Механическая вентиляция - путь к комфорту и энергосбережению. Виды вентиляции и ее классификация Общеобменная приточно вытяжная система механической вентиляции
Вентиляция обеспечивает удаление из воздуха производственных помещений избыточного тепла, влаги, вредных газов, паров и пыли. С помощью вентиляции загрязненный или перегретый воздух отводят из помещения и взамен его подают чистый или прохладный воздух.
Регламентация устройства вентиляции и отопления изложены в нормативных документах общероссийского и отраслевого значения (СНиП 2.04.03-91; СанПиН 2.2.4.548-96; ГОСТ 12.1.005-99 ССБТ).
В зависимости от способа перемещения воздуха в помещении промышленную вентиляцию делят на естественную и механическую.
При естественной вентиляции воздухообмен в помещении происходит за счет разности температур и удельной массы внутреннего и наружного воздуха, а также воздействия ветра. Такой вид вентиляции называют аэрацией. Аэрация помещений представляет собой рассчитываемую и управляемую естественную вентиляцию.
Известно, что температура воздуха внутри помещения выше температуры наружного воздуха.
Объемная масса воздуха Рτ (кг/м 3) обратно пропорциональна его температуре:
Рτ = Р/(1 + α t).
Здесь Р - объемная масса воздуха при 0°С и давлении 760 мм рт. ст., равная 1,293 кг/м 3 ; а - коэффициент объемного расширения воздуха, равный 0,004; t - заданная температура воздуха, 0°С.
При аэрации воздухообмен в здании происходит вследствие того, что теплый воздух внутри помещения, содержащий производственные вредности, под напором более холодного наружного воздуха выходит по встроенным шахтам через дефлекторы, установленные над шахтами на самой высокой части крыши.
Промышленность выпускает несколько типов дефлекторов. Наибольшее применение нашел дефлектор ЦАГИ (рис.)
Рис. Круглый дефлектор ЦАГИ: 1 - патрубок; 2 - раструб; 3 - корпус; 4 - зонт; 5 - лапка для крепления зонта
Он состоит из диффузора, верхнюю часть которого охватывает цилиндрическая обечайка. Зонт закрывает шахту от атмосферных осадков. На уровне низа обечайки к диффузору прикреплен конус, который предотвращает проникновение ветра внутрь дефлектора. Ветер, обтекая обечайку дефлектора создает пониженное по сравнению с атмосферным давление, в результате чего по шахте вверх движется воздух, который затем выходит наружу через две кольцевые щели между обечайками и краями конуса.
Преимущества естественной вентиляции: простота, невысокая стоимость устройства и эксплуатации, высокая эффективность очистки воздуха. К недостаткам относятся: невозможность подогрева, увлажнения или подсушивания поступающего воздуха; трудности равномерной подачи свежего воздуха по всем рабочим зонам и удаления загрязненного воздуха непосредственно от мест образования производственных вредностей.
Ветровое давление образуется за счет обтекания здания воздушным потоком. При этом с наветренной стороны создается повышенное давление, содействующее поступлению воздуха в помещение, а с подветренной - пониженное давление (разрежение), способствующее выходу воздуха из помещения (рис.).
Рис. Схема аэрации под воздействием ветрового напора
Чтобы обеспечить лучший воздухообмен, предотвратить воздействие холодного воздуха на работающих и устранить возможность простудных заболеваний, приток воздуха в помещение предусматривают в теплый период года на высоте не более 1,8 м от пола, а в холодный период года - не ниже 4 м от пола. Для этого по высоте боковых проемов здания располагают два ряда фрамуг.
Для обеспечения нормальных метеорологических условий в производственных помещениях при проектировании промышленных предприятий наряду с естественной предусматривают механическую вентиляцию.
При механической вентиляции воздухообмен достигается с помощью вентилятора. Поэтому этот вид вентиляции позволяет изменять параметры поступающего в помещение воздуха - нагревать, охлаждать, подсушивать и увлажнять, а также очищать выбрасываемый в атмосферу загрязненный воздух.
Выбор схемы вентиляции для создания в помещениях воздушной среды, удовлетворяющей установленным гигиеническим нормам и технологическим требованиям, зависит от назначения здания, его этажности, характера помещений и наличия производственных вредностей.
По месту действия механическую вентиляцию подразделяют на общеобменную и местную.
Общеобменная вентиляция предназначена для снижения концентрации вредных примесей в объеме всего помещения до нормируемой величины. Она может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.
Наиболее эффективной является приточно-вытяжная вентиляция (рис.), состоящая из двух отдельных систем - приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный.
Рис. Схема приточно-вытяжной вентиляции с рециркуляцией воздуха: а - приточная система; б - вытяжная система; 1 - воздухозаборное устройство; 2 - очиститель воздуха; 3 - центробежный вентилятор; 4 - калорифер; 5 - увлажнитель-охладитель; 6 - распределительный трубопровод; 7- приточные насадки; 8 - местные отсосы; 9- пылеуловитель; 10- выбросное устройство; 11 - воздуховод; 12- клапаны; 13 - производственное помещение; 14 - вентилятор
Приточные и вытяжные системы в помещении должны быть размещены так, чтобы свежий воздух поступал в те части помещения, в которых количество вредных выделений минимально или они совсем отсутствуют, а вытяжную систему устраивают там, где выделения максимальны.
Объем притока воздуха в помещение должен соответствовать объему вытяжного, разница между этими объемами не должна превышать 10 ... 15%. Это условие необходимо соблюдать во избежание образования вакуума в помещении, особенно в зимнее и холодное переходное время года. Применение рециркуляции недопустимо для помещений, в которых имеются неприятные запахи, а также когда в воздух выделяются вредные вещества, по степени воздействия на организм относящиеся к первым трем классам опасности.
Объем вентиляционного воздуха определяют для каждого помещения в зависимости от вида и количества выделяющихся в рабочую зону вредностей.
Расход воздуха следует определять отдельно для теплого и холодного периодов года, принимая большую из величин при плотности приточного воздуха равной 1.248 кг/м 3 .
При выделении в помещении нескольких видов инертных газов или нетоксичной пыли (мучной, крахмальной и др.) необходимое количество вентиляционного воздуха определяют для каждого вида вредности отдельно и принимают большее значение. При выделении нескольких токсичных газов, паров растворителей (спиртов, эфиров, уксусной кислоты и др.), раздражающих газов (серного и сернистого ангидрида, хлористого и фтористого водорода и др.) принимают сумму вентиляционного воздуха, вычисленного для каждого газа раздельно.
В табл. приведены значения тепло- и влаговыделения на предприятиях общественного питания.
| Тепловыделение (явное), Вт/ч | Источник тепло-и влаговыделения | Тепловыделение (явное), Вт/ч |
|
| Кипятильник, емкостью; | |||
| на 1 м 2 в плане | 200 л, диаметр 0,8 м | ||
| на 1 м 2 жарочной | |||
| поверхности | 50 л, диаметр 0,5 м | ||
| Огневая плита № 1 (в | |||
| плане 3,87 х 1,67 м) | Жарочно-кондитерские | ||
| То же, № 19(1,68x0,72 м) | шкафы ГКШ-3 и ШК-20 | ||
| То же, №21 (2,4 х 1,14 м) | Жаровня газовая УЖГ- | ||
| Электроплиты кухонные | Г1 или электрическая | ||
| (на 1 кВт установленной | |||
| мощности) | Разные электроприборы, | ||
| Газовые плиты ресторанные, | кроме кипятильников, | ||
| секционные | плит и котлов (на 1 кВт | ||
| Газовая плита ресторанная | установленной мощности) | ||
| со шкафом на 8 конфорок | Паропроводы (на 1 кг пара) | ||
| То же, на 12 конфорок | Люди (на 1 рабочего) | ||
| То же, на 16 конфорок | Стенки завес над плитой | ||
| Варочный котел емкостью, л: | (на 1 м 2 остекления) | ||
| Обрабатываемые | |||
| продукты на плитах(на | |||
| Влаговыделения варочных | |||
| котлов в зависимости | |||
| от их емкости, (кг/ч): | |||
| Мармит (на 1 м 2 в плане) | |||
| Паровой шкаф (на 1 м 2 в | |||
| Кондитерская печь (на 1 м 2 | |||
| внешней поверхности) |
При определении тепло- и влаговыделения оборудования коэффициент одновременности работы оборудования принимают равным 0,8.
Тепловыделения в помещении от оборудования, установленного под завесами, принимают равными 20% от приведенных в таблице; влаговыделения не учитывают.
Влаговыделение на одного рабочего принимают 0,16 кг/ч; на 1 кг/ч обрабатываемых на плитах продуктов - 0,40 кг/ч.
