Вентиляционная система: состав, характеристики

Необходимость установки вентиляционных систем

В отличие от кондиционеров, которые все же не являются предметами первой необходимости, системы вентиляции устанавливаются во всех жилых и офисных зданиях. Наличие вентиляционных систем настолько важно, что требования к их составу и техническим характеристикам имеют силу закона. Разумеется, они изложены в соответствующей главе СНиП.
Это объясняется тем, что при отсутствии вентиляции в закрытых помещениях возрастает концентрация углекислого газа и других вредных веществ, что негативно сказывается на самочувствии людей, вызывает головную боль, сонливость, потерю работоспособности. Частично проблему можно решить, периодически проветривая помещение, однако в этом случае вместе со свежим воздухом внутрь попадает пыль, нежелательные запахи, уличный шум. К тому же приходится постоянно открывать и закрывать окно или форточку. Нужно сказать, расчет этих систем существенно сложнее расчета параметров бытового кондиционера. Поэтому в данной статье будет рассказано лишь об основных терминах и понятиях, используемых при проектировании вентиляционных систем.

Из чего состоит система вентиляции

Состав системы вентиляции зависит от ее типа (см. статью «Типы вентиляционных систем»). Наиболее сложными и часто используемыми являются приточные искусственные (механические) системы вентиляции. Типовая приточная механическая вентиляционная система состоит из следующих компонентов (расположенных по направлению движения воздуха от входа к выходу).

Воздухозаборная решетка.

Через воздухозаборную решетку в систему вентиляции поступает наружный воздух. Эти решетки, как и все другие элементы вентиляционной системы, бывают круглой или прямоугольной формы. Воздухозаборные решетки не только выполняют декоративные функции, но и защищают систему вентиляции от попадания внутрь капель дождя и посторонних предметов.

Воздушный клапан.

Этот клапан предотвращает попадание в помещение наружного воздуха при выключенной системе вентиляции. Воздушный клапан особенно необходим зимой, поскольку без него в помещение будут попадать холодный воздух и снег. Как правило, в приточных системах вентиляции устанавливаются воздушные клапаны с электроприводом, что позволяет полностью автоматизировать управление системой: при включении вентилятора (и калорифера) клапан открывается, при выключении — закрывается.

Фильтр.

Фильтр необходим для защиты как самой системы вентиляции, так и вентилируемых помещений от пыли, пуха, насекомых. Обычно устанавливается один фильтр грубой очистки, который задерживает частицы величиной более 10 мкм. Если к чистоте воздуха предъявляются повышенные требования, то дополнительно могут быть установлены фильтры тонкой очистки (задерживают частицы до 1 мкм) и особо тонкой очистки (задерживают частицы до 0,1 мкм). Фильтрующим материалом в фильтре грубой очистки служит ткань из синтетических волокон, например, акрила. Фильтр необходимо периодически очищать от грязи и пыли, обычно не реже 1 раза в месяц. Для контроля загрязнения фильтра можно установить дифференциальный датчик давления, который контролирует разность давления воздуха на входе и выходе фильтра — при загрязнении разность давления увеличивается.

Калорифер.

Калорифер, или воздухонагреватель, предназначен для подогрева подаваемого с улицы воздуха в зимний период. Калорифер может быть водяным (подключается к системе центрального отопления) или электрическим. Для небольших приточных установок выгоднее использовать электрические калориферы, поскольку установка такой системы требует меньших затрат. Для больших офисов (площадью более 100 кв. м) желательно использовать водяные нагреватели, иначе затраты на электроэнергию окажутся очень большими. Существует способ в несколько раз снизить затраты на подогрев поступающего воздуха. Для этого используется рекуператор — устройство, в котором холодный приточный воздух нагревается за счет теплообмена с удаляемым теплым воздухом. Разумеется, воздушные потоки при этом не смешиваются.

Вентилятор.

Вентилятор — основа любой системы искусственной вентиляции. Он подбирается с учетом двух основных параметров: производительности, то есть количества прокачиваемого воздуха, и полного давления. По конструктивному исполнению вентиляторы разделяются на осевые (пример — бытовые вентиляторы "на ножке") и радиальные или центробежные ("беличье колесо"). Осевые вентиляторы обеспечивают хорошую производительность, однако характеризуются низким полным давлением, то есть, если на пути воздушного потока встречается препятствие (длинный воздуховод с поворотами, решетка), то скорость потока существенно уменьшается. Поэтому в системах вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов применяют радиальные вентиляторы, отличающиеся высоким давлением созданного воздушного потока. Другими важными характеристиками вентиляторов является уровень шума и габариты. Эти параметры в большой степени зависят от марки оборудования.

Шумоглушитель.

