Основное вентиляционное оборудование приточных и вытяжных установок, как правило, монтируется в специальных помещениях, называемых вентиляционными камерами. Приточные камеры в общественных, административных, жилых зданиях проектируются обычно на первом этаже или в техническом подполье. Вытяжные камеры следует располагать в верхней части здания. В многоэтажных постройках с большим количеством вентиляционных систем камеры устраивают на технических этажах.

В зданиях с большим числом вентиляционных систем (более 5) предусматривается также и помещение для ремонта оборудования. Управление работой вентиляционных систем осуществляется со специальных пультов с использованием автоматики и приборов дистанционного контроля.

3.3. Вентиляторы

Вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам систем вентиляции, а также для осуществления прямой подачи воздуха внутрь либо его отсоса из помещения и создающее необходимый для этого перепад давлений (на входе и выходе вентилятора). По конструкции и принципу действия вентиляторы подразделяются на: осевые (аксиальные), радиальные (центробежные), диаметральные (тангенциальные) (рис. 3).

Рис. 3. Конструкции вентиляторов

В настоящее время применяют модификации радиальных вентиляторов: прямоточные, дисковые, вихревые, смерчевые (рис. 4).

Рис. 4. Модификации радиальных вентиляторов

Вентиляторы оценивают по удельной быстроходности, которая связывает между собой частоту вращения и давление.

В зависимости от величины полного давления, которое они создают при перемещении воздуха, вентиляторы бывают: низкого давления (до 1 кПа), максимальная окружная скорость таких колес не превышает 50 м/с; среднего давления (до 3 кПа), максимальная окружная скорость достигает 80 м/с; высокого давления (до 12 кПа), окружная скорость рабочих колес больше 80 м/с.

Такое разделение вентиляторов является условным, так как любое устройство высокого давления при уменьшении частоты вращения может быть использовано как вентилятор среднего давления.

По направлению вращения рабочего колеса (если смотреть со стороны всасывания) вентиляторы могут быть правого вращения (колесо вращается по часовой стрелке) и левого вращения (против часовой стрелки).

В зависимости от состава перемещаемой среды и условий эксплуатации вентиляторы подразделяются на: обычные – для воздуха (газов) с температурой до 80 °С, коррозионно-стойкие – для коррозионных сред, термостойкие – для воздуха с температурой выше 80 °С, взрывобезопасные – для взрывоопасных сред, пылевые – для запыленного воздуха (с твердыми примесями в количестве более 100 мг/м³).

По способу соединения крыльчатки и электродвигателя вентиляторы могут быть: с непосредственным соединением, с соединением на эластичной муфте, с клиноременной передачей, с регулируемой бесступенчатой передачей.

По месту установки вентиляторы делятся на: обычные, устанавливаемые на специальной опоре (раме, фундаменте и т. д.); канальные, устанавливаемые непосредственно в воздуховоде; крышные, размещаемые на кровле.

Основными характеристиками вентиляторов являются следующие параметры: расход воздуха (м³/ч); полное давление (Па); частота вращения (об/мин); потребляемая мощность, затрачиваемая на привод вентилятора (кВт); КПД – коэффициент полезного действия, учитывающий механические потери мощности на различные виды трения в рабочих органах вентилятора, объемные потери в результате утечек через уплотнения и аэродинамические потери в проточной части устройства; уровень звукового давления (дБ).

3.4. Приточные установки

Приточные установки (рис. 5) осуществляют фильтрацию свежего воздуха, при необходимости его нагрев (в холодное время года) и подачу в систему воздуховодов для последующей раздачи по помещениям.

Рис. 5. Приточная установка

Приточные вентиляционные установки состоят из корпуса, в котором смонтированы: фильтр, водяной или электрический калорифер, вентилятор, система автоматики, звукоизоляционный материал.

Условно можно классифицировать приточные установки следующим образом: по типу нагревателя (c электрическим калорифером или с водяным), по расходу воздуха до 200–3000 м³/ч – мини-приточные, более 3000 м³/ч – центральные, по конструктивному исполнению (для вертикального монтажа, для горизонтального, универсальные).

