ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 2 (62), 2021


Аварийная вентиляция чистых помещений


Попов В. М., Бараков А. В., Кузнецов С. Н.

 

Попов В. М., д-р техн. наук, проф. кафедры электротехники, теплотехники и гидравлики, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)253-92-85

Бараков А. В., д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой теоретической и промышленной теплоэнергетики, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, e-mail: pt_vstu@mail.ru

Кузнецов С. Н., д-р техн. наук, доц., проф. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)271-53-21, e-mail: teplosnab_kaf@vgasu.vrn.ru

 
 
Постановка задачи. В современной промышленности для обеспечения контроля за состоянием воздушной среды часто используют технологии чистых помещений. Использование токсичных газов в чистых помещениях может приводить к аварийным ситуациям, для ликвидации которых необходима аварийная вентиляция. Для расчета аварийного воздухообмена необходимо создание модели аварийного воздухообмена, учитывающей значительное количество влияющих факторов.
Результаты. Модель аварийного воздухообмена для чистого помещения разработана на основе уравнения материального баланса по вредному газу, выделяющемуся из оборудования при возникновении аварийной ситуации. Получено решение модели аварийного воздухообмена для чистого помещения, позволяющее рассчитать концентрации вредного газа в зависимости от расчетной аварийной ситуации. Исследованы свойства полученного решения. Введено понятие аккумулирующей способности вентилируемого помещения и оценено влияние аккумулирующей способности на изменение концентраций вредного газа.
Выводы. Выполненные расчеты позволяет глубже понять процессы развития аварийной ситуации в чистом помещении и учесть эти риски при проектировании аварийной вентиляции чистых помещений.
 
Ключевые слова: чистые помещения, аварийная вентиляция, аварийная ситуация, аккумулирующая способность вентилируемого помещения, концентрация вредного газа.


DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.005

 

