В. Н. Богословский, В. И. Новожилов, Б. Д. Симаков, В. П. Титов «Отопление и вентиляция. том 2. Вентиляция» Стройиздат, 1976 год, 439 стр. (12,2 мб. djvu)

Вентиляция. Учебник для вузов — даются основные теоретические сведения по вентиляционным системам. А также рассмотрены практические вопросы проектирования и эксплуатации систем вентиляции жилого, промышленного и общественного значения. Изложена функциональные и технологические особенности режимов воздухообмена, осуществляемых вентиляционными установками и установками кондиционирования.

Даются описания и краткие технические характеристики вентиляционного оборудования, способов расчета систем воздухообмена и обобщены рекомендации по принципам подбора соответствующего оборудования. Более подробно с вопросами затрагиваемыми во втором томе учебника можно ознакомиться из оглавления. Книга рекомендована в качестве учебника для студентов специализирующихся на теплогазоснабжении и вентиляции, а также для студентов строительных вузов, обучающимся по проектированию и эксплуатации инженерных систем.

Глава I. Санитарно-гигиенические и технологические основы вентиляции 5
§ 1. Требования, предъявляемые к вентиляции 5
§ 2. Основные виды вредных выделений и их воздействие на организм человека 6
§ 3. Расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха 9

Глава II. Классификация систем вентиляции 12
§ 4. Виды вентиляции. Область применения систем вентиляции 12
§ 5. Воздушный режим здания. Три задачи воздушного режима 15

Глава III. Свойства воздуха и процессы изменения его состояния 16
§ 6. Свойства влажного воздуха 16
§ 7. D-диаграмма влажного воздуха 21
§ 8. Изображение в D-диаграмме процесса изменения тепловлажностного состояния влажного воздуха 25
§ 9. Изменение тепловлажностного состояния воздуха в вентиляционном процессе 26
§ 10. Процесс нагрева и охлаждения воздуха 26
§ 11. Процесс адиабатического увлажнения воздуха 27
§ 12. Процесс изотермического увлажнения воздуха 28
§ 13. Политропический процесс тепло- и влагообмена воздуха 29
§ 14. Процесс смешения воздуха 31
§ 15. Изображение процесса тепло- и влагообмена воздуха с водой в D-диаграмме 32

Глава IV. Уравнение баланса воздуха в помещении. Уравнения балансов вредных выделений в помещении 36
§ 16. Общие положения 36
§ 17. Уравнения балансов воздуха и вредных выделений в помещении 39

Глава V. Тепловой режим помещения 41
§ 18. Тепловой баланс помещения 41
§ 19. Теплопоступления от людей 43
§ 20. Теплопоступления от освещения 44
§ 21. Теплопоступления от электродвигателей, станков и механизмов 45
§ 22. Теплопоступления от нагретого оборудования 45
§ 23. Теплопоступления с продуктами сгорания 49
§ 24. Теплопоступления от остывающего материала 49
§ 25. Передача тепла через ограждения помещения 50
§ 26. Составление приближенного теплового баланса помещения и здания по укрупненным показателям 53
§ 27. Меры теплозащиты 54
§ 28. Общая последовательность полного расчета теплового режима помещения 54

Глава VI. Тепло- и влагообмен воздуха с водой 60
§ 29. Тепло- и влагообмен на свободной поверхности воды 60
§ 30. Поступления тепла и влаги в помещение с поверхности воды и с водяным паром 63
§31. Тепло- и влагообмен в аппаратах кондиционирования воздуха 65

Глава VII. Поступление в воздух помещений вредных веществ и пыли. Взрывоопасность газов и паров 75
§ 32. Краткая характеристика свойств вредных веществ и пыли 75
§ 33. Определение количества газов и паров, поступающих в воздух помещений 77
§ 34. Взрывоопасность газов и паров 82

Глава VIII. Расчет воздухообмена в помещении 83
§ 35. Определение требуемой производительности вентиляционных систем 83
§ 36. Параметры воздуха в вентиляционном процессе. Выбор расчетного воздухообмена 90
§ 37. Нестационарный режим вентилируемого помещения. Аварийная вентиляция 96

Глава IX. Аэродинамические основы организации воздухообмена в помещении 101
§ 38. Общие положения 101
§ 39. Свободные изотермические струи 103
§ 40. Свободные неизотермические струи 112
§ 41. Струи, вытекающие через решетки 123
§ 42. Струи, настилающиеся на плоскость 124
§ 43. Свободные конвективные потоки, возникающие у нагретых поверхностей, тепловые струи 126
§ 44. Струи, истекающие в ограниченное пространство 128
§ 45. Движение воздуха около вытяжных отверстий 129
§ 46. Схемы движения воздуха в вентилируемых помещениях 134

Глава X Принципиальные схемы и конструктивные решения вентиляции 137
§ 47. Принципиальные схемы решения вентиляции помещений в зданиях различного назначения 137
§ 48. Конструктивные решения вентиляционных систем 141
§ 49. Устройства для забора воздуха 143
§ 50. Приточные и вытяжные отверстия 148
§ 51. Вентиляционные камеры 151
§ 52. Вентиляционные каналы и воздуховоды 153

Глава XI. Основы аэродинамики вентиляционных систем 158
§ 53. Основные понятия 158
§ 54. Распределение давлений в системах вентиляции 165
§ 55. Аэродинамический расчет систем вентиляции 170
§ 56. Расчет вытяжных систем вентиляции по статическому давлению 176
§ 57. Воздуховоды равномерной раздачи и равномерного всасывания 184

Глава XII Устройства для нагревания воздуха 195
§ 58. Классификация калориферов 195
§ 59. Устройство калориферов 195
§ 60. Установка калориферов 200
§ 61. Расчет калориферов 202
§ 62. Защита калориферов от замерзания 204

Глава XIII Очистка вентиляционного воздуха 209
§ 63. Общие сведения 209
§ 64. Классификация обеспыливающих устройств и характеристика их действия 210
§ 65. Классификация пылеуловителей 211
§ 66. Сухие пылеуловители 213
§ 67. Мокрые пылеуловители 220
§ 68. Тканевые пылеуловители 225
§ 69. Электрические пылеуловители 227
§ 70. Классификация воздушных фильтров 229
§ 71. Сухие пористые фильтры 230
§ 72. Смоченные пористые фильтры 232
§ 73. Фильтрующий материал ФП 234
§ 74. Фильтры для тонкой и сверхтонкой очистки воздуха от пыли, микроорганизмов и частиц радиоактивных аэрозолей 235
§ 75. Индивидуальный агрегат для очистки воздуха от пыли 237
§ 76. Подбор пылеуловителей и фильтров 238

Глава XIV. Системы местной вентиляции 238
§ 77. Местная вытяжная вентиляция 238
§ 78. Вытяжные шкафы 240
§ 79. Бортовые и кольцевые отсосы 242
§ 80. Вытяжные зонты 255
§ 81. Местные отсосы для улавливания пыли 260
§ 82. Воздушные души 263

Глава XV. Основы аэродинамики здания 269
§ 83. Обтекание здания потоком воздуха, зона аэродинамического следа 269
§ 84. Аэродинамические характеристики здания 272
§ 85. Подобие аэродинамических процессов 274
§ 86. Аэродинамическая труба. Гидравлические лотки 275

Глава XVI. Эпюры давления воздуха на ограждения здания 277
§ 87. Общие положения 277
§ 88. Построение эпюр 278

Глава XVII. Неорганизованный воздухообмен в помещениях 285
§ 89. Общие положения 285
§ 90. Неорганизованный воздухообмен в промышленных зданиях 289
§91. Неорганизованный воздухообмен в многоэтажных жилых и общественных зданиях 291
§ 92. Способы расчета неорганизованного воздухообмена в многоэтажных зданиях 293

Глава XVIII. Аэрация помещений промышленного здания 296
§ 93. Области применения аэрации 296
§ 94. Способы расчета аэрации 297
§ 95. Конструктивное оформление аэрационных устройств 307

Глава XIX. Воздушные завесы 310
§ 96. Общие сведения 310
§ 97. Классификация воздушных завес 311
§ 98. Особенности проектирования воздушных завес 313
§ 99. Особенности струй воздушных завес 315
§ 100. Расчет воздушных завес 322

Глава XX. Совмещение вентиляции с воздушным отоплением 326
§ 101. Классификация систем воздушного отопления промышленных зданий 326
§ 102. Расчет воздушного отопления 327
§ 103. Воздушно-отопительные агрегаты 329

Глава XXI. Основы кондиционирования воздуха 331
§ 104. Общие сведения 331
§ 105. Классификация систем кондиционирования воздуха 332
§ 106. Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха. Выбор cxeм обработки воздуха 335
§ 107. Центральные многозональные системы кондиционирования воздуха 358
§ 108. Типовые элементы кондиционеров центральных систем 361
§ 109. Местные неавтономные кондиционеры 363
§ 110. Местно-центральные системы кондиционирования воздуха 364
§ 111. Местные автономные кондиционеры 365

Глава XXII. Пневматический транспорт материалов и отходов 366
§ 112. Общие сведения 366
§ 113. Перемещение частицы материала в потоке воздуха 367
§ 114. Внутрицеховые системы пневматического транспорта древесных отходов 371
§ 115. Межцеховые системы транспорта материалов и древесных отходов 373
§ 116. Основное оборудование и воздуховоды для систем пневматического транспорта 374
§ 117. Расчет систем пневматического транспорта 376

Глава XXIII. Борьба с шумом и вибрациями в вентиляционных системах 384
§ 118. Звук и шум, их природа и особенности 384
§ 119. Источники возникновения шума 387
§ 120. Пути распространения шума 388
§ 121. Нормирование шумов 389
§ 122. Основные положения акустического расчета вентиляционной системы 389
§ 123. Мероприятия по снижению уровней звукового давления 390
§ 124. Конструкции шумоглушителей 391
§ 125. Расчет шумоглушителей 392
§ 126. Виброизоляция вентиляционных установок 393

Глава XXIV. Защита воздушного бассейна 395
§ 127. Общие сведения о загрязнении атмосферы 395
§ 128. Методы очистки воздуха от вредных примесей 399
§ 129. Расчет распространения вредных веществ в атмосфере 401

Глава XXV. Испытание и эксплуатация систем вентиляции 404
§ 130. Основные положения 404
§ 131. Приборы для технического контроля за работой вентиляции 405
§ 132. Испытание вентиляционных установок 410
§ 133. Регулирование систем механической и естественной вентиляции 413
§ 134. Эксплуатация систем вентиляции 415

Глава XXVI. Режимы работы и регулирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха 415
§ 135. Основные понятия 415
§ 136. Анализ годового режима и выбор контуров регулирования 416
§ 137. Автоматизация процесса регулирования 421
§ 138. Годовое изменение тепловой нагрузки на системы вентиляции и кондиционирования воздуха 424
§ 139. Годовые расходы тепла и холода системами вентиляции и кондиционирования воздуха 426
Список технической литературы 428
Предметный указатель 430

Скачать книгу бесплатно 12,2 МБ djvu

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Обезличка при обслуживании вентиляционных

установок должна быть полностью ликвидирована»

В учебном пособии по вентиляции приведены основные сведения по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования, подробно рассмотрены системы воздушного отопления совместные с вентиляцией, которые характерны для многих промышленных объектов. Приведены примеры расчета отопительно-вентиляционной систем с выбором основного оборудования и формулы по расчету экономии за счет программируемого снижения температуры воздуха в помещениях в нерабочие дни. Рассмотрены вопросы воздушного отопления, совмещенного с общеобменной вентиляцией. В учебном пособии по вентиляции также представлены:

• необходимые основные сведения из теплотехники, гидравлики, аэродинамики;
• сведения о воздухе и его свойствах, I – d диаграмма тепловлажностного состояния воздуха;
• условия комфортности человека в помещении;
• принципиальные схемы центральных систем воздушного отопления;
• схемы автономного кондиционера;
• схемы комплектации оборудованием систем вентиляции;
• сведения о контрольно-измерительных приборах и схемах автоматического регулирования и автоматики безопасности;
• сведения по монтажу и ремонту вентиляционных систем;
• вопросы эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха;
• вопросы по предотвращению аварий в системах вентиляции, по оказанию первой помощи пострадавшим в результате несчастного случая;
• основные сведения по организации эффективного использования теплоэнергетических ресурсов.