При расчете воздухообменов в торговых залах столовых, кафе и ресторанов тепловыделения на одного посетителя или работника принимают 116 Вт/ч, включая тепловыделения пищи. Тепло- и влаговыделения установленного в помещении оборудования принимают с коэффициентом одновременности работы оборудования для столовых и кафе 0,8; для ресторанов 0,7. Для перетекания приточного воздуха из зала в кухню через раздаточные и вентиляционные проемы скорости воздуха допускаются не более 1 м/с. Раздаточные проемы проектируют во всю ширину помещения. Дополнительные вентиляционные проемы выполняют на высоте 2 м. Независимо от наличия местных отсосов в моечных отделениях и кухнях необходима вытяжка из верхней зоны не менее однократного обмена.
В производственных помещениях общественного питания не допускается подавать воздух летом без соответствующей обработки (очистки, охлаждения, осушки и т. п.), а в холодный период года - неподогретого. Необходимый воздухообмен проверяют по переходному периоду года при температуре наружного воздуха +10 °С и относительной влажности 70%. При определении температуры приточного воздуха необходимо учитывать его нагревание в вентиляторе на 1 ... 2 °С.
Для помещений, в которых возможно внезапное выделение больших количеств вредных или взрывоопасных веществ, предусматривают аварийную вытяжную вентиляцию. При выделении паров и газов тяжелее воздуха приемные отверстия систем вентиляции размещают на высоте 0,3 ... 1,0 м от уровня пола, при выделении паров и газов легче воздуха - в верхней зоне помещения. Если перемещение взрывоопасных паров и газов из-за их свойств вентиляторами недопустимо, предусматривают системы аварийной вентиляции с эжекторами (рис.).
Рис. Эжектор: 1 - всасывающая труба; 2 - вентилятор; 3 - труба, по которой нагнетается рабочий воздух; 4 - сопло; 5 - диффузор; 6 - труба для отсоса загрязненного воздуха; 7 - выбросная труба
Принцип действия эжектора заключается в том, что воздух, нагнетаемый расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубке к соплу и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере, куда подсасывается воздух из помещения. Диффузор служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 0,25.
Кратность воздухообмена при аварийной вентиляции не должна быть меньше 8 ч -1 .
Для компенсации воздуха, удаляемого аварийной вытяжной вентиляцией, не следует предусматривать дополнительные приточные системы вентиляции.
Наряду с общеобменной рабочей и аварийной вентиляцией на предприятиях общественного питания большое распространение получила местная вытяжная вентиляция.
Основными элементами местной вытяжной вентиляции являются местные отсосы, вентилятор, сеть воздуховодов и устройства для очистки воздуха. Местные отсосы делят на три группы: закрытые, полуоткрытые и открытые.
Устройство для удаления газов, выделяемых из десульфитатора, показано на рис.
Рис. Устройство для местного удаления газов из десульфитатора: 1 - десульфитатор; 2 - щель (Н = 60 мм); 3 - открывающаяся половина крышки; 4-вытяжная шахта сечением 250x250 мм, выведенная выше крыши на 3 м; 5 - неподвижная половина крышки
На рис. показано местное укрытие с вытяжкой от обжарочной печи.
Рис. Укрытие с вытяжкой от обжарочной печи: 1,2 и 3 - дверцы; 4 - патрубок; 5 - отводы
По каркасу, выполненному из уголков, укреплена обшивка из листовой стали. Боковые стороны укрытия оборудованы дверцами для удобства обслуживания печи. В верхней части укрытия имеется патрубок с отводом, который соединен с осевым вентилятором и установлен на одной оси с электродвигателем. Работа вентиляторов обеспечивает удаление из укрытия необходимого количества воздуха из расчета создания в сечении открытых проемов скорости потока 0,1... 1,0 м/с.
Аналогичные укрытия устраивают над лукорезкой, варочными котлами и другим оборудованием.
Для перемещения воздуха в системах механической вентиляции используют вентиляторы (при потерях напора в сети до 15 кПа). По принципу действия они бывают осевые, центробежные и диаметральные. В зависимости от развиваемого давления центробежные вентиляторы делят на группы низкого (до 0,981 кПа), среднего (0,981... 2,943 кПа) и высокого (2,943 ... 11,8 кПа) давления. Вентиляторы подбирают по требуемой производительности и полному давлению; для центробежного вентилятора, кроме того, учитывают тип привода и направление вращения.
По расчетному объему вентиляционного воздуха (м 3 /ч) находят производительность вентилятора. Далее определяют местные и суммарные потери напора, затем выбирают номер вентилятора, частоту вращения и мощность электродвигателя на валу.
Для нормализации воздушной среды в рабочей зоне теплоиспользуемого оборудования предприятий общественного питания осуществляют воздушное душирование. При воздушном душировании воздух может быть охлажден или увлажнен, скорость воздуха на выходе душирующего патрубка не должна превышать 3,5 м/с.
Наиболее эффективным средством нормализации воздушной среды производственных помещений является кондиционирование воздуха.
Кондиционирование воздуха - это автоматическое поддержание заранее заданных оптимальных (комфортных) параметров воздуха в помещении независимо от погодных условий и изменений технологических режимов производственного процесса.
По способу обработки и подачи воздуха на рабочие места кондиционеры подразделяют на центральные и местные.
Центральные кондиционеры устанавливают в специально выделенные для них помещения. Подготовленный в них воздух, отвечающий оптимальным условиям микроклимата, распределяется по цехам предприятия по системе воздуховодов.
В местных кондиционерах приготовление воздуха происходит непосредственно в обслуживаемых помещениях, и воздух подается на рабочие места без воздуховодов.
В центральном кондиционере воздух через утепленный клапан поступает в первую промежуточную секцию и затем - во входной сепаратор-каплеотделитель. Отсюда наружный воздух попадает в оросительную камеру, оборудованную форсунками. Во избежание уноса капель из оросительной камеры на выходе из нее установлен второй сепаратор. Далее воздух поступает в камеру смешения, к которой подводится наружный воздух по воздуховоду. Количество этого воздуха автоматически регулируется проходным клапаном с автоматическим приводом. Обработанный в оросительной камере воздух в смеси с наружным освобождается от пыли в самоочищающемся масляном фильтре. Через вторую промежуточную и переходную секции эта смесь поступает в вентилятор.
На выходе из вентилятора установлен второй комплект проходных клапанов с автоматическим приводом. Эти клапаны регулируют подачу воздуха по системе воздуховодов. Объем воды для оросительных камер находится в баке, а подача ее к форсункам осуществляется насосом по трубам. Секции кондиционера установлены на специальных чугунных подставках.
Системы вентиляции предусмотрены во всех современных зданиях с целью удаления загрязненного воздуха. Однако зачастую такие вытяжные системы не справляются с очисткой воздуха. Эта проблема особенно остро встает при необходимости удаления сильно загрязненного воздуха из хранилищ, рабочих мест на заводах и из других крупных помещений с источниками загрязнения воздуха. Также распространена установка вытяжек в бытовых условиях, например, на кухне, в курительной или гардеробной комнатах.
Немаловажным условием эффективного функционирования вытяжной вентиляции является правильный подбор вентилятора. Если мощность выбранного вентилятора будет слишком велика, у выше живущих соседей создастся обратная тяга, что вызовет поступление отработанного воздуха вместе с пылью из вентиляционной системы в их вентиляционные решетки.
Различают общеобменную вытяжную вентиляцию, осуществляющую воздухообмен для всего помещения, и местную вытяжную вентиляцию, устанавливаемую непосредственно на рабочем месте.
Вытяжная вентиляция оправдывает себя в загрязненных помещениях, а приточная - в чистых. Но для наилучшего эффекта обычно устанавливают смешанную, то есть приточно-вытяжную вентиляцию.
Приточная вентиляция
Приточные системы предназначены для подачи чистого воздуха в помещения взамен загрязненного. Приточный воздух при необходимости может подвергаться таким видам обработки, как очистка, нагревание, увлажнение и т.п.
Система приточной вентиляции состоит из:
- воздухоприёмного устройства
- нагревателя
- охладителя
- фильтров для очистки
- устройств подачи воздуха в помещение
Данная система включает в себя приточные установки, использующие 100% приток наружного воздуха. Они бывают как промышленного назначения (используются на промышленных объектах), так и бытового (вентиляция квартир).
Приточные установки могут быть моноблочными и наборными. Наборные системы собираются из отдельных компонентов, и главным достоинством таких систем является возможность вентиляции любых помещений - от небольших квартир и офисов до торговых залов, супермаркетов и целых зданий. Но их недостаток в необходимости профессионального расчета и проектирования и в больших габаритах. Моноблочные же системы размещаются в едином шумоизолированном корпусе. Преимуществом такой системы перед наборной является гораздо меньший уровень шума, что позволяет размещать их в жилых помещениях.
Обычно приточная система вентиляции используется вместе с вытяжной системой, и такая вентиляция называется приточно-вытяжной.
