RU2059219C1

RU2059219C1 - Method of investigation of air distribution in rooms

Info

Publication number: RU2059219C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Андросов; Е.П. Вишневский; В.Г. Пимкин; Е.В. Тараканов; В.А. Уткин
Original assignee: Войсковая часть 33491
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method refers to investigation of air distribution in rooms with the aid of indicating gas. It envisages establishement of constant flow rate of indicating gas in room for the course of preset time followed by its stopping. Then samples are taken with predetermined periodicity, gas concentration is measured by means of gas chromatography and these data are compared with specified distribution measured in advance. EFFECT: improved autenticity of investigations. 1 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию распределения и кондиционирования воздуха в помещениях и может быть использовано, например, при оценке эффективности вентиляционных систем эксплуатационных помещений. The invention relates to the study of the distribution and conditioning of indoor air and can be used, for example, in assessing the effectiveness of ventilation systems in production facilities.

Известен способ исследования распределения воздуха в помещениях с использованием газов-индикаторов, в качестве которых применяют, например, гексафторид серы и фреон [1]
Однако ввиду нелинейности градуировочных характеристик, а также из-за недостаточной точности существующих методов анализа указанные индикаторы не отвечают в полной мере задачам исследования вентиляции помещений, в воздушной среде которых могут присутствовать такие высокотоксичные вещества, как, например, газообразный фтор или фтористый водород, с предельно допустимой концентрацией менее 0,001 мг/м³.A known method of studying the distribution of air in rooms using indicator gases, which are used, for example, sulfur hexafluoride and freon [1]
However, due to the nonlinearity of the calibration characteristics, and also due to the insufficient accuracy of the existing analysis methods, these indicators do not fully meet the objectives of studying the ventilation of rooms in the air of which highly toxic substances such as gaseous fluorine or hydrogen fluoride can be present, with the utmost permissible concentration of less than 0.001 mg / m ³ .

Известно также использование в качестве газа-индикатора смеси паров этилового спирта с азотом в соотношении, об. Пары этилового спирта 1-3 Азот 97-99 для исследования распределения воздуха в помещениях [2] Указанный способ обеспечивает необходимое качество получаемых результатов газохроматографического анализа. It is also known to use a mixture of ethyl alcohol and nitrogen vapors in a ratio, vol. Pairs of ethyl alcohol 1-3 Nitrogen 97-99 for the study of the distribution of air in the premises [2] This method provides the necessary quality of the results of gas chromatographic analysis.

Однако в этом способе неудовлетворительной является схема проведения экспериментальных исследований, которая предусматривает ввод газа-индикатора в поток приточного воздуха с последующей регистрацией его концентрацией в различных точках помещения. However, in this method, the experimental research scheme is unsatisfactory, which involves the introduction of an indicator gas into the supply air stream, followed by its concentration at various points in the room.

Наличие неравномерности распределения концентраций газа-индикатора по объему помещения в установившихся условиях не обеспечивает возможности однозначного выбора точек-постов измерений и не позволяет получить полную интегральную оценку эффективности воздухораспределения. Результаты исследований по такой схеме, независимо от типа используемого газа-индикатора, дают лишь частичную характеристику проветриваемости отдельных мест и углов помещения, не оценивая общей доли полезно используемого воздуха для ассимиляции токсичных веществ по отношению к общему количеству притока и вытяжки. К тому же регистрация концентраций газа-индикатора в различных точках объемного помещения требует значительных затрат времени. The presence of uneven distribution of gas concentrations of the indicator over the volume of the room under steady conditions does not provide the possibility of an unambiguous choice of measurement points and posts and does not allow a complete integral assessment of air distribution efficiency. The results of studies according to this scheme, regardless of the type of indicator gas used, give only a partial characterization of the ventilation of individual places and room corners, without assessing the total fraction of useful air used for the assimilation of toxic substances in relation to the total amount of inflow and exhaust. In addition, the registration of indicator gas concentrations at various points in the volumetric space requires a significant investment of time.

Задача изобретения получение полной интегральной оценки эффективности вентиляционной системы эксплуатационных помещений с минимальными материальными затратами. The objective of the invention is to obtain a complete integrated assessment of the effectiveness of the ventilation system of production facilities with minimal material costs.