Учебное пособие по вентиляции предназначено для переподготовки, обучения смежной профессии и повышения квалификации слесарей по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования, а также может быть полезно: для студентов и учащихся по специальности «Теплогазоснабжение» и оперативно – диспетчерского персонала при организации диспетчерской службы по эксплуатации котельных и указанных систем.

	Стр.
Предисловие	2
Введение	6
Глава 1. Общие требования к микроклимату помещений. Принципиальная схема общеобменной вентиляции	8
1.2. Санитарно-гигиенические требования к воздуху производственных помещений 1.6. Принципиальная схема автономного кондиционера
Глава 2. Основы теплотехники	19
2.1. Температурные условия комфортности человека в помещениях 2.2. Расчетные параметры наружного воздуха 2.3. Тепловой баланс помещений 2.4. Отопительные котельные 2.5. Рабочее тело и параметры его состояния 2.6. Вода, водяной пар и их свойства 2.7. Основные способы передачи тепла. Коэффициент теплопередачи 2.8. Влияние на теплопередачу внешних и внутренних загрязнений 2.9. Принципиальные схемы котельных и систем теплоснабжения 2.10. Температурный график качественного регулирования тепловой нагрузки 2.11. Пьезометрический график тепловой сети 2.12. Способы подключения потребителей к тепловой сети 2.13. Назначение и классификация системы отопления 2.14. Принципиальные схемы центральных систем воздушного отопления 2.15. Расчет систем воздушного отопления
Глава 3. Свойства воздуха и процессы изменения его состояния	39
3.1. Воздух и его свойства 3.2. Диаграмма i – d тепловлажностного состояния воздуха 3.3. Процессы изменения тепловлажностного состояния воздуха в i – d диаграмме: процессы нагревания и охлаждения (d = const); процесс адиабатического увлажнения(i = const); процесс изотермического увлажнения (t = const); политропический процесс тепло и влагообмена; процесс тепло и влагообмена между воздухом и водой.
Глава 4. Основы вентиляции	51
4.1. Основное уравнение вентиляции 4.2. Время включения в работу вентиляционной системы 4.3. Кратность воздухообмена 4.4. Определение необходимого воздухообмена при борьбе с вредными газами и парами 4.5. Определение необходимого воздухообмена для удаления избыточного тепла 4.6. Определение необходимого воздухообмена для удаления избыточной влаги 4.7. Определение необходимого воздухообмена при поступлении тепла и влаги 4.8. Определение необходимого воздухообмена для борьбы с пылью 4.9. Естественная вентиляция 4.10. Принудительная (механическая) вентиляция 4.11. Конструктивные особенности естественной вентиляции 4.12. Конструктивные особенности механической вентиляции
Глава 5. Основное оборудование систем вентиляции	64
5.1. Вентиляторные агрегаты, подбор вентиляторов и электродвигателей 5.2. Воздушные фильтры систем вентиляции, расчет и подбор ячейковых фильтров 5.3. Шумоглушители 5.4. Воздухонагреватели вентиляционных систем, расчет и подбор калориферов 5.5. Сетевое оборудование и изделия для систем вентиляции 5.6. Отопительные агрегаты, тепловые завесы 5.7. Общие сведения о кондиционировании воздуха, схема центрального кондиционера 5.8. Автономный кондиционер
Глава 6. Автоматизация работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха	107
6.1. Приборы измерения и контроля используемые в СВ и СКВ 6.2. Графики регулирования вентиляционной нагрузки 6.3. Принципиальная схема автоматического управления вентиляционной системой 6.4. Регулирующий клапан для калориферов приточных систем вентиляции 6.5. Регулирование установок кондиционирования воздуха
Глава 7. Монтаж и ремонт вентиляционных систем	127
7.1. Такелажные работы 7.2. Виды ремонтов вентиляционного оборудования 7.3. Последовательность работ при проведении ремонтов вентиляционных установок 7.4. Монтаж и ремонт вентиляторных агрегатов 7.5. Окраска воздуховодов 7.6. Пластмассовые изделия для СВ и СКВ 7.7. Рабочие чертежи отопления и вентиляции 7.8. Первая помощь пострадавшим в результате несчастного случая 7.9. Форма наряда-допуска на производство газоопасных работ
Глава 8. Эксплуатация систем вентиляции (СВ) и систем кондиционирования воздуха (СКВ)	150
8.1. Приемка СВ и СКВ в эксплуатацию 8.2. Основные задачи по эксплуатации СВ, СКВ и ее организация 8.3. Паспорт вентиляционной системы (СКВ) 8.4. Типовая инструкция по эксплуатации вентиляционных установок 8.5. Эксплуатация и техническое обслуживание СВ и СКВ 8.6. Эксплуатация воздухонагревательных установок и их техническое обслуживание 8.7. Испытания и наладка СВ и СКВ, испытание вентиляторов 8.8. Сервисное обслуживание СВ и СКВ
Глава 9. Организация эффективного использования теплоэнергетических ресурсов	174
9.1. Некоторые вопросы экономии ТЭР, или о комплексном использовании вторичных тепловых ресурсов 9.2. Пути экономии энергии в СВ и СКВ 9.3. Использование низкотемпературной воды для тепловлажностной обработки приточного воздуха 9.4. Применение в СКВ теплообменников – утилизаторов Без вентилчя 9.5. Определение величины экономии энергии за счет программируемого снижения температуры воздуха в помещениях в нерабочие дни дни дни
Список литературы	182

ВВЕДЕНИЕ

Значение вентиляции для улучшения условий труда очень велико в машиностроительной и других отраслях промышленности. Без вентиляции во многих случаях работа вообще производиться не может. Вентиляционная техника получила исключительно большое развитие. Техника и теория вентиляции производственных помещений стоит в настоящее время на уровне крупнейших достижений промышленности и науки. Примером могут служить передовые аэродинамические исследования, на основании которых созданы серии различных вентиляторов, удовлетворяющие высоким требованиям, предъявляемым вентиляционной техникой. Сложная проблема вентиляции горячих цехов разрешена наиболее экономичным и эффективным способом, путем устройства аэрации помещений цехов, воздушных душей на рабочих местах и в местах кратковременного отдыха рабочих.

С помощью вентиляции решается важная задача гигиены труда – поддержание воздушной среды помещения в состоянии, благоприятном для самочувствия, работоспособности и здоровья человека. Гигиенические требования к воздуху помещений в основном сводятся к созданию определенных метеорологических условий – температуры, влажности и скорости движения воздуха. Содержание посторонних примесей в воздухе не должно превосходить установленных законодательством предельно допустимых концентраций.

Можно с уверенностью сказать, что целый ряд производственных процессов немыслим без вентиляции. Вентиляционное хозяйство является частью вспомогательного оборудования предприятий, способствующего поддержанию нормальных санитарно-гигиенических условий в цехах. Практический опыт показывает, что причинами неправильной эксплуатации вентиляционных устройств являются:

• отсутствие паспортов вентиляционных установок, инструкций по их эксплуатации и эксплуатационно-ремонтных журналов вентиляционных установок цеха;
• отсутствие в цехах работников соответствующих квалификаций: технически подготовленных дежурных слесарей, электриков и др., которым можно поручить регулярное обслуживание вентиляционных установок;

• низкое качество ремонта вентиляционных установок;

• отсутствие необходимой контрольно-измерительной аппаратуры и приборов, без которых невозможно контролировать исправность работы вентиляторов и соблюдать необходимый гигиенический режим в цехе;

• несоответствие паросилового или электросилового хозяйства мощности установленного вентиляционного оборудования. Иногда по этой причине допускаются отключения электромоторов, приводящих в действие вентиляторы, или прекращение подачи теплоносителя к калориферам и другим нагревателям приточной вентиляции.

Основными функциями правильно поставленной эксплуатации вентиляционных систем являются:

• постоянный технический осмотр;
• качественный текущий ремонт;
• своевременно проведенные средний и капитальный ремонты вентиляционного хозяйства.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МИКРОКЛИМАТУ ПОМЕЩЕНИЙ. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ОБЩЕОБМЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

1.1. Основные вещества, загрязняющие воздух рабочих помещений

Большинство производственных процессов сопровождается выделением в воздух рабочих помещений вредных для здоровья человека газов и паров. Кроме того, некоторые процессы сопровождаются выделением большого количества теплоты, водяных паров, пыли, в результате чего в помещении повышаются температура воздуха, влажность, загрязненность, загазованность.

Количество ядовитых газов и паров, поступающих в помещение, зависит от особенностей технологического процесса, применяемого сырья, а также от промежуточных и конечных продуктов производства. Отдельные вещества, поступая в воздух в виде паров, переходят в жидкое или твердое состояние, другие остаются в парообразном или газообразном состоянии. При производственных процессах наиболее часто выделяются оксид углерода, сернистый газ, аммиак, синильная кислота, оксиды азота, пары растворителей углеводородов, промышленная пыль.

Оксид углерода СО – чрезвычайно ядовитый газ без цвета и запаха, который образуется в результате неполного сгорания вещества, содержащего углерод. Оксид углерода – составная часть многих газовых смесей – может выделяться при сжигании различных топлив, в том числе природного и искусственного газа, продуктов перегонки нефти. Оксид углерода образуется в цехах, где производственный процесс сопровождается возгонкой смазывающих масел и других продуктов. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе 0,03 мг/л.

