Типы вентиляции. Как происходит воздухообмен в жилых помещениях? Способы осуществления воздухообмена в помещении

19.10.2019

В е н т и л я ц и я

Магнитогорск 2010 введение

Развитие вентиляции имеет многовековую историю. Еще древние инки в стенах дворцов устраивали большие вертикальные полости и наполняли их камнями. Днем камни нагревались солнцем, и ночью теплый воздух поступал в помещение. Камни за ночь остывали и днем в помещении было прохладно.

В России в середине 19 – го века работал комитет по изучению различных способов вентиляции помещений. Комитет разработал нормы воздухообмена и установил оптимальные температуры воздуха для различных помещений. В 1835 г. инженер А. А. Саблуков изобрел центробежный вентилятор, что позволило интенсивно вентилировать производственные помещения. Позже русский физик Э. Х. Ленц предложил удалять вредности непосредственно от мест их образования, т.е. применять местные системы вентиляции, которые существенно улучшили условия труда.

В настоящее время нет ни одного предприятия, которое не было бы оборудовано системами вентиляции. Интенсивно развивается промышленность по производству вентиляционного оборудования.

При проектировании вентиляции необходимо соблюдать ряд требований, к которым относятся: санитарно-гигиенические, строительно-монтажные и архитектурные, эксплуатационные.

Сегодняшний рынок требует грамотных специалистов с универсальными знаниями и широким кругозором. В данном пособии рассмотрены основы расчета и проектирования систем вентиляции в зданиях различного назначения. Предложены способы расчета воздухообмена в помещениях: балансовым методом и по нормативной кратности. Изложены методики подбора и расчета оборудования вентиляционных систем. Рассмотрены вопросы компоновки приточных и вытяжных систем вентиляции.

Пособие разработано для студентов специальности 270100 “Теплогазоснабжение и вентиляция”, охватывает вопросы, знание которых необходимо для выполнения курсового проекта по дисциплине “Вентиляция”.

1. Санитрано-гигиенические основы вентиляции

В результате жизнедеятельности человека и осуществления производственных процессов происходит изменение химического и физического состояния воздуха, которое может отрицательно отразиться на самочувствии человека.

Основная цель вентиляции – поддержание допустимых параметров воздуха в помещении путем ассимиляции избытков теплоты и удаления вредных паров газов, пыли.

К вредностям, удаляемым из помещения, относят избыточную теплоту, избыточную влагу, пары и газы вредных веществ, пыль, в том числе и радиоактивную.

Избыточная теплота. Источниками избыточной теплоты могут служить люди, солнечная радиация, электродвигатели, нагревательные и плавильные печи, нагретые материалы, нагретые вредные поверхности и др. Различают явные и скрытые тепловыделения. Под явными тепловыделениями понимается та часть теплоты, которая расходуется на повышение температуры воздуха в помещении (теплообмен конвекцией и излучением).

Скрытая теплота не оказывает влияние на температуру воздуха, она увеличивает теплосодержание воздуха и расходуется на испарение влаги, т.е. увеличивается влагосодержание воздуха. Сумма явной и скрытой теплот характеризует полную теплоту, выделяемую в окружающую среду.

При отсутствии вентиляции избыточная теплота затрудняет процесс терморегуляции человека, что может привести к перегреву организма. В некоторых случаях избыточная теплота может отрицательно сказаться и на процессе производства.

Избыточная влага может поступать в помещение от людей (в зависимости от выполняемой работы ее количество может изменяться от 40 до 150 г/ч), от открытых водных поверхностей, от неплотностей в коммуникациях, от производственных процессов при промывке и смачивании изделий и т.д. Повышенная влажность воздуха при низкой температуре приводит к охлаждению организма человека, а при высокой температуре – к его перегреву, так как уменьшается отвод теплоты за счет испарения.

Пары и газы вредных веществ поступают в воздух помещения в результате жизнедеятельности человека и технологических процессов. Попадая даже в небольших количествах в организм человека, они могут вызвать физиологические изменения. Физиологическое воздействие различных паров и газов зависит от их токсичности, концентрации в воздухе и времени пребывания людей в загрязненном помещении. В жилых и общественных зданиях воздушная среда загрязняется в основном углекислым газом, выделяющимся в результате жизнедеятельности человека.

На промышленных предприятиях воздух загрязняется газами и парами, образующимися при протекании технологических процессов. К наиболее часто встречающимся газам относятся сернистый газ SO, окись углерода CO, синильная кислота HCN, соединения марганца, пары ртути, свинца, нитросоединения, пары растворителей.

Пыль и микроорганизмы. Самый крупный источник пыли – промпредприятия. Действие пыли на организм человека зависит от ее размеров, свойств, состава, условий выделения. Чем мельче пыль, тем она вреднее. Наибольшую опасность представляет пыль размерами меньшими, чем 10 мкм (она задерживается на слизистой дыхательных путей). Наиболее опасна пыль, содержащая двуокись кремния (SiO 2), асбестовая пыль, пыль ядовитых веществ. Радиоактивная пыль отличается от обычной повышенной токсичностью. Задача систем вентиляции – обеспечить в помещении такую концентрацию вредных веществ, чтобы они не превышали ПДК (предельно допустимые концентрации).

Воздухообмен в помещениях (распределение приточного воздуха и удаление воздуха из помещений) производственных и административно-бытовых зданий предусматривается с учетом режима их использования в течение суток или года, а также имеющихся поступлений тепла, влаги и вредных веществ.

