Состав системы вентиляции. Из чего состоит система вентиляции.

На следующем рисунке схематично показана конструкция модульной приточно-вытяжной установки с регенератором. Давайте поговорим о назначении и конструкции отдельных компонентов.

Состав системы вентиляции

Агрегаты для систем вентиляции только на первый взгляд выглядят очень по-разному. Существует всего три основные группы (или категории):

• Создание воздушного потока;
• Обработка воздуха;
• Распределение воздушного потока.

Отдельно стоят такие вещи, как шумоглушители, противопожарные клапаны и теплоизоляция, но они являются скорее средством борьбы с побочными эффектами вентиляционной системы, чем ее неотъемлемой частью. Разумеется, сложная система вентиляции также нуждается в системе автоматизации и управления.

Состав вентиляционной системы зависит от ее типа. Типичная система вентиляции состоит из следующих элементов:

Обработка воздуха в системах вентиляции

Эти устройства могут быть как отдельными, так и являться частями (секциями) более крупных устройств:

• Воздухонагреватели (отдельные или как секция вентиляционной установки);
• Фильтры (также либо отдельные, либо как часть вентилятора, установки или агрегата);
• Увлажнители (как правило, часть более крупного прибора;)
• Воздухоохладители (отдельные канальные воздухоохладители или секция кондиционера).

Распределение воздушного потока в системах вентиляции

Устройства, обеспечивающие поток воздуха:

• Воздуховоды;
• Запорные и регулирующие устройства (клапаны и диафрагмы);
• Воздухораспределители (решетки, щелевые устройства, плафоны, насадки с форсунками, перфорированные панели).

Наружный воздух поступает в систему вентиляции через воздухозаборную решетку. Эти решетки, как и все остальные части вентиляционной системы, имеют круглую или прямоугольную форму. Приточные решетки выполняют не только декоративную функцию, но и защищают вентиляционную систему от капель дождя и посторонних предметов.

Они предотвращают проникновение наружного воздуха в помещение при отключенной системе вентиляции. Воздушная заслонка особенно необходима зимой, так как без нее в помещение попадает холодный воздух и снег. Воздушные клапаны обычно устанавливаются в системах приточного воздуха с электрическим приводом, который позволяет полностью автоматизировать управление системой. При включении вентилятора (и отопления) он открывается, а при выключении — закрывается.

Воздушный фильтр

Воздушный фильтр необходим для защиты как самой системы вентиляции, так и вентилируемых помещений от пыли, ворса и насекомых. Простой фильтр грубой очистки обычно устанавливается для фильтрации частиц размером более 10 микрон. Для более высоких требований к чистоте воздуха можно установить дополнительные фильтры тонкой (отделение частиц до 1 мкм) и сверхтонкой очистки (отделение частиц до 0,1 мкм). Фильтрующий материал в фильтре грубой очистки представляет собой ткань из синтетических волокон, например, акрила. Фильтр необходимо регулярно чистить, обычно не реже одного раза в месяц. Для контроля загрязнения фильтра можно установить датчик перепада давления, который будет отслеживать разницу давления между воздухом, входящим в фильтр и выходящим из него. Дифференциальное давление увеличивается, когда фильтр загрязнен.

Электрические и водяные нагреватели предназначены для нагрева воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Воздухонагреватели используются для прямой установки в прямоугольных или круглых воздуховодах в помещении или на улице. Воздух или другие невзрывоопасные газовые смеси не должны содержать липких, твердых, волокнистых или агрессивных примесей или взрывоопасных веществ. Рабочая температура воздухонагревателей должна находиться в диапазоне о т-40°C до +40°C. Электроизоляция IP 40. Канальные нагреватели должны быть установлены так, чтобы направление потока воздуха соответствовало стрелке на крышке. Поток воздуха должен быть равномерно распределен по всему поперечному сечению нагревателя. Рекомендуемое расстояние между нагревателем и ближайшим изгибом воздуховода, заслонкой и т.д. должно составлять не менее трех диаметров нагревателя. Нагреватели могут быть установлены в горизонтальных или вертикальных воздуховодах. Запрещается подавать напряжение питания на нагреватель при выключенном вентиляторе. Для управления мощностью нагревателя рекомендуется использовать импульсные или тиристорные контроллеры TTC. Если общая мощность нагрева превышает мощность основного контроллера, необходимо использовать дополнительный контроллер.