Система автоматического управления приточной установкой позволяет ступенчато или плавно регулировать тепловую мощность электрического калорифера. Если же в приточной установке используется водяной калорифер, то автоматика имеет более сложное исполнение, так как в этом случае необходимо обеспечить дополнительную защиту от замораживания калорифера зимой.

В системах вентиляции с приточными установками могут использоваться следующие дополнительные элементы: воздухозаборные решетки, клапан на приточный воздух (с ручным или электроприводом), шумоглушители, устройства для регулировки расхода воздуха по помещениям, устройства распределения воздуха (диффузоры, решетки, плафоны).

Внешне камеры представляют собой моноблочную конструкцию и могут комплектоваться автоматикой различного уровня сложности от простых функций типа «ПУСК», «СТОП», «ОТКРЫТЬ/ЗАКРЫТЬ КЛАПАН» до программируемого управления параметрами (температура в помещении, производительность, температура внутри камеры и т. п.) по непрерывному контуру.

Приточная камера включает в себя следующие элементы:

– вентилятор двухстороннего всасывания, который крепится на траверсы рамы через резиновые виброизоляторы;

– каркас, изготовленный из алюминиевых профилей и соединительных уголков;

– утепленные панели из оцинкованной стали с наружной и внутренней стороны. В качестве утеплителя и шумоизолятора закладывается пеноизол. Для герметичности между панелями и каркасом прокладывается самоклеящийся уплотнитель. С одной стороны камеры для удобства обслуживания панели изготавливаются быстросъемными, с этой целью в них устанавливаются поворотные зажимы;

– нагреватель (водяной калорифер или электрические тэны);

– мягкая вставка из прорезиненной ткани с фланцами с двух сторон. Фланцы изготавливаются из оцинкованной шинки, соединенной уголками;

– фильтр воздушный быстросъемный;

– клапан воздушный утепленный с электроприводом.

Для создания баланса расходов поступающего и удаляемого из помещения воздуха используется вытяжная вентиляция, которая может быть представлена:

– автономными осевыми вентиляторами, установленными непосредственно в стене;

– крышными вентиляторами, устанавливаемыми на кровле;

– центробежными вентиляторами, устанавливаемыми на кронштейнах в стене или на металлических конструкциях кровли;

– канальными вентиляторами в корпусе в форме обечайки или в коробчатом корпусе, устанавливаемыми в сети воздуховодов (имеют патрубок на входе и диффузор на выходе, а в случае установки вентилятора двустороннего всасывания – два на входе и один на выходе);

– вытяжными вентиляционными установками, укомплектованными вентиляторами, гибкими вставками, регулирующими клапанами и собранными в едином корпусе (рис. 6).

Рис. 6. Вытяжная установка

3.5. Рекуператоры

Системы приточно-вытяжной вентиляции позволяют существенно снизить затраты на отопление, применив утилизацию тепла. Тепло воздуха, удаляемого из помещения, может быть использовано для подогрева приточного воздуха в специальных теплообменниках, называемых рекуператорами.

Такая система, использующая перекрестно-поточный рекуператор и выполненная в виде моноблока, характеризуется высокой эффективностью теплоутилизации, достигающей 70 %, и обеспечивает не менее чем двукратное снижение эксплуатационных расходов на нагрев воздуха (рис. 7).

Рис. 7. Приточно-вытяжная установка с рекуперацией

Установки с рекуперацией тепла предназначены для организации приточно-вытяжной вентиляции в системах комфортного кондиционирования воздуха, так как они изменяют температуру и влажность поступающего свежего воздуха с учетом климатических условий внутри обслуживаемого помещения.

Перекрестно-поточный пластинчатый рекуперативный теплообменник изготовлен из теплопроводного материала, обладающего свойством селективной проницаемости по отношению к молекулам воды (в отношении молекул других газов и веществ мембрана практически непроницаема). Благодаря этому разность парциальных давлений водяных паров в наружном и отработанном воздухе приводит к переносу влаги из одного потока в другой. В холодное время года молекулы воды из более влажного отработанного воздуха проникают через мембрану в поток наружного воздуха, увлажняя его. В теплое время молекулы воды из более влажного наружного воздуха проникают в поток отработанного воздуха, предотвращая излишнее увлажнение помещения.