Приточно-вытяжная вентиляция
Приточно-вытяжная вентиляция представляет собой соединение приточной системы и вытяжной, что позволяет ей сочетать в себе плюсы как одной, так и другой систем. Такая система позволяет организовывать максимально правильный воздухообмен
Приточно-вытяжная вентиляция эффективно решает проблему не только с воздухообменом, но и с фильтрацией, регулированием температуры и влажности в помещении. Система работает в любое время года. Однако если производительность и приточной, и вытяжной вентиляции не будет сбалансирована, по дому начнут «гулять» сквозняки и хлопать дверями.
Кроме того, приточно-вытяжная вентиляция позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы за счет применения утилизации тепла для подогрева приточного воздуха. Подогрев приточного воздуха происходит за счет вытяжного воздуха комнатной температуры (а в производственных помещениях, например, цехах, воздух может быть и гораздо теплее) в специальном теплообменнике – рекуператоре.
На ряду с другими достоинствами приточно-вытяжной вентиляции можно также отметить ее возможность создавать контролируемое пониженное или избыточное давление по сравнению с внешней средой, что полезно для людей чувствительных к изменениям атмосферного давления.
Приточно-вытяжная вентиляция с утилизацией тепла в основном используется в офисных знаниях, коттеджах, бассейнах, кинотеатрах, гостиницах, кафе и ресторанах и в производственных помещениях.
Механическая вентиляция
Механическая вентиляция подразумевает использование вентиляторов, воздухонагревателей, пылеуловителей и других энергопотребляющих установок, предназначенных для перемещения воздуха на значительные расстояния. Данный тип вентиляции применяется там, где недостаточно естественной вентиляции.
По сравнению с естественной, механическая вентиляция гораздо дороже в эксплуатации за счет увеличенного энергопотребления и более сложного обслуживания. Однако плюсом искусственной вентиляции является то, что чистый воздух может передаваться (а грязный - удаляться) из локальных зон помещения в любом необходимом объеме на нужные для этого расстояния. Также, в данной системе вентиляции плюсом является возможность различной обработки (очистка, нагрев, увлажнение и т. п.) поступающего в помещение воздуха, что при естественной вентиляции практически невозможно.
Приточные и вытяжные системы такой вентиляции, контролируемые обслуживающим персоналом, могут быть выключены в любое время, и работа механической вентиляции не зависит от погодных условий. По всем этим причинам искусственная вентиляция получила гораздо более широкое распространение, чем естественная.
Естественная вентиляция.
В отличие от принудительной вентиляции и систем кондиционирования, главным преимуществом естественной вентиляции является экономичность, так как система не задействует энергоёмкое вентиляционное оборудование и натуральность воздуха, поступающего в помещение. Не менее важными достоинствами естественной вентиляции является компактность, так как система не загромождает площади, и дешевизна - не требует больших затрат на установку и обслуживание.
Канальная и бесканальная вентиляция
По конструктивному исполнению системы вентиляции делятся на 2 типа: канальные и бесканальные. Системы вентиляции канального типа имеют сети разветвленных воздуховодов, позволяющие подводить свежий воздух или удалять загрязненный в разных частях одного помещения или в разных помещениях. Системы вентиляции бесканального типа устанавливаются на крыше непосредственно над вентилируемым помещением (например, в больших промышленных помещениях) или в дверных и оконных проемах. Бесканальная система вентиляции не имеет сети разветвленных воздуховодов, и потому для такой вентиляции не требуются большие электрозатраы. Также, в отличие от канальной системы (вентиляции), система вентиляции бесканального типа проста в монтаже и эксплуатации. Канальная вентиляция и бескональная вентиляция могут быть как механическими, так и естественными. Минусом естественной системы канальной или бесканальной вентиляции является то, что такая вентиляция не контролируется – она предназначена для того, чтобы не дать задохнуться людям, находящимся в помещении.
Местная вентиляция
Местная, или локализующая, вентиляция удаляет вредные вещества из помещения непосредственно в том месте, где происходит наибольшее их скопление.
Местная вентиляция бывает приточной и вытяжной.
Местная приточная вентиляция предназначена для подачи свежего воздуха к определенным местам. Она способна полностью обеспечивать приток свежего очищенного и, при необходимости, подогретого или охлажденного воздуха к нуждающимся в этом зонам. К местной приточной вентиляции относятся:
Воздушные души (подают сосредоточенный поток чистого воздуха к рабочим местам для обдува рабочих мест и снижения температуры окружающей среды);
Воздушные оазисы (отгороженные помещения, в которые подается воздух с пониженной температурой);
Воздушные завесы (изменяют направление потоков воздуха от печей, ворот и т.п.);
Местная вытяжная вентиляция предназначена для удаления загрязненного воздуха от мест с наибольшей концентрацией вредных примесей (газов, дыма, пыли и выделяющегося от оборудования тепла) в воздухе. Наибольший эффект достигается, когда места выделения вредных выбросов локализованы, а значит можно предотвратить распространение их по всему помещению. К местной вытяжной вентиляции относятся укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.
Местная вентиляция требует значительно меньших затрат, чем общеобменная, однако при рассредоточенности выделения вредных веществ - не эффективна.
Общеобменная вентиляция
Общеобменная вентиляция устанавливается при необходимости удаления тепла, влаги, газов, пыли, запахов или паров из воздуха всего помещения или большей его части. Общеобменные системы вентиляции применяются только в случаях незначительного выделения вредных факторов и равномерного их распределения по всему объему помещения. Общеобменная вентиляция бывает приточной и вытяжной. Общеобменная приточная вентиляция
используется для удаления избыточного тепла и влаги, а также для разбавления вредных примесей в вентилируемом воздухе. Кроме того, общеобменная приточная вентиляция предназначена для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм, рассчитанных на то, чтобы обеспечивать свободное дыхание человека в рабочей зоне. При недостаточной температуре воздуха в помещении общеобменная приточная вентиляция устанавливается с механическим побуждением, что позволяет подогревать воздух и, как правило, очищать его от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.
Общеобменная вытяжная вентиляция
предназначена для удаления загрязненного вредными веществами воздуха из вентилируемого помещения. Простейшим примером общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор осевого типа с электродвигателем на одной оси, который располагается в окне или в отверстии стены. Эта установка удаляет воздух только из ближайшей к ней зоны помещения, тем самым осуществляя лишь общий воздухообмен. В некоторых других установках такого типа имеется вытяжной воздуховод. При длине воздуховода более 30-40 метров и потере давления более 30-40 кг/м2 устанавливается вентилятор центробежного типа. Если вредными выделениями в цехах или других вентилируемых помещениях являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу или в виде подпольных каналов. Вентиляция промышленных зданий, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т. п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т.) производится с помощью и обменной и вытяжной вентиляции. В определенных случаях вентиляция промышленных помещениях, наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.
В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждением.
Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естественную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.
При приточной системе вентиляции производится забор воздуха извне с помощью вентилятора через калорифер, где воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях. Загрязненный воздух выходит через двери, окна, фонари и щели неочищенным.
При вытяжной системе вентиляции загрязненный и перегретый воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций.
Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух отдельных систем - приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный. Приточные системы вентиляции также возмещают воздух, удаляемый местными отсосами и расходуемый на технологические нужды: огневые процессы, компрессорные установки, пневмотранспорт и др.
Для определения требуемого воздухообмена необходимо иметь следующие исходные данные: количество вредных выделений (тепла, влаги, газов и паров) за 1 ч, предельно допустимое количество (ПДК) вредных веществ в 1 м 3 воздуха, подаваемого в помещение.
Для помещений с выделением вредных веществ искомый воздухообмен L, м 3 /ч, определяется из условия баланса поступающих в него вредных веществ и разбавления их до допустимых концентраций. Условия баланса выражаются формулой:
где G - скорость выделения вредного вещества из технологической установки, мг/ч; G пр - скорость поступления вредных веществ с притоком воздуха в рабочую зону, мг/ч; G уд - скорость удаления разбавленных до допустимых концентраций вредных веществ из рабочей зоны, мг/ч.
Заменив в выражении G пр и G уд на произведение и , где и - соответственно концентрации (мг/м 3) вредных веществ в приточном и удаленном воздухе, a и объем приточного и удаляемого воздуха в м 3 за 1 час, получим
Для поддержания нормального давления в рабочей зоне должно выполняться равенство , тогда
Необходимый воздухообмен, исходя из содержания в воздухе водяных паров, определяют по формуле:
где - количество удаляемого или приточного воздуха в помещении, м 3 /ч; G п - масса водяного пара, выделяющегося в помещении, г/ч; - влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг, сухого воздуха; - влагосодержание приточного воздуха, г/кг, сухого воздуха; r - плотность приточного воздуха, кг/м3.
где - соответственно массы (г) водяного пара и сухого воздуха. Необходимо иметь в виду, что значения и принимаются по таблицам физической характеристики воздуха в зависимости от значения нормируемой относительной влажности вытяжного воздуха.
