7. Особливості функціонування притікально-витікальної вентиляції приміщень

Вибір системи вентиляції для створення в приміщеннях повітряного середовища, яке відповідає термічним, гігієнічнім і технологічним вимогам, залежить від функціонального призначення приміщень, їх об’єму і виду забрудників та приймається згідно рекомендацій (розд.10 [10]; гл.3 [8]).

Для забезпечення нормативних термічних і гігієнічних параметрів в ЗО приміщення слід звернути особливу увагу на повітророзподілення [9, с.3-32]. При цьому необхідно враховувати архітектурно-будівельні чинники, а саме, висоту приміщення, наявність фальшстелі і фальшпідлоги. З архітектурними чинниками і економічним аналізом пов’язана схема перетікання повітря через приміщення, забезпечення якості внутрішнього повітря ЗО за оптимального повітрообміну.

1. Повітророзподілення у залах глядачів

та схеми перетікання повітряних потоків через них

В залі глядачів перетікання повітря доцільно передбачати за схемами "зверху-вниз" і "знизу-доверху". За першої схеми в ЗО приміщення ежекційно переміщується тепло, а з ним інші забрудники, що перебувають у ВЗ приміщення, а також є можливим застосування системи обігрівального вентилювання. За другої схеми забезпечується висока якість повітря в ЗО за оптимальної витрати притікального (зовнішнього) повітря, але стає неможливим використання обігрівального вентилювання.

Системи вентилювання зальних приміщень за схемою «знизу-доверху» (рис.1а, дод.2) поширені не тільки в новому будівництві, але й при реконструкції будинків (наприклад, у Німеччині, при будівництві театру опери і балету в м.Ляйпцігу, будинку культури в м.Дрездені, при реконструкції театру в м.Веймарі, театрів опери і балету в м.Берліні та в м.Дрездені). У всіх перелічених зальних приміщеннях розподілення готованого притікального повітря було передбачене за допомогою повітророзподільників-«грибків», або перфорованих (діаметром 4 см) дифузорів, розміщених під кріслами глядачів, які поєднані з простором підпідлогової камери плюсового надтиску (КСД рис.1, дод.2), через підлогові завихрювачі (рис.8.8 [10]), або через гратки, умонтовані в отвори вертикальних площин східців кожного ряду амфітеатру чи вентиляційні пристрої типу «Клімадрант» (рис.8.13 [10]), умонтовані в спинці-«каналі» кожного крісла. «Клімадрант» діє подібно до ежекційного кліматконвектора; в його конструкції передбачена камера первинного повітря з соплом, отвір для рециркуляційного повітря (ближче до підлоги з протилежної сторони спинки крісла) з регульованою граткою, камера змішування повітря, ізольована шумопоглинальним покривом, і у верхній горизонтальній площині спинки крісла – власне повітророзподільник у вигляді щілинних отворів з регульованими гратками. Застосування «Клімадрантів» дозволило забезпечити динамічність параметрів повітря, високу якість повітря в зоні дихання та задоволення індивідуальних термічних умов глядачів.

При визначенні повітропродуктивності зального приміщення за схеми перетікання повітря «знизу-доверху» в якості розрахункових враховували [26]: променисте тепло від електроосвітлення; приховане і частину явного тепла від людей; не враховували: явне тепло від електроосвітлення, а також частину явного тепла від людей і тепло, що надходить в залу через її зовнішні огорожі.

Можливі і інші схеми перетікання повітря через приміщення. Практично реалізовані також схеми ежекційно перемішувального перетікання повітря через зальні приміщення, а саме:

• у залах глядачів з амфітеатром на 200-600 місць розподілення притікального повітря в напрямку від кінопроекційної в сторону екрана, так і навпаки;

• у залах глядачів більше ніж на 600 місць повітророзподілення анемостатами (від стелі в напрямку підлоги) горизонтальними або дещо нахиленими догори компактними струменями в напрямку екрана на висоті понад 3 м із забезпеченням параметрів в ЗО зворотніми повітряними потоками. Витікання повітря здійснюється з верхньої зони або з верхньої і частково нижньої зон (за допомогою витікачів, розміщених нижче повітророзподільників на рівні верху ЗО або дещо вище);

• у широких залах глядачів (при ширині залу, близькій до довжини) розподілення притікального повітря стельовими повітророзподільни-ками, розміщеними поблизу однієї з бокових сторін (або торцевої стіни залежно від того, яка із стін довша); витікання внутрішнього повітря через стельові витікачі, розміщені поряд іншої бокової (або торцевої) стіни. Можливе повітророзподілення через повітророзпо-дільники, розміщені у стелі біля бокових (торцевих) стін, а витікання внутрішнього повітря через витікачі, розміщені в середній частині стелі.

Однак в процесі експлуатації вентильованих за такими схемами великозальних приміщень виявлені ті чи інші суттєві недоліки. Наприклад, реалізована в глядацькій залі театру «Современник» (м.Москва) схема перетікання повітря «зверху-вниз-доверху» (рис.2б, дод.2) мала такі недоліки: швидкість внутрішнього повітря у виокремлених об’ємах ЗО партеру досягала 4,5 м/с; частина ЗО балкону і останні ряди балкону і підбалконної ЗО були застійними. Застосування при повітророзподіленні замість прямотечійних віяльних струменів могло б забезпечити нормативну рухомість повітря у всьому просторі ЗО лише при зменшенні повітрообміну на 40% від розрахункового, визначеного із потреб асиміляції теплонадлишків. Ще гіршою виявилась схема перетікання повітря «зверху-вверх-доверху» у всіх зальних приміщеннях, в т.ч. і у Кремлівському палаці з’їздів (рис.3, дод.2). В 1994 р. була прийнята в експлуатацію філія Державного Академічного Малого театру (м.Москва) зі схемою перетікання повітря «зверху-вверх-доверху» (рис.2а, дод.2), застосування якої спричинило розгойдування центральної масивної люстри; з перших днів експлуатації театру довелось використовувати рециркуляційну частину системи в якості системи притікальної вентиляції і знизити повітрообмін з 50 тис. м³/год до 32 тис. м³/год. Дещо якіснішою в експлуатації виявилась схема перетікання повітря «зверху-вниз-доверху» (рис.4, дод.2). Рухомість внутрішнього повітря ЗО не перевищувала 0,45 м/с, однак концентрація СО₂ перевищувала допускні величини.

В залі з балконом притікальне повітря традиційно розподіляють ежекційно-перемішувально під стелею балкону в напрямку від проєкційної; за наявності підбалконної пазухи достатньої висоти притікальне повітря розподіляють в партер через нижню частину бар’єра балкону. Повітророз-поділення під балконом і на балконі має забезпечувати посадкові місяця притікальним повітрям. Відстань від підлоги до повітророзподільника, що передбачений в тильній стіні балкону або балконного простору повинна бути не меншою 2,1 м. Струмінь притікального повітря повинен бути спрямований нахилено в напрямку стелі або паралельно їй. При розподіленні притікального повітря на висоті до 2 м від підлоги температура його повинна дорівнювати температурі повітря у цій ЗО (±2 °С).

При ежекційно-переміщувальному розподіленні притікального повітря в партер залу глядачів через бокові або торцеві стінові повітророзподільники, вони повинні розміщуватись на висоті 3-6 м від підлоги (до їх нижньої частини). Отвори повітророзподільника, як правило, слід розташовувати в площині стін. Конструкція повітророзподільника не повинна спричиняти відчуття дуття.

Розрахунок струменів, сформованих ежекційно-перемішувальними повітророзподільниками рекомендується виконувати згідно рекомендацій (гл.17 [9]), із врахуванням типу повітророзподільника і його розмірів (табл.17.6 [9]).

Особливої уваги заслуговує вентилювання приміщень Малого театру в м.Мілані [27]. Були прийняті такі розрахункові параметри внутрішнього повітря ЗО різних приміщень театру:

- для ТПР

- для ХПР і ППР

- рухомість внутрішнього повітря .

Допускні відхилення параметрів внутрішнього повітря:

- для глядацької зали, адміністративних і артистичних приміщень

1 ^оС по t_в і 5 % по _в .

Зала для глядачів розрахована на 1000 осіб, обслуговується малошвидкісними системами притікально-витікальної вентиляції за схемою перетікання повітря «знизу-вверх». Така схема дозволяє суттєво знизити витрату притікального повітря (повітрообміну загалом), оскільки в тепловому навантаженні зали не враховується значна кількість тепла, що виділяється прожекторами. Повітророзподілення в залі розділене на 4 рівновеликі частини – 2 частини в партер і 2 частини на балкон. Для кінцевого готування повітря в кожній частині передбачені зональні вентиляторні кліматконвектори (теплообмінники кінцевого догрівання повітря до розрахункової температури притоку). Розподілення притікального повітря в партері і на балконі передбачене через низькі циліндричні джерельні повітророзподільники, розміщені на підлозі під кожним кріслом (рис.6 дод.2; рис.3 [27]). Регулювання температури притікального повітря забезпечується 4-ма температурними сенсорами, розміщеними під одним з крісел кожної із 4-х зон. Температура контролюється неперервно, при цьому відслідковують, щоби різниця температур (t_в - t_пр) не перевищувала 6 К.

Повітророзподільники живляться повітрям від камер статичного тиску КСТ (двох, передбачених під підлогою партеру, і двох – розміщених у виступах ярусів зали.). В КСТ повітря подається трубопроводами, розміщеними під партером і ярусами балкону. КСТ і трубопроводи поєднуються гнучкими повітропроводами і офланцьованими патрубками з оцинкованої бляхи.

Повітроготувальник продуктивністю 36000 м³/год розміщений на даху театру. В ТПР і ХПР він задіюється в режимі часткової рециркуляції. Витрата зовнішнього повітря визначається показником наповнюваності зали (максимальна витрата – 18000 м³/год). В ППР повітроготувальник може працювати повністю на зовнішньому повітрі (прямотечійно в режимі природного охолодження зали).

Витікання внутрішнього повітря з зали відбувається через отвори підвісної стелі; потім повітря затікає в патрубки, поєднані з трубопроводами вентсистеми, розміщеними в просторі за підвісною стелею. Для асиміляції тепла в просторі за підвісною стелею передбачено нагнітання в нього зовнішнього повітря, готованого у повітроготувальнику.

Вентилювання сцени розмірами: 25 м (довжина), 16 м (глибина) і понад 20 м (висота). При визначенні повітрообміну сцени враховувались:

• теплове навантаження, зумовлене роботою софітів і сценічного устаткування;

• необхідність уникнення високої рухомості внутрішнього повітря в РЗ сцени (для створення комфортних умов акторам, а також для того, щоби не здіймати з підлоги пил, який видно в світлі прожекторів);

• генерування шуму якомога нижчого рівня;

• наявність декорацій і сценічного устаткування.

Остання обставина зумовила відмову від СО за допомогою випромінювальних панелей (з розміщенням їх на рівні підлоги). При цьому, враховуючи, що сцена поєднана безпосередньо з трюмом прорізами для електросилових кабелів, під сценою було встановлено кілька пристельових вентиляторних конвекторів (для уникнення протягів).

Передбачена система повного повітряного охолодження верхньої зони сценічного простору (для асиміляції тепла від прожекторів і електроспонукачів сценічного устаткування). Ця система задіюється лише в антрактах або, за необхідності – до початку спектаклю. Камера для повітроготувальника продуктивністю 24000 м³/год розміщена на даху. Повітроготувальник оснащений електроспонукачами з інверторами, що дозволяє знизити їх потужність до 20%. Повітророзподілення в сценічний простір передбачене за допомогою звукоізольованих повітророзподільників, що живляться від каналів, розміщених в двох рівнях, відповідно під настилом і хорами. При цьому витікання внутрішнього повітря передбачене на нижчому рівні. Всі ежекційно перемішувальні повітророзподільники оснащені каліброваними заслінками з опозитними стінками і перфорованою стінкою в місцях закріплення до каналу.

Оркестрова яма обслуговується системою прямотечійної вентиляції із забором зовнішнього повітря та його підігрівом. Повітророзподілення відбувається через гратчасті підлогові повітророзподільники, які живляться повітрям від КСТ, розміщеної в просторі з електроспонукачами піднімних механізмів.

Вестибюль (зона головного входу) обслуговується окремими системами притікально витікальної вентиляції. Система притікальної вентиляції працює лише із забором зовнішнього повітря (прмотечійно). Повітророзподілення передбачене через круглі стельові дифузори; витікання внутрішнього повітря – через зону білетних кас, де встановлені тарілчасті витікачі і двошвидкісний вентилятор.

Фойє займає кілька рівнів і обслуговується малошвидкісною системою притікальної вентиляції багатозонального типу (щоби враховувати різну заповнюваність поверхів). Всього передбачено 10 зон обслуговування, в кожній з яких передбачений вентиляторний кліматконвектор для кінцевого догрівання готованого повітря до розрахункової температури з відповідним регулюванням. Повітроготувальник системи притікальної вентиляції продуктивністю 38500 м³/год оснащений двошвидкісними вентиляторами і працює тільки за прямотечійною схемою на повну продуктивність лише в короткі періоди антрактів. По закінченні антракту система працює в режимі часткової рециркуляції (передбачений сенсор якості внутрішнього повітря, який функціонує подібно до аналогічного сенсора глядацької зали. Повітророзподілення здійснюється настінними повітророзподільниками, а витікання внутрішнього повітря – через стінові вентиляційні гратки. Сходова шахта вивершується вежею, оснащеною шумоглушником і регулятором потужності устаткування системи витікальної вентиляції в часі антрактів.

Кожне службове і приміщення для репетицій обслуговуються незалежними вентсистемами.

Артистичні вбиральні, адміністративні приміщення і майстерні обслуговуються однією центральною системою притікальної вентиляції і окремими кліматконвекторами для місцевого кінцевого нагрівання-охолодження готованого повітря з чотиритрубопровідним живленням теплообмінників. Вентиляторні кліматконвектори встановлені під стелею (артистичні вбиральні і майстерні) або в просторі за підвісною стелею (адміністративні приміщення). Первинне повітря готується в повітроготувальнику, оснащеному регулятором витрати повітряного потоку і роторним теплорекуператором типу «повітря-повітря». На кожному із горизонтальних відгалужень від вертикальних повітропроводів встановлена заслінка з електроприводом; відмикання кожного поверху від центральної вентсистеми відбувається вручну з пульта керування і супроводжується еквівалентним зменшенням потужності повітроготувальника центральної СВ. Для майстерень, перукарні, фарбувальні, пральні, фотолабораторії, тощо, де ймовірні виділення різних забрудників (пари, газів) передбачені змішані (місцеві і загальні) системи витікальної вентиляції.

Зала для репетицій, що знаходиться над сценічною коробкою, а також готель для акторів, розташований над нею, обслуговуються однією системою притікальної вентиляції, розділеною на три зони. Зала для репетицій є контрольним приміщенням для роботи вентиляторних устав. Інші дві зони оснащені вентиляторними кліматконвекторами з електроживленням теплообмінників. Готель для акторів в додаток до зальної вентиляції оснащений двома SPLIT-системами роздільного типу.

Приміщення постановочної частини (майстерні, бічні підмості, склади) обслуговуються окремими вентсистемами, вентустави яких оснащені двошвидкіс-ними вентиляторами (для притоку і витоку), з можливістю їх роботи тільки в прямотечійному режимі. Трубопроводи систем притікальної вентиляції прокладені відкрито, а в їхніх бічних стінках передбачені гратки або інші повітророгподільники.

В приміщеннях для виготовлення декорацій, в яких можливе утворення пари і пилу, у вентсистемах передбачене устаткування, яке гарантує, насамперед, режими вентиляції з фільтраційним очищенням повітря, а потім лише необхідні термічні умови. Незалежні системи витікальної вентиляції цих приміщень забезпечують трирівневу повітропродуктивність з можливістю концентрації місцевого (локального) витоку внутрішнього повітря в обмежених об’ємах приміщення внаслідок керування заслінками з електроприводом, які встановлені на патрубках витікачів. До цих патрубків можна приєднати, за допомогою гнучкого повітропровода, рухомі або стаціонарні вентиляційні зонти. У залежності від витрати витікального повітря забезпечується відповідна витрата притікального (готованого в кондиційниках (один на кожне приміщення) зовнішнього) повітря. Якщо в приміщенні не виконуються брудні роботи, кондиційники можуть функціонувати в режимі часткової рециркуляції з мінімальною кількістю зовнішнього повітря. Для боротьби з забрудниками таких приміщень також передбачені дві повітряно-промивні устави, кожна з повітропродуктивністю, що відповідає мінімальній витраті витікального повітря, оснащена рециркуляційним насосом і водозбірником. Внаслідок керування заслінками з електроприводом, можна приєднати обі устави до однієї декорації, або кожну з них до окремої декорації. Системи повітровидалення і промивання оснащені власними високонапірними відцентровими вентиляторами.