Испытания предлагается проводить в переходном режиме от одного установившегося состояния к другому. Причем наблюдение за изменением концентрации осуществляется только в одной точке. The tests are proposed to be carried out in transition from one steady state to another. Moreover, the change in concentration is monitored only at one point.

Решение задачи достигается тем, что газ-индикатор вводят в поток приточного воздуха с заданным расходом до достижения установившегося распределения концентраций по объему вентилируемых помещений, после чего подачу газа прекращают и проводят отбор проб воздуха на исходящей струе в одной фиксированной точке вытяжного воздуховода, являющейся наиболее представительной, поскольку все количество газа-индикатора, сосредоточенное внутри помещения, проходит через эту точку. Отбор воздушных проб начинают с момента отключения подачи газа-индикатора и проводят через определенные временные интервалы, пока его концентрация не снизится до уровня, cоизмеримого с порогом чувствительности газохроматографического метода анализа. Полученные монотонно убывающие зависимости "концентрация-время" являются откликом исследуемого объекта на единичное возмущение типа функции Хевисайда. С использованием математического описания динамики проветривания вентилируемых объемов, например, в виде уравнения Селиверстова, путем соответствующей обработки вычисляют интегральные параметры, характеризующие эффективность воздухораспределения. Полученные оценки на минимальном количестве экспериментального материала позволяют исчерпывающим образом характеризовать исследуемые системы распределения воздуха в помещениях. The solution is achieved by the fact that the indicator gas is introduced into the supply air stream at a predetermined flow rate until a steady distribution of concentrations is reached over the volume of ventilated rooms, after which the gas supply is stopped and air sampling is performed on the outgoing stream at one fixed point of the exhaust duct, which is the most representative , since the entire amount of indicator gas concentrated inside the room passes through this point. Air sampling starts from the moment the indicator gas is turned off and is carried out at certain time intervals until its concentration drops to a level comparable to the sensitivity threshold of the gas chromatographic analysis method. The monotonously decreasing concentration-time dependences obtained are the response of the object under study to a single perturbation of the type of Heaviside function. Using a mathematical description of the dynamics of ventilation of ventilated volumes, for example, in the form of the Seliverstov equation, the integral parameters characterizing the air distribution efficiency are calculated by appropriate processing. The obtained estimates on the minimum amount of experimental material allow exhaustive characterization of the studied air distribution systems in the rooms.

На чертеже представлена схема осуществления способа исследования распределения воздуха в помещениях. The drawing shows a diagram of a method for studying the distribution of air in the premises.

Схема включает баллон 1 с газом-индикатором, редуктор 2, регулятор 3 расхода, капиллярный расходомер 4, пробоотборное устройство 5, блок 6 хроматографического анализа и исследуемое помещение 7. The scheme includes a cylinder 1 with an indicator gas, a reducer 2, a flow regulator 3, a capillary flow meter 4, a sampling device 5, a chromatographic analysis unit 6, and a test room 7.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Открытием редуктора 2 устанавливают заданный расход газа-индикатора, достаточный для формирования исходной концентрации в точке отбора, на несколько порядков превышающей порог чувствительности газохроматографического метода анализа и не выходящей за нижний предел взрываемости, и уровень предельно допустимой концентрации (ПДК) используемого газа-индикатора. Требуемый расход поддерживают регулятором 3 и контролируют с помощью капиллярного расходомера 4. Ввод газа-индикатора в поток приточного воздуха в помещение осуществляют в течение времени, равного (3-4)/К,
К L/V (1) где К кратность воздухообмена в помещении, 1 /ч;
L расход вентиляционного воздуха, м³/ч;
V объем исследуемого помещения, м³.By opening the reducer 2, a predetermined indicator gas flow rate is established, sufficient for the formation of the initial concentration at the sampling point, several orders of magnitude higher than the sensitivity threshold of the gas chromatographic analysis method and not exceeding the lower explosive limit, and the level of maximum permissible concentration (MPC) of the indicator gas used. The required flow rate is supported by the regulator 3 and controlled by a capillary flow meter 4. The indicator gas is introduced into the supply air stream into the room for a time equal to (3-4) / K,
K L / V (1) where K is the multiplicity of air exchange in the room, 1 / h;
L consumption of ventilation air, m ³ / h;
V volume of the investigated premises, m ³ .