3.6. Калориферы

Для нагревания воздуха в приточных вентиляционных установках применяют калориферы (воздухонагреватели) (рис. 8).

Рис. 8. Водяной калорифер

В качестве теплоносителя для калориферов используют высокотемпературную воду или пар. В первом случае калориферы имеют маркировку КB, во втором – КП.

В зависимости от числа последовательно расположенных по ходу движения воздуха трубок, по которым проходит теплоноситель, калориферы делятся на пять моделей: самая малая (СМ), малая (М), средняя (С), большая (Б) и самая большая (СБ). Каждая модель, в свою очередь, подразделяется на 12 номеров, которые определяют габаритные и присоединительные размеры и площадь поверхности нагрева.

Калориферы, предназначенные для работы с паром, изготавливают одноходовыми, с водой – как одноходовыми, так и многоходовыми. В одноходовых калориферах теплоноситель проходит через весь пучок трубок одновременно от одного коллектора к другому. В многоходовых же коллекторы разделены внутренними перегородками, которые неоднократно изменяют направление движения теплоносителя, в данном случае воды, что способствует возрастанию скорости ее перемещения и, как следствие, увеличению теплоотдачи калорифера. Присоединение штуцеров в одноходовых калориферах – диагональное, а в многоходовых – одностороннее (рис. 9).

Рис. 9. Схема движения теплоносителя в калориферах:

а – одноходовых; б – многоходовых

На трубки насаживают оребрение в виде пластин (пластинчатые калориферы) или навитой стальной ленты (спирально-навивные калориферы) для увеличения площади контакта с воздухом, проходящим через калорифер. Наружное оребрение оцинковывают для уменьшения коррозии и лучшего контакта с трубками. В коллекторы вваривают штуцеры для теплоносителя, а для защиты оребрения от повреждений сбоку между коллекторами приваривают боковые щитки. Для подсоединения калорифера к смежным элементам вентиляционной системы используют фланцы.

Расположение трубок с теплоносителем может быть последовательным – по направлению движения воздуха (коридорным), шахматным и коридорно-смещенным (наиболее эффективное). Сами трубки могут быть как круглого, так и плоскоовального сечения.

Лучшие теплотехнические показатели имеют спирально-накатные биметаллические трех- и четырехрядные калориферы, причем как при использовании пара в качестве теплоносителя (одноходовые), так и при использовании воды (многоходовые). Трубки для теплоносителя в этих калориферах стальные, оребрение накатано из алюминия.

Калориферы часто группируют по несколько штук как с параллельной установкой по воздуху, так и с последовательной или комбинированной. Если теплоносителем является пар, то калориферы устанавливают с вертикальным расположением трубок и подводом пара к верхнему патрубку; если теплоноситель – вода, то положение трубок должно быть горизонтальным, что обеспечивает удаление воздуха при наполнении калориферов водой и ее слив при прекращении работы системы.

Выпускаются также электрокалориферы (рис. 10).

Рис. 10. Электрический калорифер

Электрокалориферы состоят из стального кожуха с трубчатыми нагревательными элементами мощностью 1,6 или 2,5 кВт каждый. Для увеличения площади поверхности нагрева у нагревательных элементов образованы ребра диаметром 42 мм. Электрокалориферы могут работать как в ручном, так и в автоматическом режиме, поддерживая постоянную температуру воздуха на выходе или в помещении.

3.7. Канальные нагреватели

Нагреватель канальный служит для подогрева приточного (наружного) воздуха в воздуховодах (обычного круглого сечения). В центральных системах вентиляции канальные нагреватели используются в качестве вспомогательных, а в децентрализованных – в качестве основных подогревателей воздуха.

Корпус нагревателя выполняется из оцинкованной стали. Нагрев воздуха осуществляется ТЭНами. Обязательным является наличие защитных и регулирующих термостатов, что обеспечивает изделию высокую безопасность и возможность при этом функционировать в автоматическом режиме.