Приточный воздух для компенсации удаляемого вытяжной системой следует подавать непосредственно в помещение с постоянным пребыванием людей. Для общественных и административно-бытовых помещений допускается до 50 % расхода воздуха подавать в коридоры или смежные помещения.

В производственных помещениях, в зависимости от характера и выраженности факторов производственной среды, приточный воздух следует подавать в рабочую зону:

В помещениях со значительными влаго- и теплоизбытками – в зоны конденсации влаги на ограждающих конструкциях зданий;

В помещениях с выделением пыли – струями, направленными сверху вниз из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне;

В помещениях различного назначения без выделения пыли допускается подача приточного воздуха струями, направленными снизу вверх из воздухораспределителей, расположенных в обслуживаемой или рабочей зоне;

В помещениях с незначительными теплоизбытками допускается подача воздуха из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне струями (вертикальными, направленными сверху вниз; горизонтальными или наклонными – вниз);

В помещениях с источниками выделений вредных веществ, которые невозможно оборудовать местными отсосами, приточный воздух подается непосредственно на постоянные рабочие места, если они находятся у этих источников.

Приточный воздух следует направлять таким образом, чтобы он не поступал через зоны с большим загрязнением в зоны с меньшим загрязнением и не нарушал баланса при работе местных отсосов.

Подача приточного воздуха вентиляцией, а также системами кондиционирования и воздушного отопления должна осуществляться из расчета, чтобы температура и скорость движения воздуха соответствовали нормам метеорологических условий в рабочей зоне, чтобы не было туманообразования и конденсации влаги на окружающих конструкциях.

Для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, следует предусматривать отрицательный дисбаланс, то есть превышения объема вытяжки над объемом притока.

В холодный период года в производственных зданиях при обосновании допускается отрицательный дисбаланс в объеме не более однократного воздухообмена в 1 ч в помещениях высотой 6 м и менее и из расчета 6 м 3 /ч на 1 м 2 площади пола в помещениях высотой более 6 м.

Системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений, работа в которых производится более 8 часов в сутки, необходимо совмещать с воздушным отоплением.

Системы приточной вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением, а также системы воздушного отопления следует проектировать с резервным вентилятором или отопительным агрегатом, или предусматривать не менее двух систем, объединенных воздуховодом.

Распределение воздуха в помещениях зависит от размещения приточных и вытяжных отверстий. Вентиляция помещений представляет собой процесс переноса объемов воздуха из приточных отверстий, а также движение воздуха, обусловленное всасывающими отверстиями. Воздухообмен, создаваемый в помещениях вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляционным движением воздушной среды, объем которой в несколько раз больше объема вентиляционного воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него. Циркуляция воздушных масс имеет значение для эффективности вентиляции, так как она является основной причиной распространения по помещению вредных выделений, поступающих откуда-либо в воздух.

Характер воздушных потоков зависит от формы и количества приточных отверстий, их расположения, а также температуры, скорости, с которыми воздух поступает в помещения. Варианты схем движения воздуха в производственных помещениях приведены на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схемы организации воздухообмена в помещении:

а – сверху-вверх; б – снизу-вниз; в –сверху-вниз; г – с низу-вверх;
д – комбинированная; е – комбинированная

На характер распространения воздушных потоков оказывая влияние работа технологического оборудования и, кроме того – конструктивные элементы здания. Задача специалиста, проектирующего вентиляционные устройства, учесть характер движения воздушных масс в помещении, с тем, чтобы в пределах рабочей зоны были обеспечены удовлетворительные параметры микроклимата, а именно, температура и скорость движения воздуха.

Приточные струи. Приточные насадки

При небольшой скорости движения воздух перемещается параллельными, не смешивающимися между собой струйками. Такой вид движения называется ламинарным и наблюдается главным образом в небольших каналах, тонких щелях, а также при отсутствии направленного движения воздуха в различных сооружениях. С увеличением скорости струйки начинают перемешиваться, воздушные частицы движутся более беспорядочно. В потоке возникают вихри – такое движение называется турбулентным. Для турбулентного движения характерно наличие поперечных пульсаций скоростей.

Переход от ламинарного движения к турбулентному наблюдается при определенных значениях комплексного параметра, который называется критерием Рейнольдса:

где V – скорость движения воздуха, м/с; d – размер, определяющий движение воздуха (диаметр или гидравлический диаметр воздуховода, воздуховыпускного отверстия), м; ν – кинематическая вязкость воздуха, м 2 /с.

Ламинарное движение в гладких трубах переходит в турбулентное при Re = 2300. С увеличение шероховатости этот переход происходит при меньших значениях критерия Re.

Организация воздухообмена в значительной степени зависит характера струй вентиляционного воздуха.

Классификация струй

Воздушной струей называют направленный поток с конечными поперечными размерами. В основном струи делятся на свободные и несвободные, изотермические и не изотермические, ламинарные и турбулентные.

Свободные струи не имеют препятствий для своего свободного развития. Свободной является струя, не ограниченная стенками. Свободные струи образуются при истечении в пространство, заполненное той же средой, находящейся в относительно спокойном состоянии. Так как струи воздуха движутся в воздушной же среде, с точки зрения гидравлики они являются затопленными. Если плотность струи и окружающего воздуха одинакова, то ось струи прямолинейна а при различной плотности ось струи искривляется. Несвободные (стесненные) струи – те, на развитие и аэродинамическую структуру которых оказывают влияние ограждения; эти струи распространяются в пространстве, имеющем конечные размеры. В изотермических струях начальная температура равна температуре окружающего воздуха, т. е. в этом случае струя не участвует в теплообмене с окружающей средой. В неизотермических струях начальная температура приточного воздуха выше или ниже температуры окружающего воздуха. Ламинарная или турбулентная струя характеризуется соответственно ламинарным или турбулентным режимом. В вентиляционных устройствах, как правило, применяют турбулентные воздушные струи.

