1. По взаимному расположению основных элементов со.

• - центральные - предназначены для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельные помещения здания. Теплота при этом через отопительные приборы передаётся воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной СО может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) котельной.

• - местные - такие СО, в которых все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении. Примером местной СО может служить отопительная печь (теплогенератор - топливник; теплопроводы - газоходы печи; отопительные приборы - стенки печи). Кроме того, к местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, а также воздушно-отопительными агрегатами.

2. По виду теплоносителя.

• - водяные;

• - паровые;

• - воздушные;

• - комбинированные (пароводяные, паровоздушные).

3. По способу циркуляции теплоносителя.

• - с естественной циркуляцией - за счёт разности плотностей холодного и горячего теплоносителя;

• - с искусственной циркуляцией - за счёт работы насоса.

4. По параметрам теплоносителя.

• - водяные низкотемпературные - с водой, нагретой до 100С;

• - водяные высокотемпературные - с температурой воды более 100С;

• - паровые низкого давления - давление пара р=0,1-0,17 МПа;

• - паровые высокого давления - давление пара р=0,17-0,3 МПа;

• - вакуум-паровые - давление пара р<0,1 МПа.

Системы водяного отопления. Устройство, принцип действия

Водяное отопление благодаря ряду преимуществ перед другими системами получило в настоящее время наиболее широкое распространение. Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы на рис.

Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) К до температуры t_г поступает через теплопровод - главный стояк 1 в подающие магистральные теплопроводы (соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками) 2. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 9 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между стояками и отопительными приборами) 13 горячая вода поступает в отопительные приборы 10, через стенки которых теплота передаётся воздуху помещения. Из отопительных приборов охлаждённая вода с температурой t_о по обратным подводкам 14, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 15 возвращается в теплогенератор К, где она снова подогревается до температуры t_г, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

В системе отопления имеется расширительный бак 4, предназначенный для вмещения прироста объёма воды при её нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны 12.

Как видно из вышеизложенного, системы водяного отопления включают в себя следующие основные элементы: теплогенератор, главный стояк, магистральные теплопроводы, стояки (ветви), подводки, отопительные приборы, расширительный бак, запорно-регулирующую арматуру.

Системы водяного отопления классифицируют по следующим признакам:

• - по способу создания циркуляции – с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные);

• - по схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь - двухтрубные (отопительные приборы присоединены по теплоносителю параллельно) и однотрубные(приборы присоединены по теплоносителю последовательно);

• - по направлению объединения отопительных приборов - вертикальные (приборы, расположенные на разных этажах последовательно присоединяются к общему вертикальному теплопроводу-стояку) и горизонтальные (к общей горизонтальной ветви присоединяются приборы, находящиеся на одном этаже);

• - по месту расположения подающих и обратных магистралей - с верхним расположением подающих магистралей (верхняя разводка) (подающие - по чердаку или под потолком верхнего этажа, обратные - по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах) и с нижним расположением обеих магистралей (нижняя разводка) (по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах);

• - по направлению движения воды в подающих и обратных магистралях - тупиковые (горячая и охлаждённая вода в магистралях движется в противоположных направлениях) и с попутным движением.

Теплопроводы систем отопления

В системах центрального отопления трубы предназначены для подачи в отопительные приборы и отвода из них расчётного количества теплоносителя, поэтому их называют теплопроводами.

Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки к отопительным приборам. В горизонтальных системах также имеются и горизонтальные ветви.

В системах центрального отопления рекомендуются к использованию при теплоносителе воде и наружных диаметрах до 60 мм стальные неоцинкованные (чёрные) водогазопроводные лёгкие трубы, а при теплоносителе паре - обыкновенные трубы (ГОСТ 3262-75*). Электросварные трубы (по ГОСТ 10704-76*) могут применяться как при воде, так и при паре независимо от диаметра. Наиболее распространение в технике отопления имеют трубы водогазопроводные обыкновенные. Трубы электросварные применяются в основном для магистральных теплопроводов. Соединяются они посредством сварки и с помощью фланцев.

Водогазопроводные трубы отличаются более толстыми стенками (что позволяет нарезать на концах труб резьбу). Для соединения водогазопроводных труб, изменения их направления и диаметра применяют соединительные части (муфты, тройники, крестовины, футорки).

Теплопроводы систем отопления следует прокладывать открыто; скрытая прокладка (в бороздах) должна быть обоснована (например, для помещений, к которым предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования). Трубы, проходящие через перекрытия, внутренние стены и т.п. прокладывают в гильзах, чтобы обеспечить их свободное перемещение при температурном расширении.

Размещение стояков. Стояки размещают, как правило, у наружных стен, в угловых помещениях - в холодных углах.

Размещение магистралей. Определяется назначением и шириной здания, видом системы отопления. В производственных зданиях магистрали прокладывают по стенам, колоннам под потолком, в средней зоне или у пола. В ряде случаев по технологическим соображениям магистрали размещают в технических этажах и подпольных каналах.

Схемы прокладки магистральных трубопроводов систем водяного отопления гражданских зданий показаны на рис. 6.3 (а,б,в - на чердаках; г, д, е - в подвалах; а, б, г, д - тупиковая схема; в, е - попутная схема движения теплоносителя).

Компенсация удлинения теплопроводов. Поскольку температура теплоносителя в СО составляет 130-150С, то стальные теплопроводы, нагреваясь, удлиняются.

Температурное удлинение теплопроводов, l, мм, определяется по формуле:

l= (t₁-t₂)l,

где:  - коэффициент линейного расширения мягкой стали, равный 0,012 мм/(мС);

t₁ - температура теплопроводов, С;

t₂ - температура воздуха, окружающего теплопровод, С;

l - длина участка теплопровода, м.

В системах водяного отопления, где колебания температуры и длина прямолинейных участков сравнительно невелики, а также имеется много углов и поворотов, компенсаторы не требуются. В зданиях высотой более семи этажей для компенсации удлинения стояков, главных стояков и длинных прямолинейных участков магистралей применяют П-образные компенсаторы, размеры которых рассчитывают.

Изоляция теплопроводов. При прокладке теплопроводов в местах, где возможно замерзание теплоносителя или где наличие горячих поверхностей опасно в пожарном отношении, а также для снижения бесполезных потерь теплоты на участках, где теплоотдача не нужна, теплопроводы покрывают теплоизоляцией. На теплопроводы наносят мастику (материал в тестообразном состоянии), либо обматывают их слоем стекловаты или теплоизоляционными жгутами и лентами, либо покрывают заранее заготовленными сегментами.

Уклоны теплопроводов. Чтобы обеспечить удаление воздуха из системы водяного отопления, попадающего в неё при заполнении системы, а также растворённого в воде, теплопроводы прокладывают с уклоном к горизонтали не менее 0,002 (2 мм на 1 м длины). В системах водяного отопления с естественной циркуляцией уклон увеличивают до 0,05-0,01. Иногда по местным условиям допускается прокладка теплопроводов горизонтально (без уклонов). При этом должна быть обеспечена скорость движения воды более 0,25 м/с.

Запорно-регулирующая арматура. Для пуска системы в работу по частям, а также выключения отдельных ветвей системы для ремонта на магистральных теплопроводах устанавливают вентиля, задвижки или краны пробковые сальниковые (рис. 6.4а, в). На стояках систем водяного отопления для гидравлической регулировки, отключения и опорожнения их ставятся запорные прямоточные вентили с косым шпинделем и краны пробковые сальниковые бронзовые.

В зданиях высотой до трёх этажей отключающая арматура на стояках не ставится, за исключением лестничных клеток, где она должна быть предусмотрена независимо от этажности здания.

На подводках к приборам двухтрубных систем водяного отопления устанавливают краны двойной регулировки типа КРДШ, обладающие повышенным гидравлическим сопротивлением, что способствует равномерности распределения воды по отопительным приборам.

На подводках к приборам однотрубных систем водяного отопления используют трёхходовые краны и КРПШ (с поворотной заслонкой и шиберные), обладающие пониженным гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает затекание в отопительные приборы достаточного количества воды для их хорошего прогрева.

Лекция 6 Гидравлический расчёт систем отопления. Общие положения

Общие положения

Системы отопления (СО) представляют собой разветвлённую сеть теплопроводов, выполняющих важную функцию распределения теплоносителя по отопительным приборам.

Цель гидравлического расчёта - определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчётном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.

При движении реальной жидкости по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление сопротивления двух видов - на трение и в местных сопротивлениях. К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентиля, краны, отопительные приборы, котлы и т.д. (другими словами, это локальные элементы системы, в которых скорость движения теплоносителя изменяется или по величине, или по направлению).

Потери давления R_т, Па, на преодоление трения на участке теплопровода с постоянным расходом теплоносителя и неизменным диаметром, определяется по формуле:

где: d - диаметр теплопровода, м;

- коэффициент гидравлического трения;

w - скорость движения теплоносителя, м/с;

ρ- плотность теплоносителя, кг/м³;

R - удельные потери давления, Па/м;

l - длина участка теплопровода, м.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па, определяются так:

где:ζ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке теплопровода.

Суммарные потери давления, возникающие при движении теплоносителя в теплопроводе циркуляционного кольца, должны быть меньше расчётно-циркуляционного давления, устанавливаемого для данной системы. Под расчётным циркуляционным давлением понимается давление, необходимое для поддержания принятого гидравлического режима СО.

При расчёте главного циркуляционного кольца (наиболее неблагоприятного в гидравлическом отношении циркуляционного контура) рекомендуется предусматривать запас давления на неучтённые сопротивления, но не более 10% расчётного давления:

(Rl+Z)_гцк=0,9р_р

Методика гидравлического расчёта

1.До гидравлического расчёта теплопроводов выполняют аксонометрическую схему СО со всей запорно-регулирующей арматурой. К составлению такой схемы приступают после того, как:

• - подсчитана тепловая мощность СО здания;

• - выбран тип отопительных приборов и определено их число для каждого помещения;

• - размещены на поэтажных планах здания отопительные приборы, подающие и обратные стояки, а на планах чердака и подвала - подающие и обратные магистрали;

• - выбрано место для теплового пункта или котельной;

• - показано на плане чердака или верхнего этажа (при совмещённой крыше) размещение расширительного бака и приборов воздухоудаления.

На планах этажей, чердака и подвала подающие и обратные стояки СО должны быть пронумерованы, а на аксонометрической схеме кроме стояков нумеруют все расчётные участки циркуляционных колец, а также указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка.

Расчётным участком называют участок теплопровода с неизменным расходом теплоносителя.

2. Выбирают главное циркуляционное кольцо. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимается кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах - кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка.

3. Определяют расчётное циркуляционное давление р_р.

р_р=р_нас+р_е либо р_р=р_расп+р_е.

где: р_нас - циркуляционное давление, создаваемое насосом или элеватором, Па;

р_расп - располагаемый напор теплосети, Па;

р_е. - давление, возникающее в системе за счёт охлаждения воды, Па

4. При расчёте по методу удельных потерь давления для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу:

,

где: k - коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчётного циркуляционного давления (k=0,35 - для СО с искусственной циркуляцией, k=0,5 - для СО с естественной циркуляцией);

l - общая длина расчётного циркуляционного кольца;

р_р - расчётное циркуляционное давление, Па.

4.Определяют расходы воды на расчётных участках G_уч, кг/ч:

где: Q_уч - тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт;

c - теплоёмкость воды, кДж/(кгК);

t_г-t_о - перепад температур воды в системе, С;

₁ и  ₂ - коэффициенты, учитывающие условия установки отопительных приборов;/в СР3 учитывать не будем/

3,6 - коэффициент перевода Вт в кДж/ч.

Ориентируясь на полученные значения R_ср и G_уч с помощью специальных таблиц /Справочник проектировщика под ред. Староверова. Отопление/, можно подобрать оптимальные диаметры труб расчётного кольца. Обычно все данные, получаемые при расчёте теплопровода, заносят в специальную таблицу /СР3/.

При расчёте отдельных участков теплопровода необходимо иметь в виду следующее:

• - местные сопротивления тройников и крестовин относят к расчётным участкам с меньшим расходом теплоносителя;

• - местные сопротивления отопительных приборов, котлов и подогревателей учитывают поровну в каждом примыкающем к ним участке.

Если по произведённому расчёту с учётом запаса до 10% расходуемое давление в системе будет больше или меньше расчётного давления р_р, то на отдельных участках кольца следует изменить диаметры труб.

После расчёта главного циркуляционного кольца рассчитывают параллельные циркуляционные кольца, которые состоят из участков главного кольца (уже рассчитанных) и дополнительных (не общих) участков, ещё не рассчитанных. Производится «увязка» потерь давления, т.е. получение равенства потерь давления на параллельно соединённых дополнительных участках других колец и не общих участках главного кольца.

СР3 Таблица гидравлического расчета трубопроводов студента_________________ гр. _______
№ уч	Тепло-вая нагруз-ка Q ;Вт		Т1 ;0С	Т2 ;0С	Расход воды G ; кг/ч	Длина участака l ; м		Диаметр d ; мм		Ск-сть воды W ;м/с	Уд. Сопративл-ение, R Па/м		Потери давл. по длине R*l; Па		Сумма местных сопротивлений		Z ; Па		Полные потери давления (Rl+Z)		Суммарные (Rl+Z)
1	2		3	4	5	6		7		8	9		10		11		12		13		14
1
2
3
4
5
6
7
8
Таблица местных сопротивлений
N участка		местные сопротивления					таблица		коэф. местных сопротивлений
1		2					3		4

ПЗ по подбору насоса+составление принципиальной схемы узла учета+автоматика. Все прорисовать на миллиметровке на вычерченном плане

Лекция 7. Вентиляция. Общие сведения. Классификация. Вредности помещений. Расчет воздухообменов. Элементы систем вентиляции. Естественная .Расчёт размеров вентиляционных каналов.

Общие сведения о вентиляции

Вентиляция - это совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях и на рабочих местах в соответствии со СНиП.

Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции.

Система вентиляции - комплекс инженерных систем и организационных мероприятий, направленных на создание в помещении воздушной среды, удовлетворяющей требованиям санитарных норм. Этого добиваются в результате удаления загрязнённого воздуха из помещения и подачи чистого наружного воздуха.

Главное предназначение вент. установок – поддержание воздушной среды помещений в состоянии, пригодном для жизнедеятельности людей и удовлетворяющем санитарным нормам.

Факторы, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции:

- избыточная теплота

- избыточные водяные пары

- газы и пары химических веществ

- токсичная и нетоксичная пыль

- радиоактивные вещества.

Воздухообменом называется частичная или полная замена воздуха, содержащего вредные выделения, чистым атмосферным воздухом.

Кратность воздухообмена - количество воздуха L, подаваемого или удаляемого за 1 ч из помещения, отнесённое к его внутреннему объёму V_п, принято называть. При этом знаком (+) обозначается воздухообмен по притоку, знаком (-) - по вытяжке, т.е.:

k=L/V_п,

Так, если говорят, что кратность воздухообмена равна, например, +2 или -3, то это значит, что в это помещение за 1 ч подаётся двукратное и удаляется из него трёхкратное к объёму помещения количество воздуха. Расход воздуха в помещениях определяется отдельно для теплого и холодного периода года при плотности воздуха 1,2 кг/м3 .

Расчет воздухообмена

Расход воздуха через сечение воздуховода или вент.канала

L=3600Fv, м3/ч

где: F-площадь сечения воздуховода или канала, м2

v – скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с

За расчетное значение воздухообмена принимается большая из величин, полученных по ниже приведенным формулам:

1. по избыткам явной теплоты , м3/ч

2. по массе выделяющихся вредных веществ , м3/ч

Если в помещение выделяется несколько вредных веществ, расчет производят для каждого из них. Если эти вещества обладают эффектом суммации действия, необходимо полученные расходы воздуха сложить.

Для обеспечения норм взрывопожарной безопасности воздухообмен рассчитывается по этой же формуле, только необходимо заменить с_в на 0,1с_д, где с_д- нижний концентрационный предел распространения пламени по газо-, паро- и пылевоздушным смесям.

3. по избыткам влаги (водяного пара) , м3/ч

В помещениях с избыточной влагой (театрах, столовых, прачечных, банях и т.д.) необходимо делать проверку достаточности воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждений при расчетных параметрах наружного воздуха в холодный период.

4. по избыткам полной теплоты , м3/ч

5. по нормируемой кратности воздухообмена L=Vk, м3/ч

6. по нормируемому удельному расходу приточного воздуха

по санитарным нормам L=Nl_пр1, м3/ч

по удельной норме на единицу площади L=Fl_пр2, м3/ч

где:

– избыточная явная и полная теплота в помещении, Вт

с=1,2 кДж/(м³⁰С) – теплоемкость воздуха

М – масса каждого из вредных веществ, поступающего в воздух помещения, мг/ч

W – избытки влаги в помещении, г/ч

– температура вытяжного и приточного воздуха, ⁰С

– влагосодержание вытяжного и приточного воздуха, г/кг

– теплосодержание вытяжного и приточного воздуха, кДж/кг

- концентрация вредного вещества в вытяжном и при точном воздухе помещения, мг/м3

V – объем помещения, м3

k - кратность воздухообмена

N – число людей, рабочих мест, единиц оборудования

l_пр1 – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, 1 рабочее место, 1 единицу оборудования

F- площадь помещения, м2

l_пр2 – нормируемый расход приточного воздуха на 1м2 площади помещения, м3(чм2)

Классификация систем вентиляции

Системы вентиляции обеспечивают поддержание допустимых метеорологических параметров в помещениях различного назначения. Их можно классифицировать по следующим характерным признакам:

1. По способу создания давления для перемещения воздуха: с естественным и искусственным (механическим) побуждением.

Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:

• вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении, так называемой аэрации;

• вследствие разности давлений «воздушного столба» между нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем – вытяжным устройством (дефлектором), установленным на кровле здания;

• в результате воздействия так называемого ветрового давления.

Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или, приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.

В помещениях с большими избытками тепла воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее плотный теплый воздух. При этом в замкнутом пространстве помещения возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентилятор.

В системах естественной вентиляции, в которых перемещение воздуха создается за счет разности движений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах – не превышать 1 м/с.

Воздействие ветрового давления выражается в том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле, - пониженное давление (разрежение).

Если в ограждениях здания имеются проемы, то с наветренной стороны атмосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной – выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдувающего здание, и, соответственно, от величин возникающих разностей давлений.

Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.

В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждение.

Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т.е. одновременно естественную и механическую вентиляцию.

В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.

2. По назначению: приточные и вытяжные.

Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.).

Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый обработанный воздух.

В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или их смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.

3. По зоне обслуживания: местные и общеобменные.

Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная).

Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению. К местной приточной вентиляции относятся и воздушные оазисы – участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2-2,5 м, которых нагнетается воздух с пониженной температурой. Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная.

В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т.д.) обычно применяют смешанную систему вентиляции – общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест.

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их растворение по всему помещению.

Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося из оборудования тепла.

Для удаления вредностей применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.).

Основные требования, которыми они должны удовлетворять:

• Место образования вредных выделений должно быть полностью укрыто.

• Конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал нормальной работе и не снижал производительность труда.

• Вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные и тяжелые газы и пыль - вниз).

Конструкции местных отсосов условно делят на три группы:

• Полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы, зонты). Объемы воздуха определяются расчетом.

• Открытого типа (бортовые отсосы). Отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха.

• Закрытого типа.

Местные вытяжные системы, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается при небольшом объеме удаляемого воздуха достичь хорошего санитарно-гигиенческого эффекта. Однако, местные системы не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией: не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами, например, вредные выделения, рассредоточенные на значительной площади или в объеме; подача воздуха в отдельные зоны помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, если работа производится на всей площади помещения или ее характер связан с перемещением и т.д.

Общеобменные системы вентиляции как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения.

Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне.

При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция удаляет воздух из помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен: вытяжная шахта, дефлектор, вентилятор с трассой воздуховодов и без нее.

В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пыль и т.п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточено, рассредоточено, на различных уровнях и т.п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной.

В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы.

В определенных случаях в производственных помещениях, наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.

4. По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные.

Системы вентиляции имеют либо разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы), либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции и т.д. (бесканальные системы).

Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов.

Смешанные системы, применяемые главным образом в производственных помещениях, представляют собой комбинации общеобменной вентиляции с местной.

Аварийные вентиляционные установки предусматривают в помещениях, в которых возможно внезапное неожиданное выделение вредных веществ в количествах, значительно превышающих допустимые. Эти установки включают только в случае, если необходимо быстро удалить вредные выделения.

Противодымная вентиляция предусматривается для обеспечения эвакуации людей из помещений здания в начальной стадии пожара. Противопожарные мероприятия устраиваются также и на приточных и вытяжных системах. К ним относятся: устройства противопожарных клапанов и покрытие воздуховодов огнезащитным покрытием.

Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным выше четырем признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемещения воздуха и конструктивному исполнению.

Естественная вентиляция

Канальными системами естественной вентиляции называются системы, в которых подача наружного воздуха или удаление загрязнённого осуществляется по специальным каналам, предусмотренным в конструкциях здания, или приставным воздуховодам. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха. В системах естественной вентиляции величина располагаемого давления, которое расходуется на преодоление сопротивления движению воздуха по каналам и другим элементам системы, незначительна и непостоянна. Поэтому приточную канальную вентиляцию с естественным побуждением в настоящее время почти не применяют.

Вытяжная естественная канальная вентиляция осуществляется преимущественно в жилых и общественных зданиях для помещений, не требующих воздухообмена больше однократного. Такие системы обычно состоят из вертикальных внутристенных или приставных каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийными решётками, сборных горизонтальных воздуховодов и вытяжной шахты. Для усиления вытяжки воздуха из помещений на шахте часто устанавливают специальную насадку - дефлектор. Загрязнённый воздух из помещений поступает через жалюзийную решётку в канал, поднимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и оттуда выходит через шахту в атмосферу. Вытяжка из помещений регулируется жалюзийными решётками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-клапанами или заслонками, устанавливаемыми в сборном воздуховоде или в шахте.

Каналы и воздуховоды. В настоящее время изготовляют специальные вентиляционные панели или блоки с каналами круглого, прямоугольного или овального сечения. Наиболее рациональной формой сечения канала (или воздуховода) следует считать круглую, так как по сравнению с другими формами она при той же площади поперечного сечения имеет меньший периметр, а, следовательно, и меньшую величину сопротивления тернию.

В современных крупнопанельных зданиях вентиляционные каналы изготовляют в виде специальных блоков или панелей из бетона, железобетона и других материалов. Если в зданиях внутренние стены кирпичные, то вентиляционные каналы устраивают в толще стен или бороздах, заделываемых плитами. Минимально допустимый размер вентиляционных каналов в кирпичных стенах 1/2х1/2 кирпича (140х140 мм). Толщина стенок канала принимается не менее 1/2 кирпича. В наружных стенах вентиляционные каналы не устраивают.

