Системы вентиляции и кондиционирования воздуха

ЦентрПром-Холод предлагает высококачественные чиллеры для системы чиллер-фанкойл. Мы грамотно  рассчитаем и изготовим надежный водоохладитель, подходящий для Вашей централизованной системы вентиляции.

Задачи, решаемые с помощью систем вентиляции и кондициониро­вания воздуха, заключаются (в самой общей формулировке) в создании в помещениях сооружений различного назначения таких  размеров воздушной среды.

Методы и возможности решения этих задач различны для систем вентиляции и систем кондиционирования воздуха. При оборудовании сооружения системами вентиляции решение указанных задач в общем случае достигается путем подачи в помеще­ния определенных, найденных расчетом количеств наружного возду­ха и удаления испорченного воздуха, негодного для дальнейшего ис­пользования. Поступающий в помещение наружный воздух может подвергаться обработке: очищаться от пыли, нагреваться зимой, охлаждаться летом и т. д. Однако, как правило, в системах вентиляции охлаждение воздуха не делается, точно так же, как не делается тепло - влажностную обработку, позволяющая создавать строго определенную температурно-влажностные параметры обрабатываемого воздуха.

В системах кондиционирования предусматривается большой комплекс процессов обработки воздуха, с помощью которых могут быть удовлетворены самые высокие и разнообразные требования к пара­метрам воздушной среды закрытых помещений. При этом состояние воздушной среды помещения перестает быть зависимым от парамет­ров наружного (атмосферного) воздуха. Поэтому в системах кондиционирования широко применяются такие сложные и дорогостоя­щие процессы тепло — влажностной обработки воздуха, как охлаждение, сопровождаемое осушкой, что достигается обычно с помощью холо­дильных установок Для создания заданных параметров воздуха в помещениях широко используется как подача наружного воздуха, специальным образом приспособленного так и обработка воздуха, находящегося в помещениях. В системах кондиционирования воздуха всегда предусматривается автоматическое регулирование для поддержания заданных параметров воздушной среды.

Следует заметить, что монтаж и эксплуатация системы вентиля­ции, особенно системы кондиционирования воздуха, нередко связа­ны с затратой значительных средств. Поэтому прежде чем принять решение об устройстве этих систем в том или ином сооружении, нуж­но очень глубоко изучить возможности, позволяющие или совсем обойтись без вентиляции и кондиционирования воздуха, или значи­тельно сократить объемы этих систем и мощности установленного в них оборудования.

Перечислим некоторые важнейшие мероприятия, которые дают возможность существенно сократить объемы систем вентиляции и кондиционирования воздуха и облегчают решение основных задач, стоящих перед ними:

1. Применение технологических процессов, при которых в воздух помещения не выделяется вредностей или их выделение сведено к минимуму.
2. Устройство для выделяющего вредности оборудования герметизированных укрытий с целью недопущения распространения выделяющейся вредности в объеме помещения.
3. Правильный выбор строительных (ограждающих) конструкций.

Эти части зданий и сооружений должны быть такими, чтобы влия­ние наружной среды не затрудняло, а облегчало решение вентиля­ционных задач. Так, например, в жарком климате нельзя рекомендовать проектирование зданий с большими площадями остекления, так как такое остекление способствует поступлению излишних количеств тепла инсоляций. В отделке подземных сооружений необходимо предусматривать совершенную гидро -­ и пароизоляцию, препятствующую проникновению влаги из окружающего грунта. Это объясняется тем, что создание температурно­влажностного режима в условиях, когда в воздух помещений сооружений поступает грунтовая влага, чрез­вычайно усложняется. Экономически выгоднее производить дополнительные капитальные затраты, связанные с устройством высококачественной изоляции, чем расходовать большие средства на системы вентиляции и кондиционирования воздуха, которые, во-первых, должны быть рассчитаны на поглощение выделяющихся количеств влаги и, во–вторых , должны эксплуатироваться без пе­рерывов.

4. Рациональное архитектурно­-планировочное решение строи­ тельной части зданий и сооружений, целесообразная компоновка помещений объекта. При решении этих вопросов следует учиты­вать возможности использования для вентилирования производ­ственных помещений таких естественных сил, как ветер.