Предназначен для охлаждения воздуха в системе вентиляции. Для охлаждения используются различные хладагенты: Вода, этиленгликоль, хладагент.

Вентилятор является основой любой системы механической вентиляции. Существует два основных параметра для выбора вентилятора: расход воздуха, т.е. количество подаваемого воздуха, и общее давление. Вентиляторы можно разделить на осевые (например, бытовые) и центробежные («беличье колесо»). Осевые вентиляторы обеспечивают хорошую производительность, но характеризуются низким полным давлением, т.е. если на пути воздушного потока возникает препятствие (длинный изогнутый воздуховод, решетка и т.д.), скорость потока значительно снижается. Поэтому центробежные вентиляторы используются в вентиляционных системах с разветвленной сетью воздуховодов, характеризующихся высоким давлением создаваемого воздушного потока. Другими важными характеристиками вентилятора являются уровень шума и размеры. Эти параметры во многом зависят от марки устройства.

Воздухозаборная решетка

Он используется для подачи наружного воздуха в систему вентиляции. Как и все остальные части вентиляционной системы, он выпускается круглой или прямоугольной формы. Помимо декоративной функции, решетки защищают вентиляционную систему от капель дождя и посторонних предметов.

Он предотвращает проникновение наружного воздуха в помещение при отключенной системе вентиляции. Это особенно необходимо зимой, так как в противном случае в помещение поступает холодный воздух. Заслонки с электроприводом обычно устанавливаются в системах приточного воздуха, что позволяет полностью автоматизировать управление системой.

Фильтр

Необходимо защитить как саму систему вентиляции, так и вентилируемые помещения от пыли, ворса и насекомых. Как правило, устанавливается один фильтр грубой очистки. Однако если к чистоте воздуха предъявляются повышенные требования, можно установить дополнительные фильтры тонкой и сверхтонкой очистки.

Фильтр следует регулярно очищать от грязи и пыли, обычно не реже одного раза в месяц. Иногда устанавливается датчик давления для контроля разницы давления воздуха между входом и выходом фильтра — если фильтр загрязнен, разница давления увеличивается.

Калорифер

Воздухонагреватель нагревает наружный воздух зимой. Это может быть водонагреватель (подключенный к центральному отоплению) или электрический водонагреватель. Для небольших воздухозаборников дешевле использовать электрические нагреватели, поскольку их установка требует меньше затрат. Для больших офисов (более 100 квадратных метров) целесообразно использовать водонагреватели, так как в противном случае расходы на электроэнергию будут очень высокими.

Расходы на отопление можно многократно снизить, если использовать систему рециркуляции, в которой холодный приточный воздух нагревается за счет теплообмена с теплым вытяжным воздухом.

Воздушный клапан

После внешней решетки следует установить воздушный клапан, чтобы надежно закрыть вентиляционный канал при выключенной вентиляции. В противном случае разность давлений, возникающая из-за большой разницы температур внутри и снаружи помещения, приведет к тому, что зимой наружный воздух будет поступать в помещение, даже если вентилятор выключен. Этот ледяной поток не только вызывает дискомфорт, но и приводит к конденсации капель воды в охлаждаемых воздуховодах, адаптерах и решетках — эти капли стекают вниз и образуют лужи на полу.

Самый простой и дешевый тип воздушного клапана — это ручной клапан, заслонка которого поворачивается пользователем с помощью рукоятки. Этот тип клапана рекомендуется, если вентиляция отключается лишь изредка, например, во время длительных отлучек. Если вентиляция часто включается и выключается, удобнее использовать клапан с электроприводом.

Моторизованный клапан похож на ручной клапан, но не имеет ручки, вместо нее установлен электродвигатель, который открывает и закрывает заслонку по команде системы автоматизации. Однако этот клапан остается открытым, если подача электроэнергии внезапно прерывается во время процесса вентиляции. Это не допускается в вентиляционных системах с водяным сервоприводом, так как это может привести к замерзанию воды в сервоприводе и повреждению сервопривода. По этой причине такие системы оснащены пружинным приводом: Эта пружина закрывает заслонку задвижки при прекращении подачи электроэнергии. При самостоятельном выборе привода заслонки обратите внимание не только на тип (с возвратной пружиной или без) и напряжение питания (24 В или 220 В), но и на крутящий момент — усилие, с которым привод поворачивает заслонку. Клапаны, контактирующие с наружным воздухом, подвергаются риску замерзания. Поэтому следует выбирать приводы с высоким крутящим моментом и способностью работать в сложных условиях. Обратите внимание, что многие вентиляционные установки уже имеют в стандартной комплектации клапан с электроприводом. В этом случае нет необходимости использовать дополнительный клапан, однако при желании можно установить ручной клапан рядом с решеткой воздухозаборника и закрывать его во время длительного отсутствия. Это предотвращает попадание холодного воздуха в участок воздуховода, ведущий к приточному устройству, и повышает безопасность системы.

