2
Воздушные и воздушно-тепловые завесы предназначены для защиты ворот и открытых проемов промышленных зданий от поступления холодного воздуха в зимний период. Различают два типа завес: шибирующие, у которых плоская струя воздуха подается либо снизу, либо с боков проемов и ворот под некоторым углом навстречу холодному воздуху; и смесительные, когда воздух из здания подается в тамбур между двойными входными дверями. Смесительные завесы применяют в административно-общественных зданиях, в проходных и т. д. Завесы, в которых воздух предварительно нагревается в воздухонагревателе, называются воздушно-тепловыми, а завесы, подающие воздух без нагрева, просто воздушными.
В системах воздушного отопления часто используют воздушно-отопительные агрегаты с полной либо частичной рециркуляцией воздуха.
Общеобменные вытяжные системы вентиляции обычно удаляют воздух из верхней, реже из средней зоны зданий. Перед удалением воздух в таких системах обычно не проходит очистку. Общеобменные вытяжные системы могут быть бесканальными (если воздух удаляется крышными вентиляторами, которые устанавливают на перекрытиях) и канальными. В последних воздух всасывается в воздухоприемные отверстия или решетки, по воздуховодам подается к вентилятору и, пройдя вытяжную шахту, попадает в атмосферу. Для защиты вытяжной шахты от атмосферных осадков над ней устанавливают зонт, а воздуховоды при неработающем вентиляторе перекрывают заслонкой.
Местные вытяжные системы вентиляции предназначены для забора вредных выделений у мест их образования с помощью укрытий или местных отсосов, транспортировки загрязненного воздуха, его очистки в фильтрах или пылеуловителях и выброса в атмосферу. Местные отсосы и укрытия имеют самую разнообразную конструкцию и форму: это зонты, вытяжные шкафы, полные укрытия, бортовые и кольцевые отсосы у ванн и шахтных печей, отсасывающие панели, кожухи и др.
Многие вредные вещества, выделяющиеся при технологических процессах, активно воздействуют на местные отсосы, воздуховоды, вентиляторы, фильтры, вызывая их сильную коррозию, кроме того, они могут быть взрыво- и пожароопасными. В этих случаях воздуховоды и другие устройства, контактирующие с агрессивной средой, изготовляют из материалов, не подверженных интенсивной коррозии перемещаемой средой (коррозионно-стойкой легированной стали, алюминия, титана, металлопласта, винипласта, полиэтилена и др.), либо применяют специальные покрытия стальных воздуховодов кислото- и щелочестойкими красителями, эмалями и лаками. В таких системах устанавливают вентиляторы и другое оборудование в искрозащищенном исполнении.
Вопросы к главе 2
1. Назовите основные параметры воздушной среды.
2. Каково основное назначение системы вентиляции?
3. В каких случаях обоснованно применение систем естественной вентиляции?
4. В чем преимущество систем механической вентиляции?
5. Как называется процесс теплоутилизации удаляемого воздуха, в чем его технические и экономические преимущества?
6. Какой материал применяется для изготовления воздуховодов систем вентиляции чаще всего?
7. На что, по вашему мнению, влияет толщина металла при изготовлении воздуховодов?
8. В каких случаях применяется воздушное душирование?
9. Назовите основные процессы обработки воздуха в приточной вентиляционной установке.
10. В каких случаях применяется специальное исполнение воздуховодов и вентиляционного оборудования?
Глава 3. Оборудование систем вентиляции воздуха
Как уже указывалось, требуемое состояние воздушной среды в помещениях с общеобменной вентиляцией поддерживают путем нагнетания в пространство чистого вентиляционного воздуха с необходимыми температурно-влажностными параметрами и удаления воздуха, не соответствующего нормативным требованиям. В связи с этим системы общеобменной вентиляции должны включать оборудование и устройства для забора наружного воздуха, его обработки, транспортирования и раздачи по помещениям, а также для удаления отработавшего воздуха.
3.1. Воздухоприемные и воздуховыбросные устройства
К такому оборудованию относятся воздухоприемные и воздуховыбросные устройства в системах механической вентиляции, которые выполняются в виде отверстий в ограждениях зданий, приставных или отдельно стоящих шахт. При заборе воздуха сверху воздухоприемные устройства размещают на чердаке или верхнем этаже здания, а каналы выводят выше кровли в виде шахт.
Для аэрации воздухозаборные и выбросные устройства выполняют в виде поворачивающихся фрамуг, открывающихся фонарей, окон или других перекрываемых отверстий в ограждениях зданий.
