna sau în sezon de tranziție;

Aparatele pot funcționa în regim de pompă de căldură prin inversarea circuitului frigorific.

Avantaje: Dezavantaje:

* spațiul ocupat de instalație este foarte redus; * Zgomotul mecanismelor în mișcare

* pot fi montate la plafon sau în plafon fals. (reducerea acestuia prin sistem SPLIT)

* nu asigură reglajul umidității.

Caracteristici:

Permite răcirea aerului cu 8-10 0C pentru o temperatură exterioară de 3032 0C; puterea

nominală între 0,52,2 kW ceea ce înseamnă că poate dezvolta o putere frigorifică efectivă de 27 kW; debite medii vehiculate 30010000 m2/h, reglaj asigurat de două, trei trepte de viteză.

Dulapuri de climatizare

Aceste aparate pot asigura: încălzirea, răcirea și umidificarea aerului. Pot fi cu refulare directă sau prin guri de refulare. Mașina frigorifică poate fi înglobată cu răcire cu aer, sau apă, sau sistem SPLIT, fig 7.2., cu răcire cu aer sau apă a condensatorului.

Răcirea apei se face în turnuri de răcire montate pe acoperiș.

Caracteristici: debite de aer 100020000 m3/h; putere frigorifică 7140 kW; reglare automată pentru regim de vară sau iarnă, asigurând încălzirea, răcirea și umidificarea aerului prin introducerea unui aparat suplimentar de umidificare cu abur.

Utilizări: încăperi mari: săli de calculatoare, săli de reuniuni, magazine restaurante, localuri comerciale; încăperi mici: birouri, buticuri, apartamente, case individuale.

Aceste aparate pot fi utilizate în regim de pompă de căldură, pentru care se prevede un inversor de sens pe circuitul frigorific. În acest caz dulapuri de climatizare poate încălzi fără B.I., căldura cedată de condensator fiind de multe ori suficientă pentru încălzirea încăperii.

Cele două tipuri de echipamente monobloc constituie sisteme de climatizare compacte. În interiorul aceleași încăperi se găsesc grupate echipamente de preparare a agentului primar, aer cald sau aer rece, și echipamente terminale care introduc acest aer direct în încăpere (ventilatoare, conducte, guri de refulare).

7.1.2. Sisteme disociate

Prin sisteme disociate se înțeleg tipurile de instalații de climatizare în care tratarea aerului primar este disociată de distribuția acestuia în încăperi (aparate terminale).

Aceste sisteme pot fi: sisteme unizone sau sisteme multizone.

Sistemul de climatizare unizonal distribuie aer de aceiași parametri în toate încăperile unde este distribuit. Poate fi aplicat la o singură încăpere sau mai multe dar cu sarcini termice identice. Asigură un debit de aer constant iar temperatura este reglată printr-un termostat de ambianță.

Cuprinde: echipamente pentru tratarea aerului (centrala de climatizare); echipamente terminale- guri de aer; echipamente intermediare (canale, clapete, grile); echipamente de reglaj.

Centrală de climatizare

Formată din module, fiecare modul având o anumită funcțiune în procesul de tratare complexă:

A.cameră de amestec cu două racorduri;

B.filtrarea aerului amestecat;

C1 preîncălzire- iarna;

F cameră de umidificare cu apă (adiabatic);

E răcirea aerului amestecat (vara);

C2 reîncălzirea aerului (în toate sezoanele)- cu apă caldă sau baterie electrică;

D1 distribuția aerului (ventilator de introducere).

Centrale de climatizare pot fi montate și în exteriorul clădirii (exemplu pe acoperiș) figura 16.4., având aceeași alcătuire ca cele prezentate anterior.

Răcirea se realizează prin mai multe baterii de răcire cu detentă directă alimentate cu cel puțin două grupuri de răcire cu compresie. Fiecare grup alimentează toate bateriile de răcire instalate pentru a permite un reglaj precis al temperaturii aerului și pentru siguranța funcționării în cazul căderii unui compresor. Răcirea condensatoarelor se face cu aer, cu ajutorul unor ventilatoare axiale.

Funcțiuni: Centrale de tratare a aerului montate în exterior permit: ventilarea mecanică a încăperilor (VM controlată); ventilarea și încălzirea iarna; ventilarea și răcirea vara; climatizarea aerului (ventilare, încălzire, răcire și umidificare).

În sisteme cu un singur canal de aer și debit constant, aerul tratat este introdus în încăpere cu viteze mici printr-o rețea de canale și guri de refulare de perete sau plafon sau prin difuzoare de plafon care pot refula și aspira în același timp.

Caracteristici: putere frigorifică 6 60 kW; putere calorifică 30350 kW; debit de aer 350060000 m3/h.

Amplasare: la sol sau acoperiș (terasă)

Avantaje: spațiu de amplasare mai ieftin, fiind afară (nu necesită spațiu afectat în construcție); prezintă o autonomie mai mare și instalații aferente mai mici deci cost mai mic; grupurile frigorifice sunt răcite direct deci autonome; pot folosi ca agent încălzitor gaz combustibil electric; rețeaua de conducte poate fi mai scurtă.

Dezavantaje: puteri limitate; amplasarea lor pe terasă creează probleme (este generatoare de zgomot); expunerea în aer liber creează probleme de exploatare (costuri mai ridicate față de centralele interioare).