Канальные нагреватели снабжены двумя термостатами, предотвращающими перегрев: теплозащитным с автоматическим перезапуском (температура срабатывания +50 °C) и противопожарным с ручным перезапуском (температура срабатывания +110 °C). Канальные нагреватели рассчитаны на минимальную скорость воздушного потока 1,5 м/с и максимальную рабочую температуру выходящего воздуха 40 °C.

3.8. Воздухоохладители

Канальные воздухоохладители (рис. 11) предназначены для охлаждения и осушения приточного, рециркуляционного воздуха или их смеси в системах вентиляции и кондиционирования производственных, общественных или жилых зданий.

Рис. 11. Воздухоохладители КВО, КФО

В качестве хладагента в охладителях КВО могут использоваться вода или незамерзающие смеси. Максимально допустимое давление жидкости в них составляет 1,6 МПа.

В качестве хладагента в охладителях КФО используются фреоны. При поставке теплообменники наполнены инертным газом, который необходимо удалить во время подсоединения к холодильному контуру.

Конструкция охладителя представляет собой корпус, выполненный из оцинкованной стали, внутри которого устанавливаются теплообменник, каплеуловитель и поддон.

Теплообменник выполнен из медных трубок с алюминиевым оребрением, расположенных в шахматном порядке.

Фреоновый охладитель отличается конструкцией распределительного узла («паука») и спецификой подвода хладагента.

Коллекторы фреонового теплообменника выполняются из медных трубок.

Каплеуловитель (рис. 12) представляет собой набор специальных пластиковых пластин, эффективно улавливающих конденсат и собирающих его в поддон, расположенный в нижней части корпуса охладителя.

Рис. 12. Форма пластин каплеуловителя

Поддон дополнительно теплоизолирован и снабжен отводным патрубком для слива конденсата.

При монтаже воздухоохладителя необходимо обеспечить его горизонтальное положение.

3.9. Фильтры

По эффективности действия фильтры подразделяются на три класса. Фильтры I класса задерживают частицы пыли всех размеров (коэффициент очистки составляет не менее 0,99), фильтры II класса – частицы более 1 мкм (коэффициент очистки более 0,85), фильтры III класса – частицы размером более 10–50 мкм (коэффициент очистки не менее 0,60).

3.10. Оборудование для глушения шума

Уровень шума, создаваемого вентиляционными системами, является существенным критерием качества вентиляции. Источниками возникновения шума являются вентиляторы и электродвигатели, а также движение воздуха в воздуховодах и выход его из отверстий. Рассматривают два рода шума: аэродинамический и механический. Из всех источников его образования доминирующими принято считать вентиляторы, создающие аэродинамический шум. Причиной его появления является образование вихрей и их периодический срыв с лопаток рабочего колеса. Механический шум возникает в подшипниках, в приводе, в местах установки (креплений) вентиляционного агрегата на конструкциях зданий и т. д.

Степень шума возрастает при недостаточной балансировке рабочего колеса вентилятора. Шум, создаваемый вентиляционной системой, можно снизить при помощи следующих мероприятий: установки вентиляторов с наиболее совершенными акустическими характеристиками, в частности с лопатками, загнутыми назад; выбора вентиляторов с наибольшим КПД (не менее 0,9 от максимального), с минимальной угловой скоростью рабочего колеса (не выше 30 м/с), то есть с малыми диаметром и числом оборотов (при этом не следует завышать давление против расчетного, так как это вызывает увеличение уровня шума); тщательной балансировки рабочего колеса.

Снижение уровня шума по пути его распространения достигается ограничением скорости движения воздуха в воздуховодах или облицовкой их внутренних поверхностей звукоизолирующим материалом (стекловолокно, минеральный войлок и пр.).

С целью снижения передачи вибрации вентилятора в воздуховоды последние должны соединяться с патрубками вентилятора с помощью мягких вставок из резины, прорезиненного брезента и стеклоткани.

Снижение шума от вибрации достигается установкой вентиляционных агрегатов на виброизоляторах. Применяются типовые конструкции пружинных и резиновых виброизоляторов (рис. 13).