Расположение и конструкция воздухоприемных устройств выбираются с учетом необходимости обеспечения чистоты забираемого воздуха и удовлетворения архитектурных требований. Так, воздухоприемные устройства не должны находиться вблизи источников загрязнения воздуха (выбросов уже загрязненного воздуха или газов, дымовых труб, кухонь, немощеных дорог и т. д.).
Отверстия для забора воздуха должны располагаться на высоте не менее 2 м от поверхности земли и закрываться жалюзийными решетками (в зеленой зоне на высоте не менее 1 м).
Для предохранения помещений от поступления в них через вентиляционные каналы при неработающей вентиляции холодного наружного воздуха воздухоприемные и воздуховыбросные устройства оборудуются многостворчатыми утепленными клапанами с ручным или механическим приводом. В последнем случае клапан блокируется вместе с вентилятором и перекрывает отверстия при его остановке. При низкой расчетной температуре наружного воздуха клапаны снабжаются системой электроподогрева в целях предохранения от промерзания их створок. Электроподогрев включается на 1015 минут перед пуском вентилятора (рис. 2).
Рис. 2. Воздушный клапан с электроприводом
Наружные стены вытяжных каналов и шахт утепляются во избежание конденсации водяных паров из извлекаемого влажного воздуха и образования наледей. Скорость движения воздуха в приточных каналах и шахтах принимается в пределах 25 м/с, в каналах и шахтах выбросных устройств 48 м/с, но не менее 0,5 м/с, в том числе и для естественной вентиляции.
3.2. Вентиляционные камеры
Основное вентиляционное оборудование приточных и вытяжных установок, как правило, монтируется в специальных помещениях, называемых вентиляционными камерами. Приточные камеры в общественных, административных, жилых зданиях проектируются обычно на первом этаже или в техническом подполье. Вытяжные камеры следует располагать в верхней части здания. В многоэтажных постройках с большим количеством вентиляционных систем камеры устраивают на технических этажах.
В зданиях с большим числом вентиляционных систем (более 5) предусматривается также и помещение для ремонта оборудования. Управление работой вентиляционных систем осуществляется со специальных пультов с использованием автоматики и приборов дистанционного контроля.
3.3. Вентиляторы
Вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха внутрь либо его отсоса из помещения и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора). По конструкции и принципу действия вентиляторы подразделяются на: осевые (аксиальные), радиальные (центробежные), диаметральные (тангенциальные) (рис. 3).
Рис. 3. Конструкции вентиляторов
В настоящее время применяют модификации радиальных вентиляторов: прямоточные, дисковые, вихревые, смерчевые (рис. 4).
Рис. 4. Модификации радиальных вентиляторов
Вентиляторы оценивают по удельной быстроходности, которая связывает между собой частоту вращения и давление.
В зависимости от величины полного давления, которое они создают при перемещении воздуха, вентиляторы бывают: низкого давления (до 1 кПа), максимальная окружная скорость таких колес не превышает 50 м/с; среднего давления (до 3 кПа), максимальная окружная скорость достигает 80 м/с; высокого давления (до 12 кПа), окружная скорость рабочих колес больше 80 м/с.
Такое разделение вентиляторов является условным, так как любое устройство высокого давления при уменьшении частоты вращения может быть использовано как вентилятор среднего давления.
По направлению вращения рабочего колеса (если смотреть со стороны всасывания) вентиляторы могут быть правого вращения (колесо вращается по часовой стрелке) и левого вращения (против часовой стрелки).
В зависимости от состава перемещаемой среды и условий эксплуатации вентиляторы подразделяются на: обычные для воздуха (газов) с температурой до 80 °С, коррозионно-стойкие для коррозионных сред, термостойкие для воздуха с температурой выше 80 °С, взрывобезопасные для взрывоопасных сред, пылевые для запыленного воздуха (с твердыми примесями в количестве более 100 мг/м
3
По способу соединения крыльчатки и электродвигателя вентиляторы могут быть: с непосредственным соединением, с соединением на эластичной муфте, с клиноременной передачей, с регулируемой бесступенчатой передачей.
По месту установки вентиляторы делятся на: обычные, устанавливаемые на специальной опоре (раме, фундаменте и т. д.); канальные, устанавливаемые непосредственно в воздуховоде; крышные, размещаемые на кровле.
Основными характеристиками вентиляторов являются следующие параметры: расход воздуха (м
3
3.4. Приточные установки
Приточные установки (рис. 5) осуществляют фильтрацию свежего воздуха, при необходимости его нагрев (в холодное время года) и подачу в систему воздуховодов для последующей раздачи по помещениям.
Рис. 5. Приточная установка
Приточные вентиляционные установки состоят из корпуса, в котором смонтированы: фильтр, водяной или электрический калорифер, вентилятор, система автоматики, звукоизоляционный материал.