На перемещение воздуха затрачивается энергия: тепловая, источником которой являются нагретые поверхности, или механическая, источником которой можно считать, например, вентилятор или сочетание тепловой и механической энергий вместе.

Формирование полей температур, концентраций вредных веществ (газов) и скоростей зависит от закономерностей распространения струй и их взаимодействия.

По виду энергии, расходуемой на образование струи, различают механические приточные струи изотермические, неизотермические, а также конвективные струи.

Свободную изотермическую струю применяют для раздачи приточного воздуха. Струя по выходе из отверстия расширяется, ширина ее растет пропорционально увеличению расстояния от места истечения. Скорость по мере удаления постепенно уменьшается и затухает. Измерениями давлений установлено, что статическое давление в струе остается постоянным и равным статическому давлению в окружающей среде.

Следовательно, так как статическое давление вдоль струи остается постоянным, то потери энергии компенсируются в ней за счет кинетической энергии, поэтому скорость затухает. Так как струя эжектирует (подсасывает) частицы окружающего воздуха, расход в ней увеличивается по мере удаления от приточного отверстия и поперечное сечение ее возрастет. При этом скорость частиц вследствие торможения, оказываемого окружающим воздухом, постоянно падает.

На рис. 5.9 представлена схема свободной изотермической струи, которая вытекает из круглого отверстия.

Рис. 5.9. Структура свободной изотермической струи

В струе различают два участка – начальный и основной. В начальном сечении а-б скорость потока во всех точках сечения одинакова. Осевая скорость на протяжении длины l о начального участка одинакова и равна скорости в выходном сечении V o .

В области треугольника абс (на расстоянии l о) во всех точках струи сохраняется одинаковая скорость V o .

На структуру струи оказывает влияние начальная турбулентность. Чем выше турбулентность струи перед выходом из насадка, тем интенсивнее протекает перемешивание её с окружающим воздухом, тем больше угол расширения струи α на начальном участке, тем короче длина начального участка, и наоборот. В основном участке благодаря турбулентному перемешиванию с окружающим воздухом масса приточной струи по мере удаления от приточного отверстия возрастает, а скорость в ней непрерывно уменьшается как на оси струи, так и в периферийной части. Боковые границы струи соответствуют приблизительно лучам, исходящим из точки, называемой полюсом (точка 0 ). Так как положение полюса струи и граница начального участка зависят от степени турбулентности струи, то полюса начального и основного участков струи могут не совпадать. Угол бокового расширения основного участка струи составляет 12º25´.

Свободная струя практически не зависит от критерия Рейнольдса (Rе ) (струи автомодельны). Одним из основных свойств турбулентной свободной струи является сохранение постоянства количества движения по её длине:

m V = const , (5.42)

где m – масса приточной струи в ее поперечном сечении; V – скорость воздуха в этом же сечении струи.

Это позволяет перемещать большие массы воздуха на значительные расстояния, что широко используется в вентиляционной практике.

Известно, что свободная струя, выходящая из прямоугольного отверстия, деформируется, принимая в сечении форму, приближающуюся к кругу.

В производственных помещениях, камерах и т.п. за счет наличия ограждающих поверхностей свободная струя деформируется и её параметры меняются. Условия поступления струи в то или иное помещение могут быть разнообразны, а это определяет скорость, температуру, а также распределение воздуха.

Воздушный поток в зоне всасывающего отверстия ведет себя иначе. К всасывающему отверстию воздух подтекает со всех сторон. Эффективность всасывания характеризуется спектрами всасывания и проявляется на небольших расстояниях от всасывающих отверстий. Поведение воздушного потока возле всасывающего отверстия рассматривается в разделе 5.9.

Специфические особенности приточных и всасывающих струй должны учитываться и использоваться в вентиляции.

На динамику воздушной среды помещения большое влияние оказывают конвективные токи, возникающие вследствие наличия в помещении различного рода поверхностей, температура которых отлична от температуры окружающего воздуха. Конвективные токи могут быть восходящие и нисходящие.

При создании специально организованных искусственных (механических) струй нужно учитывать конвективные токи воздуха, т. е. использовать конвективные потоки в качестве фактора, могущего в определенных условиях в значительной степени способствовать оздоровлению труда в рабочей зоне.

Приточные отверстия обычно оформляются насадками, которые выполнены в виде решеток, плафонов, диффузоров, патрубков с возможностью регулирования направления раздачи приточного воздуха. Некоторые варианты оформления приточных отверстий приведены на рис. 5.10.

Рис. 5.10.Формы струй:

а - плоскопараллельная настилающаяся; б - осесимметричная; в - коническая; г - веерная (радиальная); д - настилающаяся; е - кольцевого сечения; ж - вытекающая через решетку; α - угол принудительного рассеивания

Плоские приточные струи образуются при истечении воздуха из длинного щелевидного воздухораспределителя.

Необходимо отметить, что при соотношении сторон отверстий менее чем 1: 3 струя, принимающая в месте ее возникновения форму отверстия, быстро трансформируется в осесимметричную. При соотношении сторон более чем 1: 10 струя рассматривается как плоская. Но и в этом случае струи могут превратиться в осесимметричные, но только на большом расстоянии от места их образования.