Пары растворителей углеводородов выделяются в основном при окраске изделий, разбавлении и растворения лаков и красок, обезжиривания изделий, растворения органических веществ. Распространены растворители: бензол, ацетон, толуол, ксилол метиловый, этиловый и пропиловые спирты, дихлорэтан и др.

Промышленная пыль – это дисперсная система, которая состоит из мелких частичек твердого или жидкого вещества, рассеянных в газообразной среде. Пыли, образующиеся при горении, плавлении, возгонке и других химических или термических процессах, называются дымами. Пыль промышленных цехов представляет собой самые разнообразные смеси. По своим физическим и химическим свойствам пыль отличается от плотного материала, из которого она образовалась. Некоторые вещества в пылеобразном состоянии (сахар, уголь и др.) взрывоопасны. По структуре пылинки подразделяются на волокнистые, иглообразные, хлопьевидные и др. Размер пылинок неодинаков. Действие пыли на человека определяется ее видом и размером частиц. Наиболее опасны для человека мелкодисперсные пыли, которые не задерживаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей.

1.2. Санитарно-гигиенические требования к параметрам влажного воздуха производственных помещений

Окружающий нас воздух представляет собой механическую смесь, состоящую в основном из азота, кислорода и водяных паров (влаги). Воздух, не содержащий водяных паров, называется сухим, а содержащий их – влажным. Состав сухого воздуха (%) по объему: азот – 78,08, кислород -20,95, инертные газы – 0,94, углекислый газ – 0,03, водород – 0,01. Содержание водяных паров зависит от температуры воздуха и давления. Данной температуре воздуха соответствует определенное массовое количество водяных паров, больше которого в этом объеме воздуха растворить нельзя, так как он становится насыщенным. Если понизить температуру насыщенного воздуха, часть водяных паров конденсируется и превращается в капли воды.

Существуют два понятия, характеризующие степень влажности воздуха, – абсолютная и относительная влажность. Абсолютная влажность – это количество водяных паров в граммах, содержащееся в 1 м 3 воздуха. Относительная влажность – это отношение массы водяных паров, содержащихся во влажном воздухе, к массе водяных паров, насыщающих (максимально возможных) этот же объем воздуха при той же температуре. Относительную влажность выражают в процентах. Влажность и температура воздуха – самостоятельные и в то же время взаимно связанные параметры, определяющие качество воздуха. Воздух обладает способностью воспринимать от организма человека ту теплоту и влагу, которые он выделяет при нормальном физиологическом процессе. Если эти условия не созданы, человек плохо себя чувствует, а при длительном пребывании в такой среде заболевает. Хорошее самочувствие у человека бывает при температуре воздуха t в = 18 – 20 °С и относительной влажности его φ = 50 – 60 %. Поддерживать в помещениях нужный состав воздуха, а также обеспечивать условия, необходимые для некоторых технологических процессов, должна система вентиляции или кондиционирования воздуха.

При длительном пребывании людей в закрытых помещениях без достаточного воздухообмена температура и влажность воздуха повышаются, увеличивается содержание углекислого газа, а количество кислорода уменьшается. В результате воздух становится непригодным для дыхания. Чтобы этого не случилось, используют средства вентиляции. В соответствии с санитарными нормами микроклимата производственных помещений, утвержденными Минздравом России, показателями, характеризующими микроклимат, являются:

• температура воздуха;
• относительная влажность воздуха;
• скорость движения воздуха;
• интенсивность теплового излучения.

1.3. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК). ПДК некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл.1 В соответствии с ГН 2.2.5.1313 – 03 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности:

• первый – чрезвычайно опасные – ПДК менее 0,1 мг/м 3 (свинец, ртуть – 0,001 мг/м 3);
• второй – высокоопасные – ПДК от 0,1 до 1 мг/м 3 (хлор – 0,1 мг/м 3 ; серная кислота – 1 мг/м 3);
• третий – опасные – ПДК от 1,1 до 10 мг/м 3 (спирт метиловый – 5 мг/м 3 ; дихлорэтан – 10 мг/м 3);
• четвертый – умеренно опасные – ПДК более 10 мг/м 3 (аммиак – 20 мг/м 3 ; ацетон – 200 мг/м 3 ; бензин, керосин – 300 мг/м 3 ; спирт этиловый – 1000 мг/м 3).

По характеру воздействия на организм человека вредные вещества можно разделить:

• раздражающие (хлор, аммиак, хлористый водород и др.)
• удушающие (оксид углерода, сероводород и др.);
• наркотические (азот под давлением, ацетилен, ацетон, четыреххлористый углерод и др.);
• соматические, вызывающие нарушения деятельности организма (свинец, бензол, метиловый спирт, мышьяк).

Таблица 1.1

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воздухе производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество	Предельно допустимая концентрация, мг/м 3
	рабочей зоны	максимальная разовая	среднесуточная
Азота диоксид		0,085	0,085
Серы диоксид			0,05
Аммиак		0,20	0,20
Хлор		0,10	0,03
Сероводород		0,008	0,008
Ацетон		0,35	0,35
Метанол
Пыль нетоксичная			0,05
Фенол		0,01	0,01
Формальдегид		0,10	0,03
Бензол		1,50	0,80
Этанол	1000

1.4. Основные требования к вентиляционным установкам

Слово «Вентиляция» произошло от латинского слова «ventilatio» – проветривание. Для хорошего самочувствия в помещении каждому человеку нужно создавать комфортные условия, как по влажности, так и по температуре воздуха, а так же еще обеспечить чистоту воздуха в помещении – это возможно при наличии системы вентиляции воздуха. Основным свойством вентиляции является устранение вредных выделений в помещениях, к ним относят: избыточное тепло и влагу, различные газы и пары вредных веществ, а также еще пыль и смог.

Согласно санитарным нормам НСП, в производственных помещениях объемом менее 20 м 3 на одного работающего при отсутствии выделения вредных веществ должен быть обеспечен организованный воздухообмен в количестве не менее 30 м 3 в час (на каждого работающего), а в помещениях объемом от 20 до 40 м 3 на одного работающего – не менее 20 м 3 в час (на каждого работающего).

По способу осуществления воздухообмена вентиляция бывает естественная, при которой воздухообмен происходит под действием естественных сил природы, и механическая, когда для осуществления воздухообмена расходуется энергия, приводящая в действие вентиляторы, перемещающие воздух. Вентиляционной системой называется совокупность вентиляционных установок, обеспечивающих необходимый воздухообмен в одном или одновременно в нескольких производственных помещениях.

Только при совместной, технически правильно связанной с отоплением работе вентиляции она может обеспечить на промышленных предприятиях состояние воздушной среды, полностью соответствующее требованиям здоровых условий и высокой производительности труда. Если при вентилировании помещения приточный воздух подается более или менее в одинаковом количестве на все участки помещения и воздух удаляется вытяжной вентиляцией из ряда наиболее загрязненных или перегретых зон помещения, то такая вентиляция называется общеобменной или общей вентиляцией.

Стремясь использовать наиболее положительные и выгодные качества естественной и механической вентиляции, применяют смешанную систему вентиляции. В дополнение к естественной (общеобменной) вентиляции, на тех участках, где она не может обеспечить требуемых санитарными нормами и правилами условий воздушной среды в рабочей зоне, устраиваются местная механическая вытяжная вентиляция (для удаления вредных паров, газов и пыли от мест концентрированного их выделения) и местная механическая приточная вентиляция на участках очень больших тепловыделений в виде воздушных душей или в местах поступления больших масс холодного воздуха в виде воздушных завес. При такой комбинации естественной общеобменной и механической местной вентиляции доля механической вентиляции в общем воздухообмене обычно составляет менее 10 – 25%.

В ряде случаев в помещениях необходимо поддерживать, независимо от наружных метеорологических условий и колебаний режима технологического процесса, строго определенные, заранее заданные условия («кондиции») воздушной среды (температуру, влажность и чистоту воздуха). Такие наиболее совершенные вентиляционные установки, которые обеспечивают возможность поддерживать постоянную температуру, влажность и чистоту воздуха в помещении при помощи приборов автоматического регулирования, принято называть установками «искусственного климата» или кондиционирующими установками.

На рис. 1.1 изображена принципиальная схема канальной общеобменной вентиляции с механическим побуждением движения воздуха. Помещение I оборудовано только приточной системой, подающей в помещение расчетное количество воздуха. В общем случае в состав приточной системы вентиляции входят оборудование и устройства, забирающие наружный воздух, очищающие его от пыли, вредных веществ, паров и газов, нагревающие, перемещающие его по сети воздуховодов и подающие воздух в помещения в расчетных количествах. Поступающий в помещение воздух ассимилирует вредные выделения, разбавляет их до ПДК. Загрязненный воздух удаляется через неплотности в ограждениях или через специально устраиваемые для этой цели отверстия и каналы либо наружу, либо в соседние помещения. Воздух удаляется под действием давления, создаваемого приточной системой. В установившемся состоянии количество подаваемого воздуха равно количеству удаляемого независимо от суммарной площади неплотностей или отверстий в ограждениях. Приточную вентиляцию применяют для помещений чистой зоны, которые нужно оградить от проникания в них вредных газов из соседних помещений или холодного наружного воздуха. Помещение II оборудовано приточной и вытяжной системами, с помощью которых организованно подается и удаляется воздух. В зависимости от соотношения количества приточного и удаляемого воздуха в помещениях могут быть созданы подпор или разрежение. Устройство в одном помещении приточной и вытяжной систем обеспечивает наиболее организованное движение воздуха в нем и, как правило, применяется для помещений с большим расходом вентиляционного воздуха. Помещение III оборудовано только вытяжной вентиляцией, состоящей из воздухоприемных устройств, воздуховодов, устройств для очистки удаляемого воздуха от загрязняющих атмосферу веществ, вентилятора и воздуховыбросного устройства. С помощью такой системы загрязненный воздух забирается в расчетных количествах из определенных мест помещения, при необходимости очищается от вредных примесей, выброс которых в атмосферу недопустим. Применение только вытяжной системы без организованной подачи воздуха в помещение создает в вентилируемых помещениях разрежение по отношению к соседним помещениям и атмосфере.

Рис.1. Принципиальная схема общеобменной механической вентиляции

1 – вентилятор приточной системы; 2 – воздухонагревательная установка; 3 – фильтр для очистки воздуха от вредных паров и газов; 4 – фильтр для очистки воздуха от пыли; 5 – утепленный клапан; 6 – воздухозаборное устройство; 7 – канал для удаления воздуха; 8 – воздуховод вытяжной системы; 9 – воздухоприемные отверстия; 10 – воздуховыбросное отверстие; 11 – вентилятор вытяжной системы; 12 – фильтр для очистки удаляемого воздуха от вредных паров и газов; 13 – фильтр для очистки удаляемого воздуха от пыли; 14, 17 – шумопоглотители; 15 – воздухораздаточные устройства; 16 – воздуховод приточной системы.