Охарактеризовать виды местной вентиляции, назвать условия их использования. Дать понятие терминам «кратность воздухообмена». Какое количество воздуха при общеобменной вентиляции регламентируется на 1 человека на производстве.
Местная вентиляция
Местная вентиляция – это система воздухообмена в ограниченной части пространства, микроклимат которого отличается от общей его атмосферы. То есть фактически этот вид вентиляции предназначен для установки на отдельно рассматриваемом рабочем месте.
Если задачи вентиляции, которые ставит перед специалистами ООО «ВеерВент» помещение и его назначение, можно решить способом общеобменной и местной вентиляции, всегда выбирают последний вариант, поскольку он не только обладает высокой эффективностью, но по сравнению с общеобменным аналогом намного экономнее в плане потребляемой электроэнергии.
В помещениях с локальным выбросом вредностей использование местной вентиляции позволяет уменьшить количество подаваемого и отсасываемого воздуха в несколько раз!
Виды местной вентиляции
Для создания системы вентиляции на рабочем месте формируют один из двух видов – вытяжную или приточную местную вентиляцию.
Вытяжная местная вентиляция применяется для локализованных очагов вредных веществ, когда имеется возможность недопущения распространения их по всему производственному помещению. Она состоит в улавливании и отводе выбрасываемых в воздух помещения вредных выделений. С ее помощью организовывается выброс пыли, дыма, газов.
Приточная местная вентиляция предназначена для интенсивной подачи непосредственно к рабочему месту свежего воздуха, его охлаждении при необходимости, а также обдувания охлажденными воздушными потоками, если имеет место значительное тепловое облучение.
Но не стоит считать местную вентиляцию панацеей для всех типов зданий. Наши специалисты при оценке помещения, выявлении задач, которые ставятся перед вентиляцией, и проектировании вентиляционной системой в первую очередь руководствуются предполагаемой эффективностью, экономностью и целесообразностью использования того или иного метода. Так, местная вентиляция не всегда в состоянии на должном уровне удалять из помещения и ликвидировать выделяемые вредности; в этом случае оптимальным вариантом будет сочетание элементов общеобменной и местной вентиляции.
Кратность воздухообмена - это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение шестидесяти минут воздух в помещении полностью заменяется на новый. Нормы расчета кратности воздухообмена в системах вентиляции напрямую зависят от предназначения каждого конкретного помещения. Так, кратность воздухообмена в цеху на горячем производстве будет значительно отличаться от этого показателя в научной лаборатории или в бассейне.
В расчет берутся практически все характеристики и особенности помещения: общее число и теплопроизводительность всех электроприборов и оборудования, наличие и количество постоянно присутствующих людей, уровень и интенсивность уже существующего естественного воздухообмена, включая объемы просачивания воздуха через щели и неплотности, температура и влажность воздушного состава и многие другие факторы. Кроме всего прочего, в жилых и офисных помещениях на увеличение кратности воздухообмена отлично работают постоянно открывающиеся дверные и оконные створки, что создает своеобразный эффект "поршня насоса", закачивающего внутрь и откачивающего наружу дополнительные объемы воздуха.
В соответствии с санитарными нормами все производственные и вспомогательные помещения должны вентилироваться. Необходимый воздухообмен при этом может быть определен различными методами, в зависимости от конкретных условий каждого помещения.
1. При нормальном микроклимате и отсутствии вредных веществ или содержании их в пределах норм воздухообмен (м3/ч) можно определить по формуле
где N - число работающих;
L" - расход воздуха на одного работающего, припимаемый в зависимости от объема помещения, приходящегося на каждого работающего.
В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего менее 20 м3 расход воздуха на одного работающего должен быть не менее 30 м3/ч, т. е. L" ≥ 30 м3/ч, а в помещениях с объемом от 20 до 40 м3 - L ≥ 20 м3/ч.
В помещениях с объемом воздуха па каждого работающего более 40 м3 и при наличии естественной вентиляции (открывание створок переплета окон и дверей) воздухообмен не рассчитывается. В тех же случаях, когда естественная вентиляция отсутствует, расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м3/ч, т. е. L" ≥ 60 м3/ч.
2. При выделении паров или газов в помещении необходимый воздухообмен определяется исходя из их разбавления до допустимых концентраций.
Предположим, что в помещении с впутрепним объемом V м3 (рис. 3) выделяются вредные пары или газы в количестве G мг/ч.
Количество выделяющихся вредных веществ принимается по данным технологической части проекта или берется из справочной литературы.
Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда в помещение должно поступать и одновременно удаляться L м3/ч воздуха.
Рис. 3. Схема воздухообмена в помещении
Допуская, что вредные вещества выделяются равномерно по помещению и при длительной работе вентиляции изменения их содержания не происходит, искомый расход воздуха может быть определен из условия баланса поступающих в помещение и удаляемых из него вредных веществ:
G+Lqпр=Lqвыт,
где qпр и qвыт - концентрации вредных веществ в приточном и в удаляемом воздухе; L - объем приточного или удаляемого воздуха, равный L =G/(qвыт-qпр)м3/ч.
Если наружный воздух не содержит вредных веществ, то
L=G/qвыт м3/ч.
Концентрация qвыт не должна превышать предельно допустимую концентрацию, т. е. qвыт ≤ qпдк (иначе будет нарушение санитарных норм), а концентрация qпр должна быть по возможности минимальной (тогда потребный воздухообмен будет относительно небольшим); по санитарным нормам qпр ≤ 0,3 qпдк.
При одновременном выделении в воздух рабочей зоны помещения нескольких вредных веществ, не обладающих характером однонаправленного действия, количество воздуха допускается принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача чистого воздуха наибольшего объема.
В тех же случаях, когда происходит одновременное выделение нескольких вредных веществ однонаправленного действия (например, различные кислоты, щелочи, спирты), расчет общеобменной вентиляции выполняют путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества до его предельной допустимой концентрации С, при совместном действии вредных веществ (эти концентрации С меньше нормируемых qпдк). Такими допустимыми считаются концентрации С, отвечающие формуле
C1/(qпдк)+C2/(qпдк)+...+Cп/(qпдк)≤1.
3. При борьбе с избыточным теплом воздухообмен определяется из условий ассимиляции теплоизбытков. Объем приточного воздуха (м3/ч)
Lпр=Qизб/(0,24рпр(tвыт-tпр))
где 0,24 - теплоемкость сухого воздуха, ккал/(кг*град);
Qизб - избыточные тепловыделения (теплоизбытки), ккал/ч, определяемые по формуле (1); tвыт - температура уходящего воздуха, ° С; tпр - температура приточного воздуха, ° С; рпр - плотность приточного воздуха, кг/м3. Температура воздуха, уходящего из помещения, определяется по эмпирической формуле
tвыт = tрз + Δt(H-2),
где tрз - температура в рабочей зоне, которая не должна превышать допустимую по нормам температуру, т. е. tрз ≤ tдоп; Δt - температурный градиент по высоте помещения (Δt = 1 - 5° С/м); Н - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м; 2 - высота рабочей зоны, м.
Температура приточного воздуха при наличии избыточного тепла должна быть на 5-8° С ниже температуры воздуха в рабочей зоне.
4. При влаговыделениях объем воздуха (кг/ч)
L=Gвп/(d2-d1)
где Gвп - масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч; d2 - влагосо держание воздуха, уходящего из помещения, г/кг; d1 - влагосодержание наружного воздуха, г/кг.
Санитарными нормами не предусматривается допустимое влагосодержание, а указывается только относительная влажность воздуха и температура в помещении, откуда и определяется d2. При одновременном выделении в помещении вредных веществ, тепла и влаги принимается наибольшее количество воздуха, полученное в расчетах для каждого вида производственных выделений.
5. Метод определения необходимого количества воздуха по кратности воздухообмена применяется для ориентировочных расчетов, когда неизвестны виды и количество выделяющихся вредных веществ.
Кратность воздухообмена К показывает, сколько раз в час меняется воздух в помещении:
К=L/Vпом
где L - воздухообмен, м3/ч; VП0м - объем помещения, м3.
Величина К обычно составляет от 1 до 10 (большие величины для помещений небольшого объема).
Системы механической вентиляции применяются там, где недостаточно естественной вентиляции. В механических системах используется оборудование и приборы (вентиляторы, фильтры, воздухонагреватели и т.д.), позволяющие перемещать, очищать и нагревать воздух. Такие системы вентиляции могут удалять или подавать воздух в вентилируемые помещения не зависимо от условий окружающей среды.
Системы механической вентиляции также могут быть канальными и бесканальными. Наиболее распространены канальные системы. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды.
Преимуществом механической вентиляции перед естественной является возможность обеспечения стабильного требуемого воздухообмена независимо от времени года, наружных метеорологических условий, а также скорости и направления ветра. Она позволяет обрабатывать подаваемый в помещения воздух, доводя его метеорологические параметры до значений, требуемых стандартом, и очищать от вредных примесей воздух перед выбросом в атмосферу. К недостаткам механической системы вентиляции можно отнести высокие расходы электроэнергии, однако эти расходы быстро окупаются.