Помеще­ния, требующие для вентиляции наибольших количеств воздуха, не должны располагаться далеко от мест для забора и выброса воздуха, чтобы не возникало необходимости устраивать протяженные воздуха и воды. Помещения, в которых размещено оборудование, выделяю­щее большое количество вредностей (­грязные­ помещения), должны отделяться от помещений, имеющих небольшие выделения вредностей (­чистых­ помещений), изолирующими перегородками для предотвращения распространения вредностей в больших объемах.

Естественно, что в каждом конкретном случае могут быть найде­ны и другие способы, облегчающие выполнение задач системами вентиляции и кондиционирования воздуха или способствующие сокращению объемов этих систем. Наиболее целесообразное решение, как правило, может быть най­дено только в результате совместной работы инженеров ряда специальностей. Кроме участия специалистов по вентиляции и кондицио­нированию воздуха, обычно необходимо участие технологов и строителей.

От первых зависит выбор оборудования, его рациональ­ная компоновка и размещение, от вторых ­ целесообразные конструктивно-строительные и архитектурно­-планировочные решения объекта.

Системы вентиляции могут быть классифицированы по следующим основным признакам:

а) по способу побуждения движения воздуха ­ системы с естественным побуждением, или системы естественной вентиляции, и системы с искусственным побуждением (чаще всего механическим), или системы механической вентиляции;

б) по способу снабжения помещений воздухом ­ системы, через которые в помещения подается воздух, или системы приточной вентиляции (приточные системы), и системы, с помощью которых воз­ дух удаляется из помещений, или системы вытяжной вентиляции (вытяжные системы);

в) по методу организации вентиляции помещения ­ системы, дей­ствие которых распространяется на часть объема помещения, или местные системы, и системы, действие которых распространяется на весь объем помещения, или общеобменные системы.

В свою очередь каждая из этих систем может иметь разновидности. Рассмотрим основные особенности систем вентиляции, отнесенных к различным группам в соответствии с приведенными принципами классификации.

В системах естественной вентиляции вентилирование помещений производится под действием естественных сил. К числу их относят­ся тепловой (или гравитационный) и ветровой напоры. Под тепловым напором понимается то давление, которое возникает вследствие разности плотностей (или объемных весов) воздуха, имеющего разную температуру.

­В системе естественной вентиляции помещений, расположенных в разных этажах 5-этажноrо дома вентилирование произ­водится благодаря удалению из помещений воздуха через вентиляционные каналы, проложенные в стене.

Схема аэрации многопролетного производственного здания в отличие от систем естественной вентиляции, в системах механической вентиляции для передвижения воздуха используются специальные машины, называемые вентиляторами. Системы механической вентиляции также могут быть канальными и бесканальными. Чаще всего применяются канальные системы. Радиус действия систем механической вентиляции может быть весьма большим. Он зависит от величины давления, создаваемого вентилятором. Известны системы, в которых расстояния от вентилятора (обычно центробежного) до наиболее удаленных точек сети возду­ховодов составляют сотни метров. Однако применяются и бесканаль­ные системы, использующие, как правило, для передвижения воздуха осевые вентиляторы.

Системы приточной и вытяжной вентиляции помещения могут быть оборудованы только системами приточной вентиляции. В этих случаях в помещения организованным путем подается определенное расчетом количество воздуха. Удаление воздуха может про исходить неорганизованно через неплотности в строительных ограждениях или через специально устраиваемые для этой цели отверстия. Естественно, что в установившемся состоянии количество приточного воздуха всегда равно количеству удаляемого воздуха независимо от суммарной площади неплотностей или отверстий в строительных ограждениях. Суммарная площадь неплотностей ограждений влияет на величи­ну давления воздуха в помещении.

Местные системы вентиляции могут  быть приточными и вытяжными.

Последние получили весьма широкое распространение в производственных помещениях, так как позволяют решать задачи создания заданных условий воздушной среды наиболее экономичным путем. Местные вытяжные системы вентиляции, или местные отсосы, предназначены для улавливания выделяющихся вредностей в месте их образования. Этим предотвращается распространение вредностей во всем объеме помещения. Местные приточные системы вентиляции осуществляют подачу воздуха в определенную зону помещения (чаще всего на рабочее место, а иногда в место, отведенное для отдыха). В зоне действия подаваеммого воздуха создаются условия, отличающиеся от условий во всем объеме помещения и удовлетворяющие поставленным требованиям. При конструктивном оформлении местных вытяжных и приточных систем вентиляции необходимо учитывать аэродинамические свойства той зоны движущегося воздуха, которая непосредственно примыкает к всасывающему и нагнетательному (приточному) отверстию. Эти зоны носят соответ­ственно названия всасывa­ющего и приточного Факела. Как известно из курса аэродинамики, свойства того и другого резко отличны. Скорости движения воздуха в зоне этого факела весьма быстро затухают. На расстоянии от плоскости сечения круглого отверстия, равном одному диаметру, скорость воздуха меньше 0,1 величины скорости в начальном сечении. Подтекание воздуха вблизи всасывающего отверстия происходит со всех сторон. Этот факел весьма дальнобоен. Осевая скорость уменьшается медленно  и значения 0,1 от начальной величины: достигает на расстоя­нии примерно 50d от приточного отверстия.

Местные вытяжные системы вентиляции или местные отсосы подразделяются в зависимости от конструктивного оформления воз­духоприемного устройства на следующие основные разновидности: вытяжные зонты; вытяжные шкафы и кожухи; бортовые отсосы. Вытяжным зонтом называется такая разновидность местного отсоса, когда воздухоприемное устройство (приемник) находится на не котором расстоянии от источника выделения вредности и окружающий воздух может свободно поступать в зону действия отсоса.

Зонты не являются совершенными местными отсосами, так как требуют удаления вместе с выделяющейся вредностью больших количеств воздуха и могут использоваться для удаления не слишком токсичных вредностей при обязательном наличии соответствующего конвективного потока, т. е. при попутных тепловыделениях.

Высота расположения зонта над уровнем пола должна быть 2,0 м, чтобы обслуживающий персонал не задевал его головой. Для обеспечения равномерности всасывания угол при вершине зонта не должен превышать 600. В последнее время кроме зонтов нашли довольно широкое применение так называемые кольцевые отсосы.

Вытяжными шкафами и кожухами называются та­кие местные отсосы, в которых источник выделения вредности находится внутри воздухоприемного устройства (приемника). Окру­жающий воздух из помещения может поступать к источнику выделения вредности лишь через специальные, сравнительно неболь­шие отверстия, предназначенные для работы или контроля.
Разница между вытяжными шкафами и кожухами заключается в том, что последние имеют обычно фигурную форму и применяются главным образом для отсоса вредностей, выделяющихся от различных станков (деревообрабатывающих, шлифовальных, заточных и т. д.). Вытяжные шкафы и кожухи являются более совершенным, чем зонты, видом местных отсосов. Размещение источника выделения вредности внутри шкафа или кожуха способствует лучшему удале­нию вредности и препятствует распространению ее в объеме поме­щения.

Фасонные приемники, называемые кожухами, применяются главным образом для улавливания пыли, образующейся при обработке различных материалов при помощи быстро вращающихся режущих инструментов. При конструировании приемник а следует учитывать характер пылевых потоков, возникающих при работе на том или ином станке, действие которых усиливается, если процесс ведется при повышен­ной температуре раствора.

Бортовые отсосы могут быть подразделены на три группы: простые, у которых плоскость всасывающего отверстия (щели) вертикальна ; опрокинутые, с плоскостью отверстия горизонтальной, обращенной в сторону зеркала ванны , и с передувкой, в которых помимо всасывающего отверстия имеется приточное, служащее для выпуска плоской струи, сдувающей вредность с поверхности ванны к отсосу.

К местным приточным системам вентиляции относятся воздушные завесы. Воздушный душ представляет собой местный, направленный на человека поток воздуха. В зоне действия воздушного душа создают­ся условия, отличные от условий во всем объеме помещения. С по­мощью воздушного душа могут быть изменены следующие парамет­ры воздуха в месте нахождения человека: подвижность, температура, влажность и концентрация той или иной вредности. Обычно зоной действия воздушного душа являются: фиксированные рабочие места, места наиболее длительного пребывания рабочих и места отдыха.

Наиболее часто воздушные души применяются в горячих цехах на рабочих местах, подверженных влиянию теплового излучения. В зависимости от категории работы (легкая, средней тяжести, тяжелая), времени года и интенсивности облучения (от 300 до 1800 ккал/м 2 х час) скорость воздуха в потоке душа колеблется от 0,5 до ­3,0 м/сек, температура может изменяться от 16 до 24 С. Если воздушный душ используется для борьбы с пылью, скорость воздуха не должна быть выше 0,5­ - 1,5 м./ сек, чтобы не допускать поднятия пыли, осевшей на пол.

Большое влияние на эффективность работы воздушного душа оказывает конструкция воздуховыпускного патрубка (приточная насадка). Целесообразно иметь это устройство поворотным и при этом предусмотреть возможность изменять угол наклона оси потока Bв­едением поворотных лопаток.

Душирующие установки могут быть стационарными или пере­движными. В передвижных установках используется воздух из помещения, обрабатываемый нередко с помощью распыливания воды в потоке выходящего воздуха. Испаряющаяся адиабатно вода позволяет снижать температуру воздуха. В воздушных завесах, так же как и в воздушных душах, используется основное свойство приточного факела ­его относительная дальнобойность. Воздушные завесы устраиваются с целью предотвратить поступление воздуха через технологические проемы или ворота из одной части здания в другую или наружного воздуха в производственные помещения. Воздушные завесы, рассчитанные на предотвращение проникания холодного воздуха, следует предусматривать у ворот, которые открываются чаще пяти раз или не менее чем на 40 минут в смену, а также у технологических проемов отапливаемых зданий, распо­ложенных в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектировании системы отопления ­ 15 С и ниже, когда включена возможность устройства шлюзов. Если снижение темпе­ратуры воздуха в помещениях (по технологическим или санитарно  - гигиеническим соображениям) недопустимо, завесы могут быть запроектированы при любой продолжительности открывания и любой расчетной температуре наружного воздуха. В случае кратковременного (до 10 минут) открытия ворот, как правило, допускается снижение температуры воздуха на рабочих местах, защищенных от обдувания воздухом, врывающимся через ворота, ширмами или перегородками. Степень снижения зависит от характера выполняемой работы: при легкой физической работе ­ до 14 С, работе средней тяжести ­ до 120, тяжелой работе ­ до 80. Если постоянных рабочих мест в районе ворот нет, допускается снижение температуры в рабочей зоне этого района до +50. Очень близкими к воздушно-­тепловым завесам по своему назна­чению являются так называемые воздушные буфера, создаваемые путем подачи теплого воздуха в тамбуры зданий общественного назначения (магазины, клубы, театры и т. д.).

В настоящее время необходимые условия воздушной среды на рабочем месте довольно часто создаются с помощью устройства специальных вентилируемых кабин. В таких кабинах поддерживаются условия, отличные от условий во всем объеме производственного помещения. Это достигается чаще всего подачей в кабины специальным образом приготовленного воздуха: в горячих цехах ­ охлажденного, в холодных, не отапливаемых помещениях ­ подогретого. Вентилируемые кабины могут быть отнесены к местным системам вентиляции. Естественно, что их применение возможно, когда рабочее место строго фиксировано, например у пульта управления.

При использовании общеобмен­ных систем ставится задача создать необходимые условия воздушной среды во всем объеме помещения или в объеме рабочей зоны. В отличие от местных систем, в данном случае все выделяющиеся в помещении вредности распространяются во всем объеме. Следовательно, основная задача, которая должна быть решена при проектировании рассматриваемых систем, заключается в том, чтобы содержание в воздухе помещения той или иной вредности не превосходило величины предельно допустимой концентрации, а значения метеорологических параметров отвечали соответствующим требованиям. Нередко помещение оборудуется приточной и вытяжной обще-обменными системами вентиляции. Общеобменный метод создания заданных условий воздушной среды имеет широкое распространение и в сочетании с системами кондиционирования воздуха.