Вследствие этого разрежения удаляемый из помещения воздух компенсируется наружным воздухом, поступающим в помещение через неплотности и отверстия в наружных ограждениях, или воздухом, поступающим из соседних помещений. Устройство только вытяжных систем необходимо для помещений, из которых загрязненный воздух не должен попадать в соседние помещения. К числу таких помещений, оборудуемых только вытяжными системами, относятся химические лаборатории, кухни, санузлы и т. п. Неорганизованный приток холодного наружного воздуха через неплотности в ограждениях обусловливает охлаждение помещений, а при больших количествах поступающего воздуха создает сквозняки. Кроме того если наружный воздух загрязнен, он поступает в помещение без очистки. Если холодный наружный воздух поступает через неплотности в ограждениях, охлаждение помещения компенсируется увеличением теплоотдачи системы отопления. Возможная недоброкачественность засасываемого воздуха и холодное дутье не могут быть ликвидированы, что учитывается при устройстве вытяжных систем и их эксплуатации. Обслуживание вентиляции заключается в своевременном техническом осмотре и устранении мелких неисправностей.

1.6. Принципиальная схема и устройство бытового кондиционера

Рис.2. Основные узлы бытового кондиционера

Кондиционер – это прибор бытового или промышленного предназначения, применяющийся для поддержания оптимальной температуры в помещении, и состоящий, как правило, из двух блоков – наружного блока кондиционера и внутреннего блока кондиционера. При возможности подключения к одному наружному блоку нескольких внутренних сплит – система называется мульти сплит – системой. Наружный и внутренний блоки кондиционера соединяются между собой медными трубками в теплоизоляции, кабелем питания и управления. От внутреннего блока кондиционера требуется отвод дренажа. В работе любого кондиционера лежит свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять при конденсации. Чтобы понять, каким образом в кондиционере происходит этот процесс, рассмотрим его схему на примере сплит-системы. Испорченное кириллицей английское словосочетание “split sistem” по – русски звучит просто и понятно – “кондиционер”. Устройство кондиционера и его важнейшие узлы:

• компрессор – сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру;

• конденсатор – радиатор, расположенный во внешнем блоке кондиционера. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера – переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация);

• испаритель – радиатор, расположенный во внутреннем блоке кондиционера. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение);

• ТРВ – (терморегулирующий вентиль) – понижает давление фреона перед испарителем;

• вентиляторы – создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются в кондиционере для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

Компрессор, конденсатор, (ТРВ) и испаритель соединены медными трубами и образуют холодильный контур кондиционера, внутри которого циркулирует смесь фреона и небольшого количества масла. В ходе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный фреон под низким давлением в 3 – 5 атмосфер и температурой 10 – 20 °С. Компрессор сжимает фреон до давления 15 – 25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70 – 90 °С, после чего поступает в конденсатор кондиционера. Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор кондиционера, нагревается.

На выходе конденсатора кондиционера фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10 – 20 °С выше температуры атмосферного воздуха. Из конденсатора кондиционера теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура фреона существенно понижаются, часть фреона при этом может испариться. После ТРВ смесь жидкого и газообразного фреона с низким давлением поступает в испаритель кондиционера. В испарителе жидкий фреон переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель кондиционера, остывает. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя кондиционера. Одна из наиболее серьезных проблем в работе кондиционера возникает в том случае, если в испарителе кондиционера фреон не успевает полностью перейти в газообразное состояние. В этом случае на вход компрессора попадает жидкость, которая, в отличие от газа, несжимаема. В результате компрессор просто выходит из строя. Причин, по которым фреон не успевает испариться, может быть несколько, самые распространенные – загрязненные фильтры (при этом ухудшается обдув испарителя и теплообмен кондиционера) и включение кондиционера при отрицательных температурах наружного воздуха (в этом случае в испаритель кондиционера поступает слишком холодный фреон). Функционально кондиционер бывает:

– работающий с наружном воздухом (подаёт в помещение уличный воздух параллельно фильтрует охлаждает или нагревает), называется прямоточным. Применяется в системах вентиляции;

– работающий только с внутреннем воздухом помещения -рециркуляционным;

– работающий с подмесом наружного и внутреннего воздуха -кондиционером с рециркуляцией.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ:

1. Назовите основные причины неправильной эксплуатации вентиляционных устройств.

2. Какие виды вредных выбросов вы знаете и как они воздействуют на человека?

3. Как влияет микроклимат на работоспособность человека?

4. Что понимают под предельно – допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

5. Как рассчитывают предельно допустимую – концентрацию при одновременном выделении в воздух рабочей зоны помещений нескольких вредных веществ однонаправленного действия?

6. Расскажите о назначении вентиляции и расчетных условиях для ее проектирования.

7. Как классифицируются системы вентиляции?

8. Чем местные системы вентиляции отличаются от центральных?

9. В чем сущность кондиционирования воздуха? Устройство кондиционера.

10. Как классифицируются системы и установки кондиционирования воздуха?

11. На отдельном листе перечислите: все вентиляционные системы на вашем предприятии, а также все виды работ, которые вы выполняете по обслуживанию и ремонту данных систем. Данное учебное пособие по вентиляции должно стать настольной книгой для уважающего себя слесаря по ремонту и обслуживанию вентиляционных систем.

Учебное пособие по вентиляции – 460 рублей. Материал хорошо структурирован и опробирован в учебных заведениях по подготовке слесарей по ремонту и обслуживанию систем вентиляции и кондиционирования. Сделай подарок себе и знакомым!

Аэродинамический расчет воздуховодов обычно сводится к определению размеров их поперечного сечения, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом. Можно определять расходы воздуха при заданных размерах воздуховодов и известном перепаде давления в системе.

При аэродинамическом расчете воздуховодов систем вентиляции обычно пренебрегают сжимаемостью перемещающегося воздуха и пользуются значениями избыточных давлений, принимая за условный нуль атмосферное давление.

При движении воздуха по воздуховоду в любом поперечном сечении потока различают три вида давления: статическое, динамическое и полное.

Статическое давление определяет потенциальную энергию 1 м 3 воздуха в рассматриваемом сечении (р ст равно давлению на стенки воздуховода).

Динамическое давление – это кинетическая энергия потока, отнесенная к 1 м 3 воздуха, определяется по формуле:

где – плотность воздуха, кг/м 3 ; – скорость движения воздуха в сечении, м/с.

Полное давление равно сумме статического и динамического давлений.

(2)

Традиционно при расчете сети воздуховодов применяется термин “потери давления” (“потери энергии потока”).

Потери давления (полные) в системе вентиляции складываются из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях (см.: Отопление и вентиляция, ч. 2.1 “Вентиляция” под ред. В.Н. Богословского, М., 1976).

Потери давления на трение определяются по формуле Дарси:

(3)

где – коэффициент сопротивления трению, который рассчитывается по универсальной формуле А.Д. Альтшуля:

(4)

где – критерий Рейнольдса; К – высота выступов шероховатости (абсолютная шероховатость).При инженерных расчетах потери давления на трение , Па (кг/м 2), в воздуховоде длиной /, м, определяются по выражению

где – потери давления на 1 мм длины воздуховода, Па/м [кг/(м 2 * м)].

Для определения R составлены таблицы и номограммы. Номограммы (рис. 1 и 2) построены для условий: форма сечения воздуховода круг диаметром, давление воздуха 98 кПа (1 ат), температура 20°С, шероховатость = 0,1 мм.

Для расчета воздуховодов и каналов прямоугольного сечения пользуются таблицами и номограммами для круглых воздуховодов, вводя при этом эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода, при котором потери давления на трение в круглом и прямоугольном ~ воздуховодахравны.

В практике проектирования получили распространение три вида эквивалентных диаметров:

■ по скорости

при равенстве скоростей

■ по расходу

при равенстве расходов

■ по площади поперечного сечения

при равенстве площадей сечения

При расчете воздуховодов с шероховатостью стенок, отличающейся от предусмотренной в таблицах или в номограммах (К = ОД мм), дают поправку к табличному значению удельных потерь давления на трение:

где – табличное значение удельных потерь давления на трение; – коэффициент учета шероховатости стенок (табл. 8.6).

Потери давления в местных сопротивлениях. В местах поворота воздуховода, при делении и слиянии потоков в тройниках, при изменении размеров воздуховода (расширение – в диффузоре, сужение – в конфузоре), при входе в воздуховод или в канал и выходе из него, а также в местах установки регулирующих устройств (дросселей, шиберов, диафрагм) наблюдается падение давления в потоке перемещающегося воздуха. В указанных местах происходит перестройка полей скоростей воздуха в воздуховоде и образование вихревых зон у стенок, что сопровождается потерей энергии потока. Выравнивание потока происходит на некотором расстоянии после прохождения этих мест. Условно, для удобства проведения аэродинамического расчета, потери давления в местных сопротивлениях считают сосредоточенными.

Потери давления в местном сопротивлении определяются по формуле

(7)

где – коэффициент местного сопротивления (обычно, в отдельных случаях имеет место отрицательное значение, при расчетах следует учитывать знак).

ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕНТИЛЯЦИИ

Ventilatio – в переводе с латинского означает «проветривание».

Вентиляция – это, во-первых, регулируемый воздухообмен в помещениях, благоприятный для человека или технологического процесса, во-вторых, совокупность технических средств, обеспечивающих этот воздухообмен.

1.1.НАЗНАЧЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ

Процесс жизнедеятельности человека сопровождается накоплением “вредностей”, к которым относятся: теплоизбытки, повышающие температуру воздушной среды; влаговыделения; выделения газов, паров и аэрозолей.

С целью обеспечения здоровых условий для нахождения человека в помещении, а в некоторых случаях и для обеспечения нормального протекания технологических процессов необходимо производить очистку воздуха помещений от накапливающихся в них вредностей.

Таким образом, основной задачей вентиляции является удаление из помещения воздуха с высокой температурой и влажностью, насыщенного вредными газами, парами и пылью и замена его чистым наружным воздухом с наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами.

По назначению системы вентиляции делятся на системы:

Для создания благоприятных условий труда и отдыха людей (комфортные);

Для обеспечения оптимального выполнения технологических процессов (технологи- ческие);

Для обеспечения взрывопожаробезопасности.

1.2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ОСОБЕННОСТИ

РАЗВИТИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ В ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

Первые идеи в отношении устройства вентиляции возникли еще в древности: в древних восточных банях устраивались отверстия в потолках для удаления нагретого и влажного воздуха. В более позднее время свежий воздух подавали в помещения с помощью огневоздушных систем отопления.