Sisteme unizonale cu baterii de încălzire terminale

În cazul în care localurile climatizate nu prezintă sarcini termice asemănătoare sau variații mari ale acestor sarcini este posibilă utilizarea sistemelor unizonale cu debit și temperatură constante (DAC) cu condiția prevederii la intrarea în încăpere a unei baterii de încălzire terminale ca să regleze temperatura aerului refulat în funcție de necesitățile încăperii.

Funcționare:

Centrala de tratare a aerului, CTA, distribuie aer primar cu debit și temperatură constantă în fiecare încăpere. La intrarea în fiecare încăpere (sau zonă) se prevede un dispozitiv (baterie) de reîncălzire a aerului primar, montat pe conducta de aer primar.

Vara: Anumite încăperi (cu ocupanți mai mulți, cu vitraj mai mare, etc.) pot avea degajări mai mari deci sarcină frigorifică mai mare care cer o temperatură de refulare mai mică. Aceasta defavorizează încăperile cu sarcini termice normale. Pentru acestea din urmă bateria zonală încălzește aerul primar la temperatura de confort.

Iarna: Poate asigura necesarul de căldură astfel încât temperatura aerului interior să fie în limitele de confort, în funcție de necesitățile încăperii.

Acest sistem unizonal cu baterii de încălzire zonale poate menține în toate încăperile: o temperatură interioară precisă datorită unui termostat de ambianță care reglează puterea calorică a bateriei terminale; o variație a umidității satisfăcătoare în condițiile în care sarcinile de umiditate nu au variațiile foarte mari.

Încălzitorul (reîncălzitorul) terminal îl poate constitui: o baterie electrică reglată de un termostat de ambianță; o baterie au apă caldă sau abur al cărei ventil cu servomotor este comandat de un termostat de ambianță.

Sistemul de reglare este de tip cu acțiune proporțională și comandat electric, electronic

sau pneumatic.

Reîncălzirea terminală montată în sistemele unizonale se poate comporta, pe anumite zone

și ca un dispozitiv de reglare a debitului refulat în încăpere printr-un regulator de presiune. La creșterea lui ti termostatul comandă închiderea ventilului bateriei deci scăderea temperaturii de refulare deoarece prin comanda regulatorului de presiune debitul este constant.

Utilizări: încăperi cu sarcini termice diferite; sisteme de climatizare aer-apă în care sistemul unizonal reprezintă surse de aer primar.

Sisteme multizonale cu sau fără reîncălzire terminală sunt utilizate pentru climatizarea clădirilor în care: fiecare grup de încăperi sau zone necesită un reglaj particular și independent, fiecare zonă are sarcini specifice și diferite față de alte zone, practic utilizarea acestor sisteme fiind nelimitată (ex.: clădiri administrative cuprind: birouri, săli de reuniune, săli de ordinatoare și arhive, restaurante, săli de relații cu publicul; mari magazine: încăperi depozit și de vânzare, raioane de relații cu publicul, încăperi administrative, birouri; mari hoteluri: camere, săli de recepție, restaurante, săli de mese, etc.; ansamble de săli de spectacole: care regrupează mai multe săli cu ocupație variabilă la diferite ore din zi; clinici, spitale; școli, universități.

Descriere: centralele multizone sunt sub formă compactă având aceleași elemente componente ca o centrală unizonă clasică. Dispunerea echipamentelor poate prezenta anumite particularități:

10 așezarea BR și BI nu se mai face în serie. Aerul cald și rece este trimis prin canale paralele.

20 ventilatorul de introducere este așezat înainte de cele două baterii;

30 debitul de aer refulat este constant iar proporția de aer rece este reglată la sesizarea termostatului de zonă obținându-se astfel temperaturi diferite pentru fiecare zonă.

Figura 7.6 Schema de principiu a unei centrale multizone

Funcționare: aerul cald și rece este produs în centrală la o temperatură constantă. Temperatura de plecare în fiecare zonă este reglată automat de un termostat de ambianță care comandă clapetele de reglaj de pe fiecare parte, aer cald, aer rec, amestecul având temperatura necesară pentru introducerea în încăpere.

Centrala multizonă are o mare suplețe în funcționare permițând o independență pentru fiecare zonă. O reîncălzire terminală poate fi prevăzută în cadrul aceleiași zone.

Pentru o funcționare corectă:

delimitarea zonelor cu mult discernământ (gruparea în aceeași zonă a încăperilor cu aceeași expunere; se va evita gruparea în aceeași zonă a încăperilor cu diferențe mari de la una la alta);

debitele de aer pentru fiecare zană să fie sensibil egale;

se va evitadeservirea unui număr mare de zone, optim 1012.

Caracteristici: număr de zone 620; putere frigorifică 35460 kW, calorică 1200 kW; debite de aer până la 100000 m3/h.

Sisteme cu o singură conductă (canal) și debit de aer variabil

Sistemul cu un canal și debit de aer primar variabil (DAV) permite distribuția în încăperi

cu sarcini variabile aer cu temperatură constantă dar debit variabil, în funcție de sarcinile de compensat în fiecare încăpere. Sistemul poate introduce în încăpere cantitatea de aer indispensabilă și necesară pentru obținerea condițiilor de confort cu economie maximă de energie.