Если нет внутренних кирпичных стен, устраивают приставные воздуховоды из блоков или плит; минимальный размер их 100150 мм. Приставные воздуховоды в помещениях с нормальной влажностью воздуха обычно выполняют из гипсошлаковых и гипсоволокнистых плит, а при повышенной влажности воздуха - из шлакобетонных или бетонных плит толщиной 35-40 мм. В отдельных случаях целесообразно изготовлять воздуховоды из асбестоцементных плит, из листовой стали и из пластмассы. Приставные воздуховоды устраивают, как правило, у внутренних строительных конструкций: они могут размещаться у перегородок или компоноваться со встроенными шкафами, колоннами и т.д.

В бесчердачных жилых зданиях вентиляционные каналы часто выводят без объединения в сборный воздуховод.

Расчёт каналов естественной вытяжной вентиляции

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и тёплого внутреннего воздуха. Естественное давление p_е, Па, определяют по формуле: p_е=h_ig(р_н-р_в), Па

где: h_i - высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м

р_н, р_в - плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Расчётное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий согласно СНиП 2.04.05-91 определяется для температуры наружного воздуха +5⁰С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получить, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги и т.д.

Из анализа выражения следует:

1. Верхние этажи здания по сравнению с нижними находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше.

2. Естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в тёплое время года.

3. Охлаждение воздуха в каналах влечёт за собой снижение действующего давления и может вызвать выпадение конденсата со всеми вытекающими последствиями.

4. Горизонтальные участки систем не должны превышать длину 8 м.

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы выполнялось условие: (1,1-1,15)(Rln+Z)=p_e,

где: R - удельная потеря давления на трение, Па/м;

l - длина воздуховодов (каналов), м;

Rl - потеря давления на трение расчётной ветви, Па;

Z - потеря давления на местные сопротивления, Па;

p_e - располагаемое давление, Па;

1,1-1,15 - коэффициент запаса;

n- поправочный коэффициент на шероховатость поверхностей канала.

В расчёт воздуховодов (каналов) входят следующие этапы:

1. Определение воздухообменов для каждого помещения по кратностям (согласно строительным нормам и правилам соответствующего здания) или по расчёту.

2. Компоновка систем вентиляции (определение мест расположения каналов, шахт, входных отверстий, необходимой арматуры и пр.).

3. Графическое изображение на планах этажей и чердака элементов систем с соответствующими обозначениями и нумерацией.

4. Вычерчивание аксонометрических схем систем с указанием расчётных участков.

5. Аэродинамический расчёт воздуховодов (каналов) выполняют с использованием таблиц или номограмм (которые обычно составлены для стальных воздуховодов круглого сечения при р_в=1,205 кг/м³, t_в=20С). В них взаимосвязаны величины L, R, v, h_v и d.

Если необходимо выполнить расчёт воздуховодов прямоугольного сечения, следует предварительно определить соответствующую величину равновеликого (эквивалентного) диаметра, т.е. такого диаметра круглого воздуховода, при котором для той же скорости движения воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные потери давления на трение были бы равны.

Эквивалентный диаметр d_э определяется по формуле: d_э=2ab/(a+b),

где: a, b - размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.

Методика аэродинамического расчёта воздуховодов (каналов) систем естественной вентиляции:

1. - для каждого расчётного участка системы принимается скорость движения воздуха;

2. - по объёму воздуха и принятой скорости движения определяют предварительно площадь сечения каналов;

3. - выбирают стандартные каналы, по площади наиболее близкие к полученным предварительным значениям;

4. - для выбранных каналов пересчитывают скорости движения воздуха;

5. - вычисляют потери давления на трение и в местных сопротивлениях на всех расчётных участках;

6. - сравнивают полученные суммарные сопротивления с располагаемым давлением. Если эти величины совпадают, расчёт считается законченным. Если же потери давления оказались больше (или меньше) располагаемого давления, то сечения каналов на некоторых участках следует увеличить (или уменьшить).