До ХIX века потребности в искусственном вентилировании помещений не возникало, т.к. необходимый естественный воздухообмен осуществлялся через неплотности ограждений. Потребности в искусственной вентиляции появились в связи с быстрым развитием промышленности, и в первую очередь, рудничного дела. Особые заслуги в этой области принадлежат М.В.Ломоносову, который в работе « О вольном движении воздуха в рудниках примеченном» (1763г.) обосновал теорию естественного движения воздуха и дымовых газов в каналах и трубах. Эта теория легла в основу современных систем отопления и вентиляции с естественным побуждением.

Первые системы вентиляции в зданиях были осуществлены в 1861-1863г.г. в Петербургских казармах и в Двинском военном госпитале, в которых скапливалось большое количество людей и обычное проветривание не давало эффекта.

Особую роль в развитии вентиляционной техники сыграло появление электродвигателя. Это позволило применить его для привода в действие как центробежных, так и осевых вентиляторов.

Изобретателем первого центробежного вентилятора можно считать отечественного инженера, генерал-лейтенанта корпуса горных инженеров А.А. Саблукова (1832г.). Первые центробежные вентиляторы с ручным приводом использовались на сахарных и кожевенных заводах. В 1834г. вентиляторы были применены на морских судах, в 1835г. – на Алтайских рудниках. Один из первых осевых вентиляторов с 1734г. в течение 80лет обслуживал здание английского парламента.

Научные основы вентиляции заложены в XIX веке. Интересные работы по определению воздухообменов выполнены в первой трети XIXв. во Франции врачом-гигиенистом Мореном и известным физиком Пекле. Русским гигиенистом И.И.Флавицким был введен термин комплексной температуры для нормирования параметров воздушной среды. В 1884г. Академией наук был издан его труд “Результаты причин вредного влияния внутреннего воздуха в зданиях в зависимости от способов отопления и искусственной вентиляции”. Лишь в 1927г. американские специалисты Яглоу и Миллер на основе анализа экспериментальных исследований пришли к таким же результатам.

В 1854г. в России был создан Комитет по рассмотрению систем вентиляции. В его состав (под руководством генерал-майора М.Г. Евреинова) входили 7 архитекторов, 5 военных инженеров, 3 академика, 2 инженера путей сообщения, 2 доктора медицины, 2 специалиста по физике и химии. Комитет определял нормы вентиляции и предлагал различные технические решения для систем вентиляции зданий различного назначения.

В 20-е годы нашего столетия в Московском высшем техническом училище под руководством В.М. Чаплина, в Московском институте охраны труда под руководством В.В. Батурина и В.В. Кучерука, в ЦАГИ под руководством К.А. Ушакова и В.И. Поликовского были проведены работы, положившие начало научным основам промышленной вентиляции.

Впервые преподавание дисциплины «Отопление и вентиляция» началось в Санкт-Петербургском Училище гражданских инженеров с 1832г. в составе курса построений, а в последующем – гражданской архитектуры.

Как самостоятельный курс дисциплина сформировалась к 1865году. В 1880г. профессором С.Б. Лукашевичем впервые был написан учебник по отоплению и вентиляции.

В 1897 году в этом училище впервые в России учреждается кафедра «Отопление и вентиляция».

Для подготовки инженерных кадров кроме Санкт-Петербурга были созданы специальные кафедры в ВУЗах Москвы, Харькова, Горького (Нижнего Новгорода), Одессы, Свердловска (Екатеринбурга), Новосибирска и т.д.

Создание (1925-1927г.г.) в институтах охраны труда лабораторий промышленной вентиляции явилось началом развития экспериментального исследования вентиляционных проблем.

В годы первых пятилеток для горячих цехов новых заводов-гигантов инженеры предложили использовать организованное естественное проветривание (аэрацию).

Для борьбы с интенсивным лучеиспусканием и высокой температурой воздуха в горячих цехах было создано душирование рабочих мест, воздушные оазисы; для предотвращения врывания наружного воздуха через входные проемы зданий – воздушные завесы. В разработке таких устройств приоритет принадлежит нашим ученым и инженерам.

Вихревая теория крыла (1906г.) Н.Е. Жуковского послужила основой для создания осевых вентиляторов ЦАГИ большой производительности.

Разработанная Г.Н. Абрамовичем теория свободных турбулентных струй открыла пути для решения основных вопросов вентиляции (о движении воздуха в помещении).

В 1944г. С.А. Рысиным были предложены новые конструкции центробежных вентиляторов облегченного типа при упрощенной технологии их изготовления (расход металла был сокращен на 50%, себестоимость – на 65%).

Строительство предприятий текстильной и легкой промышленности потребовало создания обестуманивающих установок, для чего впервые в вентиляционной технике была использована разработанная в 1918г. Л.К. Рамзиным i-d диаграмма влажного воздуха. В 1933-35г.г. были разработаны новые конструктивные решения местных отсосов с использованием активирующей струи воздуха.

С 1950г. основным методом исследования вентиляционных процессов стало физическое моделирование, а с конца 1970-х - приближенное математическое моделирования тепловоздушных процессов. Благодаря успехам в теоретических исследованиях вентиляции были решены сложные задачи вентилирования крупных блокированных цехов (ВАЗ, КАМАЗ, АЗЛК, ЗИЛ и др.). В 90-е годы начало развиваться направление, связанное с анализом движения воздушных потоков в помещении на основе решения фундаментальной системы уравнений Навье-Стокса (численное моделирование).

В области теоретических исследований необходимо отметить работы В.В.Батурина, С.Е.Бутакова, Г.А.Максимова, В.М.Эльтермана, И.А.Шепелева, Е.О.Шилькрота, М.И.Гримитлина, Г.М. Позина, В.В.Дерюгина, В.Н.Богословского, В.Н.Талиева, Л.Б.Успенской, А.И.Пирумова, В.Н.Посохина и др.

Стоимость современных систем вентиляции достигает 10-12% общей стоимости строительства, СКВ – до 20%. На привод вентиляционных установок затрачивается более 20% производимой электроэнергии.

В настоящее время можно выделить следующие основные задачи в области научно-технических разработок:

Совершенствование методов расчета и проектирования,

Создание нового высокоэффективного вентиляционного оборудования и материалов,

Повышение уровня использования вторичных энергоресурсов,

Совершенствование методов монтажа и наладки систем вентиляции.

При изучении дисциплины может быть использована литература, указанная в списке / 1- -20 /.

ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.1.САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.1.1. Микроклимат помещений

Современный человек около 70% времени проводит в замкнутых пространствах. В процессе жизнедеятельности человека в воздух помещений могут поступать значительные количества теплоты, влаги, газов, паров и пыли, вследствие чего воздушная среда претерпевает некоторые изменения, которые могут вредно отражаться на здоровье людей. Для устранения этого влияния часто приходиться создавать искусственный климат.

Деятельность человека обычно происходит в так называемой обслуживаемой (ОЗ) или рабочей зоне (РЗ) помещения.

Рабочая зона – это пространство высотой 2м от уровня пола помещения или площадки /1/.

Комфортными называются условия, обеспечивающие наилучшее самочувствие и наивысшую работоспособность человека.

Температурная обстановка в помещении может быть определена двумя условиями температурного комфорта:

Во всем объеме помещения,

На границе обслуживаемой зоны в непосредственной близости от нагретых или охлажденных поверхностей.

Первое условие комфортности – комфортным будет такая общая температурная обстановка в помещении, при котором человек, находясь в середине помещения будет отдавать всю явную теплоту, не испытывая перегрева или переохлаждения. При этом определяющей величиной является средняя температура в помещении:

t п = (t в + t R) / 2 (2.1.)

где t в, t R - соответственно, температура воздуха и температура поверхностей, о С.

Второе условие ограничивает интенсивность теплообмена при нахождении человека вблизи нагретых или охлажденных поверхностей. В этом случае определяющей величиной является интенсивность лучистого теплообмена q л (Вт/м 2). Условия комфортности графически представлены на рис.2.1.

В вентиляционной практике комфортные условия принято разделять на допустимые и оптимальные / 1 /.

В качестве нормируемых параметров для обоих видов условий приняты температура (t в), относительная влажность (j в), скорость движения воздуха(v в) и предельно допустимая концентрация (ПДК).

Допустимыми принято называть такие сочетания вышеуказанных параметров, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей /1/.

б)

Первое (а) и второе (б) условия комфортности

1-при нагретых поверхностях; 2-при охлажденных поверхностях стен;

3- при охлажденных поверхностях окон,j ч-п - угловой коэффициент излучения

Оптимальными – приняты условия, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции /1/.

Допустимые обеспечиваются вентиляцией в том числе с испарительным охлаждением воздуха, оптимальные – системами кондиционирования воздуха. Графически соотношение между допустимыми (1) и оптимальными (2) параметрами (температура и относительная влажность) представлено на рис. 2.2.

Уровни сочетаний параметров нормируются в зависимости от периода года (теплый, переходный и холодный) и от тяжести выполняемой работы. Различают 3 категории тяжести выполняемых работ:

j вв min j вк min j вк max j вв max j в

Допустимые и оптимальные параметры

Средней тяжести физические работы (категория II) - работы, связанные с постоянной ходьбой, переносом тяжестей до 1кг (II а) и до 10кг (IIб) или выполняемые стоя, при этом энергозатраты для категории IIа - 175-232Вт, для категории IIб – 233-290Вт),

Нормы микроклимата приведены в ГОСТ 12.1.005-88(Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны) / 1 /, СанПиН 2.2.4.548-96 / 2 /, СП 60.13330-2010 (акт.редакция СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»), ГОСТ 30494-2011/ 3 /. ПДК вредных веществ в помещениях приведены в ГН.

2.1.2 Основные виды вредностей и их воздействие на организм человека

Организм человека выделяет в окружающую среду теплоту, влагу и углекислый газ. Количественные характеристики выделения человеком теплоты и влаги приведены на рис.2.3. в зависимости от температуры воздуха. В результате работы производственного оборудования в воздух поступают теплота, водяные пары, газы, пары и пыль, которые носят название профессиональных вредных выделений («вредностей»). Для нормальной работы механизма терморегуляции человека метеорологические условия должны обеспечивать отвод вырабатываемой организмом теплоты. Количество этой теплоты зависит от интенсивности главным образом мышечной работы (энергозатрат). Отвод теплоты происходит с поверхности кожи и из легких посредством радиационного теплообмена, конвекции и испарения. Это количество теплоты составляет от 100Вт (в состоянии покоя) до 400Вт (при выполнении тяжелых работ). В состоянии покоя, например, посредством радиационного теплообмена выделяется 44%, конвекции – 31%, испарения – 21% и нагревания потребляемого воздуха – 4%. При увеличении энергозатрат увеличивается доля потерь за счет испарения (до 50-60%).