Кроме осесимметричных и плоских могут быть следующие виды струй, отличающиеся также по форме отверстия для выхода воздуха:

Веерные струи под углом α = 90°, которые образуются при принудительном рассеивании потока под некоторым углом. У полных веерных струй угол распределения воздуха в пространстве составляет 360°, при меньшем угле струя будет неполной веерной;

Кольцевые, если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси подводящего воздух канала β < 180°, при β около 135° – полой конической, при β = 90° – полной веерной;

Пучковые, когда воздух поступает в помещение через большое количество равновеликих отверстий в виде потока, состоящего из параллельных струек. Однако на некотором расстоянии от приточного устройства из отдельных струек образуется общая струя.

Кроме того, в зависимости от расположения воздухораспределителя струи могут не настилаться или настилаться на плоскости ограждений.

Стесненные струи могут быть разделены еще на тупиковые, транзитные, транзитно-тупиковые. В тупиковых приточный воздух поступает и уходит из помещения через приточные и вытяжные отверстия, расположенные на одной и той же стороне помещения. В транзитных струя поступает в ограничивающее ее пространство с одной стороны, а уходит – с другой; в транзитно-тупиковых воздух выходит из помещения как со стороны его входа, так и с противоположной.

Перфорированные (дырчатые) панели применяют преимущественно в невысоких помещениях для равномерного распределения приточного воздуха. При таком способе подачи воздуха обеспечивается резкое снижение скорости и выравнивание температур, несмотря на высокие параметры распределяемого по помещению воздуха. Так, допустимый перепад температур подаваемого воздуха и помещения Δt меньше или равен 15°С, скорость подачи V меньше или равна 4 м/с (с проверкой скорости в рабочей зоне). Пример организации воздухообмена приведен на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Распределение воздуха через перфорированный (дырчатый)

а – расчетная схема потолка; б – размещение отверстий в потолке; в, г – способы устройства распределения воздуха через перфорированные решетки

Отверстия в потолке, через которые происходит подача воздуха, должны иметь небольшие размеры, чтобы обеспечить выдавливание воздуха из распределительного воздуховода (камеры) преимущественно под воздействием статического давления. При этом с целью наилучшего перемешивания воздушных струй режим движения воздуха в отверстия должен быть турбулентным. При истечении воздуха через отверстия перфорированного потолка, согласно исследованиям, турбулентный режим обеспечивается уже при значении критерия Re = 1500.

Ниспадающий поток, может применяться для создания соответствующей метеорологической обстановки на фиксированных рабочих местах (или в местах отдыха). В зону нахождения человека подается сверху вниз воздушная струя большого диаметра с малой скоростью. Такая подача воздуха называется воздушным душированием по способу ниспадающего потока, рис. 5.12.

Рис. 5.12. Приточная вентиляция для фиксированного рабочего места

способом ниспадающего потока (размеры указаны в метрах)

Как происходит воздухообмен в жилых помещениях?

естественная вентиляция
воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Представьте комнату, допустим, 12 м 2 , 32 м 3 . Дверь в комнате есть, но она хорошая и закрыта, стены обычные, панельные или кирпичные, возможно деревянные. Щелей в стенах нет, окна хорошие, отрегулированные. В комнате один человек.

Если окна закрытые, то воздухообмен осуществляется через наружные, а может и внутренние ограждающие конструкции (стены, перекрытия). Если стены деревянные или тонкие, то воздухообмен больше, если бетонные и толстые, то меньше. Это воздухообмена может хватить, т.е концентрация, допустим, углекислого газа, может не выйти за допустимые пределы.

Если выделений больше, например, пять человек в том-же помещении, то концентрация при любых стенах наверняка будет существенно больше нормативной.

окна

Если в условной комнате открыть или приоткрыть окно, то даже если нет ветра, воздухообмен будет большим, обычно в верхней части открытого проёма воздух пойдёт наружу, по нижней части – внутрь помещения. Воздух сменится быстро, но, если снаружи зима, он будет очень холодный. Даже если окно приоткрыто чуть-чуть, так как высота проема велика, воздухообмен будет большим.

Если соответственно увеличить мощность отопления, то всё равно при вентилировании через всё окно трудно избежать сквозняков – потоков переохлажденного по сравнению с окружающим воздухом. Вентиляция открытием всего окна годится только для периодического проветривания.

форточки

Отличие форточки в том, что её высота меньше, чем у окна, поэтому и при полном, и при частичном открытии воздухообмен намного меньше. Ниспадающий холодный воздух может успеть нагреться. Форточка может обеспечить нормальный воздухообмен, в некоторых пределах его можно регулировать.

Но если температура воздуха внутри и снаружи нашей условной комнаты одинакова, и ветра нет, то воздухообмен скорее всего будет меньше нужного.

форточки и вентиляционные каналы в глубине помещения

Это стандартная схема, известная на практике почти всем. Тёплый канал в глубине помещения (санузел, кухня) обеспечивает вытяжку, через форточку поступает приток.

Теоретически должен работать всегда, практически часто не работает на верхних этажах, требует постоянного небольшого притока, при установке плотных окон «лёгкий» приток прекращается, остаётся воздухопроницание стен, его может быть очень мало. Требует открытых или неплотных, подрезанных, дверей.

приточные клапаны

В этой схеме работают разного рода приточные клапаны, «еврофорточки» и т.п. Это усложнённые форточки, с увеличенным сопротивлением.