Системы кондиционирования воздуха подразделяются на несколько разновидностей:

а) по степени использования наружного воздуха ­ на системы прямоточные, в которых воздух используется однократно, системы рециркуляционные, предусматривающие многократное использование одного и того же воздуха, и системы с частичной рециркуляцией;
б) по степени централизации ­ на системы центральные, обслуживающие из одного центра несколько помещений, и местные, устраиваемые для отдельных помещений и располагающиеся, как правило, в самих обслуживаемых помещениях;
в) по автономности ­ на системы, в большей или меньшей степени зависящие от условий снабжения теплом, холодом и электроэнергией;
г) по способу комплектации узла для обработки воздуха ­ на си­стемы с агрегированными кондиционерами, в которых этот узел пред­ставляет собой один агрегат, составленный из нескольких аппаратов, и системы, в которых применяются самостоятельные аппараты для различных процессов обработки воздуха.

Кроме тoгo, все разновидности систем кондиционирования наземных зданий в соответствии с Действующими нормами (СНиП 41-01- 2003) делятся на три класса в зависимости от возможности 06ec­печивать заданные условия воздушной среды в помещениях объекта.

Прямоточные системы кондиционирования воздуха обычно применяются в тех случаях, когда нельзя предусмотреть рециркуляцию воздуха из помещения вследствие невозможности использования этого воздуха. Последнее может иметь место, если количество подаваемого в помещение воздуха определено из условия растворения токсичной вредности до величины предельно допустимой концентрации. Такая же схема применяется для помещений, в воздухе которых содержатся болезнетворные микроорганизмы, резко выраженные неприятные запахи, а также для помещений с выделениями взрыво­опасных и пожароопасных веществ.

Во всех случаях, когда допустимо многократное использование воздуха, применение прямоточной системы нецелесообразно, так как она, как правило, неэкономична и недостаточно гибка в эксплуатации.

Наиболее распространенной системой кондиционирования является такая, в которой имеется прямоток и рециркуляция воздуха. При использовании рециркуляции необходимо, чтобы подаваемый в помещения воздух содержал вредных примесей в количестве не более 30% предельно допустимых концентраций.

­

Системы центральные и местные

В центральных системах кондиционирования снабжение нескольких, иногда многих, помещений приготовленным воздухом производится из одного центрального узла, внешнего по отношению к обслуживаемым помещениям. Для того чтобы иметь возможность осуществлять различные процессы обработки воздуха, зависящие от времени года и условий использования помещений, к центральному узлу приготовления воздуха подается тепло- и хладоноситеь. Последним чаще всего является холодная вода. К этому же узлу подводится электроэнергия. Естественно, что такие системы могут при меняться в тех случаях, когда во все помещения объекта допустимо подавать воздух одинаковых параметров, выполняя общее регулирование на выходе воз­духа из узла воздухоприготовления. Если требуется подавать в отдельные помещения или группы помещений воздух с различными параметрами, создаются зональные системы. В зональных системах предусматривается дополнительная обработка воздуха, поступающего из центрального узла приготовления. Эта дополнительная обработка может производиться в одном кондиционере для нескольких помещений или для отдельного помещения.

Чтобы иметь возможность снабжать различные помещения возду­хом с разными параметрами, нередко устраивают двухканальные или двухтрубные системы кондиционирования воздух. В этих системах чаще всего приготавливается воздух различных состояний (например, подогретый и охлажденный) в двух центральных кондиционерах, который с помощью раздельных сетей воздуховодов подво­дится к помещениям установив с помощью регулировочных устройств необходимые пропорции смеси, можно получить требуемые параметры воздуха.

Двухканальную систему можно применить и тогда, когда к помещениям объекта предъявляются различные требования с точки зрения их обеспечения наружным воз­духом. В этом случае один из кондиционеров может работать по прямоточному прин­ципу, а другой ­ по рециркуляционному. Получается как бы две центральные системы кондиционирования воздуха: прямоточная и рециркуляционная. В настоящее время, кроме обычных центральных систем кондиционирования воздуха, выполняются системы высокого давления, или высоконапорные. Давле­ние перемещаемого воздуха в них превышает 300 кг / м 2 , что позволяет существенно повысить скорость движения
воздуха (до 50 м/сек) и соответственно сократить сечения воздухопроводов.