На тепловые ощущения человека влияют:

Температура воздуха,

Средняя температура излучения окружающих поверхностей,

Скорость движения воздуха,

Давление водяных паров в воздухе и соответственно относительная влажность,

Уровень активности (метаболический фактор),

Термическое сопротивление одежды.

Теплоотдача человека на уровне активности, соответствующем сидячей работе, составляет 210 кДж/(м 2 ч) или 1 мет. Термическое сопротивление одежды измеряется в единицах «кло» (1 кло = 0.043 м 2 ч К / кДж - термическое сопротивление типичного костюма для конторской работы).

Зависимость тепло- и влаговыделений организмом человека от температуры

q ч - тепловыделения организмом человека (q п - полные, q с - скрытые),

g W - влаговыделения организмом человека

Тепловыделяющее оборудование является источником поступлений в помещение:

Конвективной теплоты в виде конвективных потоков от нагретых поверхностей, повышающей температуру воздуха в рабочей и верхней зоне помещения,

Лучистой (радиационной) теплоты, нагревающей твердые поверхности, в том числе и тело человека.

Влага, попадающая в окружающую среду в виде водяного пара, вызывает повышение их парциального давления, а соответственно и относительной влажности. Влияние повышенной относительной влажности на самочувствие человека не так явно выражено, как влияние повышенной температуры. Отчасти из-за этого в нормах проектирования вентиляции влажностные условия регламентированы в широких пределах / 1, 2 /.

Вредные вещества в виде газов, паров и пыли выделяются в воздушную среду помещений в результате протекания различных технологических процессов при недостаточной герметизации оборудования и коммуникаций. Воздействие их на человека определяется токсичностью и концентрацией в воздухе. При попадании в организм человека эти вещества могут приводить к заболеваниям и отравлениям. Отравления могут быть острыми и хроническими.

Острые отравления возникают при попадании в организм человека значительного количества вредных веществ.

Хронические отравления возникают при попадании в организм человека небольших количеств вредных веществ в течении длительного периода времени.

В производственных условиях вредные вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу.

Вредные вещества по характеру взаимодействия с организмом человека делятся на химически реагирующие и химически не реагирующие. По характеру действия на организм газы и пары делятся на:

Удушающие (оксид углерода, синильная кислота и др.),

Раздражающие (хлор, хлористый и фтористый водород, сернистый газ, сероводород),

Наркотические (бензин, бензол, сероуглерод, анилин, нитробензол и т.д.),

Отравляющие (фосфор, ртуть, соединения мышьяка, металлоорганические соединения и др.).

Вредные вещества перемещаются в помещении в результате диффузии, воздушными потоками, конвективными потоками.

Пыль выделяется в воздух помещений, в основном, в результате дробления, пересыпки и транспортировании сыпучих материалов, а также при механической обработке изделий и материалов. Пыли, выделяемые в результате размельчения горючих веществ, взрывоопасны из-за развитой суммарной поверхности пылевых частиц. По действию на организм человека различают ядовитую пыль (свинцовая, свинцовых соединений, ртутная и др.) и неядовитую (песчаная, асбестовая, древесная и т.д.). Наибольшую опасность для органов дыхания представляют частицы размерами менее 10мкм, невидимые для глаз. При оценке действия пыли необходимо учитывать не только ее состав и концентрацию (мг/ м 3), но и дисперсность пыли.

2.1.3. Характеристики наружного климата

Состояние воздушной среды определяет в достаточно большой степени тепловой и влажностный режим помещений.

В настоящее время с точки зрения технико-экономических показателей работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ) приняты две категории параметров, характеризующих наружный воздух – А и Б / 3 /.

Параметры А используются при проектировании систем вентиляции и СКВ третьего класса в теплый период года, Б – для систем отопления (в том числе воздушных), вентиляции, душирования и СКВ для холодного периода года, а также для СКВ первого класса в теплый период года. Для СКВ второго класса следует принимать температуру наружного воздуха для теплого периода года на 2 о С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже, чем при параметрах Б.

Классификация СКВ приведена в /3/ в зависимости от необеспеченности параметров:

Первого класса - в среднем 100ч/г при круглосуточной работе или 70ч/г при односменной работе в дневное время,

Второго класса - в среднем 250ч/г при круглосуточной или 175ч/г при односменной работе в дневное время,

Третьего класса - в среднем 450ч/г при круглосуточной работе или 315ч/г при односменной работе в дневное время.

Соответствующие СКВ необходимо принимать:

Первого класса - для обеспечения метеорологических условий, требуемых для технологического процесса, при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями нормативных документов,

Второго класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах оптимальных норм или требуемых для технологических процессов, скорость движения воздуха допускается принимать в обслуживаемой зоне, на постоянных и непостоянных рабочих местах в пределах допустимых норм,

Третьего класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах допустимых норм, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха, или оптимальных норм - при экономическом обосновании.

При проектировании вентиляции используется понятие о переходном периоде. В качестве расчетных параметров наружного климата принимают температуру t н = +10 о С и удельную энтальпию i н = 26,5кДж/кг.

Требования к чистоте воздуха выражаются предельно-допустимой концентрацией вредностей (ПДК). Под ПДК понимают содержание в воздухе такого количества вредных веществ, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени на человека не вызывает в его организме каких-либо физиологических изменений или заболеваний.

2.2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.2.1. Воздушный режим здания

Под воздушным режимом здания подразумеваются процессы перемещения воздуха внутри помещения, движения его через ограждения и отверстия в ограждениях, по каналам и воздуховодам, обтекания здания воздушными потоками.

При рассмотрении воздушного режима различают внутреннюю, краевую и внешнюю задачи.

В состав внутренней задачи входят:

Расчет требуемого воздухообмена;

Определение параметров внутреннего воздуха и их распределение по объему помещения при различных вариантах подачи и удаления воздуха, выбор оптимальных вариантов подачи и удаления воздуха;

Определение параметров воздуха в струйных течениях;

Расчет количества вредных выделений;

Создание нормальных условий на рабочих местах.

Краевая задача включает:

Определение расходов инфильтрирующегося и эксфильтрирующегося воздуха;

Расчет площадей отверстий для аэрации (естественной организованной вентиляции);

Расчет размеров каналов, воздуховодов и шахт;

Выбор способа обработки воздуха;

Защита помещений от врывания наружного воздуха (воздушно-тепловые завесы).

Внешняя задача объединяет следующие вопросы:

Определение давлений, создаваемых ветром на конструктивные элементы здания;

Расчет максимально возможного количества выбросов из условия обеспечения концентрации в приземном слое атмосферы ниже ПДК, определения проветриваемости пространства на промплощадке;

Выбор мест расположения воздухозаборных и вытяжных шахт;

Расчет и прогнозирование загрязнения атмосферы вредными веществами, проверку достаточности очистки вентиляционных выбросов.

2.2.2. Методология вентиляции

Вентиляция является наукой об организации воздухобмена. При решении задач, стоящих перед вентиляцией возникают следующие вопросы:

1). Какое количество воздуха необходимо подавать в помещение в единицу времени, какое количество и как удалять?

2). Какие параметры должен иметь приточный воздух, каким образом его обрабатывать?

3). В каких местах подавать приточный воздух и в каких удалять?

4). Как подавать (равномерно, сосредоточенно), удалять и какие конструктивные формы необходимо придать всем элементам, участвующим в организации воздухоообмена?

Для решения вопросов вентиляции необходимо знать количество поступающих вредностей, характер их распространения, их взаимодействие с вентиляционными потоками.

Вопрос о расчетном расходе воздуха непосредственно связан с организацией воздухообмена.

Движение воздуха и распространение теплоты, газов подчиняется общим законам сохранения материи, сохранения и превращения энергии.

Исходными для решения этих вопросов являются известные дифуравнения:

Уравнение неразрывности;

Уравнения движения;

Уравнения тепло- и массообмена.

Для однозначного рассмотрения данного процесса необходимо задать начальные и краевые условия. Вследствие влияния большого числа факторов при решении вентиляционных задач большое значение имеет эксперимент - натурный и на моделях. Постановка эксперимента опирается на теорию подобия/ 13 /. Различают геометрическое, механическое и тепловое подобие. Механическое подобие делится на кинематическое и динамическое подобие. Кинематическое подобие предполагает пропорциональность скоростей и ускорений двух потоков; динамическое - подобие сил, вызывающих подобные движения. При тепловом подобии сохраняется подобие полей температур и тепловых потоков.

Данные единичного опыта могут распространяться на подобные явления, т.е. такие, у которых условия однозначности подобны и определяющие критерии, составленные из величин, входящих в условия однозначности, численно равны.

Физическое моделирование используется, например, для оценки различных способов организации воздухообмена, т.е. тогда, когда аналитическое решение крайне затруднительно. В качестве рабочей среды при физическом моделировании применяется воздух или вода. Точное осуществление всех условий моделирования может выполняться в редких случаях. Однако, во многих случаях имеет место автомодельность относительно некоторых критериев. Например, свободные турбулентные струи автомодельны в отношении критерия Рейнольдса (законо-мерности в относительных координатах не зависят от скорости и характерного размера). При изучении естественного движения под действием изменения плотности воздуха необходимо иметь ввиду, что закономерности процесса не зависят от температуры и характерного размера при достижении условия: Gr Pr > 2· 10 7 . Поэтому при постановке эксперимента необходимо выбрать определяюшие критерии подобия.

В настоящее время широко используется метод приближенного математического моделирования тепловоздушных процессов помещения, основанный на решении системы балансных уравнений для характерных объемов. С середины 90-х годов начинают появляются работы по точному математическому моделированию вентиляционных процессов.

2.2.3. Связь вентиляции с другими науками

Вентиляция как наука тесно связана с гигиеной, аэродинамикой, теплотехникой, отоплением и т.д.

Гигиена дает ответ на вопрос о параметрах воздуха, которые необходимо поддерживать в рабочей зоне. Эти параметры являются заданными, в соответствии с ними определяются параметры приточного и отработанного воздуха.

Вопросы о количестве воздуха, об организации воздухообмена составляют основное содержание вентиляционной аэродинамики, опирающейся на общую аэродинамику. Как известно, аэродинамика решает внутреннюю (течения в воздуховодах, каналах) и внешнюю (обтекание тел) задачи, включая учение о свободной струе. Все эти вопросы составляют аэродинамическую сущность вентиляции. Особенно большое значение в вентиляции принадлежит свободным струям. Это приточные струи, воздушные души воздушно-тепловые завесы, передувки. Важное значение имеет раздел аэродинамики, изучающий спектры всасывания вытяжныхотверстий.

