Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Учебное пособие.pdf
– на стенах; оборудуются отверстия у самого пола, под потолком в
зависимости от схемы подвода от главного воздуховода;
– на потолке; размещают на навесных конструкциях; обычно имеют вид
декоративных решёток для интерьера;
– на полу; монтируют в редких случаях; такую схему применяют для
притока воздушных масс и проветривания пространства между стяжкой,
перекрытием и напольным покрытием;
– независимая конструкция; в бытовых условиях это туалетные и кухонные
вытяжки; на производственных предприятиях монтируют разнообразные
конструкции вытяжных и приточных решёток по регламенту.
Решётки вентиляции предлагаются в разных исполнениях: сетчатые,
перфорированные, щелевые, с устройствами регулировки и перекрытия
потоков воздуха; автоматизированные системы оборудуют контроллерами,
датчиками, двигателями. Комплектующие элементы и решётка не должны
перекрывать диаметр воздуховода больше, чем на 40 %.
Диффузоры – это устройства, выполняющие воздухораспределительные
функции, как и решётки, но отличаются большими техническими
возможностями и более красивым внешним видом и дизайном. Большинство
диффузоров оснащено регулирующими механизмами для плавного изменения
количества и направления потоков воздушных масс. Некоторые модели имеют
строгое назначение:
– вытяжные;
– приточные;
– часть системы кондиционирования.
Наиболее распространено применение диффузоров бытового назначения
сечением 100 мм. По исполнению диффузоры бывают:
– веерные;
– щелевые;
– тарельчатые.
11
Внешне диффузор может напоминать точечный светильник, поэтому они
очень распространены в интерьерах. При небольших габаритах применяют
диффузоры в системах достаточно большой мощности.
Вентиляторы разделяют на два вида по принципу действия:
– радиальные;
– осевые.
Вентиляторы различны и по функциональным возможностям.
Традиционная конфигурация механизма осевых вентиляторов: крыльчатка
зафиксирована на валу двигателя; она захватывает воздух лопастями и
перемещает его в нужном направлении. У этого типа, в отличие от радиального
исполнения, есть возможность реверсного подключения, т. е. поток может быть
направлен в обе стороны. Это тип вентиляторов характеризуется хорошей
производительностью при небольших перепадах давления в воздуховоде и
помещении. Если достигаются критические значения, то эффективность
устройства снижается.
Принцип радиального вентилятора другой: воздух разгоняется в
определённом сегменте корпуса между выходящим и входящим патрубком.
Реверсное движение невозможно. Особенность устройства – это способность
создавать большую разницу давления на выходе и входе. Получается,
радиальный вентилятор создаёт более стабильный поток воздуха, который не
зависит от условий эксплуатации, но производительность у него меньше, чем у
осевого вентилятора. По мощности радиальные вентиляторы делят на группы:
– высокого давления; от 3 000 Н/м
2
; обычно бывают до 12 000 Н/м
– среднего давления; от 1 000 до 3 000 Н/м
2
– низкого давления; до 1 000 Н/м
.
2
;
2
;
Осевые вентиляторы из-за особенностей конструкции при эксплуатации не
создают давление более 700 Н/м
2
, следовательно, они относятся к группе
низкого давления. В системах, где необходим активный приток воздуха ставят
радиальные вентиляторы.
12
Калориферы – нагреватели. Их задача – это предварительное повышение
температуры воздуха при его заборе. Они вполне эффективные в работе: воздух
в замкнутом контуре нагревается с высоким к.п.д. и, попадая в помещение,
принципиально не меняет его температуру, т. е. тепловая энергия на подогрев
свежего воздуха у радиаторов для конвекции не затрачивается. В систему
можно ставить один или несколько калориферов. Монтируют их
последовательно с регулируемыми режимами для повышения эффективности.
Правильно настроенная система создаёт стабильную температуру и
оптимальный по составу воздух. Затраты окупает комфорт.
Фильтры устанавливают, чтобы справиться с вредными веществами
промышленных предприятий, пылью, влияния городов, где воздух наполнен
вредными для здоровья веществами, попадание которых в помещения
нежелательно. Классифицируют эти устройства по степени очистки:
– 1-ый вид – грубая очистка; недорогое устройство со способностью не
пропускать в помещения частицы более 5 мкм (1 микрометр – это одна
миллионная метра, 10
-6
метра, 10-3 миллиметра; т. е. 1 мкм – 0,001 мм = 0,0001
см = 0,000001 м = 1 000 нм (нанометр равен одной миллиардной части метра, т.