Рис. 13. Виброизоляторы: пружинные, резиновые

При числе оборотов рабочего колеса до 1800 об/мин рекомендуется использовать пружинные виброизоляторы, характеризующиеся стабильностью упругих свойств, допускающие большой прогиб и ослабляющие колебания даже весьма низких частот. При больших числах оборотов допускается применение резиновых виброизоляторов.

С целью снижения передачи вибрации на конструкцию здания вентиляторы следует монтировать на собственных бетонных фундаментах на грунте. В случае установки вентиляционных агрегатов на несущих конструкциях зданий, плиты или балки, на которых они находятся, необходимо монтировать на вибропоглощающие опоры.

Снижение уровня шума, передаваемого из вентиляционной камеры в смежные помещения, достигается устройством ограждений вокруг нее из конструкций с повышенной звукопоглощаемостью, а также применением звукопоглощающих облицовок в камерах и помещениях. В вентиляционных камерах можно устраивать «плавающие» полы, состоящие из слоев стекловолокнистых плит, звукоизолирующих полос и т. п.

Для активного глушения аэродинамического шума в системах вентиляции широко применяются глушители, принцип действия которых основан на превращении звуковой энергии в тепловую путем трения.

По своей конструкции глушители разделяются на трубчатые, сотовые, пластинчатые и камерные (рис. 14).

Рис. 14. Конструкции глушителей:

а – пластинчатый с крайними пластинами; б – пластинчатый без крайних пластин; в – трубчатый прямоугольного сечения; г – трубчатый круглого сечения; д – камерный;

1 – кожух глушителя; 2 – звукопоглощающая пластина; 3 – каналы для воздуха; 4 – звукопоглощающая облицовка; 5 – внутренняя перегородка;

А – расстояние между пластинами; В – толщина пластин; Н, Нх – размеры воздуховода; С – толщина облицовки воздуховода; D – диаметр воздуховода

Трубчатые глушители изготавливают круглыми или прямоугольными. Сотовые и пластинчатые делаются только прямоугольными. В качестве звукопоглощающего материала применяют мягкие маты из супертонкого стекловолокна толщиной 100 мм для трубчатых и сотовых глушителей, а также 100, 200 и 400 мм – для пластинчатых. Для предотвращения уноса волокна с потоком воздуха звукопоглощающий слой защищают стеклотканью и металлической сеткой либо перфорированными листами с перфорацией не менее 20 %.

Пластинчатый шумоглушитель представляет собой коробку из тонкого металлического листа. Трубчатый выполняется в виде двух круглых или прямоугольных труб, вставленных одна в другую. Такие шумоглушители применяют на воздуховодах диаметром до 500 мм.

В настоящее время разработаны активные шумоглушители, которые осуществляют широкополосное активное глушение шума (особенно эффективное на низких частотах). Нейтрализация звука осуществляется за счет введения противофазного шума.

3.11. Обратные клапаны

Обратные клапаны служат для пропуска воздуха в одном направлении и предотвращения его движения в противоположном. Выпускаются в двух наиболее простых модификациях: «бабочка» и «инерционная решетка» (рис. 15).

Рис. 15. Обратные клапаны: «бабочка», «инерционная решетка»

«Бабочка» изготавливается из гальванизированной стали, имеет два подпружиненных лепестка и может быть установлена в любом положении.

Лепестковый обратный клапан типа «инерционной решетки» с легкими пластиковыми жалюзи, вставленными в коробку из гальванизированной стали, может устанавливаться только на горизонтальных воздуховодах. Под действием потока воздуха в разрешенном направлении лепестки поднимаются, во всех других случаях они опущены.

Одной из основных характеристик обратных клапанов является максимально возможная скорость воздуха.

Применяются обратные клапаны для предотвращения перетока воздуха: при работе нескольких приточных установок на одну сеть; при установке резервного приточного или вытяжного вентилятора; при присоединении нескольких вытяжных систем к одной шахте.

Также они ставятся для предотвращения обратного потока воздуха при выбросе вытяжного на фасад или перед крышными вентиляторами.