Principiu: Qv variază orar; ti și i pot fi menținute constante dacă L este variabil, proporțional cu Q, adică:

,

deci adoptarea debitului de aer refulat la sarcinile termice și de umiditate variabile ale încăperii.

Pentru variația debitului în încăperile climatizate se utilizează: clapete de aer sau unități terminale de refulare care să asigure un amestec suficient de bun în cazul debitelor mari cât și a celor mici.

Variația debitului în instalație se poate asigura: fie cu un ventilator cu debit sensibil constant dacă variațiile de debit în instalație sunt mici sau cu un ventilator cu turație variabilă, în caz contrar.

Sistemele DAV pot fi utilizate numai sau în legătură cu alte sisteme de climatizare

independente. Astfel un sistem DAV poate asigura numai climatizarea încăperilor care au nevoie de răcire în tot cursul anului, încăperile climatizate și încălzite vor folosi un alt sistem de climatizare. Aceste sisteme pot fi utilizate și cu reîncălzire terminală electrică, cu abur sau apă caldă.

Adoptând criteriu de clasificare principiul de funcționare sistemele DAV se pot clasa în 4 categorii:

a. Sistem DAV fără reîncălzire terminală;

b. Sistem DAV cu reîncălzire terminală;

c. Sistem DAV cu impulsuri de aer;

d. Sistem DAV asociat cu un alt sistem de climatizare independent.

Sistem cu debit variabil fără reîncălzire terminală este cel mai simplu DAV; permite răcire și/sau încălzirea încăperilor fără să fie posibilă încălzirea și răcirea simultană a diferitelor zone ale clădirii; singur este folosit mai rar, dar adesea cuplat cu alt sistem de climatizare. Cuprinde următoarele echipamente:

10 O centrală de tratare a aerului de tip unizonă, instalată în interiorul sau exteriorul

clădirii și care permite: amestecul de aer exterior și interior; filtrarea aerului amestecat; preîncălzirea aerului amestecat iarna; umidificarea aerului amestecat cu apă recirculată sau abur; răcirea aerului vara sau tot timpul anului (în acest caz umidificarea și preîncălzirea nu mai sunt prevăzute) când centrala funcționează ca un răcitor de aer destinat climatizării încăperilor care au nevoie de răcire tot timpul anului; distribuția aerului către încăperi cu ajutorul unui ventilator cu debit constant sau variabil.

20 O rețea de canale cu viteze mici (26 m/s) sau medie distribuind (615 m/s) aerul către fiecare zonă. Debitul este modulat prin clapete acționate de un servomotor sesizat de un termostat de zonă sau de ambianță.

30 Difuzoare de aer terminale ce permit o repartiție corectă a aerului refulat maxim sau

minim. Tipuri de difuzoare: difuzoare de aer cu secțiune de refulare constantă și reglabilă de secțiune liniară, circulară sau rectangulară. Reglajul debitului se asigură prin clapete montate în amonte de difuzor și sesizate de un termostat de ambianță; difuzoare de aer cu secțiune variabilă unde variația debitului se face prin clapete încorporate, automat comandate.

Condiția de funcționalitate este ca presiunea efectivă în rețeaua de distribuție să fie constantă. O instalație de climatizare cu debit variabil trebuie să permită asigurarea unei variații a debitului în raport de 1 la 3 (adică între 30% și 100% din debitul maxim).

Se poate realiza prin: reglarea ventilatoarelor; reglarea presiunii efective în rețea; reglarea debitului minim de ventilare; reglarea aerului recirculat.

Un sistem DAV trebuie să funcționeze între două valori limită în funcție de aparatele (difuzoarele) utilizate:

o presiune minimală la intrarea în difuzoarele de aer 250 Pa și necesară pentru asigurarea unei reglări automate corecte;

o presiune efectivă maximă care nu trebuie să fie depășită pentru a nu produce zgomot la nivelul clapetelor.

Pentru controlul plajei variație a presiunii se utilizează în general două captatoare de presiune legate la un releu de avertizare a dispozitivului ce permite variația debitului ventilatoarelor de introducere.

Reglajul debitului recirculat legat de debitul de aer aspirat din încăpere este important pentru a nu creea suprapresiuni sau depresiuni excesive în încăperile climatizate.

7.2 Sisteme de climatizare cu un canal de aer și prin inducție

Permit refulare de aer cu debit și temperatură variabilă. Aerul este refulat prin inductoare montate în plafon sau în pervazul ferestrei, și este amestecat prin inducție cu aerul din încăpere obținându-se caracteristicile de debit și temperatură adoptate sarcinilor termice ale fiecărei încăperi. Prin acest sistem se recuperează căldura din sarcina termică a încăperii.

Principiu de funcționare: aerul primar, rece este preparat într-o centrală- unizonă sau multizonă și este trimis spre încăperile climatizate printr-o rețea de canale de distribuție de mare viteză (1020 m/s). Introducerea aerului se face prin aparate terminale inductoare. Debitul de aer și temperatura acestora sunt variabile în funcție de sarcinile termice a fiecărei zone (sau încăperi) comandate de un termostat de ambianță.