Системы высокого давления получили довольно широкое распространение в судостроении; ими оборудуются пассажирские и грузо­вые суда. Находят применение эти системы и в общественных зданиях повышенной этажности. Так, например, высоконапорными системами оборудованы новое здание СЭВ, высотные здания на проспекте Калинина в Москве и некоторые другие. Очень часто применяется вариант системы высокого давления с эжекционными доводчиками, установленными в местах выпуска воздуха из системы и позволяющими осуществлять рециркуляцию за счет подсоса воздуха из помещения.

Итак, центральные системы кондиционирования воздуха могут быть подразделены на следующие разновидности: без дополнительной обработки воздуха для отдельных помещений и групп помещений и с дополнительной обработкой в зональных кондиционерах-доводчиках и в местных доводчиках (зональные системы); одноканальные и двухканальные системы; низконапорные и высоконапорные системы.

В местных системах кондиционирования воздуха создание в помещении необходимых параметров производится с помощью аппаратов (местных кондиционеров), устанавливаемых, как правило, в самом помещении.

Системы кондиционирования воздуха различной степени автономности

Для работы системы кондиционирования воздуха необходимо снабжение соответствующих аппаратов электроэнергией и теплом. Кроме того, от некоторых устройств следует предусмотреть отведение тепла. Этот отвод тепла нередко называют снабжением холодом.

В отношении автономности систем кондиционирования воздуха по холоду следует сказать, что они делятся на системы, использующие кондиционеры, укомплектованные холодильными машинами, которые вырабатывают холод, необходимый для основных процессов обработки воздуха, и системы, снабжаемые средой, охлаждающей воздух (чаще всего холодной водой) извне. Учитывая особую важность процессов охлаждения воздуха, принято называть кондиционеры, включающие холодильные машины, автономными, хотя степень автономности у разных типов кондиционеров с встроенными холодильными машинами различна. Если для отведения тепла от конденсатора холодильной машины
используется вода, автономность кондиционера по холоду ограниченна. Для работы такого кондиционера необходимо предусмотреть снаб­жение его водой из внешнего источника и отвод воды в канализацию. Наиболее полной степенью автономности по холоду обладают местные кондиционеры оконного или подоконного типа, у которых конденсатор холодильной машины располагается снаружи и омывается атмосферным воздухом, снимающим тепло. В настоящее время промышленностью выпускается несколько типов местных кондиционеров, укомплектованных холодильными машинами. Современные системы кондиционирования (центральные и местные) выполняются преимущественно с кондиционерами, которые укомплектованы всеми необходимыми для обработки воздуха аппаратами, собранными в одном агрегате. Однако возможно выполнение системы кондиционирования воздуха, У которой приготовление воздуха производится в нескольких
самостоятельных аппаратах.

Выбор той или иной системы кондиционирования зависит от ряда факторов и определяется, так же как и выбор системы вентиляции, конкретными условиями строительства и эксплуатации. Как правило, надо стремиться к применению центральных сис­тем кондиционирования воздуха. Все случаи, когда приходится при­ бегать к устройству местных систем, должны быть надлежащим образом обоснованы. Следует, однако, заметить, что иногда использование местных систем заведомо предпочтительнее. Так, при наличии в сооружении различного технологического тепловыделяющего оборудования, работающего разновременно, обычно целесообразнее применять местные системы. Довольно часто наибольший эффект дает совместное использование центральных систем кондиционирования и местных кондиционеров, устанавливаемых в помещениях, отличающихся специфичностью тепло-влажностных нагрузок, требований к параметрам воздушной среды и иногда временем их использования по отноше­нию к основным помещениям. В некоторых зданиях и сооружениях следует отдавать предпоч­тение так называемым зональным системам кондиционирования. В случае применения таких систем помещения сооружения груп­пируются по зонам, каждая из которых характеризуется определен­ной средней величиной удельной тепло-влажностной нагрузки (количеством тепла, приходящегося на единицу объема или площади помещения), технологическими особенностями и местом располо­жения помещений в общем объемно­планировочном решении сооружения. В каждой из таких зон предусматривается та или иная из рассмотренных систем кондиционирования воздуха.

­