Если в помещении рассматриваемого типа (канал-форточка) воздухообмен хороший, то замена форточки на клапан возможна, скорее всего воздухообмен уменьшится.

Если воздухообмен с форточкой плохой, то с клапаном он станет ещё хуже, т.е. замена нежелательна.

естественная вытяжная вентиляция

В нашей условной комнате двери хорошие, поэтому ей нужен свой канал для реализации такого типа вентиляции. Если этот канал есть в каждой комнате, если он правильно сделан, то в большинстве случаем в помещениях при открытой форточке обеспечивается нормальный воздухообмен.

естественная приточно-вытяжная вентиляция

Но открытая форточка – это дорога для шума, и некоторых других неудобств.

Приток при естественной вентиляции тоже бывает канальным. Если всё сделано правильно, то это и получается лучшая вентиляция. Расход зависит от конструкции каналов, и может быть большим, если это требуется. Так что считаем, что расход нормальный. Шум не проходит, или проходит очень мало.

При движении по каналу можно организовать некоторый нагрев, охлаждение, очистку и т.п., но всё это только в небольших количествах, так как перепад давлений – движущая сила естественной вентиляции, очень мал.

Так что недостаток один: сильно ограниченная возможность обработки воздуха.

Рис. 5.8. Схемы организации воздухообмена в помещении:

а – сверху-вверх; б – снизу-вниз; в –сверху-вниз; г – с низу-вверх;
д – комбинированная; е – комбинированная

Приточные струи. Приточные насадки

Организация воздухообмена в значительной степени зависит характера струй вентиляционного воздуха.

Классификация струй

На рис. 5.9 представлена схема свободной изотермической струи, которая вытекает из круглого отверстия.

Рис. 5.9. Структура свободной изотермической струи

В области треугольника абс (на расстоянии l о) во всех точках струи сохраняется одинаковая скорость V o .

m V = const , (5.42)

где m – масса приточной струи в ее поперечном сечении; V – скорость воздуха в этом же сечении струи.

Специфические особенности приточных и всасывающих струй должны учитываться и использоваться в вентиляции.

Рис. 5.10.Формы струй:

Плоские приточные струи образуются при истечении воздуха из длинного щелевидного воздухораспределителя.

Рис. 5.11. Распределение воздуха через перфорированный (дырчатый)

Рис. 5.12. Приточная вентиляция для фиксированного рабочего места

способом ниспадающего потока (размеры указаны в метрах)

5.8. Приточные системы механической вентиляции. Очистка
приточного воздуха. Калориферы. Вентиляторы

Приточные системы служат для подачи чистого воздуха в обслуживаемые помещения, схема системы приведена на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Схема приточной системы

1 – жалюзийная решетка воздухоприемного устройства; 2 – утепленный клапан;
3 – фильтр; 4 – промежуточная секция; 5 – калориферная секция; 6 – переходная секция;
7 – вентилятор; 8 – сеть воздуховодов; 9 – воздухораспределители

Низ отверстия воздухоприемного устройства в узле воздухозабора размещают на высоте более 1 м от уровня устойчивого снегового покрова, но не ниже 2 м от уровня земли. Жалюзийная решетка воздухоприемного устройства препятствует попаданию в узел воздухозабора атмосферных осадков. Утепленный клапан защищает систему от проникновения холодного воздуха. Вместо утепленного клапана в отдельных случаях устанавливают заслонку утепленную с электрическим исполнительным механизмом.

Поз. 1-7 образуют приточную камеру. Приточные камеры обычно используют типовые, разработанные на различную производительность по воздуху организациями Госстроя и выпускаемые предприятиями.

Для расчета приточной системы сначала необходимо определить объем L воздуха, который необходимо подать в обслуживаемые помещения, вид (вода, пар, электроэнергия) и параметры теплоносителя (температура теплоносителя в подающем t г и обратном t о трубопроводах), расчетную температуру наружного воздуха t н, необходимую температуру приточного воздуха t пр, а также скорость V р.з воздуха в рабочей зоне.

Очистка приточного наружного и рециркуляционного воздуха в фильтре приточной камеры производится в следующих целях:

а) для уменьшения запыленности воздуха, подаваемого в вентилируемые здания, если концентрация пыли в районе расположения здания или вблизи места забора воздуха систематически превышает ПДК, установленную гигиеническими нормативами;

б) для защиты теплообменников, оросительных устройств, приборов автоматики и другого оборудования вентиляционных камер и кондиционеров от запыления;

в) для предохранения ценной внутренней отделки и оборудования вентилируемых зданий от загрязнения отложениями мелкодисперсной пыли;

г) для поддержания в помещениях заданной в соответствии с технологическими требованиями чистоты воздуха.

ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов при подаче его в помещения общественных зданий;

30% ПДК в воздухе рабочей зоны при подаче его в помещения производственных и административно-бытовых зданий;

30% ПДК в воздухе рабочей зоны с частицами пыли размером не более 10 мкм при подаче его в кабины крановщиков, пульты управления, зону дыхания работающих, а также при воздушном душировании.

Для очистки приточного воздуха от пыли применяют, в основном, пористые воздушные фильтры и электрические воздушные фильтры промывного типа. В табл. 5.10. перечислены воздушные фильтры, применяемые в нашей стране.