Если выделяющиеся в помещении тепло, влага, газы, пыль, запахи или пары жидкостей поступают непосредственно в воздух всего помещения, то устанавливают общеобменную вентиляцию. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения. В этом случае рассчитывается объём вытяжного воздуха таким образом, чтобы после его замещения приточным загрязнение воздуха упало бы до величин предельно допустимой концентрации (ПДК).
Обычно из помещения извлекается такое же количество воздуха, какое в него и подаётся. Однако бывают случаи, когда общий приток воздуха не равен вытяжке. Так, например, из помещений, в которых выделяются пахучие вещества или ядовитые газы, извлекается больше воздуха, чем подаётся через приточную систему, для того, чтобы вредные газы и запахи не распространялись по всему зданию. Недостающий объём воздуха подкачивается через открытые проёмы наружных ограждений или из соседних помещений с более чистым воздухом.
Общеобменная приточная вентиляция
Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.).
Схема приточной механической вентиляции (рис. 1) включает: воздухозаборное устройство 1; фильтр для очистки воздуха 2; воздухонагреватель (калорифер) 3; вентилятор 5; сеть воздуховодов 4 и приточные патрубки с насадками 6. Если нет необходимости к подогреве приточного воздуха, то его пропускают непосредственно в производственные помещения по обводному каналу 7.
Помещения могут быть оборудованы только системами приточной вентиляции. В таких случаях в помещение подается определенное расчетом количество воздуха. Удаление воздуха может происходить неорганизованно через неплотности в строительных ограждениях или через специально для этих целей предусмотренные отверстия.
Рис. 1. Схема приточной вентиляции
В установившемся состоянии количество приточного воздуха всегда равно количеству удаляемого воздуха независимо от суммарной площади неплотностей или отверстий в строительных конструкциях. Приточными системами, как правило, оборудуются наиболее «чистые» помещения, так как воздух движется из этих помещений, а не наоборот.
Местная приточная вентиляция
Местные приточные системы вентиляции осуществляют подачу свежего воздуха непосредственно на рабочее место или к месту отдыха. В зоне действия системы создаются условия, отличающиеся от условий во всем помещении и удовлетворяющие поставленным требованиям. К местной приточной вентиляции относятся воздушные души т оазисы. Воздушный душ представляет собой местный, направленный на человека, поток воздуха. В зоне действия воздушного душа создаются условия отличные от условий во всем объеме помещения. При помощи воздушного душа могут быть изменены такие параметры как: подвижность человека; температура; влажность; концентрация той или иной вредности. Наиболее часто воздушный душ применяется в горячих цехах, на рабочих местах подверженных тепловому излучению.
К местной приточной вентиляции относятся и воздушные оазисы - участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2,0 - 2,5 метра, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой.
Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная.
Общеобменная вытяжная вентиляция
Вытяжная вентиляция используется для удаления из производственного или жилого помещения (цеха, корпуса) загрязненного или нагретого отработанного воздуха. В случае оборудования помещений только вытяжной системой вентиляции организованно производится удаление воздуха из помещений. Приток осуществляется неорганизованно или через неплотности в строительных конструкциях, либо через отверстия специально для этих целей предусмотренные.
Вытяжная вентиляция (рис. 2) состоит из очистительного устройства 1, вентилятора 2, центрального 3 и отсасывающих воздуховодов 4.
В отличие от приточных систем вентиляции, в помещениях, имеющих только вытяжные системы, давление устанавливается ниже атмосферного или ниже, чем в соседних помещениях.
При наличии в помещении только вытяжной системы вентиляции, так же как и в случае приточной вентиляции, происходит перетекание воздуха из зоны повышенного давления в зону пониженного. Таким образом, исключается или затрудняется движение воздуха в обратном направлении. Системами вытяжной вентиляции оборудуются наиболее «грязные» помещения, когда нужно предотвратить или сократить распространение из них воздуха в соседние помещения.
Рис. 2. Схема системы вытяжной вентиляции
Местная вытяжная вентиляция
Местную вытяжную вентиляцию применяют в ситуации, когда места выделения вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространение по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли, взвесей и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы, укрытия в виде кожухов у станков и др.).
Основные требования, которым они должны удовлетворять:
место образования вредных выделений по возможности должно быть полностью укрыто;
конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал нормальной работе и не снижал производительности труда;
вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль - вниз).
Воздух, удаляемый из помещения при местной вытяжной вентиляции, перед выбросом его в атмосферу должен быть предварительно очищен от пыли. Наиболее сложными вытяжными системами являются такие, в которых предусматривают очень высокую степень очистки воздуха от пыли с установкой последовательно двух или даже трех пылеуловителей (фильтров).
Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается при небольшом объеме удаляемого воздуха достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта.
Приточно-вытяжная вентиляция
Система приточно-вытяжной вентиляции основывается на создании двух встречных потоков. Такая система может быть создана либо на основе независимых подсистем притока и вытяжки воздуха - с собственными вентиляторами, фильтрами и т.д., либо на основе одной соответствующей установки, работающей как на приток, так и на вытяжку. Схема приточно-вытяжной системы вентиляции показана на рис.3.
Рис. 3. Система приточно-вытяжной вентиляции: 1 - воздухораспределители; 2 - воздухоприемные устройства (решетки); 3 - заслонки; 4 - вентилятор (приточный, вытяжной); 5 - фильтр; 6 - воздухонагреватель; 7 - воздушный клапан; 8 - наружная решетка; 9 - зонт вытяжной; 10 - приточный воздуховод; 11 - вытяжной воздуховод
Удобство таких систем не только в облегчении установки и монтажа, но и в эксплуатации, а также в дополнительных свойствах таких систем. Одним из таких свойств является рекуперация тепла - процесс, при котором происходит частичное повышение температуры приточного воздуха за счет тепла вытягиваемого воздуха. При этом энергия затрачивается только на организацию воздухопотоков, т.е. не расходуется на нагрев поступающего воздуха. Нагрев поступающего воздуха за счет рекуперации может дополняться электрическим или водяным нагревателем. Приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает принудительную замену воздуха в помещении; производит необходимую обработку воздуха (нагрев, очищение); некоторые системы предусматривают и увлажнение воздуха в определенных пределах.
Состав систем вентиляции
Состав системы вентиляции зависит от ее типа. Приточные искусственные (механические) системы вентиляции - наиболее сложные и часто используемые, поэтому именно их состав мы и рассмотрим.
Обычно приточная механическая система вентиляции состоит из следующих составляющих (расположенных по направлению движения воздуха, от входа к выходу):
Воздухоприемное устройство. Воздухоприемные устройства в системах механической вентиляции выполняются в виде отверстий в ограждениях зданий, приставных или отдельно стоящих шахт (рис.4).
При заборе воздуха сверху воздухоприемные устройства размещают на чердаке или верхнем этаже здания, а каналы выводят выше кровли в виде шахт.
Расположение и конструкция воздухоприемных устройств выбираются с учетом обеспечения чистоты забираемого воздуха и удовлетворения архитектурных требований. Так, воздухоприемные устройства не должны находиться вблизи источников загрязнения воздуха (выбросов загрязненного воздуха или газов, дымовых труб, кухонь и т. д.).
Высотное взаиморасположение приточных отверстий должно назначаться с учетом объемной массы выделяющихся загрязнений. Отверстия для забора воздуха следует размещать на высоте более 1 м от уровня устойчивого снегового покрова, определяемого по данным гидрометеостанций или расчетом, но не ниже 2 м от уровня земли.
Рис.4. Воздухоприемные устройства: а - в наружной стене; б - у наружной стены; в - на крыше
Архитектурные требования выполняются соответствующим выбором расположения отверстий и их оформлением.
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 2 - 5 м/с, в каналах и шахтах выбросных устройств - 4 - 8 м/с, но не менее 0,5 м/с, в том числе и для естественной вентиляции.
Воздушный клапан. Для предохранения помещений от поступления в них через вентиляционные каналы при неработающей вентиляции холодного наружного воздуха воздухоприемные устройства оборудуются многостворчатыми утепленными клапанами с ручным или механическим приводом. В последнем случае клапан блокируется 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 10-15 мин перед пуском вентилятора.
Фильтр. Воздушный фильтр — это устройство в системах вентиляции, которое служит для очистки приточного, а в некоторых случаях, и вытяжного воздуха. Фильтр необходим, чтобы защищать как саму вентиляционную систему, так и вентилируемые помещения от попадания различных мелких частиц, таких как пыль, насекомые, пух и т.д. Конструктивное решение воздушного фильтра определяется характером пыли (загрязнений) и требуемой чистотой воздуха.