Для вытяжной вентиляции вместо клапана с электроприводом можно использовать более простой и дешевый заслоночный или гравитационный клапан, который позволяет воздуху течь только в одном направлении. Пружинный клапан имеет две подпружиненные заслонки (похожие на крылья бабочки), которые могут открываться только в одном направлении. Гравитационный демпфер использует заслонки, которые закрываются под действием собственного веса. Подпружиненные лопасти и лопатки открываются под действием давления воздуха, создаваемого вентилятором. При отсутствии воздушного потока или при обратном потоке воздуха заслонка закрывается. Думаем, понятно, почему этот клапан можно использовать только в вентиляционной технике: Поток воздуха в такой системе направлен наружу, поэтому клапан открыт, когда воздух покидает помещение. При выключенном вентиляторе и наличии обратного давления клапан закрывается и предотвращает поступление холодного воздуха в помещение. С другой стороны, в приточной системе обратный клапан должен быть обратным и бесполезным, так как он будет открываться под действием давления наружного воздуха.

Фильтр

Воздушный фильтр устанавливается во всех вентиляционных системах и служит для защиты от пыли, ворса и насекомых не только в обслуживаемых помещениях, но и в компонентах вентиляционной системы. Фильтры бывают разных категорий: чем выше категория, тем более мелкие частицы пыли он может эффективно задерживать (более подробную информацию о категориях фильтров можно найти на сайте специалиста по очистке воздуха). На входе в систему воздухозабора (после клапана) обычно устанавливается фильтр грубой очистки от пыли категории EU3 или EU4. Этот фильтр в основном защищает вентилятор и нагреватель от засорения пылью. Если к чистоте воздуха предъявляются повышенные требования, можно дополнительно установить фильтры тонкой очистки класса EU5 или EU7, угольные фильтры, фотокаталитические фильтры и другие типы фильтров. Эти фильтры должны быть установлены после всех других частей вентиляционной установки для улавливания микрочастиц, которые могут поступать от вентиляторов, теплообменников и другого вентиляционного оборудования.

Фильтр загрязняется во время работы вентиляционной установки и должен время от времени заменяться. Поскольку степень загрязнения зависит от содержания пыли в наружном воздухе, точный срок службы фильтра неизвестен. Датчик дифференциального давления, измеряющий перепад давления в фильтре, может помочь держать его под контролем. По мере загрязнения фильтра его сопротивление увеличивается, а с увеличением сопротивления увеличивается и падение давления. Когда дифференциальное давление достигает заданного значения, система автоматизации уведомляет пользователя о необходимости замены фильтра.

Калорифер

Канальный нагреватель или калорифер предназначен для нагрева наружного воздуха в холодное время года. Канальный нагреватель может быть водонагревателем (подключенным к центральной или автономной системе горячего водоснабжения) или электрическим нагревателем. Для небольших вентиляционных систем дешевле использовать электрический нагреватель, так как установка и обслуживание такой системы обходится дешевле. Для офисов и дачных домов площадью более 150 м2 предпочтительнее использовать водяной нагреватель, так как в противном случае затраты на электроэнергию для воздушного отопления будут очень высокими. Для поддержания постоянной температуры отработанного воздуха из системы вентиляции необходимо постоянно изменять мощность нагрева. Для этого нагревателю необходим так называемый «пучок», в который входят водяной насос, клапаны и другие компоненты. Пучок позволяет непрерывно регулировать поток теплоносителя через нагреватель, тем самым изменяя его тепловую мощность и поддерживая температуру воздуха на определенном уровне.