Sistemul cuprinde o centrală de tratare a aerului având în componență: cutie de amestec aer exterior și recirculat; filtru de aer; baterie pentru răcirea aerului amestecat 12 0C; baterie de subrăcire (sarcini termice mari vara, 5 0C), folosind grup de răcire cu apă rece sau detentă directă pentru răcirea aerului amestecat la 1012 0C, și grup de subrăcire cu apă +glicol sau detentă directă pentru aer de +35 0C; ventilator pentru vehicularea aerului către inductoare (ventilatoare cu pale înapoi sau ventilatoare pentru fiecare zonă), figura 16.8.

Rețeaua de canale de viteză medie 715 m/s sau de mare viteză 1520 m/s, distribuie aerul primar, rece, inductoarelor fiecărei zone (încăperi). Au secțiune circulară și diametre mici.

Inductoarele terminale cu sau fără încălzire sunt comandate de un termostat de ambianță (figura 7.9.).

Figura 7.9 Inductor tip Barber- Coleman

În încăperile interioare care necesită răcire tot timpul anului aceste inductoare asigură singure ventilarea și răcirea acestor încăperi. În încăperile periferice supuse influenței climatului exterior aceste aparate nu pot asigura încălzirea în timpul iernii și pentru aceasta se folosesc sisteme independente de încălzire sau inductoare cu încălzire terminală.

În funcție de posibilitățile de încălzire inductoarele pot fi montate în parapetul ferestrelor

și pot fi folosite la încălzirea incintelor periferice, sau montate în plafon. Se pot folosi baterii de încălzire cu apă caldă, cu abur de joasă presiune și frecvent electrice.

Difuzoarele de aer ce asigură o repartiție uniformă atât a debitului maxim cât și al celui minim pot fi încorporate în inductoare sau independente de inductoare.

7.3 Sistem de aer total și două canale

Reprezintă o extindere a sistemului cu un canal de aer și inducție. Aerul rece și cald este distribuit în încăperi prin două canale paralele și cutii de amestec (aparate de amestec). Poate sigura simultan încălzirea și răcirea încăperilor.

Avantaje

Permite o mare fiabilitate în funcționare:

reglarea parametrilor în fiecare încăpere;

refularea de aer cu parametri diferiți, simultan;

climatizarea simultană a încăperilor cu sarcini variabile și diferite;

nu se creează perturbări în perioadele de tranziție.

La nivelul fiecărei incinte sau zone condițiile de confort sunt satisfăcute temperatura și umiditatea ambianței fiind menținute constante la valorile prescrise;

Distribuția aerului refulat în încăpere este independentă de distribuția aerului cald și rece în aparatele de amestec;

Sistemul permite o posibilă extensie a instalațiilor existente, aparatele de amestec suplimentare nu afectează echilibrul rețelei;

Centralizarea operațiilor de tratare a aerului este completă ceea ce conduce la o concepție simplă a instalației;

Utilizarea rațională a aerului exterior duce la importante economii de energie;

Practic sistemul poate fi aplicat la toate tipurile de construcții.

Dezavantaje:

Preț de investiție ridicat rezultat din:

existența a două rețele de canale;

număr important de aparate de amestec;

disponibil de presiune ridicat pentru ventilatoare pentru realizarea presiunilor înalte și a vitezelor mari;

măsuri inevitabile pentru reducerea nivelului de zgomot;

dublul reglaj al presiunii pentru aer rece și pentru aer cald;

spații suplimentare.

Cost de exploatare ridicat din menținerea instalației în funcțiune în perioadele de nefuncționare;

Construcții adiacente pentru crearea spațiilor de montaj a canalelor și a aparatelor de amestec.

Sistemul de climatizare cu două canale cuprinde: o centrală de tratare a aerului, unizonală (sau pentru clădirile înalte mai multe centrale pe diferite zone de înălțime) în exterior sau interiorul clădirii, ce permite succesiv: amestecul de aer exterior și interior; filtrarea aerului amestecat; preîncălzirea aerului exterior sau amestecat; umidificarea; ventilator care asigură distribuția aerului către canalele de aer rece și cald (ventilatoarele), o rețea de canale de aer cald de mare viteză (1330 m/s) către aparatele de amestec, pe care se pot prevedea: umidificare, reîncălzire, un tratament acustic de reducere a nivelului de zgomot, o rețea de canale de aer rece de mare viteză ce alimentează aparatele de amestec pe care se pot prevedea: umidificare, o răcire,

un tratament acustic, figura 16.10 și aparate de amestec racordate la canalele de aer rece și aer cald. Acestea au rolul: de detentă a aerului cald și rece de înaltă presiune și mare viteză; de amestec a aerului cald și rece la indicațiile unui termostat de ambianță; de reglaj a debitului refulat în încăperi și de reducere a nivelului de zgomot, figura 16.11. .

Figura 7.11 Schema de principiu a unui aparat de amestec cu debit constant și

temperatură de refulare variabilă

După aparatele de amestec aerul este distribuit în încăperi printr-o rețea de canale de

viteză mică și difuzoare sau guri de aer.

7.4 Sisteme de climatizare “numai apĂ”

Aceste sisteme folosesc apa-caldă sau rece- preparată centralizat, pentru transportul energiei termice sau frigorifice spre încăperile climatizate, în funcție de sezon. Apa este pompată și distribuită în aparate terminale prin intermediul a două trei sau patru conducte, fig. 16.12.

Sistemul cel mai utilizat , în care fluidul primar este apa, este sistemul cu ventilo-convectoare (mai poate fi sistemul de răcire prin plafon radiant).