Таблица 5.10

Номенклатура воздушных фильтров для приточных систем

Тип	Вид	Класс фильт-ра по эффек-тив-ности	Крите- рий каче-ства	Номиналь-ная воздушная нагрузка на входное сечение, м 3 /(ч·м 2)	Сопротивление при номинальной воздушной нагрузке, Па	Пылеем-кость при достижении указанного конечного сопротивле-ния, г/м 3	Средняя начальная запыленность очищаемого воздуха, мг/ м 3	Способ регенерации фильтра
на-чаль-ное	конечное при указанной пыле-емкости	допустимая	предельная
Сухие пористые
Волокнистые сухие	Ячейковые ФяЛ-12, ФяЛ-2	I						0,05	0,15
Ячейковые ЛАИК	I	По каталогам объединения «Союзмедьинструмент»	0,01	0,05	Смена фильтра
Карманные ФяКП	II								Очистка и смена фильтрующего материала
Панельные ФР (ФР3, ФР4, ФР5)	III		10 000				0,10	0,50	Смена фильтрующего материала
Сетчатые	Рулонные ФРС* (ФРПМ)	III	-	10 000			-			Очистка запыленного материала (пневматическая)
Ячейковые ФяВБ	III								Очистка запыленного материала промывкой в воде
Губчатые сухие	Ячейковые ФяПБ	III						0,3	0,5	То же, или пневматически
Смоченные пористые
Волокнистые замасленные	Ячейковые ФяУБ	III						0,3	0,5	Смена фильтрующего материала
Ячейковые ФяУБ	III						0,3	0,5	Смена вкладыша
Масляные	Самоочищающиеся Кд (КдМ, Кт, КтЦ, ФС)	III					7 – 15**	0,3	0,5	Непрерывная промывка в масле фильтрующих элементов
Ячейковые ФяРБ	III								Промывка фильтра в содовом растворе с последующим замасливанием
Ячейковые ФяВ	III								То же
Электрические
Двух-зональные промывные	Агрегатные ФЭК и ФЭ-2М	II		10 000						Промывка водой
* - применяются для очистки воздуха от волокнистой пыли ** - в % от массы масла, залитого в ванну

Пористые фильтры подразделяют на смоченные и сухие: к смоченным относятся фильтры с покрытым тонкими пленками вязких нелетучих замасливателей заполнением из металлических пластинок, проволочных или полимерных сеток и нетканых волокнистых слоев; к сухим - фильтры с заполнением из нетканых волокнистых слоев, гофрированных сеток и губчатые, не смоченные замасливателем.

Фильтры выбирают с учетом начальной запыленности воздуха и допускаемой остаточной концентрации пыли в воздухе после его очистки, т.е. по их эффективности. Одновременно принимают во внимание начальное сопротивление фильтра, изменение сопротивления при запылении фильтра, конструктивные и эксплуатационные особенности.

Критерий качества фильтра учитывает эффективность очистки воздуха, начальное сопротивление и пылеемкость; чем этот показатель ниже, тем выше качество фильтра. У фильтров, сопротивление которых не меняется в процессе работы (например, у самоочищающихся), критерий качества наименьший, равный нулю.

По эффективности воздушные фильтры подразделяются на три класса (табл. 5.11).

Таблица 5.11

Характеристика основных классов воздушных фильтров

При большой начальной концентрации пыли или при необходимости особо тщательной очистки воздуха применяют многоступенчатую очистку.

Калориферы биметаллические или пластинчатые, устанавливаемые в приточных камерах, служат для нагрева воздуха, подаваемого в производственные помещения. Теплоносителем могут быть вода, пар, электроэнергия.

Биметаллические со спирально-накатным оребрением калориферы могут быть одноходовыми с вертикальным расположением трубок и многоходовыми с горизонтальным расположением трубок. Пластинчатые калориферы изготовляются только многоходовыми с горизонтальным расположением трубок.

При теплоносителе воде следует применять многоходовые калориферы и их последовательное соединение по теплоносителю. Допускается параллельное соединение по теплоносителю рядов калориферов, расположенных последовательно по ходу воздуха.

Расчет площади поверхности нагрева калориферов для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, совмещенных с воздушным отоплением и запроектированных для подачи наружного воздуха в количествах, необходимых для вентиляции в течение холодного периода года, следует производить, принимая расчетные параметры Б (для зданий сельскохозяйственного назначения - по параметрам А).

Действительный расход тепла, подводимого к калориферу, определяется по сумме расходов тепла на отопление и вентиляцию, соответствующих расходу при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года по расчетным параметрам Б.

Калориферы первого подогрева систем кондиционирования воздуха и приточных вентиляционных систем с увлажнением приточного воздуха при теплоносителе воде нужно проверять на режимы эксплуатации, соответствующие наружной температуре и температурам в точках излома графика температур воды в тепловых сетях, и на температуру воды на выходе из калорифера.

Расчет калориферов производится в следующем порядке.

1. Задаваясь массовой скоростью воздуха V· ρ 1 , кг/(м 2 ·с), определяют необходимую площадь фронтального сечения калориферов по воздуху:

f 1 = G / (V· ρ) 1 , м 2 , (5.43)

где G – расход нагреваемого воздуха, кг/с.

2. Пользуясь техническими данными о калориферах и исходя из необходимой площади фронтального сечения, подбирают номер и число устанавливаемых параллельно калориферов и находят действительную площадь их фронтального сечения f . Число калориферов должно быть минимальным.

3. Определяют действительную массовую скорость воздуха в калориферах

V· ρ = G / f , кг/(м 2 ·с). (5.44)

При теплоносителе воде объемный расход проходящей через каждый калорифер воды вычисляют по формуле

G воды = , м 3 /с, (5.45)

где Q – расход теплоты на нагревание воздуха, Вт; t гор и t обр – температура воды на входе в калорифер и на выходе из него, °С; n – число калориферов, параллельно включаемых по теплоносителю; 4,2 – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·К).