Основные параметры выбора

Выше мы рассмотрели структуру и функциональное назначение основных конструктивных элементов вентиляции и вытяжки с рекуперацией. При выборе подходящего устройства будущий владелец должен также учитывать следующие параметры:

• масса;
• шум, создаваемый панелью управления;
• степень рекуперации тепла (полезно ознакомиться с графиками КПД теплообменника для сухого воздуха);
• потребление электроэнергии (устройство функционирует круглосуточно, поэтому параметры энергопотребления крайне важны);
• стоимость и наличие воздушных фильтров (предполагается замена фильтров каждые 3-6 месяцев, некоторые устройства зарубежных производителей требуют замены дорогих кассет);
• надежность вентиляторов (использование вентиляторов от известных производителей гарантирует долгие годы эксплуатации).

Система впуска и выпуска должна иметь высокие технические параметры при максимально простой конструкции.

Где находится вентиляция в помещении

Система вентиляции должна быть запланирована в начале строительства дома. Это могут быть как общие системы, так и локальные системы или их комбинация. Системы естественной вентиляции часто имеют общий воздуховод для нескольких комнат или квартир, который располагается в стене и не может быть изменен или модернизирован, когда здание уже эксплуатируется.

Механические и принудительные системы вентиляции устанавливаются под крышей с модернизированной обшивкой и в большинстве случаев также подключаются к общему вентиляционному каналу, который изначально был предусмотрен в доме.

Приток свежего воздуха необходим для эффективной работы вентиляционной системы дома. Основными источниками естественной вентиляции в жилых помещениях являются окна, двери и технические отверстия в стенах.

Юрий Хомутский, технический редактор журнала «Мир климата».

Популярные модели

Вентилятор является основным источником шума в системе вентиляции. Чтобы шум не распространялся по воздуховодам, вентиляционная система оснащена глушителем. Обычно это коробка или цилиндр из тонкого металлического листа, выложенного изнутри абсорбирующим материалом — стекловатой, минеральной ватой и т.д. — и т.д.

Популярные модели

После глушителя воздушный поток попадает в сеть воздуховодов, которая состоит из воздуховодов и фасонных деталей, таких как адаптеры, отводы и коллекторы. Основными параметрами воздуховодов являются площадь поперечного сечения, тип (гибкий, полугибкий, жесткий) и форма (круглая или прямоугольная).

Площадь поперечного сечения воздуховода выбирается исходя из расчетной скорости воздухообмена и максимально допустимой скорости движения воздуха (если скорость движения воздуха слишком высока, воздуховод становится источником шума).

Жесткие лестницы обычно изготавливаются из оцинкованной или нержавеющей стали. Они могут быть круглыми или прямоугольными. При одинаковой площади поперечного сечения круглый воздуховод создает меньшее сопротивление воздуху, чем прямоугольный, прочнее прямоугольного воздуховода с одинаковой толщиной стенок и менее трудоемок в изготовлении. Прямоугольные рассеиватели имеют то преимущество, что они лучше смотрятся при установке на открытом воздухе в общественных зданиях и менее навязчивы при установке в местах с ограниченной высотой.

Гибкие и полугибкие воздуховоды изготовлены из многослойной алюминиевой фольги и образованы спиральным каркасом из стальной проволоки. Эти диффузоры очень легкие, их можно складывать для транспортировки (полугибкие диффузоры нельзя сжимать), а в открытом состоянии они могут наклоняться. Их самый большой недостаток — большое сопротивление воздуха, которое может быть очень высоким при использовании больших сеток. Поэтому они используются только в коротких отрезках.

Популярные модели

Воздух направляется в помещение через воздухораспределительные устройства, такие как решетки, диффузоры и т.д. Решетки могут быть круглыми, квадратными или прямоугольными, из металла или пластика, различных цветов и размеров. Решетки и диффузионные панели выполняют не только декоративную функцию, но и служат для равномерного распределения воздуха в помещении. В зависимости от конструкции, они создают компактные, несовершенные отсеки, плоские или другие типы распределения воздуха. Воздухораспределители также могут быть оснащены элементами управления (регуляторами расхода, регуляторами направления и т.д.).

Последним компонентом системы вентиляции является автоматическая система управления. Самая простая система управления — это кнопка включения/выключения. В современных системах вентиляции используется более сложная система с элементами автоматики, которая активирует нагрев при снижении температуры приточного воздуха, следит за чистотой фильтра, управляет шлюзом и т.д.