Поскольку вентилятор является источником шума, после него обязательно устанавливают шумоглушитель, чтобы предотвратить распространение шума по воздуховодам. Основным источником шума при работе вентилятора являются турбулентные завихрения воздуха на его лопастях, то есть аэродинамические шумы. Для снижения этих шумов используется звукопоглощающий материал определенной толщины, которым облицовываются одна или несколько стенок шумоглушителя. В качестве звукопоглощающего материала обычно используют минеральную вату, стекловолокно.

Воздуховоды.

После выхода из шумоглушителя обработанный воздушный поток готов к распределению по помещениям. Для этих целей используется воздухопроводная сеть, состоящая из воздуховодов и фасонных изделий (тройников, поворотов, переходников). Основными характеристиками воздуховодов являются площадь сечения, форма (круглая или прямоугольная) и жесткость (бывают жесткие, полугибкие и гибкие воздуховоды).

Скорость потока в воздуховоде не должна превышать определенного значения, иначе воздуховод станет источником шума. Поэтому площадью сечения воздуховода определяется объем прокачиваемого воздуха, то есть размер воздуховодов подбирается исходя из расчетного значения воздухообмена и максимально допустимой скорости воздуха.

Жесткие воздуховоды изготавливаются из оцинкованной жести и могут иметь круглую или прямоугольную форму. Полугибкие и гибкие воздуховоды имеют круглую форму и изготавливаются из многослойной алюминиевой фольги. Круглую форму таким воздуховодам придает каркас из свитой в спираль стальной проволоки. Такая конструкция удобна тем, что воздуховоды при транспортировке и монтаже можно складывать "гармошкой". Недостатком гибких воздуховодов является высокое аэродинамическое сопротивление, вызванное неровной внутренней поверхностью, поэтому их используют только на участках небольшой протяженности.

В настоящее время на рынке инженерного оборудования появились и совершенно мягкие воздуховоды, изготавливаемые из текстиля. Но предложение текстильных воздуховодов, обладающих рядом преимуществ, пока не является столь же массовым, как для вышеперечисленных.

Распределители воздуха через воздухораспределители воздух из воздуховода попадает в помещение. Как правило, в качестве воздухораспределителей используют решетки (круглые или прямоугольные, настенные или потолочные) или диффузоры (плафоны). Помимо декоративных функций, воздухораспределители служат для равномерного рассеивания воздушного потока по помещению, а также для индивидуальной регулировки воздушного потока, направляемого из воздухораспределительной сети в каждое помещение.

Системы регулировки и автоматики.

Последним элементом вентиляционной системы является электрический щит, в котором обычно монтируют систему управления вентиляцией. В простейшем случае система управления состоит только из выключателя с индикатором, позволяющего включать и выключать вентилятор. Однако чаще всего используют систему управления с элементами автоматики, которая включает калорифер при понижении температуры приточного воздуха, следит за чистотой фильтра, управляет воздушным клапаном. В качестве датчиков для системы управления используют термостаты, гигростаты, датчики давления.

Характеристики и расчет систем вентиляции.

При выборе оборудования для системы вентиляции в первую очередь необходимо рассчитать следующие параметры: производительность по воздуху (куб. м/ч), рабочее давление (Па) и скорость потока воздуха в воздуховодах (м/с), допустимый уровень шума (дБ) и мощность калорифера (кВт).

Производительность по воздуху.

Подбор оборудования для системы вентиляции начинается с расчета требуемой производительности по воздуху (или прокачки), измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией (таблицей наименований каждого из помещений с указанием его площади). Расчет начинается с определения требуемой кратности воздухообмена для каждого помещения. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 кв. м с высотой потолков 3 м (объем 150 куб. м) двукратный воздухообмен соответствует 300 куб. м/ч. Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества людей, мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП. Так, для большинства жилых помещений однократного воздухообмена достаточно, для офисных помещений требуется двух-, трехкратный воздухообмен. Просуммировав расчетные значения воздухообмена для всех помещений, мы получим требуемую производительность по воздуху. Типовые интервалы значений производительности — 100-800 куб. м/ч для квартир, 1000-2000 куб. м/ч для коттеджей, 1000-10000 куб. м/ч для офисов.

Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума.

После расчета производительности по воздуху приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха. Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. По этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра: рабочее давление, скорость потока воздуха и уровень шума. Требуемое рабочее давление определяется мощностью вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором. От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно ее ограничивают 13-15 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума. В то же время использовать малошумные воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их бывает нелегко разместить в межпотолочном пространстве. Поэтому при проектировании систем вентиляции часто приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой мощностью вентилятора и диаметром воздуховодов.

Мощность калорифера.

Калорифер используется в приточной системе вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, требуемой температуры воздуха на выходе системы и минимальной температуры наружного воздуха. Два последних параметра определяются СНиП. Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже 16°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоны и рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца для данной зоны в 13 часов. Типичные значения расчетной мощности калорифера — от 1 до 5 кВт для квартир и от 5 до 50 кВт для офисов.

Источник: www.termoklimat.ru