УМК__Инженерные сети-2009г_ОТОПЛ и ВЕНТ

Для нагревания воздуха применяют преимущественно стальные пла- стинчатые и биметаллические со спирально-накатным оребрением кало- риферы.

По движению теплоносителя калориферы подразделяются на одно- ходовые для пара (КП) и многоходовые (обычно четыре хода) для воды (KB) и каждые из перечисленных бывают двух моделей: средние (С) глу- биной 120 мм и большие (Б) глубиной 220 мм. Каждая модель калорифера общепромышленного применения имеет несколько номеров, отличающих- ся друг от друга габаритами, а значит, и поверхностью нагрева.

Для нагрева воздуха кроме паровоздушных, водовоздушных калори- феров могут использоваться электрокалориферы с регулируемым электро- нагревом.

Для обработки расчетного количества воздуха от температуры на- ружного воздуха до требуемой температуры приточного воздуха могут по- требоваться несколько калориферов и тогда их размещают и питают теп- лоносителем по последовательной или параллельной схеме движения воз- духа и теплоносителя.

При подборе калориферов определяется требуемая площадь по-

верхности теплообмена для нагрева воздуха на заданную разность температур. В зависимости от этой площади принимается к установке какой-либо тип калорифера с типовой поверхностью теплоотдачи.

Технико-экономическими показателями воздухонагревателей яв-

ляются коэффициент теплопередачи, аэродинамическое сопротивление

проходу воздуха и масса металла, приходящаяся на 1 м2 площади по- верхности нагрева.

Так как поверхность нагрева при установке типовых калориферов принимается с запасом на 10 – 20 %, для получения расчетного значения температуры воздуха, как правило, установка калориферов снабжается об- водным клапаном. Клапан монтируют над калорифером или сбоку, и сте- пень его открытия определяется требуемой температурой смеси воздуха.

Перемещение воздуха от приточного центра до обслуживаемого по- мещения происходит по воздуховодам. В настоящее время для монтажа систем вентиляции применяют металлические (из листовой оцинкованной или нержавеющей стали, черной стали, алюминиевые, металлопластико- вые) и неметаллические (из синтетических полимерных материалов). Се- чение воздуховодов может быть круглое и прямоугольное.

Раздача воздуха в помещении осуществляется через специальные устройства, называемые воздухораспределителями. Через них свежий воздух из приточных воздуховодов поступает в помещение или в заданную

102

в нем зону. По конструктивному исполнению воздухораспределители весьма разнообразны: решетки, плафоны, сопла, перфорированные панели и воздуховоды, панели с форсунками, направляющими струю, различного рода насадки, например вихревые, для подачи в рабочую зону с малыми скоростями и др.

Местную вытяжную вентиляцию устанавливают в том случае, ко-

гда загрязнения можно улавливать непосредственно у мест их возникнове- ния (рис. 4.16). С этой целью применяют отсосы в виде разного рода укры- тий (вытяжные шкафы и зонты, завесы у плит, бортовые отсосы у ванн, кожухи у абразивных, шлифовальных, полировальных и других кругов, от- сосы у станков и т.п.). Если это возможно технологически, применяют от- сосы, встроенные в оборудование.

К местной приточной вентиляции относятся воздушные души,

воздушные оазисы и воздушные завесы.

103

Воздушный душ представляет собой сосредоточенный поток воздуха из специального насадка, направленный на рабочее место или на ограни- ченный рабочий участок. Наиболее широкое распространение получили воздушные души в цехах с большими теплоизбытками, в которых они ус- танавливаются около источников тепловыделений (печи, горны). По кон- структивному оформлению душирующие установки могут быть стацио- нарными или передвижными. Приточные системы, обслуживающие ста- ционарные души, не совмещают с другими системами вентиляции (рис. 4.17). В передвижных установках воздух забирается из цеха, обраба- тывается в самой установке и подается на рабочее место.

Под воздушным оазисом понимается некоторый объем помещения (не замкнутый сверху), в котором поддерживается микроклимат, отличный от условий во всем остальном объеме помещения.

4.6.Борьба с шумом и вибрациями

вмеханических системах вентиляции

Основным источником шума и вибрации в механических системах вентиляции является вентиляторная установка, которая создает два вида шума – аэродинамический и механический.