Главные параметры вентиляционной системы

Основным функциональным элементом является вентилятор, но не широко используемый пропеллер, а крыльчатка, представляющая собой колесо с лопастями — такая конструкция позволяет уменьшить размеры агрегата.

Эффективность эксплуатации установленной конструкции напрямую зависит от точности и правильности предварительных расчетов. Например, одинаково плохо, если выбрана слишком низкая или слишком высокая мощность двигателя. В первом случае двигатель изнашивается и вскоре требует замены. Если мощность слишком высока, это означает регулярное увеличение затрат на обслуживание и счетов за электроэнергию.

Расчеты КПД и динамического расхода воздуха выполняются с помощью алгебраических формул. Рекомендуется передать расчеты профессионалу, который не только выполнит их правильно, но и получит необходимые разрешения от пожарной службы.

При расчетах необходимо учитывать следующие данные:

• Параметры помещения: назначение – жилое либо нежилое, внутреннюю площадь, этажность, уровень влажности.
• Количество и род деятельность людей, одновременно находящихся внутри здания.
• Необходимый уровень воздухообмена по СНиПу 2.04.05-91. Например, в жилых комнатах он составляет в час 3 м. куб на 1 метр жилой площади.
• Сечение трубопровода и схемы его монтажа.

Какие существуют нормативы для вентиляционных систем

Рекомендуемые кратности воздухообмена зависят от различных условий и предусмотрены соответствующими нормами, которые необходимо учитывать при планировании. Как правило, в жилых помещениях, где комнаты разного назначения расположены на одном этаже, такое количество воздуха должно обмениваться в час:

• рабочий кабинет – 60 кубов;
• общие гостиные или залы – 40 кубов;
• коридоры – 10 кубов;
• санузлы и душевые – 70 кубов;
• курительные комнаты – свыше 100 кубов.

В жилых помещениях рассчитывается воздухообмен на одного человека. Она должна составлять более 30 кубических метров в час. Если расчет основан на жилой площади, то правило составляет 3 кубических метра на метр.

Для нежилых помещений средняя норма составляет 20 кубических метров на метр площади. Для больших помещений используются вентиляционные системы с многокомпонентной системой с парными вентиляторами.

Какие формулы используют в расчетах

Наиболее важным параметром, который необходимо рассчитать для каждой системы, является количество воздуха, которое необходимо обменять за один час.

Для квартир стоимость определяется в зависимости от жилой площади: V=2xSxH, где S — жилая площадь, 2 — коэффициент массообмена воздуха за 1 час, а H — высота помещения.

Для рабочих мест расчет производится исходя из количества сотрудников: V=Nx35, где N — количество людей, одновременно находящихся в помещении.

Для расчета мощности вентиляционной установки используется формула P=ΔT * V * Cv/1000, где V — объем воздуха, потребляемый в час, Cv — теплоемкость воздушной массы, а ΔT — разница температур воздушной массы на концах труб. Предполагаемое значение теплоемкости составляет 0,336 Вт*ч/м³ * °C.

Другой важной величиной является площадь поперечного сечения воздуховода, измеряемая в квадратных сантиметрах. Существует 2 типа поперечного сечения: квадратное и круглое. Рассчитав площадь поперечного сечения, можно определить ширину и высоту прямоугольного воздуховода или диаметр круглого воздуховода.

Ssech = V * 2,8/w, где Ssech — площадь поперечного сечения, V — объем воздуха (м³/ч), w — скорость воздуха в воздуховоде (м/с) (среднее значение от 2 до 3) и 2,8 — коэффициент для корректировки размеров.

Для установки необходимо рассчитать, сколько потребуется диффузоров (входных и выходных отверстий) и их параметры. Размеры диффузоров рассчитываются исходя из площади поперечного сечения основной трубы, умноженной на 1,5 или 2. Для расчета количества диффузоров используется следующая формула: N=V/(2820 * W * d2), где V — объем воздушной массы, потребляемой за час, W — скорость движения воздушной массы, а D — диаметр круглого диффузора.

Для прямоугольных диффузоров формула преобразуется следующим образом: N=π * V/(2820 * W * 4 * A * B), π — число pi, A и B — параметры сечения.

Полезная программа

Компания TURKOV разработала программу для расчета необходимых параметров и выбора соответствующего оборудования.

В любом случае, расчеты систем вентиляции должны выполняться профессионалами — если что-то забыто или не учтено, ценой ошибки станет необходимость повторных расчетов и работ.