Так, например, для эксплуатационного помещения объемом ≈900 м³, имеющим аварийную вентиляцию с расходом L

7000 м³/ч, время ввода газа-индикатора составляет 0,5 ч. По истечении указанного времени перекрытием редуктора 2 прекращают подачу газа-индикатора и начинают отбор проб воздуха на исходящей струе (из вытяжного воздуховода) с помощью газоотборного устройства. Периодичность τ_N отбора проб зависит от характеристик газоотборного устройства и вида используемого газа-индикатора. Как правило
τ_N

(2) где N количество проб, удовлетворяющее неравенству. 3 ≅ N ≅ 10;
К кратность воздухообмена 1/ч.So, for example, for a production room with a volume of ≈900 m ³ having emergency ventilation with a flow rate L

7000 m ³ / h, the time for introducing the indicator gas is 0.5 hours. After the indicated time has passed, by shutting off the reducer 2, the indicator gas is stopped and air sampling on the outgoing stream (from the exhaust duct) is started using a gas sampling device. The sampling frequency τ _N depends on the characteristics of the gas sampling device and the type of indicator gas used. Usually
τ _N

(2) where N is the number of samples satisfying the inequality. 3 ≅ N ≅ 10;
To the multiplicity of air exchange 1 / h.

По достижении уровня концентрации, соответствующего порогу чувствительности используемого метода индикации, исследование прекращают. Для анализа воздушных проб могут быть использованы хроматографа. Спад концентрации примеси в вентилируемом объеме после прекращения действия источника выделения описывается зависимостью
q(τ) q_oe ^- ^αKτ (3) где q_o концентрация примеси в момент времени τ 0;
τ время;
α коэффициент эффективности (α ≅ 1);
К кратность воздухообмена.Upon reaching a concentration level corresponding to the threshold of sensitivity of the used method of indication, the study is stopped. A chromatograph may be used to analyze air samples. The decline in the concentration of impurities in the ventilated volume after the termination of the source of release is described by the dependence
q (τ) q _o e ^- ^α Kτ (3) where q _{o is} the impurity concentration at time τ 0;
τ time;
α efficiency coefficient (α ≅ 1);
To the multiplicity of air exchange.

Величина коэффициента эффективности характеризует степень неравномерности распределения параметров воздушной среды в помещении и зависит от схемы организации воздухообмена. При равномерном распределении приточного воздуха в помещении α= 1. С помощью коэффициента α оценивается количество воздуха, фактически участвующего в проветривании объема по отношению к общему расходу, и по сути характеризуется степень использования потенциальных возможностей системы вентиляции, обусловленных ее производительностью. The value of the efficiency coefficient characterizes the degree of uneven distribution of the parameters of the air in the room and depends on the organization of air exchange. With a uniform distribution of the supply air in the room, α = 1. Using the coefficient α, the amount of air actually participating in the ventilation of the volume with respect to the total flow is estimated, and in fact, the degree of use of the potential capabilities of the ventilation system due to its performance is characterized.

Экспериментальные данные проб воздуха обрабатывают математически, в результате чего вычисляют показатели, в частности интегральный параметр α, количественным образом характеризующий воздухораспределение в исследуемом эксплуатационном помещении. The experimental data of air samples are processed mathematically, as a result of which the indicators are calculated, in particular the integral parameter α, which quantitatively characterizes the air distribution in the investigated production room.

Claims

METHOD FOR RESEARCH AIR DISTRIBUTION IN PREMISES by introducing an indicator gas into the supply air stream, followed by air sampling and gas chromatographic analysis of the indicator concentration, characterized in that, in order to improve the accuracy of assessing the integral ventilation efficiency, air sampling is carried out at successive fixed time points after switching off the gas indicator input on the jet leaving the room with preliminary achievement of the established conditions for the concentration distribution of for an indicator of the volume of the room.