Fig. 7.12 Posibilități de racordare a ventilatoarelor și variante

de reglaj a debitului de agent termic

Sistemul de climatizare cu ventilo-convectoare este adaptabil oricărei clădiri de tip admistrativ (birouri), hoteluri etc., în care încăperile pot avea sarcini termice diferite iar în perioadele de tranziție (primăvară, toamnă) anumite zone pot fi alimentate cu apă rece iar altele cu apă caldă. Aceasta depinde de numărul de conducte de alimentare și de o reglare de ansamblu destul de complexă. Un alt avantaj al acestui sistem este acela că în perioada rece și de nefuncționare a ventilo-convectorului (noaptea sau repaus săptămânal) bateria acestuia cedează căldură prin convecție naturală asigurând o anumită temperatură de gardă evitând astfel subrăcirea încăperii.

Elementele componente ale unui astfel de sistem sunt:

unul sau mai multe generatoare de apă caldă;

unul sau mai multe generatoare de apă rece;

rețeaua de conducte formată din două țevi sau patru conducte;

aparatul terminal, ventilo-convectorul, echipat cu un dispozitiv manual sau automat ce permite alimentare cu apă caldă sau rece într-un sezon.

Ventiloconvectorul este un aparat compact permițând asigurarea climatizării unei încăperi. Este echipat, fig. 16.13, astfel încât să asigure următoarele funcțiuni:

filtrarea aerului recirculat și a aerului proaspăt ce intră în aparat;

încălzirea sau răcirea aerului amestecat;

uscarea aerului amestecat;

refularea în încăpere a aerului amestecat;

Fig. 7.13 Schema de principiu a unui ventilo-convector.

După locul de montare ventilo-convectoarele sunt: de tip cabinet, ce se pot monta în parametrul ferestrei; de perete sau de plafon, fig. 16.14, c.

Caracteristici generale pentru ventilo-convectoare:

putere calorifică cuprinsă între 1,2…23kW;

putere frigorifică cuprinsă între 0,6…12kW;

debite de aer vehiculat între 150…1000 m3/h, cu unul sau două ventilatoare prevăzute cu 2…4 trepte de turații;

nivel de zgomot la viteză maximă între 42…56 dB.

Ventilo-convectoarele pot fi construite și cu o mașină frigorifică înglobată și/sau cu bateria electrică pentru încălzire.

7.5 Sisteme de CLIMATIZARE AER-apă

Într-un astfel de sistem de climatizare, încălzirea, răcirea și controlul umidității unei încăperi sunt realizate pe de o parte cu aer primar tratat într-o centrală de climatizare și pe de altă parte cu ajutorul apei calde sau reci.

Sistemul este alcătuit din (fig. 16.15):

– centrală de tratare a aerului primar care de regulă se dimensionează pentru debitul minim de aer proaspăt ce trebuie adus în fiecare încăpere;

sursă de apă caldă pentru încălzire;

sursă de apă rece pentru răcire;

rețea de canale pentru distribuția aerului primar;

rețea de conducte (două, trei sau patru conducte) pentru distribuția apei calde sau reci;

aparate terminale care pot fi ventilo-convectoare, descrise în paragraful anterior, sau ejecto-convectoarele (aparate de inducție).

Fig. 7.15 Schema de principiu a ejecto-convectorului de tip aer-apă cu două țevi.

Pentru sistemele ce folosesc ventilo-convectoarele ca aparate terminale aerul primar ajunge în aparat printr-o rețea de canale și se amestecă cu aerul recirculat, este încălzit sau răcit după care este refulat în încăpere.

În sistemele care folosesc aparatele de inducție aerul primar tratat (numai aer exterior) este trimis cu viteză mare și debit constant până la ejecto-convector. Iarna aerul primar este umidificat.

În interiorul acestui aparat aerul primar sub presiune este refulat prin diuze ceea ce produce un efect de apirație rin inducție a arului din încăperea unde se află ejecto-convectorul. Aerul astfel aspirat traversează un filtru, apoi o baterie prin care circulă apă caldă iarna sau apă rece vara.

Aerul primar se amestecă cu aerul recirculat, încălzit sau răcit și apoi este refulat în încăpere la debit constant și cu o temperatură variabilă.

Reglajul temperaturii aerului refulat este obținut fie reglând debitul de apă ce circulă prin baterie cu ajutorul cabinetelor de reglaj fie prin variația debitului de aer indus cu ajutorul unei clapete de reglaj motorizată. Cele două organe de reglaj sunt acționate de un termostat de ambianță.

Schema de principiu a unui ejecto-convector este prezentată în figura 7.16. Pentru a-și îndeplini funcțiile principale acesta este echipat cu:

diuze de refulare;

admisie de aer recirculat indus;

filtru de aer pentru aerul recirculat;

baterie de încălzire sau răcire a aerului recirculat sau amestecat;

orificiu de refulare a aerului în încăpere.

reglajul debitului de aer primar;

reglajul debitului de aer recirculat;

țevi de inducție;

colectare condens;

baterie de încălzire sau răcire;

filtru;

termostat de ambianță.

Fig. 7.16 Schema de principiu a unui ejecto-convector.

Toate acestea sunt introduse într-o carcasă metalică având la interior o protecție fonoabsorbantă.

Ca și ventilo-convectoarele, ejectoconvectoarele pot fi montate în parapetul ferestrei sau în plafon.