Библиографический список

1. Мелькумов, В. Н. Моделирование задымленности помещений сложной конфигурации в начальной стадии пожара / В. Н. Мелькумов, С. Н. Кузнецов, В. В. Гулак // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. — 2010. — № 3 (19). — С. 131—139.
2. Мелькумов, В. Н. Нестационарное поле концентраций природного газа в скважине при его утечке из подземного газопровода / В. Н. Мелькумов, С. Н. Кузнецов, С. П. Павлюков, А. В. Черемисин // Приволжский научный журнал. — 2008. — № 4 (8). — С. 98—103.
3. Мелькумов, В. Н. Нестационарные процессы формирования системами вентиляции воздушных потоков в помещениях / В. Н. Мелькумов, С. Н. Кузнецов, К. А. Скляров, А. В. Черемисин // Известия ОрелГТУ. Сер.: Строительство. Транспорт. — 2007. — № 3—15 (537). — С. 36—39.
4. Мелькумов, В. Н. О методике расчета концентраций природного газа при наличии утечки из подземного газопровода / В. Н. Мелькумов, С. Н. Кузнецов, И. Г Лачугин., А. А Свиридов. // Вестник ВГТУ, Сер.: Энергетика. — 2001. — Вып. 7.1. — С. 72—75.
5. Полосин, И. И. Моделирование вентиляционных процессов в производственных помещениях с проемами в междуэтажных перекрытиях / И. И. Полосин, А. В. Дерепасов // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. — 2011. — № 2 (22). — С. 43—51.
6. Полосин, И. И. Расчет требуемого воздухообмена в офисном помещении при организации персональной системы вентиляции / И. И. Полосин, Д. В. Лобанов // Приволжский научный журнал. — 2014. — № 1 (29). — С. 56—60.
7. Эльтерман, В. М. Вентиляция химических производств / В. М. Эльтерман. — М.: Химия, 1971. — 238 с.
8. Эльтерман, В. М. Теоретические и экспериментальные основы вентиляции производств с выделением токсичных газов и паров: дис. … д-ра тех. наук / В. М. Эльтерман. — М., 1973. — 314 с.
9. ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2013. Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Low-Rise Residential Buildings. — Atlanta: ASHRAE, 2013.
10. Beggs, C. B. A quantitative method for evaluating the germicidal effect of upper room UV fields / C. B. Beggs, P. A. Sleigh // Journal of Aerosol Science. — 2002. — № 33. — P. 1681—1699.
11. Dijkstra, D. Ventilation efficiency in a low-energy dwelling setting — a parameter study for larger rooms / D. Dijkstra, M. G. Loomans, J. L. M. Hensen, B. E. Cremers // Proceedings of the 14th International Conference on Indoor Air Quality and Climate (Indoor Air—2016). — 2016. — P. 8.
12. Fedotov, А. Saving energy in cleanrooms / А. Fedotov // Cleanroom Technol. — 2014. — Vol. 22, № 8. — P. 14—18.
13. Khoo, C. Y. An experimental study on the influences of air change rate and free area ratio of raised-floor on cleanroom particle concentrations / C. Y. Khoo, C. C. Lee, S. C. Hu // Build. Environ. — 2012. — № 48 (1). — P. 84—88.
14. Kircher, K. Cleanroom energy efficiency strategies: Modeling / K. Kircher, X. Shi, S. Patil, K. M. Zhang // Energy Build. — 2010. — Vol. 42, № 3. — P. 282—289.
15. Loomans, M. G. Energy demand reduction in pharmaceutical cleanrooms through optimization of ventilation / M. G. Loomans, P. C. A. Molenaar, H. S. M. Kort, P. H. J. Joosten // Energy Build. — 2019. — 109346. — https://doi.org/10.1016.
16. Molenaar, P. Ventilation efficiency in pharmaceutical cleanrooms — Pilot study graduation / P. Molenaar // Eindhoven University of Technology. — 2016.
17. Noakes, C. J. Mathematical models for assessing the role of airflow on the risk of airborne infection in hospital wards / C. J. Noakes, P. A. Sleigh // J. R. Soc. Interface. — 2009. — Suppl 6. — P. S791—S800.
18. Ogunsola, O. T. ASHRAE Research Project Report 1399-RP: Survey of particle production rates from process activities in pharmaceutical and biological cleanrooms / O. T. Ogunsola, J. Wang, L. Song. — Oklahoma, 2018.
19. Reinmüller, B. People as a Contamination Source — Clothing Systems / B. Reinmüller // Dispersion and Risk Assessment of Airborne Contaminants in Pharmaceutical Cleanrooms. — Building Services Enginiring Bulletin. — 2001. — № 56. — P. 54—77.
20. Sun, J. M. W. Cleanroom pressurization strategy update-Quantification and validation of minimum pressure differentials for basic configurations and applications / J. M. W. Sun, K. Flyzik // ASHRAE Trans. — 2013. — Part 1. — P. 16.
21. Tschudi, W. Energy efficiency strategies for cleanrooms without compromising environmental conditions / W. Tschudi, D. Faulkner, A. Hebert // ASHRAE Transactions. — 2005. — Vol. 111, part 2, № 2. — P. 637—645.
22. Villafruela, J. M. Comparison of air change efficiency, contaminant removal effectiveness and infection risk as IAQ indices in isolation rooms / J. M. Villafruela, F. Castro, J. F. San Jose, J. Saint-Martin // Energy Build. — 2013. — Vol. 57. — P. 210—219.
23. Whyte, W. The application of the ventilation equations to cleanrooms; Part 2: Decay of contamination / W. Whyte,W. M. Whyte, T. Eaton // Clean Air and Containment Review. — 2014. — № 20. — P. 4—9.
24. Xie, X. How far droplets can move in indoor environments-revisiting the Wells evaporation-falling curve / X. Xie, Y. Li, A. T. Chwang, P. L. Ho, W. H. Seto// Indoor Air. — 2007. — Jun., № 17 (3). — P. 211—25.


 

Ссылка для цитирования

Попов, В. М. Аварийная вентиляция чистых помещений / В. М. Попов, А. В. Бараков, С. Н. Кузнецов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 2 (62). - С. 70-77. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.005.