Приміщення холодильні (рис.5 [27]) розміщені в найнижчому третьому підвальному приміщенні. В ньому встановлені чотири водоохолоджувальні холодильні машини загальною холодопродуктивністю 2600 кВт. Дві машини мають повну рециркуляцію конденсаційного тепла для приготування низькотемпературної води (+45^оС), яка використовується як теплоносій СГВ і вентиляторних кліматконвекторів. У випадку недостатньої кількості рекуперованого тепла температуру теплоносія підвищують за допомогою теплообмінника, що живиться високотемпературним теплоносієм безпосередньо від теплоджерела будинку. Холодильні машини працюють за каскадним принципом, створюючи холодопродуктивність згідно поточних потреб, підтримуючи при цьому максимальну продуктивність. Один із агрегатів резервний і задіюється лише в особливих випадках, наприклад, у випадку використання під час спектаклю потужного електроустаткування. Чотири випарні устави, що призначені для охолодження конденсаторів холодильних агрегатів, розміщені на даху театру і оснащені шумоглушниками (рис.6 [27]). Поряд з ними розміщена холодильна машина (холодопродуктивністю 128 кВт), призначена для готування повітря в системах притікальної вентиляції приміщення для відпочинку акторів.

Джерело тепла (котельня), що розміщне в підвальному приміщенні поза межами театрального комплексу, має теплопродуктивність 2600 кВт (три котла з регульованими газовими пальниками). В котельні готується теплоносій (вода):

- для систем обігрівання (t_г = 85 ^оС);

- для систем гарячого водопостачання (СГВ);

- для можливого живлення низькотемпературного контуру СГВ.

Один з котлів резервний. Однак всі три котла працюють одночасно лише за дуже холодної погоди.

З метою мінімізації шумових впливів у всіх ділянках вентсистем швидкість повітряних потоків не перевищує 4 м/с. Окрім цього всі системи притікальної і витікальної вентиляції оснащені шумоглушниками та іншими акустичними вловлювачами; стінки повітропроводів виконані зкуконепро-никними. Всі холодильні машини встановлені на противібраційні опори і поєднані з розподільними трубопроводами через противібраційні муфти.

Передбачена система керування типу ДДС за допомогою комп’ютеризо-ваних блоків, що встановлені по всьому будинку і поєднані між собою лініями передачі інформації. Окрім функцій регулювання система може виконувати функції енергозбереження і оптимізованого керування, наприклад прискорене виведення в робочий режим з повною рециркуляцією, природне охолодження і регулювання витрати зовнішнього повітря для глядацької зали, в залежності від її заповнюваності. Система забезпечує також керування протипожежними заслінками, передбаченими на випадок виникнення пожежі для перешкоди перетіканню димових газів з поверху на поверх і, безпосередньо на кожному поверсі перед зоною сходів – шлюзами. Заслінки оснащені мікровимикачами на довжину їх ходу. Відповідний аварійний сигнал сингулярно відправляється в систему керування. Окрім цього в систему надходять аварійні сигнали для вмикання систем ручного і станції автоматичного пожежогасіння (спрінклерна система). В складі системи ручного пожежогасіння є пристрої для підтримання тиску з насосом і автоклавом, протипожежні щити, оснащені рукавами і гідрантами і водопровідна колонка для приєднання пожежних автоматик. Система автоматичного пожежогасіння охоплює всі приміщення комплексу за винятком глядацької зали і фойє. В склад системи входять бетонний резервуар запасу води, колонка для пожежних машин, електричні і дизельні насоси для підтримання тиску в системі з регуляторами і сенсорами автоматичного вмикання, трубопровідна система стельових або настінних форсунок автоматичного пожежогасіння.

Для реалізації вогнезахисних перегородок розроблена система гасіння вогню водяним бар’єром з відповідними форсунками порошкового вогнегасника. Подача води на форсунки відбувається вручну.