-9
е. 10
метра));
– 2-ой вид – средняя очистка; устройства достаточно высокого класса;
хорошо справляются со взвесями сложными по составу и концентрации;
широко применяют для бытовых нужд;
– 3-ий вид – тонкая очистка; этот тип устройств применяют на
предприятиях, деятельность которых связана с чистым производством, когда в
составе не должно быть посторонних примесей; эти фильтры способны
улавливать частицы размером от 0,1 мкм.
Все фильтры независимо от класса необходимо периодически менять,
согласно регламенту работ, который указан в паспорте, т. к. постоянный приток
посторонних частиц забивает фильтр, и система работает менее эффективно и
недостаточно качественно очищает воздух, например, забившийся фильтр в
кондиционере. Расходы на данное устройство небольшие, но польза от
13
фильтров не малая, потому что они меняют качественный состав воздуха в
лучшую сторону; устранение проникновения взвеси и пыли благотворно влияет
она самочувствие людей и на работу устройств.
Рассекатели воздуха – это устройства для изменения вектора движения
воздуха в нужном направлении и для разделения потока на несколько. Этот
конструктивный механизм оптимизирует систему вентиляции и повышает её
эффективность. Чаще рассекатели устанавливают на промышленных сетях, т. к.
там более мощные источники подачи и необходимо направлять потоки воздуха.
Шумоглушители. Уровень шума, который создают вентиляционные
системы, является одним из критериев качества вентиляции. Источниками
возникновения шума в вентиляционных установках являются
электродвигатели, вентиляторы, движение воздуха в воздуховодах и выход его
из отверстий. Поэтому борьбе с шумом уделяют большое внимание.
Род шума:
– механический;
– аэродинамический.
Причинами появления аэродинамического шума в вентиляторах являются:
образование вихрей и их периодический срыв с лопастей рабочего колеса;
местные неоднородные потоки воздуха на входе в колесо и на выходе из него,
которые приводят к нестационарному обтеканию лопастей колеса; возмущение
среды вращающимися лопастями. Механический шум возникает в приводе, в
подшипниках, в местах установки и креплений вентилятора на конструкциях
зданий. Степень шума увеличивается при недостаточной балансировке
рабочего колеса вентилятора. В решётках и воздуховодах шум появляется из-за
образования вихрей в потоках воздуха. Возникший в вентиляторах или другом
оборудовании шум переносится по воздуховодам и через стены венткамер в
другие помещения или в атмосферу. Из всех источников образования шума
чаще ими являются вентиляторы, которые создают аэродинамический шум.
Шумовые характеристики приводят в паспортах оборудования (кондиционеров,
вентиляторов, решёток, плафонов). В помещениях, на территориях жилых
14
застроек и промышленных объектов уровни шума нормированы, исходя из их
допустимого воздействия на организм человека. Для ограничения уровня шума
необходимы конструктивные меры по снижению его уровня от вентустановок.
Средством борьбы с шумом является снижение его уровня в месте
возникновения и поглощения шума при его распространении. Шум, который
создаёт вентиляционная установка, возможно снизить при помощи следующих
мероприятий:
– выбор вентиляторов с к.п.д. не менее 0,9 и с угловой скоростью рабочего
колеса не более 30 м/с, т. е. вентиляторы с небольшим диаметром рабочего
колеса и небольшим числом оборотов; также не следует при этом завышать
давление от расчётного, т. к. это вызывает увеличение уровня шума;
– установка вентиляторов с наиболее современными акустическими
характеристиками, например, вентиляторы с лопастями, загнутыми назад;
– тщательно балансировать колесо.
