Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция и кондиционирование
.pdf
2
Ï
1
Рис. 16. Аварийная приточно-вытяжная система вентиляции: П венти-
лируемое помещение; 1 приточная установка; 2 вытяжная шахта
СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Вряд ли кто задумывался о том, как вентилируются
квартиры, в которых мы родились и выросли. Вентилиру-
ются они достаточно просто. В жилых зданиях массовой
застройки традиционно используется естественная вы-
тяжная вентиляция. Самым распространенным способом
вентилирования помещений, где могут появляться вред-
ные испарения, являются вентиляционные каналы, в
которые воздух засасывается через специальные решетки.
Такие решетки устанавливают, как правило, на кухнях,
в ванных комнатах и туалетах, в котельных помещениях и
в прачечных. Приток воздуха в эти помещения осуществ-
ляется через просвет между полом и дверным полотном.
Вентиляционные каналы сооружают в дымоходах и выво-
дят их за пределы дома. Однако устойчивость работы та-
кой системы зависит от множества факторов, влияние
которых часто отрицательно сказывается на качестве
внутреннего воздуха.
Проверку засоренности вентиляционных каналов вы-
полняют различными способами. Достаточно поднести к
вентиляционным решеткам тонкие листы бумаги, чтобы
убедиться в их работоспособности. При нормальной вы-
тяжке листок бумаги будет прижат к вентиляционной ре-
шетке потоком выходящего воздуха. Часто для проверки
работоспособности вентиляционного канала используют
обычную свечу. Следует поднести зажженную свечу к от-
душине и посмотреть на реакцию пламени. Если пламя
отклоняется в сторону вентиляционной решетки, значит
31
есть движение воздуха и вентиляционный канал не забит.
Если свеча никак не реагирует на близость решетки, по-
требуется чистка канала или установка дополнительных
устройств для возобновления циркуляции воздуха. Не
лишним будет напомнить, что сама решетка постоянно
должна быть чистой, так как осевшая пыль забивает ячей-
ки решетки, препятствуя движению воздуха. Усиливают
воздухообмен через вентиляционные каналы установкой
дополнительных вентиляторов, которые создают подпор
воздуха, преодолевая сопротивление воздухообмену.
Практика показала, что такие традиционные методы
вентиляции домов не соответствуют духу времени. Это
объясняется несколькими причинами.
Во-первых, чистота наружного воздуха, который по-
ступает в квартиру без предварительной очистки, в пос-
ледние годы не отвечает нормативным требованиям (осо-
бенно в промышленных регионах).
Во-вторых, открытые форточки в зимнее время приво-
дят к простудным заболеваниям и большим тепловым по-
терям. Поэтому в зимнее время форточки, как правило,
открывают на короткое время, а продукты жизнедеятель-
ности человека (избыток двуокиси углерода) накаплива-
ются стремительно, особенно в ночное время. В периоды
между открываниями форточек вентиляция квартиры
осуществляется только за счет плохой герметичности
окон, то есть становится неконтролируемой.
Установка современных оконных систем, герметичность
которых достаточно высока, вообще исключает неконтро-
лируемую вентиляцию. В результате этого ухудшается са-
мочувствие, повышается утомляемость, нарушается сон,
а в некоторых случаях возникает заболевание дыхатель-
ных путей. Если же вытяжная вентиляция неудачно спро-
ектирована, засорена или незаконно реконструирована,
то ситуация с обеспечением требуемого воздухообмена
становится почти безнадежной. Плесневые поражения на
стенах, повышенная влажность в помещениях вызваны,
кроме особой герметичности окон, еще и тем, что в но-
вых условиях строительные организации строят и сдают
жилые дома в сжатые сроки, и жильцы заселяют кварти-
ры, в которых еще год-два «влажные» стены. Для созда-
ния нормального микроклимата в таких квартирах необ-
ходимо интенсивное проветривание помещений, а иногда
32
и просушка стен. Проектные решения проветривания за
счет открытых форточек, фрамуг, поворотных или откид-
ных створок существенно снижают теплоэффективность
оконных конструкций и комфортность проживания. Сле-
дует отметить, что не всегда выдерживается требование
наличия форточки в узкой створке, либо поворотно-от-
кидного механизма узкой створки, либо, если в этом воз-
никает необходимость, шумозащитного клапана. Низкое
качество заделки междуэтажных строительных отверстий
и швов, а также неплотности входных дверей в квартирах
снижают эффективность работы вентиляции на 1530%.