Условно можно классифицировать приточные установки следующим образом: по типу нагревателя (c электрическим калорифером или с водяным), по расходу воздуха до 2003000 м
3
3
Система автоматического управления приточной установкой позволяет ступенчато или плавно регулировать тепловую мощность электрического калорифера. Если же в приточной установке используется водяной калорифер, то автоматика имеет более сложное исполнение, так как в этом случае необходимо обеспечить дополнительную защиту от замораживания калорифера зимой.
В системах вентиляции с приточными установками могут использоваться следующие дополнительные элементы: воздухозаборные решетки, клапан на приточный воздух (с ручным или электроприводом), шумоглушители, устройства для регулировки расхода воздуха по помещениям, устройства распределения воздуха (диффузоры, решетки, плафоны).
Внешне камеры представляют собой моноблочную конструкцию и могут комплектоваться автоматикой различного уровня сложности от простых функций типа «ПУСК», «СТОП», «ОТКРЫТЬ/ЗАКРЫТЬ КЛАПАН» до программируемого управления параметрами (температура в помещении, производительность, температура внутри камеры и т. п.) по непрерывному контуру.
Приточная камера включает в себя следующие элементы:
вентилятор двухстороннего всасывания, который крепится на траверсы рамы через резиновые виброизоляторы;
каркас, изготовленный из алюминиевых профилей и соединительных уголков;
утепленные панели из оцинкованной стали с наружной и внутренней стороны. В качестве утеплителя и шумоизолятора закладывается пеноизол. Для герметичности между панелями и каркасом прокладывается самоклеящийся уплотнитель. С одной стороны камеры для удобства обслуживания панели изготавливаются быстросъемными, с этой целью в них устанавливаются поворотные зажимы;
нагреватель (водяной калорифер или электрические тэны);
мягкая вставка из прорезиненной ткани с фланцами с двух сторон. Фланцы изготавливаются из оцинкованной шинки, соединенной уголками;
фильтр воздушный быстросъемный;
клапан воздушный утепленный с электроприводом.
Для создания баланса расходов поступающего и удаляемого из помещения воздуха используется вытяжная вентиляция, которая может быть представлена:
автономными осевыми вентиляторами, установленными непосредственно в стене;
крышными вентиляторами, устанавливаемыми на кровле;
центробежными вентиляторами, устанавливаемыми на кронштейнах в стене или на металлических конструкциях кровли;
канальными вентиляторами в корпусе в форме обечайки или в коробчатом корпусе, устанавливаемыми в сети воздуховодов (имеют патрубок на входе и диффузор на выходе, а в случае установки вентилятора двустороннего всасывания два на входе и один на выходе);
вытяжными вентиляционными установками, укомплектованными вентиляторами, гибкими вставками, регулирующими клапанами и собранными в едином корпусе (рис. 6).
Рис. 6. Вытяжная установка
3.5. Рекуператоры
Системы приточно-вытяжной вентиляции позволяют существенно снизить затраты на отопление, применив утилизацию тепла. Тепло воздуха, удаляемого из помещения, может быть использовано для подогрева приточного воздуха в специальных теплообменниках, называемых рекуператорами.
Такая система, использующая перекрестно-поточный рекуператор и выполненная в виде моноблока, характеризуется высокой эффективностью теплоутилизации, достигающей 70 %, и обеспечивает не менее чем двукратное снижение эксплуатационных расходов на нагрев воздуха (рис. 7).
Рис. 7. Приточно-вытяжная установка с рекуперацией
Установки с рекуперацией тепла предназначены для организации приточно-вытяжной вентиляции в системах комфортного кондиционирования воздуха, так как они изменяют температуру и влажность поступающего свежего воздуха с учетом климатических условий внутри обслуживаемого помещения.
Перекрестно-поточный пластинчатый рекуперативный теплообменник изготовлен из теплопроводного материала, обладающего свойством селективной проницаемости по отношению к молекулам воды (в отношении молекул других газов и веществ мембрана практически непроницаема). Благодаря этому разность парциальных давлений водяных паров в наружном и отработанном воздухе приводит к переносу влаги из одного потока в другой. В холодное время года молекулы воды из более влажного отработанного воздуха проникают через мембрану в поток наружного воздуха, увлажняя его. В теплое время молекулы воды из более влажного наружного воздуха проникают в поток отработанного воздуха, предотвращая излишнее увлажнение помещения.
3.6. Калориферы
Для нагревания воздуха в приточных вентиляционных установках применяют калориферы (воздухонагреватели) (рис. 8).
Рис. 8. Водяной калорифер
В качестве теплоносителя для калориферов используют высокотемпературную воду или пар. В первом случае калориферы имеют маркировку КB, во втором КП.