Снижение уровня шума по пути его распространения достигают
ограничением скорости движения воздуха в воздуховодах и облицовкой
внутренних поверхностей воздуховодов звукоизолирующим материалом
(минеральный войлок, стекловолокно). Для снижения передачи вибрации
рабочего колеса вентилятора в воздуховоды их необходимо соединять с
патрубками вентилятора с помощью гибких вставок из резины, стеклоткани,
прорезиненного брезента. Снижение шума от вибрации достигают также
установкой вентиляционных агрегатов на резиновых или пружинных
виброизоляторах. При числе оборотов рабочего колеса до 1 800 об/мин
рекомендовано применять пружинные виброизоляторы, т. к. они
характеризуются стабильностью упругих свойств, допускающие большой
прогиб и ослабляющие колебания даже при низких частотах. При больших
числах оборотов применяют резиновые виброизоляторы. Для снижения
передачи вибрации на конструкцию здания вентиляторы рекомендовано
монтировать на собственных бетонных фундаментах на грунте. Если
вентиляционные агрегаты устанавливают на несущих конструкциях зданий
15
балки или плиты, на которых они находятся, то необходимо их монтировать на
вибропоглощающие опоры. Для снижения уровня шума, передаваемого из
вентиляционной камеры в смежные помещения, устраивают ограждения вокруг
неё из конструкций с повышенной звукопоглощаемостью со
звукопоглощающей облицовкой в камере и смежных помещениях. В
вентиляционных камерах рекомендовано устраивать «плавающие» полы,
состоящие из слоёв стекловолокнистых плит и звукоизолирующих полос. Для
активного глушения аэродинамического шума в системах вентиляции
применяют глушители; принцип действия которых основан на превращении
звуковой энергии в тепловую из-за трения. По конструкции глушители делят:
– трубчатые;
– пластинчатые;
– сотовые;
– камерные.
Воздух, проходя через перфорированные воздуховоды или каналы,
обтекает звукопоглощающий материал. В качестве звукопоглощающего слоя
используют плиты или маты из тонкого стекловолокна, минераловатные плиты,
винипор. Винипор – это армированный пенопласт. Винипор или
минераловатные плиты применяют только для вытяжных систем. Толщина
звукопоглощающего слоя составляет 400 мм в пластинчатых глушителях, 100
мм – в сотовых и трубчатых.
Основные элементы естественной вентиляции. В основном жильё
оборудовано системами естественной вентиляции. Чем выше шахта, тем
больше тяга. Воздухозабор производится в нижней точке. Отводы переносят
загрязнённый и перегретый воздух, который поступает в шахту и выводится в
точке, расположенной на крыше. Преимущества этих систем:
– энергонезависимость, т. к. для функционирования вентиляции с
естественной циркуляцией не задействован ни один прибор или механизм;
– простота устройства, работы выполняются быстро;
– небольшие затраты;
16
– простота в обслуживании, т. к. все регламентные работы заключаются в
современной очистке решётки.
Основные конструктивные элементы естественной вентиляции – это сам
основной воздуховод или шахта и система подводов к ней от источников
загрязнения. Дополнительные устройства и механизмы – это приточный
клапан, который регулирует мощность системы. Кроме общей регулировки
возможно менять характеристики (например, поставить задвижку в квартире).
При этом нельзя сужать и перекрывать диаметр центрального воздуховода
более, чем на 40 %. Сбалансированная система заключается в расчёте
мощности, исходя из объёмов помещений и степени их теплозащиты. Плюсом
является установка пластиковых окон и входных дверей с уплотнителями, но
при этом помещения герметизируются. Все отводы должны быть правильно
подключены и работать. Проверить тягу можно открыв окно. Системе нельзя
устраивать горизонтальные участки трубопровода, т. к. при этом положении
вытяжная труба не сможет создавать тягу. Горизонтальные трубопроводы –
только для принудительной вентиляции. Для усиления тяги устанавливают
дефлекторы – эта конструкция создаёт завихрения и принудительную тягу. Это
металлическое устройство, которое устанавливают на улице. Дефлекторы
изготавливают из:
– нержавеющей стали;
– алюминия;
– оцинкованной стали.
Преимущество устройства – это независимость от энергоносителя, т. к.
дефлектор создаёт завихрения даже при небольшом ветре на улице; в нём нет
двигателя или какого-либо другого механизма, которому необходимо
подключение к электричеству, потому что используется энергия движения
свободных воздушных масс. Выходы в жильё декорируют.
Приточно-вытяжная вентиляция. Ключевая деталь – это двигатель.
Воздуховоды и фасонные изделия должны быть качественными и правильно
смонтированными.
17
Фильтр приточного воздуха. Защищает помещение от пыли и запахов с
улицы, бактерий, микроорганизмов, но его необходимо регулярно менять.
Рекуператор. В основу устройства положен принцип обмена энергией.
Выводимый воздух отдаёт часть тепла свежему потоку. Рекуперация экономит
энергию на отопление.