Аэродинамический шум образуется вследствие вихреобразования у лопастей колеса и кожуха вентилятора. Механический шум создается от вибрации лопастного колеса, кожуха и электродвигателя, а также от под- шипников, передачи и других элементов вентиляторной установки.

Сильная вибрация отрицательно влияет на самочувствие человека, может служить причиной несвоевременного износа и разрушения строи- тельных конструкций.

104

Аэродинамический и механический шум, возникающий при работе вентиляторной установки, распространяется по воздушной среде, движу- щейся в каналах и воздуховодах, по их стенкам или по массиву, в котором они проложены. Кроме того, шум распространяется через основание и фундамент вентиляторной установки по ограждающим конструкциям зда- ния, через которые проникает в помещения, иногда довольно далеко рас- положенные от вентиляторной камеры. Для борьбы с шумом вентилятор- ных установок снижают окружную скорость вращения рабочего колеса вентилятора, скорость движения воздуха в воздуховодах и других элемен- тах системы вентиляции, а также проводят конструктивные и монтажные мероприятия [24].

Максимальные скорости движения воздуха в воздуховодах и других элементах системы вентиляции назначают, руководствуясь следующими значениями: для общественных зданий до 8 м/с, в производственных зда- ниях до 20 м/с [7].

Конструктивные и монтажные мероприятия, снижающие уровень шума, должны тщательно разрабатываться в процессе проектирования сис- темы вентиляции здания и полностью осуществляться при монтаже ее до сдачи в эксплуатацию. В качестве конструктивных мероприятий можно рассматривать установку виброизолирующих вставок, виброоснований и шумоглушителей.

Вентиляторный агрегат для снятия вибраций, возникающих при ра- боте электродвигателя и рабочего колеса, устанавливают на виброизоли- рующее основание, представляющее собой раму с виброизолирующими пружинами.

Для предотвращения передачи вибраций от вентилятора на воздухо- воды соединение их между собой производится через мягкую виброизоля- ционную вставку, которая может выполняться из резины или прорезинен- ной ткани.

Глушители шума устанавливаются в воздуховодах в том случае, ес- ли все остальные меры не снизили шум до допустимого уровня. Глушите- ли бывают диссипативные (активные) с поглощающим материалом и от- ражающие (реактивные) без поглощающего материала. В качестве звуко- поглощающего материала рекомендуется использовать минеральные маты и базальтовое волокно. Активные глушители бывают трубчатые, сотовые, пластинчатые и камерные.

Кроме того, применяется виброизоляция и звукоизоляция вентиля-

ционных камер, а также максимально возможное отдаление их от поме- щений с высокими требованиями к шуму.

105

4.7. Кондиционирование воздуха

Системы механической вентиляции, автоматически поддержи- вающие в помещениях метеорологические условия на уровне заданных не- зависимо от изменяющихся параметров внешней воздушной среды назы-

ваются системами кондиционирования воздуха (СКВ).

Комплекс технических средств, служащих для требуемой обработки воздуха (фильтрации, подогрева, охлаждения, осушки, увлажнения), пере- мещения его и распределения в обслуживаемых помещениях, устройства для глушения шума, источники тепло- и холодоснабжения, средства авто- матического регулирования, контроля и управления, а также вспомога- тельное оборудование, составляют систему кондиционирования воздуха.

Устройство, в котором осуществляется требуемая тепловлажностная обработка воздуха и его очистка, называют кондиционером.

Системы кондиционирования воздуха применяются для обеспечения в помещениях оптимальных параметров внутреннего воздуха. Как прави- ло, стоимость систем кондиционирования воздуха намного превышает стоимость систем вентиляции, поэтому применение этих систем должно быть технико-экономически обосновано. Основное применение СКВ нахо- дят в промышленных и общественных помещениях, где в соответствии с технологическим процессом или санитарно-гигиеническимим нормами предъявляются высокие требования к внутреннему воздуху (ВПК, радио- технческие, операционные и т.д.).