Неплотности в блоках вентиляционных каналов, их засо-
ренность делают вытяжку в ряде случаев вообще нерабо-
тоспособной.
Типовая схема совмещения естественной вытяжной
вентиляции с механической приточной приведена на ðèñ.
17. Вытяжка воздуха при такой схеме будет происходить
естественно или от отдельных недорогих вентиляторов,
которые встраивают непосредственно в эти вытяжные
вентканалы. Одним из вариантов может быть и единый
вытяжной крышный вентилятор. Приток воздуха будет
осуществляется непосредственно в жилые помещения.
4
1
2
3
Рис. 17. Типовая схема совмещенной приточной и вытяжной вентиляции
â äîìå: 1 забор воздуха; 2 приточная установка с теплообменником
(рекуператором) и и электроподогревом; 3 вытяжная шахта; 4 âñà-
сывающий вентилятор (выброс воздуха)
33
34
25
1
7
9
8
6
Рис. 18. Схема вентиляции с теплообменником при включении в систему
электроподогревателя: 1 подача воздуха извне; 2 фильтр; 3 äåôî-
стер (электрический подогреватель); 4 фильтры, встроенные в реку-
ператор (теплообменник); 5 рекуператор; 6 воздух, поступающий
из помещений; 7 выброс воздуха; 8 воздух, подаваемый в помеще-
íèÿ; 9 вентиляторы
Схема приточной установки, имеющей рекуператор (теп-
лообменник) и электроподогреватель (дефорстер) пока-
çàíà íà ðèñ. 18.
Достоинство такой системы невозможность перете-
кания неприятных запахов в жилые помещения. Отрица-
тельной чертой данной вентиляции является то, что при
такой схеме необходимо будет в нижней части двери ус-
тановить переточные решетки для свободного оттока воз-
духа, чтобы в комнате не создавалось избыточное давле-
ние (грубо говоря, чтобы можно было легко открывать
двери).
ОБОРУДОВАНИЕ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
ПРИТОЧНЫМИ СИСТЕМАМИ
Оборудование жилых зданий приточными системами
вентиляции происходит значительно реже, чем механи-
ческими вытяжными, так как это делает проект более
дорогим за счет стоимости самой системы, выделения
площадей для размещения приточной установки и для
прокладки воздуховодов. Преимуществом механических
приточных систем является гарантированная подача рас-
четного расхода приточного воздуха в каждую квартиру,
возможность обеспечения приточного воздуха и умень-
34
шения аллергических заболеваний, возможность возду-
хораспределения, исключающего дутье вне зависимости
от погодных условий на улице, возможность энергосбе-
режения за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха
для нагрева приточного. К недостаткам, кроме дорого-
визны, следует отнести ухудшение ионного состава воз-
духа помещений, затраты электроэнергии на перемеще-
ние приточного воздуха, возможные дополнительные
теплопотери в вентиляционной камере и воздуховодах.
Обычно устанавливается не менее двух приточных си-
стем на здание. При возможности воздухозабора из зеле-
ной зоны приточная камера размещается в подвале. Если
же в нижней части чистый воздух забирать не представ-
ляется возможным, то она устанавливается на верхнем
техническом этаже.
Приточные металлические воздуховоды (стволы) рас-
полагаются в технических шахтах внутри квартиры, из
которых выполняется раздача приточного воздуха непос-
редственно в комнаты. При этом разводка приточных воз-
духоводов осуществляется за подшивным потолком внут-
риквартирного холла. В высоких зданиях на каждую зону
по высоте в 1012 этажей проектируются самостоятель-
ные стволы приточных воздуховодов. Зимой приточный
воздух подается подогретым до температуры 20°С, ле-
том наружный. Кроме того, в приточной камере воздух
фильтруется в сухих фильтрах типа EU 5, EU 6. Вентиля-
тор приточной системы подбирается с учетом располага-
емого давления, необходимого для присоединения внут-
риквартирной вентиляционной сети.
Применение механической приточной системы пред-
полагает, как правило, использование также механичес-
кой вытяжной вентиляции с крышными вентиляторами.
Наличие механической приточно-вытяжной системы де-
лает возможным утилизацию теплоты отработанного воз-
духа. Применение системы вентиляции с пластинчатым
рекуперативным теплообменником в условиях средней
полосы России в самые пики морозов требует предвари-
тельного подогрева приточного воздуха, во избежание
замерзания конденсата в тракте. Известны схемы с по-
квартирными приточно-вытяжными системами и утили-
зацией теплоты, где предварительный подогрев притока
осуществляется индивидуально, небольшими электрока-
35
лориферами. Имеется положительный опыт применения
таких систем в малоэтажных зданиях.