Коэффициент проскока (Р, %) - характеристика фильтра или фильтрующего материала, равная процентному отношению концентрации частиц после фильтра С П С Д
Эффективность (Е, %) - характеристика фильтра или фильтрующего материала, равная процентному отношению разности концентрации частиц до С Д и после фильтра С П к концентрации частиц до фильтра С Д
Размер наиболее проникающих частиц - размер частиц, соответствующий минимальной эффективности фильтрующего материала.
Производительность фильтра (расход воздуха) - объем воздуха в единицу времени, проходящего через фильтр.
Аэродинамическое сопротивление (перепад давления на фильтре) - разность полных давлений до и после фильтра при определенной производительности фильтра.
Фильтры классифицируют по назначению и эффективности на:
фильтры общего назначения - фильтры грубой очистки и фильтры тонкой очистки;
фильтры, обеспечивающие специальные требования к чистоте воздуха - фильтры высокой эффективности и фильтры сверхвысокой эффективности.
Обозначения классов фильтров указаны в табл. 1.
Таблица 1
Обозначения классов фильтров (ГОСТ Р 51251-99)
|
Группа фильтров |
Класс фильтра |
|
Фильтры грубой очистки |
|
|
Фильтры тонкой очистки |
|
|
Фильтры высокой эффективности |
|
|
Фильтры сверхвысокой эффективности |
|
|
Примечания 1 Фильтры общего назначения применяют в любых системах вентиляции и кондиционирования воздуха. 2 Фильтры высокой и сверхвысокой эффективности обеспечивают выполнение специальных требований к чистоте воздуха, в том числе в чистых помещениях. |
|
Классификация фильтров общего назначения приведена в табл. 2.
Таблица 2
Классификация фильтров общего назначения по эффективности улавливаемых частиц
|
Группа фильтров |
Средняя эффективность, % |
||
|
Е c |
E a |
||
|
Фильтры грубой очистки |
Е с < 65 |
||
|
65 ≤ Е с < 80 |
|||
|
80 ≤ Е с < 90 |
|||
|
90 ≤ Е с |
|||
|
Фильтры тонкой очистки |
40≤ E a < 60 |
||
|
60 ≤ E a < 80 |
|||
|
80 ≤ E a < 90 |
|||
|
90 ≤Е с < 95 |
|||
|
95 ≤ E a |
|||
|
Обозначения: Е c . - эффективность, определяемая по синтетической пыли весовым методом (по разности массовой концентрации частиц до и после фильтра); Е а - эффективность, определяемая по атмосферной пыли. |
|||
Конструктивно фильтры подразделяют на рулонные (используется нетканый фильтрующий материал), ячейковые (используется сетка металлическая, винипластовая, поролон, специальный материал типа ФПП).
Фильтры карманного типа ФяК класс очистки G3-F9 предназначены для очистки воздуха от пыли наружного рециркуляционного воздуха в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Фильтры изготавливаются по ТУ 4863-015-04980426-2003, ГОСТ Р 51251- 99. ФяК могут эксплуатироваться при температуре рабочей среды от минус 40 °С до плюс 70 °С. Окружающая среда и фильтруемый воздух не должны содержать агрессивных газов и паров.
Фильтр (рис.1) состоит из металлической рамки 1 и фильтрующего материала, сшитого в виде карманов 2.
Рис. 1. Карманный фильтр ФяК
Противоположные поверхности карманов стянуты ограничителями, что препятствует сильному раздуванию и слипанию смежных карманов. На конце карманов имеется тесьма 3, при помощи которой карманы связываются между собой и под напором воздушного потока не «разлетаются». Карманы фильтров изготовлены из высококачественного синтетического фильтровального материала.
Размеры карманов подобраны так, чтобы поток воздуха был равномерным по всей поверхности фильтра. Особая форма карманов позволяет им раздуваться, не касаясь друг друга, пыль накапливается равномерно по всей поверхности карманов и оптимально используется каждый квадратный сантиметр фильтровального материала.
Фильтры ячейковые гофрированные типа ФяГ предназначены для очистки наружного и рециркуляционного воздуха в системах приточной вентиляции и кондиционирования для помещений различного назначения бытовых, административных и промышленных зданий. Фильтры ФяГ (рис. 2) состоят из рамки (1), изготавливаемой из картона или оцинкованной стали, внутри которой уложен фильтрующий материал (2) в виде гофр, опирающийся со стороны выхода воздуха на сетку гофрированной (волнообразной) формы (3).
Рис. 2. Схема фильтра ФяГ
Для уничтожения неприятных запахов в жилых помещениях применяют фильтры из материала с ультрамикроскопической структурой, что позволяет извлекать газы из воздуха. Наиболее распространенным поглотителем газов, паров и запахов является активированный уголь.
Почему современное жилище обязательно должно иметь эффективную вентиляцию? Из чего состоит, как функционирует естественная и механическая система вентиляции? Какую систему стоит организовать у себя дома? Как выбрать и заказать работоспособную вентиляцию? На эти вопросы мы ответим сегодня.
Что может вентиляция?
Мой дом — моя крепость. С каждым годом здания становятся всё надёжнее и экономичнее. Не удивительно, ведь застройщикам теперь доступны инновационные энергосберегающие технологии и новые с недостижимыми ранее характеристиками. Причём рынок не стоит на месте: изобретатели, производственники, маркетологи и продавцы трудятся не покладая рук. Качественная гидроизоляция конструкций, многослойные стены, утеплённые перекрытия и кровля, герметичные оконные блоки, эффективное отопление — всё это не даёт ни малейшего шанса для атмосферных осадков и грунтовых вод, городского шума, зимних холодов и летнего зноя.
Да, человек очень хорошо научился наглухо отгораживаться от неблагоприятных условий окружающей среды, но при этом мы потеряли связь с внешним миром, теперь нам стал недоступен природный, естественный механизм самоочищения воздуха. Обыватель попал в другую ловушку — внутри помещений скапливается и концентрируется влага, углекислота, вредные для здоровья вещества и химические соединения, выделяемые самим человеком, строительными материалами, предметами обихода, бытовой химией. Даже в развитых странах неуклонно растёт количество аутоиммунных и аллергических заболеваний, вызванных размножением в жилище бактерий, грибков, плесени и вирусов. Не менее опасна и пыль, которая состоит из мельчайших частичек почвы, пыльцы растений, кухонной копоти, шерсти животных, обрывков различных волокон, чешуек кожи, микроорганизмов. Пыль — это не обязательно гость с улицы, она образуется даже в плотно закрытой нежилой квартире. Последние научные исследования показали, что в большинстве случаев домашний воздух в разы токсичнее и грязнее наружного.
Снижение концентрации кислорода в помещении существенно снижает уровень работоспособности, пагубно влияет на самочувствие жильцов и их здоровье вцелом.
Именно поэтому вопросы обеспечения вентиляции и очистки воздуха стали неимоверно актуальными, наряду с гидро- и теплоизоляцией зданий. Современные должны эффективно удалять застоявшийся, «отработанный» воздух, в необходимом объёме заменять его свежим воздухом извне, при необходимости очищая, нагревая или охлаждая его.
Как двигаются воздушные потоки в вентилируемых помещениях?
Как мы уже отметили, состав воздуха внутри эксплуатируемого жилища не является однородным. Более того, газы, пыль, пары, выделяющиеся в помещении, постоянно перемещаются благодаря своим особым свойствам — плотности и дисперсности (для пыли). В зависимости от того, тяжелее они воздуха или легче, вредные вещества поднимаются или опускаются, накапливаясь в определённых местах. Ещё большее влияние на внутреннее пространство оказывает движение конвективных струй нагретого воздуха, например, от работающих бытовых приборов или кухонной плиты. Конвективные потоки, поднимаясь, могут увлекать за собой в верхнюю зону помещения даже относительно тяжёлые вещества — диоксид углерода, пыль, плотные пары, копоть.
Струи домашнего воздуха особым образом взаимодействуют между собой, а также с различными предметами и строительными конструкциями, из-за чего в жилище образуются чётко определяемые поля температур, зоны концентрации вредных веществ, перетекающие потоки различных скоростей, направлений и конфигураций.
Совершенно очевидно, что не все помещения одинаково загрязнены и имеют избыточную влажность. Самыми «опасными» по праву считаются кухни, туалеты, ванные комнаты. Именно потому, что первоочередной задачей искусственного воздухообмена является удаление вредностей из мест с самой высокой концентрацией вредных веществ, в зоне кухни и санузлов устраивают вентканалы с вытяжными отверстиями.
Приток же устраивают в «чистых» помещениях. Так более сильные по сравнению с другими потоками веществ, «дальнобойные» приточные струи, перемещаясь, вовлекают в движение большие массы отработанного воздуха, и появляется необходимая циркуляция. Главное, что из-за направленности воздуха именно в сторону «проблемных» помещений, нежелательные вещества не попадают из кухонь и санузлов в жилые комнаты. Вот почему в таблицах строительных норм, касающихся требований к воздухообмену, кабинет, спальня, гостиная рассчитывается только по притоку, а ванная, уборная и кухня только по вытяжке. Интересно, что в квартирах с четырьмя и более комнатами рекомендуют помещения, самые удалённые от вентканалов санузла, снабжать отдельной вентиляцией, со своим притоком и вытяжкой.