Находят скорость воды в трубках калориферов

W = G воды / f тр, м/с, (5.46)

где f тр – живое сечение трубок калориферов для прохода воды, м 2 .

По массовой скорости V× ρ и скорости воды (при паре только по массовой скорости) по справочной литературе или каталогам на калориферы находят коэффициент теплопередачи калорифера К , Вт/(м 2 ·°С).

4. Рассчитывают необходимую площадь F у поверхности нагрева калориферной установки

, м 2 , (5.47)

где t ср – средняя температура теплоносителя, °С; t н – начальная температура нагреваемого воздуха, °С; t к – конечная температура нагретого воздуха, °С.

Средняя температура теплоносителя

При теплоносителе воде

t ср = (t гор + t обр)/2 , °С; (5.48)

При насыщенном паре давлением до 0,03 МПа t ср = 100ºС;

При насыщенном паре давлением свыше 0,03 МПа t ср = t пара,

где t пара – температура, °С, насыщенного пара, соответствующая его давлению.

5. Определяют общее число устанавливаемых калориферов:

где F к – площадь поверхности нагрева одного калорифера выбранной модели, м 2 .

Округляя число калориферов до кратного числа их в первом ряду n , находят действительную площадь поверхности нагрева, установки:

М 2 . (5.50)

Тепловой поток выбранного калорифера не должен превышать расчетный более чем на 10%. Избыточный тепловой поток калорифера составит:

, (5.51)

При избыточном тепловом потоке более 10% следует применить другую модель или номер калорифера и произвести повторный расчет.

По таблицам из справочной литературы или каталогам калориферов по массовой скорости воздуха определяют аэродинамическое сопротивление калориферной установки, а также сопротивление калориферной установки проходу теплоносителя.

На сопротивление по воздуху следует давать запас 10%, на сопротивление по воде – 20%.

Вентиляторы в системах механической вентиляции применяют радиальные (центробежные) и осевые.

Радиальные (центробежные) вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления (до 1 кПа), среднего давления (от 1 до 3 кПа) и высокого давления (от 3 до 12 кПа). Вентиляторы низкого и среднего давления обычно применяют в приточных и вытяжных вентиляционных установках, установках кондиционирования воздуха и для воздушно-тепловых завес, а вентиляторы высокого давления – в технологических установках.

Осевые вентиляторы обычно применяют при относительно малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па) или без сети воздуховодов.

В зависимости от условий их эксплуатации вентиляторы изготовляют в обычном исполнении – для перемещения чистого или малозапыленного воздуха с температурой до 80°С; в антикоррозионном исполнении (из винипласта и другого материала) – для перемещения воздуха с примесями, разрушающе действующими на обычную сталь; в искрозащищенном исполнении – для перемещения горючих и взрывоопасных смесей. В последнем случае колеса и входные патрубки во избежание искрения выполняют из более мягкого, чем сталь, материала, например алюминия. Для перемещения воздуха с содержанием пыли более 100 мг/м 3 применяют пылевые вентиляторы, обладающие повышенной износоустойчивостью.

Вентиляторы, как правило, приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов:

Непосредственно на валу или через эластичную муфту (исполнение 1);

Клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением (исполнение 5 или 6);

Регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукторные муфты скольжения.

Вентиляторы могут быть правого вращения, когда колесо их вращается по часовой стрелке (если смотреть на него со стороны всасывания), и левого вращения, когда колесо их вращается против часовой стрелки. Размеры вентиляторов как радиальных, так и осевых характеризуются присвоенными им номерами, численно выражающими значение диаметра рабочего колеса в дм (например, вентилятор № 5 имеет колесо диаметром 500 мм). Чем больше номер вентилятора, тем больше подача воздуха вентилятором.

На рис. 5.14 приведен общий вид радиального (центробежного) вентилятора.

Рис. 5.14. Вентилятор радиальный:

1 – кожух вентилятора; 2 – электродвигатель; 3 – рама; 4 – виброизоляторы

Вентилятор и электродвигатель размещены на раме, под которой устанавливают виброизоляторы для снижения воздействия вибрации на опорные конструкции. Внутри кожуха помещено колесо с лопатками (ось колеса расположена горизонтально). При вращении рабочего колеса в направлении разворота улиткообразного кожуха воздух всасывается через входное отверстие и под действием центробежной силы выбрасывается через выходное отверстие. Лопатки колеса могут иметь различную форму (загнутые вперед, радиальные или загнутые назад). Наибольшее давление создается при лопатках, загнутых вперед, но больший КПД у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, и, кроме того, они создают меньший шум.

Радиальные вентиляторы изготавливаются и с вертикальным расположением оси колеса. Такое расположение оси колеса характерно для крышных вентиляторов, рис. 5.15. Их применяют при устройстве общеобменной вентиляции, размещая на кровле производственных зданий без системы воздуховодов, а также для систем дымоудаления. Воздух забирается вентилятором непосредственно из-под кровли здания и выбрасывается в атмосферу.

Рис. 5.15. Вентилятор радиальный крышный

Вентиляторы осевые применяют в системах вентиляции, воздушного отопления и в других производственных и технологических целях, в системах противодымной защиты зданий для подачи воздуха на пути эвакуации в случае пожаров. На рис. 5.16 приведена конструкция осевого вентилятора, представляющего собой лопаточное колесо, расположенное в цилиндрическом кожухе.