Байпас обеспечивает защиту рекуператора от промерзания в системах
вентиляции. Устанавливают на приточной ветке. Устройство работает в
автоматическом режиме; включается по сигналу датчика; задействованы
заслонки и обводной канал.
Увлажнитель воздуха. Устройство позволяет достигать баланса по
содержанию воды в поступающем воздухе. Оборудование автоматическое
Сетевые элементы дополнительных устройств регулировки и настройки
системы. В основном это запорные устройства различных конструкций и
функциональности.
Клапаны. Бывают различных модификаций:
– воздухозаборные;
– обратные;
– лепестковые;
– противопожарные.
Заслонки. Запорные устройства для быстрого перекрытия подачи и вывода
воздуха.
Шумоглушители. Заглушивающее устройство; поглощает вибрации от
работы двигателя и прочих механизмов системы.
Вентиляционные зонты. Устанавливают на верхнем торце выводящего
трубопровода; защищает систему от проникновения влаги.
Узлы прохода – это элементы, которые необходимы при монтаже системы
вентиляции. Они позволяют быстро и легко прокладывать маршрут и оформить
место прохода.
Перечисленные элементы и устройства системы не всегда все полным
списком включают в проект; всё зависит от каждого конкретного случая.
18
Распределение давлений в вентиляционных системах. Давление, которое
создаёт вентилятор, затрачивается на преодоление сопротивления движению
воздуха по воздуховодам. Вентилятор представляет собой простую
конструкцию в виде колеса с лопастями. Этот механический прибор влияет на
напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции. Давления в
воздуховодах измеряют микроманометром. При движении воздуха по каналу
потери давления складывают из потерь на вход, на трение и на выходе. В
технической документации к вентилятору указывают его аэродинамические
показатели, включая статическое и полное давление при производительности,
соответствующей наибольшему к.п.д. Напор – это отношение воздействующих
сил и площади, на которую они направлены; под силой понимают воздух, а под
площадью – сечение вентканала. Поток в канале распределяется неравномерно.
Полное давление вентилятора
Р
полн.
= Р
полн.выход
+ Р
полн.вход
где Р
Р
полн.выход
полн.вход
– полное давление на выходе из устройства;
– полное давление на входе в устройство.
Статическое давление вентилятора
Р
стат.
= Р
стат.выход
– Р
стат.вход
где Р
Р
стат.выход
стат.вход
– статическое давление на выходе из устройства;
– статическое давление на входе в устройство.
Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении
вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических
диаметров воздуховода, 2 · D. Перед местом измерения должен быть прямой
участок воздуховода длиной 4 · D. Вентилятор, который создаёт воздушный
поток в вытяжном или приточном воздуховоде, сообщает этому потоку
потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве
19
трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую
энергию. Этот процесс происходит из-за воздействия потока на стенки канала и
называется динамическим давлением. Также существует ещё статическое
давление – это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке. Это
давление показывает потенциальную энергию потока. Кинетическую энергию
потока показывает значение динамического воздействия, поэтому этот
параметр учитывают в расчётах аэродинамики вентиляции. При постоянном
расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна; её называют полным
давлением. Его выражают в относительных и абсолютных единицах. Точкой
отсчёта для абсолютного давления является полный вакуум; относительное
считают, начиная с атмосферного, т. е. разница между ними 1 атм. При расчёте
всех трубопроводов применяют величину относительного избыточного
воздействия. Если на прямых участках воздуховодов сечения уменьшаются при
постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости
потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а
статическое снижаться; величина полного воздействия останется неизменной.
Следовательно, для прохождения потока через сужение (называют конфузор)
ему необходимо сообщить определённое количество энергии, иначе
уменьшится расход – а это недопустимо. Определив величину динамического
воздействия, возможно узнать количество потерь в этом конфузоре и подобрать
мощность вентиляционной установки. Обратный процесс произойдёт при
увеличении сечения канала при постоянном расходе – диффузор. Скорость и
динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока
перейдёт в потенциальную энергию. Если напор, который развивается
вентилятором, слишком большой, то расход на участке и во всей системе
вырастет. В зависимости от сложности схемы вентиляционные системы имеют
повороты, сужения, тройники, клапаны и прочие элементы, которые называют
местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах
возрастает в зависимости от угла воздействия на внутреннюю стенку трубы.
Некоторые детали систем вызывают увеличение динамического воздействия,
20