Caracteristici. Caracteristica principală a unui ejecto-convector este nivelul de inducție prin care se înțelege raportul dintre debitul masic de aer indus și debitul masic de aer primar admis în aparat:

Acest raport este o caracteristică a aparatului când presiunea aerului primar la nivelul diuzelor rămâne relativ constantă. Pentru gama obișnuită de aparate aflate în fabricație nivelul de inducție este cuprins între 1,5 și 5.

Debitul de aer primar variază între 25 și 300 m3/h. Presiunea medie necesară la diuze, variază între 250 și 1500 Pa. Puterea frigorifică nominală a bateriei de răcire este cuprinsă între 0,4 și 3,5 kW iar puterea nominală a bateriei de încălzire, între 0,8 și 7kW.

=== Capitolul_8bun ===

CAPITOLUL 8

GENERALITĂȚI

Clădirile industriale în care se desfășoară procesele tehnologice cuprind în general spații mari, cu surse variate de nocivități, uneori deosebit de periculoase pentru organismul uman. Felul acestor surse și amplasarea lor sunt dependente de natura procesului tehnologic din fiecare secție în parte. Pentru diluarea acestor nocivități, pentru asigurarea condițiilor de microclimă corespunzătoare efortului depus de oameni conform normelor de protecție a muncii, ca și pentru asigurarea calității produselor sau a spațiilor tehnologice necesare, instalațiile de ventilare industrială vehiculează debite mari de aer.

Intercalarea în aceste instalații și a unor dispozitive de reținere sau neutralizare a nocivităților din aerul evacuat pentru limitarea pericolului de poluare a atmosferei, oferă un ansamblu complex de factori ce trebuie avut în vedere la conceperea și realizarea unui sistem de ventilare industrială. Astfel, prevederea unui sistem de ventilare în secțiile industriale necesită cunoașterea amănunțită a procesului tehnologic, a utilajelor și a amplasării lor, natura și cantitățile de nocivități degajate precum și condițiile de microclimă cerute din punctul de vedere tehnologic și al protecției muncii.

De menționat că bazele de calcul și structura sistemelor de ventilare au aplicabilitate atât în ventilarea industrială cât și în ventilarea clădirilor social-culturale și administrative. În clădirile industriale se prevăd sisteme de ventilare cunoscute: ventilarea natural organizată, ventilare mecanică și mixtă, precum și instalații de climatizare. În afară de acestea, în domeniul industrial, este larg utilizată ventilarea locală de aspirație sau de refulare a aerului.

La alegerea soluțiilor de ventilare a secțiilor industriale trebuie să se țină seama de unele reguli de bază care duc la creșterea eficienței instalațiilor și la reducerea debitului de aer, care determină în final costul acestora și consumul de energie:

captarea nocivităților la locul de producere al acestora pentru a se împiedica răspândirea lor în încăpere;

aerul introdus în încăpere trebuie să circule în același sens cu cel al nocivităților degajate;

aerul proaspăt să fie introdus cât mai aproape de zonele cu locuri de muncă;

sistemul adoptat să asigure o ventilare cât mai uniformă a întregului spațiu al încăperii pentru a se evita acumularea de substanțe nocive în unele zone;

aerul încălzit sau răcit să fie introdus astfel încât să asigure în cât mai mare măsură temperatura cerută în zona de lucru, evitându-se acumularea de căldură în zona superioară a încăperii;

să se asigure ventilarea în suprapresiune sau sub presiune a diferitelor secții pentru a se limita răspândirea nocivităților dintr-o încăpere înaltă.

Proiectarea, realizarea și exploatarea instalațiilor de ventilare industrială trebuie să se facă ținându-se seama de prevederile Normelor republicane de protecția muncii și a tuturor actelor normative în vigoare, referitoare la instalațiile de ventilare.

8.2 Particularități ale factorilor de microclimă

în domeniul industrial

Dacă în domeniul clădirilor social-culturale și administrative sau al clădirilor industriale fără degajări importante de noxe se acționează, de regulă, asupra a cel puțin doi factori ai confortului termic și în toate cazurile, inclusiv ventilarea naturală organizată, asupra purității aerului prin primenirea aerului și eventual filtrarea continuă sau periodică, în privința factorilor confortului termic și a factorilor secundari ai microclimei interioare.

Microclima unei incinte presupune menținerea la anumite valori a factorilor confortului termic și a altor factori, denumiți factori secundari ai confortului, după cum se arată în tabelul 8.1.

Tabelul 8.1

În procesele tehnologice adăpostite de clădirile industriale au loc degajări importante de gaze, vapori sau substanțe sub formă de pulberi care pot avea o acțiune toxică dăunătoare asupra organismului uman și de multe ori asupra utilajelor și instalațiilor existente în incintele respective ceea ce impune prevederea unor sisteme pentru captarea și eventual neutralizarea acestora, impunând debitul necesar de aer pentru diluarea lor și a unor restricții privind recircularea aerului interior sau a grupării diferitelor sisteme de evacuare. În Normele republicane de protecția muncii sunt indicate concentrațiile de vârf și respectiv concentrațiile admisibile pe durata schimbului de lucru pentru substanțe sub formă de pulberi.