 
 
 
 

English version 

 

Emergency Ventilation of Clean Rooms

Popov V. M., Barakov A. V., Kuznetsov S. N.
 
 

Popov V. M., D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Electrical Engineering, Heat Engineering and Hydraulics, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 253-92-85

Barakov A. V., D. Sc. in Engineering, Prof., Head of the Dept. of Theoretical and Industrial Heat Power Engineering, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, e-mail: pt_vstu@mail.ru

Kuznetsov S. N., D. Sc. in Engineering, Assoc. Prof., Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473)271-53-21, e-mail: teplosnab_kaf@vgasu.vrn.ru


 
Statement of the problem. In modern industry, clean room technology is commonly used to monitor the state of the air. The use of toxic gases in clean rooms might result in emergencies that call for emergency ventilation. In order to calculate the emergency air exchange, it is necessary to design a model of emergency air exchange considering a significant number of influencing factors.
Results. The model of emergency air exchange for a clean room is developed based on the equation of material balance on the harmful gas allocated from the equipment in case of an emergency. The solution of the model of the emergency air exchange for a clean room is obtained allowing the concentrations of harmful gas to be calculated depending on a specific emergency. The properties of the resulting solution are investigated. The concept of accumulating capacity of the ventilated room is introduced and the influence of accumulating capacity on change of concentrations of harmful gas is evaluated.
Conclusions. The performed calculations allow one to understand the processes of development of an emergency situation in a clean room more profoundly and to allow for these risks while designing emergency ventilation of clean rooms.
 
Keywords: clean rooms, emergency ventilation, emergency, storage capacity of the ventilated room, concentration of harmful gas. 


DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.005

References

1. Mel'kumov, V. N. Modelirovanie zadymlennosti pomeshchenii slozhnoi konfiguratsii v nachal'noi stadii pozhara / V. N. Mel'kumov, S. N. Kuznetsov, V. V. Gulak // Nauchnyi vestnik VGASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2010. — № 3 (19). — S. 131—139.
2. Mel'kumov, V. N. Nestatsionarnoe pole kontsentratsii prirodnogo gaza v skvazhine pri ego utechke iz podzemnogo gazoprovoda / V. N. Mel'kumov, S. N. Kuznetsov, S. P. Pavlyukov, A. V. Cheremisin // Privolzhskii nauchnyi zhurnal. — 2008. — № 4 (8). — S. 98—103.
3. Mel'kumov, V. N. Nestatsionarnye protsessy formirovaniya sistemami ventilyatsii vozdushnykh potokov v pomeshcheniyakh / V. N. Mel'kumov, S. N. Kuznetsov, K. A. Sklyarov, A. V. Cheremisin // Izvestiya OrelGTU. Ser.: Stroitel'stvo. Transport. — 2007. — № 3—15 (537). — S. 36—39.
4. Mel'kumov, V. N. O metodike rascheta kontsentratsii prirodnogo gaza pri nalichii utechki iz podzemnogo gazoprovoda / V. N. Mel'kumov, S. N. Kuznetsov, I. G Lachugin., A. A Sviridov. // Vestnik VGTU, Ser.: Energetika. — 2001. — Vyp. 7.1. — S. 72—75.
5. Polosin, I. I. Modelirovanie ventilyatsionnykh protsessov v proizvodstvennykh pomeshcheniyakh s proemami v mezhduetazhnykh perekrytiyakh / I. I. Polosin, A. V. Derepasov // Nauchnyi vestnik VGASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2011. — № 2 (22). — S. 43—51.
6. Polosin, I. I. Raschet trebuemogo vozdukhoobmena v ofisnom pomeshchenii pri organizatsii personal'noi sistemy ventilyatsii / I. I. Polosin, D. V. Lobanov // Privolzhskii nauchnyi zhurnal. — 2014. — № 1 (29). — S. 56—60.
7. El'terman, V. M. Ventilyatsiya khimicheskikh proizvodstv / V. M. El'terman. — M.: Khimiya, 1971. — 238 s.
8. El'terman, V. M. Teoreticheskie i eksperimental'nye osnovy ventilyatsii proizvodstv s vydeleniem toksichnykh gazov i parov: dis. … d-ra tekh. nauk / V. M. El'terman. — M., 1973. — 314 s.
9. ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2013. Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Low-Rise Residential Buildings. — Atlanta: ASHRAE, 2013.
10. Beggs, C. B. A quantitative method for evaluating the germicidal effect of upper room UV fields / C. B. Beggs, P. A. Sleigh // Journal of Aerosol Science. — 2002. — № 33. — P. 1681—1699.
11. Dijkstra, D. Ventilation efficiency in a low-energy dwelling setting — a parameter study for larger rooms / D. Dijkstra, M. G. Loomans, J. L. M. Hensen, B. E. Cremers // Proceedings of the 14th International Conference on Indoor Air Quality and Climate (Indoor Air—2016). — 2016. — P. 8.
12. Fedotov, А. Saving energy in cleanrooms / А. Fedotov // Cleanroom Technol. — 2014. — Vol. 22, № 8. — P. 14—18.
13. Khoo, C. Y. An experimental study on the influences of air change rate and free area ratio of raised-floor on cleanroom particle concentrations / C. Y. Khoo, C. C. Lee, S. C. Hu // Build. Environ. — 2012. — № 48 (1). — P. 84—88.
14. Kircher, K. Cleanroom energy efficiency strategies: Modeling / K. Kircher, X. Shi, S. Patil, K. M. Zhang // Energy Build. — 2010. — Vol. 42, № 3. — P. 282—289.
15. Loomans, M. G. Energy demand reduction in pharmaceutical cleanrooms through optimization of ventilation / M. G. Loomans, P. C. A. Molenaar, H. S. M. Kort, P. H. J. Joosten // Energy Build. — 2019. — 109346. — https://doi.org/10.1016.
16. Molenaar, P. Ventilation efficiency in pharmaceutical cleanrooms — Pilot study graduation / P. Molenaar // Eindhoven University of Technology. — 2016.
17. Noakes, C. J. Mathematical models for assessing the role of airflow on the risk of airborne infection in hospital wards / C. J. Noakes, P. A. Sleigh // J. R. Soc. Interface. — 2009. — Suppl 6. — P. S791—S800.
18. Ogunsola, O. T. ASHRAE Research Project Report 1399-RP: Survey of particle production rates from process activities in pharmaceutical and biological cleanrooms / O. T. Ogunsola, J. Wang, L. Song. — Oklahoma, 2018.
19. Reinmüller, B. People as a Contamination Source - Clothing Systems / B. Reinmüller // Dispersion and Risk Assessment of Airborne Contaminants in Pharmaceutical Cleanrooms. — Building Services Enginiring Bulletin. — 2001. — № 56. — P. 54—77.
20. Sun, J. M. W. Cleanroom pressurization strategy update-Quantification and validation of minimum pressure differentials for basic configurations and applications / J. M. W. Sun, K. Flyzik // ASHRAE Trans. — 2013. — Part 1. — P. 16.
21. Tschudi, W. Energy efficiency strategies for cleanrooms without compromising environmental conditions / W. Tschudi, D. Faulkner, A. Hebert // ASHRAE Transactions. — 2005. — Vol. 111, part 2, № 2. — P. 637—645.
22. Villafruela, J. M. Comparison of air change efficiency, contaminant removal effectiveness and infection risk as IAQ indices in isolation rooms / J. M. Villafruela, F. Castro, J. F. San Jose, J. Saint-Martin // Energy Build. — 2013. — Vol. 57. — P. 210—219.
23. Whyte, W. The application of the ventilation equations to cleanrooms; Part 2: Decay of contamination / W. Whyte,W. M. Whyte, T. Eaton // Clean Air and Containment Review. — 2014. — № 20. — P. 4—9.
24. Xie, X. How far droplets can move in indoor environments-revisiting the Wells evaporation-falling curve / X. Xie, Y. Li, A. T. Chwang, P. L. Ho, W. H. Seto// Indoor Air. — 2007. — Jun., № 17 (3). — P. 211—25.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS