В зависимости от числа последовательно расположенных по ходу движения воздуха трубок, по которым проходит теплоноситель, калориферы делятся на пять моделей: самая малая (СМ), малая (М), средняя (С), большая (Б) и самая большая (СБ). Каждая модель, в свою очередь, подразделяется на 12 номеров, которые определяют габаритные и присоединительные размеры и площадь поверхности нагрева.
Калориферы, предназначенные для работы с паром, изготавливают одноходовыми, с водой как одноходовыми, так и многоходовыми. В одноходовых калориферах теплоноситель проходит через весь пучок трубок одновременно от одного коллектора к другому. В многоходовых же коллекторы разделены внутренними перегородками, которые неоднократно изменяют направление движения теплоносителя, в данном случае воды, что способствует возрастанию скорости ее перемещения и, как следствие, увеличению теплоотдачи калорифера. Присоединение штуцеров в одноходовых калориферах диагональное, а в многоходовых одностороннее (рис. 9).
Рис. 9. Схема движения теплоносителя в калориферах:
а одноходовых; б многоходовых
На трубки насаживают оребрение в виде пластин (пластинчатые калориферы) или навитой стальной ленты (спирально-навивные калориферы) для увеличения площади контакта с воздухом, проходящим через калорифер. Наружное оребрение оцинковывают для уменьшения коррозии и лучшего контакта с трубками. В коллекторы вваривают штуцеры для теплоносителя, а для защиты оребрения от повреждений сбоку между коллекторами приваривают боковые щитки. Для подсоединения калорифера к смежным элементам вентиляционной системы используют фланцы.
Расположение трубок с теплоносителем может быть последовательным по направлению движения воздуха (коридорным), шахматным и коридорно-смещенным (наиболее эффективное). Сами трубки могут быть как круглого, так и плоскоовального сечения.
Лучшие теплотехнические показатели имеют спирально-накатные биметаллические трех- и четырехрядные калориферы, причем как при использовании пара в качестве теплоносителя (одноходовые), так и при использовании воды (многоходовые). Трубки для теплоносителя в этих калориферах стальные, оребрение накатано из алюминия.
Калориферы часто группируют по несколько штук как с параллельной установкой по воздуху, так и с последовательной или комбинированной. Если теплоносителем является пар, то калориферы устанавливают с вертикальным расположением трубок и подводом пара к верхнему патрубку; если теплоноситель вода, то положение трубок должно быть горизонтальным, что обеспечивает удаление воздуха при наполнении калориферов водой и ее слив при прекращении работы системы.
Выпускаются также электрокалориферы (рис. 10).
Рис. 10. Электрический калорифер
Электрокалориферы состоят из стального кожуха с трубчатыми нагревательными элементами мощностью 1,6 или 2,5 кВт каждый. Для увеличения площади поверхности нагрева у нагревательных элементов образованы ребра диаметром 42 мм. Электрокалориферы могут работать как в ручном, так и в автоматическом режиме, поддерживая постоянную температуру воздуха на выходе или в помещении.
3.7. Канальные нагреватели
Нагреватель канальный служит для подогрева приточного (наружного) воздуха в воздуховодах (обычного круглого сечения). В центральных системах вентиляции канальные нагреватели используются в качестве вспомогательных, а в децентрализованных в качестве основных подогревателей воздуха.
Корпус нагревателя выполняется из оцинкованной стали. Нагрев воздуха осуществляется ТЭНами. Обязательным является наличие защитных и регулирующих термостатов, что обеспечивает изделию высокую безопасность и возможность при этом функционировать в автоматическом режиме.
Канальные нагреватели снабжены двумя термостатами, предотвращающими перегрев: теплозащитным с автоматическим перезапуском (температура срабатывания +50 °C) и противопожарным с ручным перезапуском (температура срабатывания +110 °C). Канальные нагреватели рассчитаны на минимальную скорость воздушного потока 1,5 м/с и максимальную рабочую температуру выходящего воздуха 40 °C.
3.8. Воздухоохладители
Канальные воздухоохладители (рис. 11) предназначены для охлаждения и осушения приточного, рециркуляционного воздуха или их смеси в системах вентиляции и кондиционирования производственных, общественных или жилых зданий.
Рис. 11. Воздухоохладители КВО, КФО
В качестве хладагента в охладителях КВО могут использоваться вода или незамерзающие смеси. Максимально допустимое давление жидкости в них составляет 1,6 МПа.
В качестве хладагента в охладителях КФО используются фреоны. При поставке теплообменники наполнены инертным газом, который необходимо удалить во время подсоединения к холодильному контуру.
Конструкция охладителя представляет собой корпус, выполненный из оцинкованной стали, внутри которого устанавливаются теплообменник, каплеуловитель и поддон.