Apariția degajărilor de substanțe inflamabile sau care în amestec în anumite concentrații cu aerul interior prezintă pericol de explozie face necesară prevederea în NRPM a temperaturilor de aprindere și inflamabilitate, precum și limitele inferioară și superioară ale concentrațiilor lor din punct de vedere al exploziei, modul de păstrare și eventual stingerea incendiilor.

În multe situații pot apărea fluxuri radiante mult peste limitele suportabile ale organismului uman. Sunt procese tehnologice și incinte destinate creșterii industrializate a plantelor și animalelor, incinte pentru păstrarea legumelor, fructelor și alimentelor sau în cazul unor încăperi în care au loc procese speciale, pentru care pot apărea particularități ca:

necesitatea asigurării unor valori “ti și i” în afara limitelor confortului termic, constantă pe toată perioada anului sau în trepte (pe cicluri biologice sau de fabricație);

asigurarea unor compoziții ale aerului interior diferite de cea normală ce exclude prezența oamenilor pentru activități de lungă durată;

necesitatea asigurării unei ionizări speciale a aerului interior și a unei purități deosebite în incintele respective.

Dacă se are în vedere că anumite procese tehnologice pot fi însoțite de zgomote, vibrații, radiații ultrascurte, radiații nucleare și de tip laser, radiații electromagnetice, apare necesitatea existenței unor restricții suplimentare pentru ansamblul factorilor care condiționează microclima interioară și care este structurată din punct de vedere al protecției muncii pe trei nivele:

Norme republicane de protecția muncii- valabile la nivelul tuturor unităților;

Norme unice de protecția muncii- specifice ramurilor industriale;

Norme specifice de protecție- caracteristice unor domenii e pot avea particularități și completări până la nivelul secțiilor.

Toate aceste particularități, precum și condițiile impuse de igienă și tehnica securității muncii, au dus la apariția unei legislații speciale care pleacă de la riscul de accidente și îmbolnăviri profesionale și urmărește, pe fiecare verigă a procesului de producție factorii de risc în paralel cu căile și mijloacele de combatere a lor și care se regăsesc și în Normele republicane de protecția muncii. Schematic acest lucru se poate urmări în figura 17.1.

Fig. 8.1 Corelații între factorii de risc și căile și mijloacele de combatere.

8.3 Limite ale factorilor de microclimat

în domeniul industrial

Temperatura aerului interior. Din punct de vedere al confortului în Normele republicane de protecția muncii apare limitarea temperaturii interioare, umidității și vitezei aerului în funcție de categoria de muncă (ti, ).

Prin categorie de muncă se înțelege starea de efort fizic depus de om, măsurabil prin cantitatea de căldură cedată de om mediului ambiant, valori stabilite experimental prin încercări în încăperi speciale. Sub acest aspect se regăsesc:

– activități statice qOM<140 W/persoană;

– muncă fizică ușoară 141<qOM<200 W/persoană;

– muncă fizică medie 201<qOM<350 W/persoană;

– muncă fizică grea qOM>351 W/persoană.

Corelația dintre temperatura interioară minimă și viteza maximă a aerului interior în funcție de categoria de muncă este dată în tabelul 8.2.

Tabelul 8.2 Corelația dintre

Din punct de vedere tehnologic limitarea temperaturii apare în funcție de procesul tehnologic. Astfel:

ti=20(0,11)0C pentru încăperi termostatate, valoare ce trebuie menținută tot timpul și pentru realizarea în teren a unor implicații importante din punct de vedere constructiv utilizându-se soluții de tip masiv fără ferestre sau cu reducere la minim a acestora și numai pentru orientare N sau de tip casă în casă, cu circulație de aer încălzit sau răcit între structura interioară și exterioară. De asemenea apar implicații și asupra sistemelor de ventilare și a aparaturii de automatizare. Aceste încăperi sunt destinate unor secții din industria aparatelor de precizie, mecanică fină, optică, pentru etalonări și operații metrologice, ti=+200C constituind unul din parametrii de referință pentru condițiile normal tehnice.

ti=3710 (15) 0C, temperaturi variabile necesare în incintele pentru creșterea la scară industrială a păsărilor și animalelor; modificarea temperaturii de la valori maxime corespunzătoare începutului ciclului biologic, se face în trepte până la valoarea minimă;

ti=2…5 0C în încăperi cu atmosferă controlată unde se păstrează legumele și fructele un timp îndelungat;

ti=-30…+50 0C pentru păstrarea alimentelor (valori negative) sau pentru testarea unor produse destinate exportului, când în timpul transportului sau în țara respectivă există temperaturi diferite decât în țara unde se execută.

Umiditatea aerului interior. Acest parametru este corelat cu temperatura aerului interior, ti, și cu categoria de muncă în sezonul cald și limitată la valori 65% în sezonul rece pentru a limita pericolul de condensare a vaporilor de apă pe suprafețele interioare a elementelor de construcție.

Din punct de vedere tehnologic sunt situații când pentru alimentarea calității produselor (industria textilă, alimentară) este necesară o umiditate relativă i=65…70%, chiar în situația de vară, când starea aerului interior este plasată în zona de zăpușeală. În incintele de păstrare a legumelor și fructelor umiditatea relativă este cuprinsă între 95…98%, împiedicând astfel procesele de evapo-transpirație, diminuând la minim scara lor.