Приточно-вытяжная вентиляция может обеспечивать-
ся за счет разбавления или вытеснения воздуха.
Вентиляция методом разбавления
Приточная вентиляция предполагает подачу в поме-
щение одной или нескольких воздушных струй вне рабо-
чей зоны. При этом в помещении происходят следующие
процессы. Воздушный поток захватывает большие коли-
чества внутреннего воздуха, который смешивается с при-
точной струей. В результате этого струя, распределяясь по
помещению, расширяется, но теряет скорость. Этот про-
цесс называется эжекцией или подсосом внутреннего
воздуха приточной струей.
Движение воздуха, созданное струей, приводит к бы-
строму распространению приточного воздуха по всему
помещению. Это значит, что вредные выделения, при-
сутствующие во внутреннем воздухе, растворяются при-
точным воздухом и равномерно распределяются по всему
помещению. То есть, происходит разбавление вредных
выделений приточным воздухом. При таком типе венти-
ляции распределение температуры оказывается сравни-
тельно равномерным по всему помещению. Важнейшим
критерием при проектировании вентиляции этого типа
является достаточно низкая скорость воздушной струи в
рабочей зоне.
Воздушная струя, которая образована воздухом с ком-
натной температурой, поступает в помещение через от-
верстие и называется свободной изотермической струей
(ðèñ. 19). Такая воздушная струя фактически состоит из
пяти зон, каждая из которых имеет свои характеристики
потока. В основном участке струи, который представляет
наибольший интерес с практической точки зрения, со-
здается турбулентный поток, в котором осевая скорость
потока обратно пропорциональна расстоянию от отвер-
стия. Рассмотрим основные характеристики свободной
изотермической струи.
Угол расширения меняется в пределах от 20° до 24°,
при среднем значении 22°. На угол расширения струи
влияет форма и количество отверстий, а также геометрия
36
34
2
1
Рис. 19. Формирование свободной изотермической струи: 1 исходная
точка формирования струи; 2 формирование угла расширения струи;
3 захват струей внутрикомнатного воздуха (эжекция); 4 участок,
где струя теряет скорость из-за турбулентности
22°
22°
2
3
помещения. Угол расширения можно искусственно уве-
личить с помощью насадки с лопатками или с помощью
другого воздухораспределителя, однако на сравнительно
коротком расстоянии от отверстия воздушный поток все
равно превращается в струи указанного выше типа с уг-
лом расширения 20°24°.
Импульс. Очевидно, что подачу воздушного потока в
помещение можно рассматривать как столкновение при-
точного и внутреннего воздуха. Поскольку давление в сво-
бодной изотермической струе остается постоянным и рав-
но давлению окружающего воздуха, импульс остается
одинаковым по всей длине струи. Следовательно, импульс
в вентиляционном отверстии равен импульсу в любом
поперечном сечении струи.
Скоростной профиль струи. Исходя из закона сохране-
ния импульса, можно вывести формулу для скорости воз-
душной струи. В зависимости от формы потока она будет
иметь следующее математическое представление:
осесимметричную или веерную воздушную струю
рассчитывают по формуле:
v
x
vx
o
A
= ,
eff
K
ãäå x расстояние от отверстия, м; vx осевая скорость
струи на расстоянии õ от отверстия, м/с; v
скорость у
î
37
вентиляционного отверстия, м/с; A
щадь вентиляционного отверстия, м
эффективная пло-
eff
2
; K выпускной
коэффициент, значение которого определяется геомет-
рией выпускного отверстия.
Для того, чтобы обеспечить плоскую струю, отноше-
ние длины и высоты щелевого отверстия должно быть
больше 10.
v
x
vx
o
h
=
K
,
ãäå h высота щели, м.
При этом распределение скоростей в поперечном се-
чении струи описывается эмпирической формулой:
2
,
,
−
15
,
vy
x
vx
o
=−
1
03
ãäå y расстояние до оси воздушной струи, м; v ñêî-
рость воздушной струи на расстоянии ó от оси в плоско-
сти, находящейся на расстоянии õ от отверстия, м; õ
расстояние по оси от отверстия, м; v
осевая скорость
x
струи на расстоянии х от отверстия, м/с.