Теплообменник выполнен из медных трубок с алюминиевым оребрением, расположенных в шахматном порядке.
Фреоновый охладитель отличается конструкцией распределительного узла («паука») и спецификой подвода хладагента.
Коллекторы фреонового теплообменника выполняются из медных трубок.
Каплеуловитель (рис. 12) представляет собой набор специальных пластиковых пластин, эффективно улавливающих конденсат и собирающих его в поддон, расположенный в нижней части корпуса охладителя.
Рис. 12. Форма пластин каплеуловителя
Поддон дополнительно теплоизолирован и снабжен отводным патрубком для слива конденсата.
При монтаже воздухоохладителя необходимо обеспечить его горизонтальное положение.
3.9. Фильтры
По эффективности действия фильтры подразделяются на три класса. Фильтры I класса задерживают частицы пыли всех размеров (коэффициент очистки составляет не менее 0,99), фильтры II класса частицы более 1 мкм (коэффициент очистки более 0,85), фильтры III класса частицы размером более 1050 мкм (коэффициент очистки не менее 0,60).
3.10. Оборудование для глушения шума
Уровень шума, создаваемого вентиляционными системами, является существенным критерием качества вентиляции. Источниками возникновения шума являются вентиляторы и электродвигатели, а также движение воздуха в воздуховодах и выход его из отверстий. Рассматривают два рода шума: аэродинамический и механический. Из всех источников его образования доминирующими принято считать вентиляторы, создающие аэродинамический шум. Причиной его появления является образование вихрей и их периодический срыв с лопаток рабочего колеса. Механический шум возникает в подшипниках, в приводе, в местах установки (креплений) вентиляционного агрегата на конструкциях зданий и т. д.
Степень шума возрастает при недостаточной балансировке рабочего колеса вентилятора. Шум, создаваемый вентиляционной системой, можно снизить при помощи следующих мероприятий: установки вентиляторов с наиболее совершенными акустическими характеристиками, в частности с лопатками, загнутыми назад; выбора вентиляторов с наибольшим КПД (не менее 0,9 от максимального), с минимальной угловой скоростью рабочего колеса (не выше 30 м/с), то есть с малыми диаметром и числом оборотов (при этом не следует завышать давление против расчетного, так как это вызывает увеличение уровня шума); тщательной балансировки рабочего колеса.
Снижение уровня шума по пути его распространения достигается ограничением скорости движения воздуха в воздуховодах или облицовкой их внутренних поверхностей звукоизолирующим материалом (стекловолокно, минеральный войлок и пр.).
С целью снижения передачи вибрации вентилятора в воздуховоды последние должны соединяться с патрубками вентилятора с помощью мягких вставок из резины, прорезиненного брезента и стеклоткани.
Снижение шума от вибрации достигается установкой вентиляционных агрегатов на виброизоляторах. Применяются типовые конструкции пружинных и резиновых виброизоляторов (рис. 13).
Рис. 13. Виброизоляторы: пружинные, резиновые
При числе оборотов рабочего колеса до 1800 об/мин рекомендуется использовать пружинные виброизоляторы, характеризующиеся стабильностью упругих свойств, допускающие большой прогиб и ослабляющие колебания даже весьма низких частот. При больших числах оборотов допускается применение резиновых виброизоляторов.
С целью снижения передачи вибрации на конструкцию здания вентиляторы следует монтировать на собственных бетонных фундаментах на грунте. В случае установки вентиляционных агрегатов на несущих конструкциях зданий, плиты или балки, на которых они находятся, необходимо монтировать на вибропоглощающие опоры.
Снижение уровня шума, передаваемого из вентиляционной камеры в смежные помещения, достигается устройством ограждений вокруг нее из конструкций с повышенной звукопоглощаемостью, а также применением звукопоглощающих облицовок в камерах и помещениях. В вентиляционных камерах можно устраивать «плавающие» полы, состоящие из слоев стекловолокнистых плит, звукоизолирующих полос и т. п.
Для активного глушения аэродинамического шума в системах вентиляции широко применяются глушители, принцип действия которых основан на превращении звуковой энергии в тепловую путем трения.
По своей конструкции глушители разделяются на трубчатые, сотовые, пластинчатые и камерные (рис. 14).
Рис. 14. Конструкции глушителей:
а пластинчатый с крайними пластинами; б пластинчатый без крайних пластин; в трубчатый прямоугольного сечения; г трубчатый круглого сечения; д камерный;
1 кожух глушителя; 2 звукопоглощающая пластина; 3 каналы для воздуха; 4 звукопоглощающая облицовка; 5 внутренняя перегородка;
А расстояние между пластинами; В толщина пластин; Н, Нх размеры воздуховода; С толщина облицовки воздуховода; D диаметр воздуховода
Трубчатые глушители изготавливают круглыми или прямоугольными. Сотовые и пластинчатые делаются только прямоугольными. В качестве звукопоглощающего материала применяют мягкие маты из супертонкого стекловолокна толщиной 100 мм для трубчатых и сотовых глушителей, а также 100, 200 и 400 мм для пластинчатых. Для предотвращения уноса волокна с потоком воздуха звукопоглощающий слой защищают стеклотканью и металлической сеткой либо перфорированными листами с перфорацией не менее 20 %.