Теплотехника, в частности, термодинамика, дает ответы на вопросы об изменении состояния воздуха в процессах его предварительной обработки и в самом помещении при воздействии на него теплоты и влаги. Теория теплопередачи дает возможность количественно оценивать различные стационарные и нестационарные теплообменные процессы.

Связь с отоплением состоит в том, что поддерживать требуемую температуру воздуха в помещении в холодный период года возможно только совместно с отоплением. Некоторые виды отопления (воздушное) по своему существу больше относятся к вентиляции, чем собственно к отоплению.

Знание технологии производства позволяет более совершенно сочетать общие решения вентиляционных задач со специфическими условиями производственных процессов.

Для решения вентиляционных задач необходимо знать основы математики, физики, тепло-массообмена, вычислительной техники, электротехники, автоматики, климатологии, экологии и др.

ЛЕКЦИЯ №2

2.3. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ

2.3.1. Классификация систем вентиляции.

Вентиляционная система – совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

При выборе системы вентиляции необходимо учитывать санитарно-гигиенические, технологические и экономические факторы. Предпочтительно всегда применение наиболее простых систем вентиляции, например, аэрации перед механической системой вентиляции.

Классификация систем вентиляции приведена на рис. 2.4.

По назначению системы вентиляции делятся на приточные (для подачи воздуха) и вытяжные (для удаления).

По способу организации воздухообмена – общеобменные и местные. Общеобменные обеспечивают воздухообмен в объеме всего помещения, местные – в ограниченной области или на отдельном рабочем месте. Примером приточной местной вентиляции является воздушное душирование.

По способу побуждения движения воздуха – с механическим (при помощи вентиляторов, эжекторов и пр.) и естественным (с использованием сил ветра и гравитации) побуждением.

По способу перемещения – канальные (через разветвленную сеть воздуховодов) и бесканальные (через проемы в наружных стенах).

Системы бывают постоянного и периодического действия, рабочие и аварийные.

Аварийной называется такая система, которая предназначена для борьбы с внезапными (аварийными) выбросами вредностей в производственные помещения в случае аварии.

Основные элементы приточной системы: узел воздухозабора, приточная камера (клапан воздушный утепленный, калориферы, фильтры, вентиляционный агрегат), сеть воздуховодов, воздухораспределители. Вытяжная система состоит из: вытяжных устройств, сети воздуховодов, в общем случае вытяжной камеры, вытяжной шахты.

2.3.2. Основные принципы действия различных видов систем вентиляции

При выборе систем вентиляции необходимо учитывать общие нормативные документы /1-3/, а также нормативные документы для определенного типа здания (например, СНиПы на проектирование общественных зданий, жилых зданий и т.д.) и ведомственные нормы проектирования. Общая схема вентиляции помещения приведена на рис.2.5.

2.3.2.1. Приточная общеобменная канальная вентиляция с механическим побуждением

Этот вид вентиляции (рис.2.5.А) широко применяется в промышленных зданиях, в больших помещениях общественных зданий. Подача воздуха может быть как рассредоточенной (при помощи перфорированных панелей) непосредственно в рабочую или обслуживаемую зону, так и сосредоточенной одной или несколькими струями. В таких системах для экономии теплоты в холодный период года применяется рециркуляция внутреннего воздуха, если это допускается нормативными документами.

2.3.2.2. Приточная общеобменная бесканальная система вентиляции с механическим

побуждением

Эти системы (рис.2.5.Б) применяются в производственных помещениях с небольшим количеством работающих при отсутствии постоянных рабочих мест для периодического проветривания помещений с избытками теплоты в качестве вспомогательной системы (дополнительной), работающей либо в теплый, либо в холодный период года с подогревом или рециркуляцией, а также во вспомогательных помещениях производственных зданий.

2.3.2.3. Приточная общеобменная бесканальная с естественным побуждением

Такая система (рис.2.5.В) называется аэрационным притоком и применяется в промышленных зданиях со значительными избытками теплоты, в помещениях жилых и общественных зданий в теплый период года. В промышленных зданиях данная система применима во все периоды года.

В теплый период подача воздуха осуществляется через оконные проемы или специальные отверстия на уровне рабочей зоны, в переходный и холодный периоды – через отверстия, расположенные на высоте не ниже 4м от пола потоками, направленными в верхнюю зону про- изводственного помещения. Движение воздуха обуславливается разностью давлений снаружи и внутри здания, возникающей в результате ветрового и гравитационного напора (рис.2.6.).

Гравитационный (D Р t) и ветровой напор (D P v) определяются по формулам:

D Р t = H gDr = Hg (r н - r в) (уравнение Мейдингера, 1875г.)

D P v = K a r н v 2 /2 (2.1.)

где K a - аэродинамический коэффициент.

Н - разность отметок центров вытяжных и приточных проемов.

Рис.2.5.

Общие принципы устройства систем вентиляции

1-вентиляторные агрегаты; 2- калориферы; 3-воздуховоды;

4-вентилятор воздушного душа; 5 -крышный вентилятор;

2.3.2.5. Приточная местная бесканальная система вентиляции с механическим побуждением

Эта система (рис.2.5.Г) применяется для душирования рабочих мест в производственных помещениях. Вентиляторные установки в таких системах работают обычно на рециркуляционном воздухе. Может производиться некоторая его обработка (увлажнение). Такие установки изготавливаются обычно передвижными.

2.3.2.6. Приточная местная бесканальная система вентиляции с естественным

побуждением

Эта система аналогична варианту аэрационного притока. Только в данном случае воздух через аэрационный проем подается непосредственно в рабочую зону, захватывая ее активной частью струи. Применяется она только в теплый период года.

2.3.2.7. Вытяжная общеобменная канальная система вентиляции с механическим

побуждением

Система используется в тех же случаях, что и приточная общеобменная канальная с механическим побуждением (рис. 2.5.Д). Эта система вытяжной вентиляции является наиболее распространенной. Вытяжка может устраиваться из рабочей зоны или верхней зоны помещения, а также из нескольких объединенных одной системой помещений здания.

2.3.2.8. Вытяжная общеобменная бесканальная система вентиляции с механическим

побуждением

Устраивается, в основном в производственных зданиях. Вентиляторы устанавливаются в проемах наружных ограждений здания (в стенах и покрытии) (рис.2.5.Е). Часто она применяется для периодического проветривания помещения или для увеличения вытяжки в теплый период года. На этом же принципе устроена аварийная вентиляция.

2.3.2.9. Вытяжная общеобменная канальная система вентиляции с естественным

побуждением

Основная система в жилых и общественных зданиях, а также во вспомогательных помещениях производственных зданий. Движение воздуха в такой системе осуществляется под действием гравитационного напора. Иногда вытяжную шахту снабжают дефлектором - устройством, использующим силу ветра для перемещения воздуха по воздуховодам.

2.3.2.10. Вытяжная общеобменная бесканальная система вентиляции с естественным

побуждением

Иначе эта система (рис.2.5.Ж) называется аэрационной вытяжкой и применяется, в основном, в производственных зданиях и иногда в купольных помещениях общественных зданий (зрительные залы театров, цирки и т.п.). Удаление воздуха осуществляется через специальные отверстия в верхней части вертикальных ограждений помещения или через открываемые фрамуги светоаэрационных фонарей или через дефлекторы.

2.3.2.11. Вытяжная местная канальная система вентиляции с механическим

побуждением

Применяется, в основном, в производствнных помещениях. Иногда устраивается в в общественных зданиях (кухни столовых, кафе, ресторанов и т.п.).

При применении этой системы (рис.2.5.И) вредные вещества удаляются непосредственно от мест их образования (выделения). Перед выбросом этого воздуха в атмосферу чаще всего производится очистка воздуха, загрязненного вредностями.

Иногда эту систему применяют для транспортирования отходов производства (системы пневмотранспорта отходов).

2.3.2.12. Вытяжная местная канальная система вентиляции с естественным побуждением

Применяется для удаления нагретого воздуха от различных технологических печей, оборудования (рис.2.5.К).

Такое множество применяемых систем вентиляции позволяет выбрать для каждого случая оптимальный вариант. При этом возможны сочетания нескольких вариантов систем вентиляции. Например, приток с механическим побуждением, вытяжка с естественным побуждением и т.п.

2.4. СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА И ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ЕГО СОСТОЯНИЯ

2.4.1. Характеристики влажного воздуха

Влажный воздух можно представить как смесь сухой части воздуха и водяных паров. Состав сухой части атмосферного воздуха в % по объему:

Азот – 78,08%;

Кислород – 20,95%;

Аргон – 0.93%;

Диоксид углерода- 0.03%;

Инертные газы, озон и т.д. – 0.01%.

Для влажного воздуха как смеси газов справедлив закон Дальтона:

Р б = Р с.в. + Р п, Па (2.2.)

где Р с.в. , Р п - соответственно парциальное давление сухой части воздуха и водяного

Из уравнения Менделеева-Клайперона:

PV = RT, V=1/r, r = P/ (RT) (2.3.)

где V – удельный объем, м 3 / кг;

R - удельная газовая постоянная, для сухой части воздуха R с.в. =2.153, для водяного пара R п = 3.461;

Плотность сухой части и водяных паров можно найти:

r с.в. = Р с.в. / (R с.в. T) = 0.465 (Р б – Р п) / T, (2.4.)

r п = Р п / (R п T) = 0.289 Р п / T (2.5.)

Тогда плотность влажного воздуха:

r в = r = 0.465 (Р б – Р п) / T + 0.289 Р п / T =

1 / T (0.465 Р б – 0.176 Р п) (2.6.)

При нормальном барометрическом давлении Рб= 10 5 Па:

r в @ 353 / T (2.7.)

В процессах тепловлажностной обработки сухая часть влажного воздуха остается неизменной. Количество водяных паров, приходящееся на 1 кг сухой части воздуха, называется влагосодержанием:

d = r п /r с.в. = Р п R с.в. T / (Р с.в. R п T) = 2.153 / 3.461 · Р п / Р с.в.

d = 0.623 Р п /Р с.в. , кг/кг с.в. (2.8.)

Эффективность циркуляции воздуха определяет качество микроклимата в помещении, от которого зависит уровень комфорта и общее самочувствие человека. Воздух внутри комнаты должен отвечать определенным нормам содержания кислорода и углекислого газа. Для достижения и поддержания оптимальных атмосферных параметров обустраивается вентиляционная система. Монтаж комплекса вентилирования требует профессионального подхода и особых знаний от исполнителя.

Принципы работы разных вентиляционных систем

Вентиляционная система - комплекс оборудования и мероприятий, обеспечивающих достаточную циркуляцию воздуха. Главная задача вентиляции - вывод из помещения «отработанного» и наполнение его потоком свежего воздуха. Каждую систему можно охарактеризовать по четырем базовым признакам: назначению, способу движения воздушных масс, конструктивным особенностям и сфере применения.

Естественная циркуляция воздуха

В многоквартирных домах преимущественно используется естественное вентилирование. Циркуляция воздуха осуществляется под воздействием перепадов давления и температур. Принцип функционирования природного воздухообмена часто реализуется и в частных домах.

Популярность естественной циркуляции обусловлена рядом достоинств:

1. Простота организации. Для обустройства вентсистемы не требуется дорогостоящее оборудование. Воздухообмен осуществляется без участия человека.
2. Энергонезависимость. Приток и отвод воздуха происходит без электроэнергии.
3. Возможность повышения эффективности. При необходимости, сеть получиться доукомплектовать элементами принудительного вентилирования: приточного клапана или вытяжки.

Принципиальное устройство вентиляционной системы естественного типа представлено на схеме. Для функционирования комплекса требуются вытяжные и приточные каналы, обеспечивающие свободное перемещения воздуха.

Схема вентилирования:

1. Свежий воздух (синие «потоки») поступают вовнутрь дома через окна или вентиляционные клапаны.
2. Попадая в помещение, воздух нагревается от приборов отопления и вытесняет «отработанный» состав, насыщенный углекислым газом.
3. Далее воздух (зеленые «потоки») перемещается через сквозные окошки или просветы под дверьми и движется в направлении вытяжных отдушин.
4. За счет разниц температуры потоки (розового цвета) устремляются по вертикальным каналам и воздух выводится наружу.

Механический воздухообмен

Если производительности естественной циркуляции недостаточно, то необходим монтаж механической системы вентилирования. Для отвода и подвода воздушного потока используется специальное оборудование.

В комплексных системах поступающий воздух может подвергаться обработке: осушению, увлажнению, нагреву, охлаждению или очистке.

Системы принудительного действия обычно используются на производстве, в офисных и складских помещениях, где требуется высокомощная вентиляция. Комплекс потребляет много электричества.

Сравнительные преимущества механической вентиляции:

• широкий радиус действия;
• поддержание заданных параметров микроклимата независимо от скорости ветра и температуры воздуха на улице;
• автоматизация управления системой.

Механический воздухообмен реализуем несколькими способами:

• установка приточного или вытяжного устройства;
• создание приточно-вытяжного комплекса;
• общеобменные системы.

Наиболее рациональной считается приточно-вытяжной комплекс. Система имеет два независимых потока изгнания и подачи воздуха, соединенных вентканалами. Основные составляющие комплекса:

• воздуховоды;
• воздухораспределители - получают воздух извне;
• автоматические системы - управление элементами сети, выполняющие контроль основных параметров;
• фильтры приточного и вытяжного воздуха - предотвращают попадание мусора в воздуховод.

В систему могут входить: воздухонагреватели, увлажнители, рукоператоры и осушители. Конструктивно устройство выполняется в моноблочном или сборном виде.

Принцип работы вентиляционной системы:

1. Приточный компрессор «затягивает» воздух.
2. В рекуператоре воздух очищается, прогревается и подается далее по вентканалам.
3. Вытяжной компрессор генерирует разряжение в воздуховоде, который подключен к заборной решетке. Осуществляется отток воздуха.

Системы воздухообмена специального назначения

Виды вентиляционных систем специального назначения:

1. Аварийная установка. Дополнительная вентсистема обустраивается на предприятиях, где возможна утечка или сброс большого объема газообразного вещества. Задача комплекса - отвод воздушных потоков в сжатые сроки.
2. Противодымная система. При задымленности в помещении автоматически срабатывает датчик, включается вентиляция - часть вредных веществ поступает в отводящие вентканалы. Параллельно поступает свежий воздух. Работа противодымной вентиляции увеличивает время на эвакуацию людей. Комплекс устанавливается в зданиях общественного назначения или там, где используются пожароопасные технологии.
3. Местная - организуется как вытяжная или приточная вентиляционная система. Первый вариант актуален для кухонь, санузлов и ванных комнат. Приточные устройства обычно используются на производстве, например, обдув рабочего места.

Организация вентиляционной системы

Нормативы по обустройству воздухообмена

При планировании системы вентилирования надо исходить из требований санитарных правил и норм, выдвигаемых помещениям разного назначения. Нормы подачи свежего воздуха приведены из расчета на одного человека.

Базовые нормативы приведены в таблице.

В офисных помещениях основное внимание уделяется комнатам, где размещается персонал. Так, в кабинете достаточной считается замена воздуха в объеме 60 куб. м/час, в коридоре - 10 куб. м, в курилке и санузле - 70 и 100 куб.м соответственно.

При организации вентиляционной системы в квартире или частном секторе ориентируются на количество проживающих. По санитарным нормам воздухообмен должен составлять не менее 30 куб.м/час на одного человека. Если площадь жилья не превышает 20 кв.м, то за основу расчета берется площадь помещения. На один метр квадратный должно приходится 3 куб.м воздуха.

Планирование и расчет

Проект вентиляционной системы в частном доме необходимо разрабатывать на этапе строительства. В этом случае есть возможность сделать под вентиляционную камеру отдельное помещение, определить оптимальные места прокладки труб и создать под них декоративные ниши.

Расчет и планировку приточно-вытяжного комплекса лучше доверить профессионалам. Специалист составит техническое задание с учетом площади и количества помещений, расположения и назначения комнат, расстановки элементов, повышающих нагрузку на систему вентилирования (печи, санузлы и камины).

Важно! Проектирование требует взвешенного, серьезного подхода к определению мощности оборудования - это позволит организовать достаточный воздухообмен и в то же время не «гонять» воздух понапрасну.

Мощность системы зависимо от кратности обмена воздуха рассчитывается, так: L=N*Ln, где:

• N - наибольшее количество человек в помещении;
• Ln - часовое потребление воздуха человеком.

Средняя производительность комплекса для квартир составляет 100-500 кв.м/ч, для частных домов и коттеджей - 1000-2500 кв.м/ч, для административных и производственных зданий - до 15000 кв.м/ч.

Исходя из расчетной мощности, подбираются остальные характеристики вентиляционных систем: протяженность и сечение воздуховода, размер и количество диффузоров, производительность вентиляционного блока.

Сечение воздуховода рассчитывается по формуле: S=V*2,8/w, где:

• S - площадь сечения;
• V - объем вентканала (рабочий объем воздуха/мощность системы);
• 2,8 - стандартный коэффициент;
• w - скорость воздушного потока (около 2-3 м/с).

Технология монтажа вентиляционной системы

Весь технологический процесс делится на такие этапы:

1. Подготовка оборудования, комплектующих и монтажных инструментов.
2. Сборка и монтаж: установка воздуховодов, стыковка труб между собой, фиксация калориферов, вентиляторов и фильтров.
3. Подключение электропитания.
4. Наладка, тестирование и сдача в эксплуатацию.

Для работы понадобятся:

• фланцевые шины;
• металлические уголки разных размеров;
• анкера, саморезы;
• теплоизоляционный материал (минвата);
• армированный скотч;
• виброизоляционные крепежи.

К монтажу воздуховодов приступают, если выполнены следующие требования:

• возведены стены, перегородки и межэтажные перекрытия;
• места установки мокрых фильтров и камер притока гидроизолированы;
• нанесена разметка под чистовой пол;
• по направлению прокладки воздуховода стены оштукатурены;
• установлены двери и окна.

Порядок монтажа воздуховодов:

1. Отметить точки фиксации крепежных элементов.
2. Установить крепежи.
3. Согласно схеме и предлагающейся инструкции собрать воздуховоды в отдельные модули.
4. Поднять элементы системы и прикрепить их к потолку при помощи хомутов, анкеров или шпилек. Вариант фиксации зависит от габаритов вентканалов.
5. Состыковать трубы между собой. Места примыкания обработать силиконом или обклеить металлизированным скотчем.
6. Прикрепить к вентканалам решетки или диффузоры.
7. Подключить систему управления.
8. Подвести к вентиляционному комплексу электропитание и выполнить тестовый запуск.
9. Проверить корректность работы всей системы и каждого элемента по отдельности.

Самый трудоемкий процесс - установка воздуховодов. Требования к монтажным работам различных вентканалов практически одинаковы:

• гибкие элементы устанавливаются в растянутом положении - так минимизируются потери давления;
• при «врезке» вентканала в стену надо использовать переходники или гильзы;
• если в процессе монтажа воздуховод поврежден или деформирован, то его надо заменить новым фрагментом;
• при размещении вентканалов важно учитывать направление воздушного потока;
• стыковка гибких воздуховодов выполняется оцинкованными или нейлоновыми хомутами.

Принципы создания естественной вентиляции

К организации естественной циркуляции воздуха выдвигается ряд требований:

• зимой приточные каналы не должны охлаждать воздух в помещении;
• в каждую жилую комнату надо обеспечить приток свежего воздуха;
• циркуляция воздушных потоков должна осуществляться даже при закрытых окнах;
• появление сквозняков в доме не допустимо;
• «отработанный» воздух должен беспрепятственно и своевременно удаляться через вытяжные каналы.

Вытяжные вентканалы должны обустраиваться в следующих помещениях:

1. Технико-санитарных комнатах: санузле, кухне, бассейне, прачечной.
2. Кладовке и гардеробной. При небольших габаритах помещения достаточно оставить зазор в 1,5-2 см между полом и дверью.
3. В котельной надо предусмотреть наличие «приточника» и вытяжного канала.
4. Если комната отделена от вентканала тремя и более дверьми.

В остальных помещениях осуществляется приток свежего воздуха - через щели в оконных рамах. С массовым внедрением пластиковых оконных конструкций эффективность приточной естественной вентиляции очень снизилась. Для повышения ее производительности рекомендуется монтировать приточные стеновые или оконные клапаны.

Стеновой приточник представляет собой цилиндрическую колбу, внутри которой находится тепло-шумоизоляционная вставка, фильтрующий элемент и воздуховод. Пропускная способность большинства моделей составляет 25-30 куб.м/час при перепаде давления в 10 Па.

Порядок монтажа стенового клапана:

1. Подготовка стены. С внешней стороны снять навесные фасадные панели (если такие есть), а изнутри комнаты нанести разметку. Оптимальное расположение приточника: между подоконником и радиатором или около окна на расстояние 2-2,2 м от пола.
2. Бурение отверстия. Сначала выполняется стартовое бурение на глубину 7-10 см, убираются фрагменты стены и проводиться окончательное сверление.
3. Чистка отверстия. Строительную пыль удалить пылесосом.
4. Установка клапана. Монтировать теплоизоляционный «рукав» и воздуховод. После этого закрепить решетку, корпус клапана и заслонку.

Приточник следует периодически чистить от пыли, копоти и мелких частиц грязи. Фильтрующий элемент достаточно промыть под проточной водой и установить его на место.

Принцип работы естественной циркуляции воздуха: видео.

Вентиляционное оборудование