Viteza de mișcare a aerului interior. Din punctul de vedere al confortului, viteza aerului este corelată cu temperatura minimă a aerului interior și uneori cu temperatura aerului refulat, în sensul că pentru temperaturi ale acestuia mai mari de 28 0C se pot admite viteze de circulație a aerului interior către 0,5 m/s. Din punct de vedere tehnologic în cazul secțiilor de prelucrări fine sau la prelucrarea unor piese de lungimi mari este necesară micșorarea vitezei aerului pentru a limita apariția de temperatură pe orizontală. De asemenea la depozitarea în vrac a cerealelor și a legumelor apare necesitatea vehiculării permanente a unor debite de aer, de regulă cu viteze mici.

Viteza medie de radiație. Valoarea globală a temperaturii medii de radiație, tmr=Siti/Si nu mai este satisfăcătoare și apar restricții privitor la temperatura superficială a diferitelor elemente interioare (de construcție sau utilaje) ce se limitează la max. 55 0C. Minimal, iarna pentru evitarea senzației de radiație rece provocată în general de elementele de delimitare exterioare sau de pardoseli. În cazul incintelor cu degajări mari de umiditate apare necesitatea limitării temperaturii superficiale minime a acoperișurilor, care în principiu trebuie să fie tmrt+1 0C (t- temperatura punctului de rouă corespunzătoare stării aerului interior în zone superioare.

În ambele situații e necesară prevederea unor instalații de ventilare care trebuie să asigure ridicarea temperaturii superficiale pe fața interioară a elementelor de construcție.

În cazul sectoarelor calde (turnătorii, forje) este necesară limitarea fluxului radiant , corelat cu durata de expunere:

Conform NRPM în aceste cazuri este necesară prevederea unor instalații pentru dușuri de aer, ecranarea suprafețelor calde sau utilizarea unor pânze locale de apă, care, fie limitează fluxul radiant receptat de om, fie că ajută la intensificarea schimbului termic om-mediu.

Puritatea aerului. Procesele tehnologice din camerele albe (electronică, mecanică fină, industrie farmaceutică) impun restricții deosebite privitor la concentrația prafului și a granulometriei.

Pe platformele industriale datorită poluării atmosferei înconjurătoare e necesar, pe lângă operațiile de filtrare a aerului exterior, și prevederea, pe circuitul aerului proaspăt de instalații speciale de reținere sau neutralizare a diferitelor noxe conținute de aerul exterior, până la limitele admisibile sau sub acestea dacă în interior au loc degajări similare.

O situație aparte o reprezintă atmosfera controlată unde pe lângă condițiile de temperatură și umiditate este necesară menținerea unei compoziții a aerului diferită de cea normală: azot, max. 5% O2, 5% CO2. Această compoziție reduce la minim metabolismul fructelor și legumelor ce se păstrează în aceste incinte.

Gradul de ionizare. Datorită poluării aerului atmosferic scade concentrația ionilor mici negativi, care au o acțiune benefică asupra organismelor vii, în detrimentul ionilor mari pozitivi și mai mult prin ciocnirea acestora de pereții canalelor concentrația acestora se diminuează sau chiar se anulează până la intrarea în încăpere. În domeniul industrial s-a stabilit pe cale experimentală că prin asigurarea unor grade de ionizare corespunzătoare a aerului, se accelerează procesul de creștere al plantelor și animalelor, sporurile de producție fiind însemnate. Soluția optimă este de a se prevedea aparate de ionizarea aerului în imediata apropiere a încăperilor ventilate.

Nivelul de zgomot. Procesele tehnologice sunt însoțite de producerea de zgomot: vibrații, radiații ultrascurte care provoacă acțiuni dăunătoare aparatului auditiv, asupra circulației sanguine sau în cazul unor intensități mai mari sau acțiunii de lungă durată chiar a sistemului nervos central. Din punctul de vedere al ventilării, este necesar ca zgomotul provocat de instalația de ventilare să fie mai mic decât nivelul de zgomot tehnologic.

Factorii biologici. Dacă în ventilarea clădirilor social-culturale și administrative mai este încă o problemă de opțiune, datorită implicațiilor economice și energetice în domeniul ventilării industriale există obligativitatea prin lege, ca în procesele tehnologice, pe lângă asigurarea parametrilor tehnico-economici scontați să se asigure și realizarea condițiilor de tehnica securității și de protecția muncii. În afara de aceasta conform Legii mediului aerul evacuat din instalațiile de ventilare industrială trebuie “purificat” înainte de a fi evacuat în atmosferă pentru limitarea poluării acesteia.

Prin poluare se înțelege introducerea în atmosferă a unor substanțe ce pot modifica compoziția normală a acesteia, având drept urmare acțiunea dăunătoare asupra stării de confort și sănătate a oamenilor sau poate provoca daune economice. Poluarea este rezultatul impactului industrial cu mediul natural și este datorată în mare măsură lipsei de eficiență a instalațiilor de reținere și neutralizare a noxelor rezultate din diverse procese industriale, a diminuării vizibile a spațiilor verzi și a calității apelor care au dus la modificarea ciclurilor de bază ale principalelor evenimente din natură.

În conformitate cu articolele din legea mediului și a ordinului de aplicare a acestora este necesară înlocuirea sau retehnologizarea tuturor proceselor poluante și prevederea acestora cu instalații speciale prin care să se limiteze poluarea mediului înconjurător.