Пластинчатый шумоглушитель представляет собой коробку из тонкого металлического листа. Трубчатый выполняется в виде двух круглых или прямоугольных труб, вставленных одна в другую. Такие шумоглушители применяют на воздуховодах диаметром до 500 мм.
В настоящее время разработаны активные шумоглушители, которые осуществляют широкополосное активное глушение шума (особенно эффективное на низких частотах). Нейтрализация звука осуществляется за счет введения противофазного шума.
3.11. Обратные клапаны
Обратные клапаны служат для пропуска воздуха в одном направлении и предотвращения его движения в противоположном. Выпускаются в двух наиболее простых модификациях: «бабочка» и «инерционная решетка» (рис. 15).
Рис. 15. Обратные клапаны: «бабочка», «инерционная решетка»
«Бабочка» изготавливается из гальванизированной стали, имеет два подпружиненных лепестка и может быть установлена в любом положении.
Лепестковый обратный клапан типа «инерционной решетки» с легкими пластиковыми жалюзи, вставленными в коробку из гальванизированной стали, может устанавливаться только на горизонтальных воздуховодах. Под действием потока воздуха в разрешенном направлении лепестки поднимаются, во всех других случаях они опущены.
Одной из основных характеристик обратных клапанов является максимально возможная скорость воздуха.
Применяются обратные клапаны для предотвращения перетока воздуха: при работе нескольких приточных установок на одну сеть; при установке резервного приточного или вытяжного вентилятора; при присоединении нескольких вытяжных систем к одной шахте.
Также они ставятся для предотвращения обратного потока воздуха при выбросе вытяжного на фасад или перед крышными вентиляторами.
3.12. Воздушные завесы
Воздушные завесы (без подогрева воздуха) устанавливаются между помещениями с одинаковыми или близкими тепловыми режимами. Они используются для предотвращения доступа воздуха из одних помещений, в которых выделяются вредные пары или газы, в другие.
Принцип действия воздушно-тепловых завес следующий: воздух забирается из верхней зоны вестибюля, подогревается в калориферах до 50 °С, подается вентилятором в воздухораспределительную камеру и далее через воздуховод равномерной раздачи выпускается у двери. Выпуск осуществляется через щели или отверстия в воздуховоде. Образовавшаяся струя и создает вертикальную воздушную завесу. Выпуск воздуха может осуществляться снизу у двери или сбоку на нужную высоту. В воздушную завесу воздух подается от приточной вентиляции без дополнительного подогрева.
По принципу и эффекту действия завесы могут быть шиберного и смесительного типов. В первом случае завеса максимально или полностью предотвращает (перекрывает) доступ воздуха в ограждаемое помещение; скорость воздуха из установки для создания таких завес должна быть высокой (до 25 м/с). Подобное оборудование используется при низкой температуре наружного воздуха и частом открывании дверей. В установках смесительного типа происходит смешивание врывающегося холодного воздуха с нагретым воздухом тепловой завесы. В результате через дверь и завесу в помещение поступает теплый воздух, не создающий ощущения холодного дутья.
Вопросы к главе 3
1. Чем обусловлено расположение приемных устройств наружного воздуха в системах вентиляции?
2. Назовите основные принципы классификации вентиляторов и типы устройств в соответствии с каждым из них.
3. Чем обусловлена обязательная установка фильтра перед теплообменным оборудованием (нагревателями и охладителями)?
4. Приведите пример, в каких случаях выгодно использование электрических воздухонагревателей.
5. В чем заключаются преимущества применения водяных воздухонагревателей?
6. Почему диапазон скорости движения воздуха в теплообменном оборудовании строго ограничен?
7. В чем принципиальная разница между водяным (водно-гликолевым) и фреоновым воздухоохладителем?
8. Какие мероприятия предусматриваются для снижения шума в системах вентиляции?
9. Какое устройство служит для предотвращения перетока воздуха при отключенном вентиляторе?
10. В каких местах здания предусматриваются воздушные тепловые завесы с подогревом воздуха?
Глава 4. Воздуховоды и фасонные части
4.1. Воздуховоды вентиляционных систем
По типу сечения воздуховоды делятся на круглые, квадратные или прямоугольные. Воздуховоды круглого сечения значительно прочнее, чем прямоугольные, а также их изготовление менее трудоемко.