При этом коридоры, вестибюли, прихожие, незадымляемые лестничные клетки могут не иметь приточных или вытяжных отверстий, а лишь служить для перетока воздуха. Но переток этот нужно обеспечить, только тогда безканальная вентиляционная система будет функционировать. На пути движения воздушных потоков становятся межкомнатные двери. Потому их снабжают переточными решётками или устраивают вентиляционный зазор в 20-30 мм, поднимая глухое полотно над полом.
Характер движения воздушных масс зависит не только от технических и строительных характеристик помещений, концентрации и вида вредных веществ, особенностей конвективных потоков. Немаловажная роль здесь принадлежит взаимному расположению точек подачи и удаления воздуха, особенно это касается помещений, содержащих как приточные, так и вытяжные отверстия (например, кухня-столовая, прачечная…). В вентиляционных системах жилых помещений чаще всего применяется схема «сверху вверх», в некоторых случаях — «сверху вниз», «снизу вниз», «снизу вверх», а также комбинированные многозональные, например, приток вверху, а вытяжка двухзональная — вверху и внизу. От правильности выбора схемы зависит, будет ли воздух заменяться в необходимом объёме, или будет образовываться кольцевая циркуляция внутри помещения с образованием застойных зон.
Как рассчитывается воздухообмен?
Чтобы спроектировать эффективную систему вентиляции, необходимо выяснить, сколько отработанного воздуха следует удалять из помещения или группы помещений и сколько подавать свежего. На основании полученных данных можно будет определиться с типом системы вентиляции, подобрать вентиляционное оборудование, рассчитать сечение и конфигурацию вентиляционных сетей.
Следует сказать, что параметры воздухообмена в жилых зданиях строго регламентируются различными государственными нормативными документами. ГОСТы, СНиПы, СанПиНы содержат исчерпывающую информацию не только об объёме заменяемого воздуха и принципах, параметрах его подачи и удаления, но указывают также, какой тип системы должен применяться для определённых помещений, какое оборудование использоваться, где располагаться. Остаётся только грамотно исследовать помещение на предмет избыточного тепла и влаги, наличия загрязнений воздуха.
Таблицы, диаграммы и формулы, изложенные в этих документах, созданы по разным принципам, но в итоге дают сходные числовые показатели необходимого воздухообмена. Они могут дополнять друг друга при недостатке определённой информации. Расчёты количества вентиляционного воздуха производятся на основании исследований, в зависимости от выделяемых в конкретных помещениях вредностей и норм их предельно допустимой концентрации. Если по каким-то причинам количество загрязнений выяснить не удаётся, то воздухообмен считают по кратностям, по санитарным нормам на одного человека, по площади помещения.
Расчёт по кратности. СНиП содержит таблицу, в которой указано, сколько раз воздух конкретного помещения должен заменяться новым за один час. Для «проблемных» комнат даны минимально допустимые объёмы замены воздуха: кухня — 90 м 3 , ванная — 25 м 3 , туалет — 50 м 3 . Количество вентиляционного воздуха (м 3 /час) определяют по формуле L=n*V, где n — это значение кратности, а V — объём помещения. Если нужно посчитать воздухообмен группы помещений (квартира, этаж частного коттеджа…), то значения L каждой вентилируемой комнаты суммируют.
Ещё один важный момент заключается в том, что объём удаляемого воздуха должен быть равен объёму воздуха приточного. Тогда, если взять сумму показателей воздухообмена кухни, ванной и туалета (например, минимально это 90+25+50=165 м 3 /час), и сравнить с суммарным однократным объёмом притока спальни, гостиной, кабинета (например, это может быть 220 м 3 /час), то получим уравнение воздушного баланса. Иными словами, нам будет необходимо увеличивать вытяжку до показателя 220 м 3 /час. Иногда бывает наоборот — приходится увеличивать приток.
Расчёт по площади самый простой и понятный. Здесь используется формула L=S помещения *3. Дело в том, что на один квадратный метр помещения строительными и санитарными нормами регламентируется замена не менее 3 м 3 воздуха в час.
Расчёт по санитарно-гигиеническим нормам базируется на требовании, чтобы на одного человека, постоянно пребывающего в помещении, «находящегося в спокойном состоянии», замещалось не менее 60 м 3 в час. Для одного временного — 20 м 3 .
Нормативно допустимы все приведённые варианты расчётов, притом для одного и того же помещения их результаты могут несколько отличаться. Практика показывает, что для однокомнатной или двухкомнатной квартиры (30-60 м 2) производительность вентиляционного оборудования потребуется около 200-350 м 3 /час, для трёх-, четырёхкомнатной (70-140 м 2) — от 350 до 500 м 3 /час. Расчёты более крупных групп помещений лучше доверить профессионалам.
Итак, алгоритм прост: сначала рассчитываем необходимый воздухообмен — потом выбираем систему вентиляции.
Естественная вентиляция
Как работает естественная вентиляция?
Естественная (природная) система вентиляции характеризуется тем, что замена воздуха в помещении или группе помещений происходит под действием гравитационного давления и ветрового воздействия на здание.
Обычно внутри помещения воздух теплее наружного, он становится более разряжённым, более лёгким, поэтому поднимается кверху и выходит через вентканалы на улицу. В помещении появляется разряжение, и более тяжёлый воздух извне через ограждающие конструкции проникает в жилище. Под действием силы гравитации он стремится книзу и оказывает давление на восходящие потоки, вытесняя отработанный воздух. Так появляется гравитационное давление, без которого естественная вентиляция существовать не может. Ветер в свою очередь помогает этой циркуляции. Чем больше разница температур внутри и снаружи помещения, чем больше скорость ветра, тем больше воздуха попадает вовнутрь.
Не один десяток лет такая система применялась в квартирах советской постройки 1930-1980 годов, где приток осуществлялся посредством инфильтрации, через конструкции, пропускающие большое количество воздуха — деревянные окна, пористые материалы наружных стен, неплотно закрывающиеся входные двери. Величина инфильтрации в старых квартирах составляет кратность замены воздуха 0,5-0,75, что зависит от степени уплотнения щелей. Напомним, что для жилых комнат (спальня, гостиная, кабинет…) по нормам требуется, чтобы за один час происходила минимум однократная замена воздуха. Очевидна необходимость увеличения воздухообмена, что достигается проветриванием — открыванием форточек, фрамуг, дверей (неорганизованная вентиляция). По сути, вся эта система является вытяжной канальной с естественным побуждением, так как устройства специальных приточных проемов не предполагалось. Вытяжка такой вентиляции осуществляется через вертикальные вентканалы, входы в которые расположены на кухне и санузле.
Сила гравитационного давления, которая выталкивает воздух наружу, во многом зависит и от расстояния между вентиляционными решётками, расположенными в помещении, до верха шахты. На нижних этажах многоквартирных домов обычно гравитационное давление сильнее из-за большей высоты вертикального канала. Если тяга в вентканале вашей квартиры слабая или происходит так называемое «опрокидывание тяги», то загрязнённый воздух из соседских квартир может перетекать к вам. В таком случае может помочь установка вентилятора с обратным клапаном или решётки с жалюзями, автоматически закрывающимися при обратной тяге. Проверить силу тяги можно, поднеся зажжённую спичку к вытяжному проёму. Если пламя не отклоняется в сторону канала, то возможно он забит, например листьями, и требуется чистка.
Естественная вентиляция может включать в себя и короткие горизонтальные воздуховоды, которые выводятся в определённых зонах помещения на стенах не ниже 500 мм от потолка или на самом потолке. Выходы вытяжных каналов закрываются жалюзийными решётками.
Вертикальные вытяжные каналы естественной вентиляции обычно выполняются в виде шахт из кирпича или специальных бетонных блоков. Минимально допустимый размер таких каналов составляет 130x130 мм. Между соседними шахтами должна быть перегородка толщиной 130 мм. Допускается изготовление сборных воздуховодов из негорючих материалов. На чердаке их стенки обязательно утепляют, что препятствует образованию конденсата. Вытяжные каналы выводятся над кровлей, не менее 500 мм выше конька. Сверху вытяжная шахта накрывается дефлектором — специальной насадкой, усиливающей тягу воздуха.
Как улучшить естественную вентиляцию? Приточные клапаны
В последнее время владельцы старого жилого фонда серьёзно занялись энергосбережением. Повсеместно устанавливаются практически герметичные оконные системы из ПВХ или евроокна, утепляются и пароизолируются стены. В итоге практически прекращается процесс инфильтрации, воздух не может проникнуть в помещение, а регулярное проветривание через створки окон слишком непрактично. В таком случае проблема воздухообмена решается установкой приточных клапанов.