Эта формула позволяет построить изовелы скоростей
(ðèñ. 20), то есть совокупность точек воздушной струи,
имеющих одинаковую скорость. На форму струи может
влиять не только конструкция воздушной решетки. Если
приточное отверстие расположено рядом с поверхностью
ограждения, струя настилается на эту поверхность. Такие
струи называются настилающимися или полуограничен-
ными. Механизм их возникновения достаточно прост. Воз-
душная масса, находящаяся между приточной струей и
342
1
Рис. 20. Распределение скоростей в массе воздушной струи (изовела ско-
ростей) при начальной скорости 0,5 м/с: 1 исходная точка формиро-
вания струи; 2 периферийный участок струи (скорость 0,2 м/с); 3
промежуточный участок (скорость 0,3 м/с); 4 центральный участок
(скорость 0,4 м/с)
38
потолком, увлекается потоком. А поскольку воздух сверху
не поступает, вблизи потолка создается разрежение, и
струя отклоняется вверх (ðèñ. 21). Это явление называют
«эффектом Коанды» и используют его для подачи холод-
ного воздуха в помещение вдоль потолка, откуда приточ-
ный воздух затем опускается в рабочую зону. Экспери-
менты показывают, что струя будет настилаться лишь в
том случае, если расстояние от приточного отверстия до
потолка меньше 0,3 м. Коэффициент K, используемый
для расчета скорости потока, для настилающейся струи
больше, чем для свободной приточной струи. Поэтому в
тех случаях, когда для воздухораспределителя указывает-
ся коэффициент K, важно знать, где будет находиться
выпускное отверстие. Эксперименты показывают, что для
настилающейся на потолок струи горизонтальный угол
расширения увеличивается приблизительно до 30°, а вер-
тикальный остается в обычном диапазоне значений от
20° äî 24°.
В настенных воздухораспределителях длина приточной
струи представляет собой расстояние до той точки воз-
душного потока, где осевая скорость струи уменьшается
до оговоренного значения. Как правило, в качестве такой
характеристики используется величина x0,2, т.е. расстоя-
ние до точки, где осевая скорость струи падает до значе-
íèÿ 0,2 ì/ñ.
Вентиляционные системы проектируются таким обра-
зом, чтобы избежать высокой скорости воздушных пото-
ков в рабочей зоне. Как правило, приточные струи не
2
13
Рис. 21. Отклонение воздушной струи к потолку помещения (эффект
Коанды): 1 исходная точка формирования струи; 2 область созда-
ния разрежения; 3 давление внутрикомнатного воздуха снизу; 4
окончательное формирование струи
4
39
достигают рабочей зоны, для нее существенна скорость
обратных воздушных потоков. К моменту, когда воздуш-
ная струя достигает противолежащей стены, скорость
потока уменьшается до определенного значения. После
этого нужно найти скорость обратного потока. Зная мак-
симально допустимую скорость потока в рабочей зоне,
можно определить допустимую конечную скорость струи
вблизи противоположной стены. Если считать конечную
скорость приточной струи у противолежащей стены равной
0,2 м/с, то скорость обратного потока составит 0,14 м/с.
Скорость 0,15 м/с часто принимается в качестве предель-
ной для комфортных условий, следовательно, в рабочей
зоне можно обеспечить хорошие условия, если выбрать
воздухораспределитель с длиной струи x0,2 равной глу-
бине помещения. Поэтому для воздухораспределителя с
горизонтальным истечением струи, смонтированного на
стене вблизи потолка, можно порекомендовать следую-
щую формулу для оценки длины струи:
x0,2 = (0,7/1,0)õ,
ãäå õ глубина помещения.
Для потолочного воздухораспределителя вводят понятие
горизонтальной длины струи, а если он может исполь-
зоваться и для вертикальной подачи воздуха, то и верти-
кальной. В помещениях с высотой потолка до 3,5 м гори-
зонтальный способ распределения воздуха с температу-
рой до 3035°С не составит проблем. В очень высоких
помещениях может понадобиться вертикальная раздача
воздуха, чтобы поток достигал высоты около 1 м над
уровнем пола. Необходимую длину дальнобойной струи
можно определить по аналогии с настенным воздухорас-
пределителем. При горизонтальной раздаче через потолоч-
ный воздухораспределитель x0,2 равняется 1/2.
При этом следует учитывать, что при монтаже возду-
хораспределителя на потолке струя настилается на пото-
лок благодаря эффекту Коанды. Однако если разность
температур приточного и внутреннего воздуха слишком
велика, струя отрывается от потолка и слишком рано то-
нет в окружающем воздухе.
Структура воздушного потока зависит не только от
формы воздухораспределителя, но и от его положения
относительно стен и потолка. Важную роль играет форма
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]