По назначению СКВ делятся на комфортные (применяются в жи- лых, общественных и промышленных зданиях для обеспечения полного постоянного комфорта для находящихся в помещении людей), технологи- ческие (для обеспечения требуемых условий протекания производствен- ных процессов) и комфортно-технологические (создаваемые системами параметры, требуемые для технологического процесса, совпадают или не- существенно отличаются от комфортных для человека).

В зависимости от использования наружного и рециркуляционного воздуха различают прямоточные (работают только на наружном возду- хе), частично рециркуляционные (используют и наружный и рециркуля- ционный воздух) и рециркуляционные (работают только на рециркуляци- онном воздухе) СКВ. Частично рециркуляционные системы кондициони- рования воздуха могут быть с первой рециркуляцией (подмешивание внут- реннего воздуха к наружному осуществляется до камеры орошения), со второй рециркуляцией (смешивание наружного и внутреннего воздуха осуществляется после камеры орошения) и с двумя рециркуляциями.

106

По расположению основных элементов системы кондиционирова-

ния воздуха подразделяют на центральные (кондиционер устанавливается вне обслуживаемого помещения, воздух подается по сети воздуховодов) и местные (кондиционер размещается в кондиционируемом помещении в виде подоконных, шкафных, подвесных агрегатов).

По наличию в конструкции кондиционера систем холодо- и тепло-

снабжения системы кондиционирования бывают автономные (узел хо- лодо- и теплоснабжения является составной частью кондиционера) и не- автономные (снабжаются теплотой и холодом из центральных систем хо- лодо- и теплоснабжения).

По сезонности обеспечения условий СКВ подразделяются на круг-

логодичные и сезонные.

В современной технике центральных систем кондиционирования воздуха для обработки воздуха применяют центральные кондиционеры каркасно-панельного блочно-модульного типа (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Центральный неавтономный кондиционер

Центральный кондиционер состоит из отдельных типовых секций, герметично соединенных между собой. Корпус кондиционера исполнен на базе каркаса из алюминиевых профилей, к которым крепятся постоянные и съемные (для доступа к агрегатам) панели. Панели состоят из наружного и внутреннего оцинкованных листов, между которыми устанавливается ми- нераловатная теплоизоляционная прокладка. С целью облегчения подхода к узлам установки предусмотрены открываемые смотровые двери или съемные панели со стороны обслуживания.

Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (камере орошения) или секции парового увлажнения.

107

Камеры орошения представляют собой устройства, в которых вода разбрызгивается с помощью форсунок. При контакте воздуха с каплями воды за счет процессов тепло- и массообмена происходит изменение тем- пературы и влажности обрабатываемого воздушного потока. Камеры оро- шения состоят из одного или двух коллекторов, к которым присоединяют- ся трубные стояки. На стояках крепятся форсунки для распыла воды. В за- висимости от количества коллекторов камеры бывают одно- и двухрядны- ми, с распылом воды по и против потока воздуха. Распыляясь, вода пре- вращается в густой туман мелких капель, сквозь который движется воздух, поглощая водяные пары. На выходе из камеры устанавливается каплеуло- витель (сепаратор). Сепараторы изготовлены из пластмассовых профилей и имеют несущую конструкцию из нержавеющей стали.

На входе может предусматриваться стабилизатор воздушного по- тока, обеспечивающий равномерное по сечению поле скоростей воздуш- ного потока.

Паровые увлажнители состоят из генератора пара, паропровода, форсунок или коллектора ввода пара в воздушную среду, трубопровода отвода конденсата.

Все устройства увлажнения воздуха должны обеспечиваться систе- мами автоматического регулирования режима работы и в обоснованных случаях могут иметь обводной канал с клапаном.

Блоки первого и второго подогрева центрального кондиционера комплектуются воздухонагревателями, которые могут быть водяными, па- ровыми и электрическими. Воздухонагревательные элементы калориферов изготавливаются преимущественно из оребренных медных труб или биме- таллических труб. Число рядов трубок определяется потребностью в теп- лоте на нагрев воздуха. Чаще всего применяются калориферы с числом ря- дов трубок от одного до четырех.

Расчет воздухонагревателей заключается в определении площади те- плоотдающей поверхности, необходимой для передачи воздуху требуемо- го количества теплоты для подогрева до заданной температуры.