Приточные клапаны могут быть интегрированы в профильную систему пластиковых окон. Очень часто они устанавливаются на евроокнах. Дело в том, что способность современных деревянных окон «дышать» немного преувеличена, притока через них вы не дождётесь. Поэтому ответственные производители всегда предлагают установить клапан.
Оконные клапаны устанавливаются вверху рамы, створки или в виде ручки-клапана, они выполняются из алюминия или пластика, могут быть различных цветов. Приточные клапаны для окон могут быть не только встроены на новых окнах, но и монтируются на уже установленные оконные системы, без каких-либо демонтажных работ.
Есть ещё один выход — это монтаж стенового приточного клапана. Это устройство состоит из патрубка, проходящего сквозь стену, с обоих концов закрытого решётками. Стеновые клапаны могут иметь камеру с фильтрами и шумопоглощающим лабиринтом. Внутренняя решётка обычно вручную регулируется до полного закрытия, но возможны варианты с автоматизацией посредством датчиков температуры и влажности.
Как мы уже говорили, движение воздуха должно быть направлено в сторону загрязнённых помещений (кухня, туалет, ванная), поэтому устанавливают приточные клапаны в жилых комнатах (спальня, кабинет, гостиная). Размещают приточные клапаны вверху помещения, для обеспечения эффективной для большинства квартир схемы взаимного расположения вентиляционных проёмов «сверху вверх». Практика показывает, что выводить приток в зону радиатора с целью подогреть наружный воздух — не лучшее решение, так как нарушается циркуляция потоков.
Плюсы и минусы естественной вентиляции
Естественная вентиляция практически не применяется в современном строительстве. Причиной тому низкие показатели воздухообмена, зависимость её мощности от природных факторов, отсутствие стабильности, жёсткие ограничения на длину воздуховодов и сечения вертикальных каналов.
Но нельзя сказать, что такая система не имеет право на существование. По сравнению с принудительными «собратьями», естественная вентиляция намного экономичнее. Ведь нет необходимости приобретать какое-либо оборудование и длинные воздуховоды, нет затрат на электричество и обслуживание. Помещения, имеющие естественную вентиляцию, намного комфортнее из-за отсутствия шумов и низкой скорости движения заменяемого воздуха. Более того, не всегда есть конструктивная возможность смонтировать вентиляционные каналы для механической вентиляции, а потом обшить их коробами из гипсокартона или фальшбалками, например, при малой высоте потолков.
Механическая вентиляция
Что собой представляет механическая вентиляция?
Принудительная (механическая, искусственная) вентиляция — это такая система, в которой движение воздуха осуществляется с помощью каких-либо нагнетательных устройств — вентиляторов, эжекторов, компрессоров, насосов.
Это современный и очень эффективный способ организации воздухообмена в помещениях самых разных назначений. Работоспособность механической вентиляции не зависит от изменчивых погодных условий (температура воздуха, давление, сила ветра). Этот тип системы позволяет заменять любое количество воздуха, транспортировать его на значительное расстояние, создавать местную вентиляцию. Воздух, который подаётся в помещение, может быть особым образом подготовлен — подогрет, охлаждён, осушён, увлажнён, очищен…
К недостаткам механической вентиляции можно отнести большие первоначальные затраты, расходы на электроэнергию и эксплуатационное обслуживание. Очень сложно реализовать канальную механическую вентиляцию в жилом помещении без более-менее серьёзного ремонта.
Типы принудительной вентиляции воздуха
Лучшие показатели комфорта и производительности показывает общеобменная приточно-вытяжная механическая вентиляция. Сбалансированность приточно-вытяжного воздухообмена позволяет избежать сквозняков и забыть про эффект «хлопающих дверей». Именно такая система наиболее распространена при новом строительстве.
В силу определённых причин довольно часто применяется либо приточная, либо вытяжная вентиляция. Приточная вентиляция выполняет подачу в помещение свежего воздуха взамен отработанного, который удаляется через ограждающие конструкции или пассивные вытяжные каналы. Приточная вентиляция конструктивно является одной из самых сложных. Она состоит из таких элементов: вентилятор, калорифер, фильтр, шумоглушитель, автоматика управления, воздушный клапан, воздуховоды, воздухозаборная решётка, распределители воздуха.
В зависимости от того, как исполнены основные узлы системы, приточная установка может быть моноблочной или наборной. Моноблочная система несколько дороже, но она имеет большую монтажную готовность, более компактные размеры. Её нужно лишь закрепить в нужном месте и подвести к ней питание и сеть каналов. Моноблочная установка позволяет немного сэкономить на пусконаладочных работах и проектировании.
Часто кроме фильтрации приточный воздух требует специальной подготовки, поэтому вентиляционная установка оснащается дополнительным оборудованием, например, осушающим или увлажняющим. Всё популярнее становятся системы рекуперации энергии, которые охлаждают или нагревают подаваемый воздух, используя электрические калориферы, водяные теплообменники или бытовые сплит-системы кондиционирования.
Вытяжная вентиляция предназначается для удаления воздуха из помещений. В зависимости от того, осуществляется воздухообмен всего жилища или отдельных зон, вытяжная механическая вентиляция бывает местной (например, вытяжка над кухонной плитой, курилка) или общеобменной (настенный вентилятор в ванной, туалете, кухне). Вентиляторы общеобменной вытяжной вентиляции могут размещаться в сквозном отверстии стены, в оконном проёме. Местная вентиляция обычно применяется в совокупности с общеобменной.
Искусственная вентиляция может быть исполнена с применением вентиляционных каналов — канальная, или без применения таковых — безканальная. Канальная система имеет сеть воздуховодов, по которым воздух подаётся, транспортируется или удаляется из определённых зон помещения. При безканальной системе воздух подаётся через ограждающие конструкции или приточные вентиляционные проёмы, далее он перетекает через внутреннее пространство помещения в зону вытяжных проёмов с вентиляторами. Безканальная вентиляция дешевле и проще, но и менее эффективна.
Какого бы назначения не было помещение, на практике невозможно обойтись одним типом системы вентиляции. Выбор в каждом конкретном случае обусловлен размерами помещения и его назначением, видом загрязняющих веществ (пыль, тяжёлые или лёгкие газы, влага, пары…) и характером их распределения в общем объёме воздуха. Немаловажны вопросы и экономической целесообразности применения определённой системы.
Что нужно знать для подбора вентиляции?
Итак, ваши расчёты показывают, что естественная вентиляция не справится с поставленными задачами — слишком большое количество воздуха нужно выводить, с подачей тоже вопросы, так как стены утеплены, окна поменяны. Искусственная вентиляция — вот выход. Необходимо приглашать представителя фирмы, устанавливающей климатические системы, который на месте поможет подобрать конфигурацию механической вентиляции.
Вообще проектирование и реализацию вентиляции лучше осуществлять на этапе строительства коттеджа или капитального ремонта квартиры. Тогда есть возможность безболезненно решить многие конструктивные задачи, например устройство вентиляционной камеры, монтаж оборудования, разводка вентканалов и скрытие их подвесными потолками. Важно, чтобы вентиляционная система имела минимум точек пересечения с другими коммуникациями, такими как система отопления и водоснабжения, электрические сети, слаботочные кабели. Поэтому, если у вас идёт ремонт или строительство, для поиска общих технических решений необходимо пригласить на объект и представителей подрядчика — монтажников, электриков, сантехников, инженеров.
От правильной постановки задач зависит результат совместной работы. Специалисты будут задавать «каверзные» вопросы, на которые вам нужно ответить. Важными будут следующие обстоятельства:
- Количество людей, пребывающих в помещении.
- План помещения. Необходимо составить подробную схему расположения комнат с указанием их назначения, особенно если возможна перепланировка.
- Толщина и материал стен. Особенности остекления.
- Тип и высота потолков. Размер межпотолочного пространства при подвесных, подшивных, натяжных системах. Возможность монтажа фальшбалок.
- Расположение мебели и тепловыделяющей бытовой техники.
- Мощность и расположение осветительных и отопительных приборов.
- Наличие, тип и состояние вентиляционных шахт.
- Особенности и производительность инфильтрации, естественной вентиляции.
- Наличие местной вытяжной вентиляции — шкаф, зонт.
- Желаемая конфигурация приточной системы — наборная или моноблок.
- Необходимость применения шумоизоляции.
- Нужна или нет подготовка приточного воздуха.
- Тип распределителей — регулируемые или нерегулируемые решётки, диффузоры.
- Места установки распределителей воздуха — стена или потолок.
- Характер управления системой — клавиши, щит, пульт, компьютер, умный дом.
На основании полученных данных будет подобрано оборудование определённой производительности, параметры вентиляционной сети, способы монтажа. Если заказчика устраивают представленные разработки, то подрядчик предоставляет ему рабочий проект системы вентиляции и приступает к монтажу. А нам остаётся лишь оплачивать счета и наслаждаться чистым воздухом.
Турищев Антон, рмнт.ру