Рис. 5.16. Вентилятор осевой:

1 – колесо лопаточное; 2 – кожух; 3 - электродвигатель

При вращении колеса поток воздуха проходит через вентилятор вдоль его оси. Отсюда и наименование вентилятора – осевой. Давление, создаваемое осевым вентилятором, не более 200 Па. Размеры осевых вентиляторов, как и радиальных, характеризуются их номерами.

Подбор вентиляторов осуществляют по производительности по воздуху L и давлению P , которые вентилятор должен обеспечить.

Введение. 3

1. Понятие о способах организации воздухообмена и устройстве систем вентиляции . 4

2. Типы вентиляции . 6

3. Вентиляционное оборудование . 12

Заключение. 16

Список литературы.. 17

Введение

Для жизнедеятельности человека большое значение имеет качество воздуха. От него зависит самочувствие, работоспособность и в конечном итоге здоровье человека. Качество воздуха определяется его химическим составом, физическими свойствами, а так же наличием в нем посторонних частиц. Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции.
Вообще вентиляцией (от лат. ventilatio – проветривание), согласно общепринятому определению, называют регулируемый воздухообмен в помещении, а также устройства, которые его создают. Назначением вентиляции является поддержание химического и физического состояния воздуха, удовлетворяющее гигиеническим требованиям, т. е. обеспечение определенных метеорологических параметров воздушной среды и чистоты воздуха. К факторам, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции, относятся: избыточная теплота (конвекционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары – влага; газы и пары химических веществ общетоксичного или раздражающего действия; токсичная и нетоксичная пыль; радиоактивные вещества.

Понятие о способах организации воздухообмена и устройстве систем вентиляции.

Воздушная среда в помещении, удовлетворяющая санитарным нормам обеспечивается в результате удаления загрязненного воздуха из помещения и подачи чистого наружного воздуха. Соответственно этому системы вентиляции подразделяют на вытяжные и приточные.

По способу перемещения удаляемого из помещений и подаваемого в помещения воздуха различают вентиляцию естественную (неорганизованную и организованную) и механическую (искусственную).

Под неорганизованной естественной вентиляцией понимают воздухообмен в помещениях, происходящий под влиянием разности наружного и внутреннего воздуха и действия негра через ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фрамуг и дверей. Воздухообмен, происходящей также под влиянием разности, давлений наружного и внутреннего воздуха и действ им ветра, по через специально устроенные в наружных ограждениях фрамуги, степень открытия которых с каждой стороны здания регулируется, является вентиляцией естественной, но организованной. Этот вид вентиляции называется аэрацией.

Механической, или искусственной, вентиляцией называется способ подачи воздуха в помещение или удаления из него с помощью вентилятора. Такой способ воздухообмена является более совершенным, так как воздух, подаваемый в помещение, может быть специально подготовленным в отношении его чистоты, температуры и влажности.

Системы механической вентиляции, автоматически поддерживающие D помещениях метеорологические условия на уровне заданных независимо от изменяющихся параметров внешней воздушной среды, называются системами кондиционировании воздуха (condition -- условие).

По способу организации воздухообмена в помещениях вентиляция может быть общей, местной, локализирующей, смешанной н аварийной.

Общая вентиляция, называемая обще-обменной, предусматривает и для создания одинаковых условий воздушной среды (температуры, влажности, чистоты воздуха и его подвижности) во всем помещении, главным образом в рабочей зоне {#=1,5-2 м от пола) (рис. ПЫ,а).

Местная вентиляция создает местные (на рабочих местах), отвечающие гигиеническим требованиям условия воздушной среды, отличные от условий в остальной части.помещения. Примером местной приточной вентиляции может служить воздушный душ--струя воздуха, направленная непосредственно на рабочее место (рис. Ш.1, б).

Принцип действия локализирующей вентиляции заключается в улавливании вредных выделений непосредственно у производственных установок е помощью специальных укрытий, предотвращающих поступление вредных выделений в помещение.

Смешанные системы, применяемые главным образом в производственных помещениях, представляют собой комбинации общеобмешюн вентиляции с местной (рис. Ш.1, в).

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

Вопрос о том, какую из перечисленных систем вентиляции следует устраивать, решается в каждом отдельном случае в зависимости от назначения помещения, характера вредных выделений, возникающих в нем, и схемы движения воздушных потоков внутри здания.

В так называемых горячих цехах широко используют аэрацию, местные отсосы и воздушные души. В воротах устраивают воздушные тепловые завесит. R холодных цехах применяют общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию и системы кондиционирования воздуха там, где это диктуется условиями технологии, В общественных зданиях (театрах, кино, валах заседаний, магазинах, спортзалах и т. п.), как правило, устраивают общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию или систему кондиционирования воздуха.

В помещениях, где требуется незначительный воздухообмен, организуют только одну вытяжную вентиляцию. Количество удаляемого воздуха в этом случае восполняется воздухом, поступающим в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях и при открывании форточек или фрамуг.

В жилых домах устраивают обычно только вытяжную (естественную, редко - механическую) вентиляцию из кухонь и санузлов. Приток в жилые комнаты осуществляется через окна, форточки или специальные устройства под окнами.

Типы вентиляции

Типы вентиляции представлены большим разнообразием систем различных видов и назначений. Системы разделяются на несколько типов исходя из общих признаков. Главными из них являются способы циркуляции воздуха в здании, зона обслуживания агрегата, назначение вентиляции и особенности конструкции средства.

Принцип приточно-вытяжной вентиляции в частном доме.