Воздухоохладители конструктивно схожи с воздухонагревателями. Отличие их от воздухонагревателей определяется условиями применения. При охлаждении воздуха может образовываться конденсат, который спо- собствует интенсификации коррозии поверхности трубок. В этой связи применяются оребренные трубки, поверхность которых со стороны обра- батываемого воздуха покрывается цинком. В воздухоохладителях необхо- димо также организовывать сбор и отвод конденсата. Секция воздухоохла- дителя, как секция подогрева воздуха может иметь обводной канал с кла-

108

паном. На выходе из воздухоохладителя может устанавливаться каплеуло- витель. В трубки воздухоохладителей может подаваться холодоноситель (холодная вода) или хладагент (фреон).

Секция очистки воздуха, часто которую называют секцией фильт-

рации, предназначена для снижения в обрабатываемом воздухе концен- трации механических примесей и доведения этого параметра до уровня

ниже ПДК. Размеры и форма поперечного сечения кондиционера опре-

деляются размерами модуля фильтрующего элемента.

Секции утилизации теплоты предназначены для повторного при- менения теплоты или холода, забираемых от уходящего воздуха систем вентиляции и кондиционирования, от технологических потоков и местных отсосов и т.п. В системах кондиционирования воздуха в качестве утилиза- торов тепловой энергии применяются пластинчатые рекуперативные теплообменники с перекрестным движением теплоносителей, роторные теплообменники регенеративного типа и теплообменники с промежу-

точным теплоносителем. Применение секции утилизации теплоты должно обосновываться технико-экономическими расчетами. Тип секции утилизации теплоты определяется характеристиками потоков и требова- ниями, предъявляемыми к помещению, в котором необходимо осуществ- лять кондиционирование воздуха.

Кроме основного оборудования (воздухонагревателей, воздухоохла- дителей, блока увлажнения, секции фильтра, блока утилизации и вентиля- торного блока) в состав кондиционера входит и дополнительное оборудо- вание: приемный блок с воздушным утепленным клапаном, воздушные и промежуточные секции.

Блок приемный предназначен для приема, регулирования, смешения и распределения по живому сечению объема наружного и рециркуляцион- ного воздуха, поступающего в кондиционер.

Воздушные секции предназначены для смешения воздушных пото- ков и обслуживания соседнего оборудования.

Клапаны воздушные предназначены для регулирования объемов на- ружного и рециркуляционного воздуха, поступающего в кондиционер, а также регулирования количества воздуха, проходящего через воздухонаг- реватели.

Выбор компоновки кондиционера зависит от многих факторов, прежде всего от назначения и режима использования помещений, конст- руктивных особенностей здания, от санитарно-гигиенических, строи- тельно-монтажных, архитектурных, эксплутационных и экономических требований.

109

В настоящее время широкое применение для обслуживания отдель- ных помещений жилых и административных зданий получили местные ав- тономные кондиционеры, работающие на рециркуляционном (внутреннем) воздухе. Это так называемые «сплит-системы» и оконные кондиционеры (рис. 4.19). «Сплит-системы» комплектуются из наружного блока и одного или нескольких внутренних блоков. В наружном блоке хладагент охлажда- ется с помощью вентилятора, устроенного в нем, по специальным трубкам подается в помещение, где нагревается, забирая теплоту у внутреннего воздуха, и затем снова подается наружу.

2

1

Рис. 4.19. Виды местных автономных кондиционеров: «сплит-система» (а) и оконный кондиционер (б): 1 – наружный блок; 2 – внутренний блок

4.8. Холодоснабжение

По способу производства холода для охлаждения кондиционируе-

мого помещения выделяют четыре разновидности: использование искусст- венных источников холода, использование природных источников холода, испарительное охлаждение, комбинированное охлаждение.

В качестве природных источников холода может быть использована артезианская вода, намороженный в естественных условиях лед, холодный наружный воздух.

Источниками искусственного холода являются холодильные ма-

шины, использующие различные холодильные агенты. Наиболее широко в системах кондиционирования воздуха в настоящее время применяются хладоны R-410A, R-407C, R-134а.

Способы испарительного охлаждения осуществляются с помощью прямого (камера орошения) и косвенного (воздухоохладители) испари-

тельного охлаждения.

110