Монтаж, пуск и наладка систем вентиляции и кондиционирования воздуха

3.12. Воздушные завесы

Воздушные завесы (без подогрева воздуха) устанавливаются между помещениями с одинаковыми или близкими тепловыми режимами. Они используются для предотвращения доступа воздуха из одних помещений, в которых выделяются вредные пары или газы, в другие.

Принцип действия воздушно-тепловых завес следующий: воздух забирается из верхней зоны вестибюля, подогревается в калориферах до 50 °С, подается вентилятором в воздухораспределительную камеру и далее через воздуховод равномерной раздачи выпускается у двери. Выпуск осуществляется через щели или отверстия в воздуховоде. Образовавшаяся струя и создает вертикальную воздушную завесу. Выпуск воздуха может осуществляться снизу у двери или сбоку на нужную высоту. В воздушную завесу воздух подается от приточной вентиляции без дополнительного подогрева.

По принципу и эффекту действия завесы могут быть шиберного и смесительного типов. В первом случае завеса максимально или полностью предотвращает (перекрывает) доступ воздуха в ограждаемое помещение; скорость воздуха из установки для создания таких завес должна быть высокой (до 25 м/с). Подобное оборудование используется при низкой температуре наружного воздуха и частом открывании дверей. В установках смесительного типа происходит смешивание врывающегося холодного воздуха с нагретым воздухом тепловой завесы. В результате через дверь и завесу в помещение поступает теплый воздух, не создающий ощущения холодного дутья.

Вопросы к главе 3

1. Чем обусловлено расположение приемных устройств наружного воздуха в системах вентиляции?

2. Назовите основные принципы классификации вентиляторов и типы устройств в соответствии с каждым из них.

3. Чем обусловлена обязательная установка фильтра перед теплообменным оборудованием (нагревателями и охладителями)?

4. Приведите пример, в каких случаях выгодно использование электрических воздухонагревателей.

5. В чем заключаются преимущества применения водяных воздухонагревателей?

6. Почему диапазон скорости движения воздуха в теплообменном оборудовании строго ограничен?

7. В чем принципиальная разница между водяным (водно-гликолевым) и фреоновым воздухоохладителем?

8. Какие мероприятия предусматриваются для снижения шума в системах вентиляции?

9. Какое устройство служит для предотвращения перетока воздуха при отключенном вентиляторе?

10. В каких местах здания предусматриваются воздушные тепловые завесы с подогревом воздуха?

Глава 4. Воздуховоды и фасонные части

4.1. Воздуховоды вентиляционных систем

По типу сечения воздуховоды делятся на круглые, квадратные или прямоугольные. Воздуховоды круглого сечения значительно прочнее, чем прямоугольные, а также их изготовление менее трудоемко.

Однако круглые воздуховоды часто не вписываются в интерьер помещений общественных и гражданских зданий. К тому же в тесном пространстве (под подшивными потолками и т. п.), как правило, могут быть использованы только прямоугольные воздуховоды.

По способу изготовления воздуховоды могут быть фальцевыми или сварными. (рис. 16.).

Первые соединяются фальцевыми швами. Толщина металла для таких воздуховодов не должна превышать 2,0 мм (если используется алюминий) и 1,0 мм (если используется коррозионно-стойкая сталь).

Сварные воздуховоды соединяются сварочным швом внахлест. Толщина металла при таком виде соединения допускается в пределах 1,2–3,0 мм.

Этот тип воздуховодов относится к категории плотных.

Рис. 16. Виды фальцевых и сварных соединений металлических воздуховодов:

1 – на простом лежачем фальце; 2 – на фальце с двойной отсечкой; 3 – на угловом фальце; 4 – на поперечном фальце; 5 – на фальце с защелкой; 6 – с соединительной планкой; 7 – на зигах; 8 – встык; 9 – встык с отбортовкой; 10 – внахлестку; 11 – угловые

Все многообразные вентиляционные системы собираются всего из четырех стандартных деталей.

Первая – трубы длиною 2000 мм либо 2500 мм в зависимости от используемого металла.

Вторая – отводы, состоящие обычно из двух или трех сегментов и двух стаканов со средним радиусом закругления, равным диаметру (рис. 17). Используются для общеобменных вентиляционных систем.

Рис. 17. Отвод для воздуховодов

Третья – прямоугольные отводы, которые характеризуются только двумя радиусами шейки: 150 мм (для отводов со стороной менее 1000 мм) и 300 мм (при большем размере).

Четвертая – тройники (узлы ответвления) круглого сечения. Они существуют в трех модификациях:

– нормализованные, они характеризуются низкими коэффициентами местных сопротивлений, но трудоемки в изготовлении;

– прямая врезка;

– прямоугольные тройники, они обычно комплектуются односторонними унифицированными переходами, что позволяет установить постоянный относ трассы воздуховодов от стены, вдоль которой она прокладывается.

По материалу, идущему на изготовление воздуховодов, они делятся на несколько групп:

1. Фальцевые воздуховоды из тонколистовой оцинкованной стали толщиной до 1 мм (без окраски).

2. Фальцевые воздуховоды из тонколистовой черной стали толщиной до 1 мм (с последующей окраской изнутри и снаружи).

3. Сварные воздуховоды из тонколистовой стали толщиной 1,2–3,0 мм (с последующей окраской грунтом).

4. Фальцевые и сварные воздуховоды из коррозионно-стойкой стали толщиной от 0,5 до 3 мм (обычно марки Х18Н9Т) – без окраски.

5. Фальцевые воздуховоды из титана (р = 4500 кг/м³), обладающие наивысшей коррозионной стойкостью при перемещении агрессивной среды.

6. Фальцевые воздуховоды из металлопласта, плакированные с одной или с двух сторон ПХВ или ПВХ пленкой. При одностороннем покрытии пленка должна находиться внутри воздуховода, контактируя с агрессивной средой.

Соединение отдельных деталей круглых воздуховодов между собой выполняется бандажами по отбортовке (при диаметре до 800 мм) или на фланцах из угловой стали (при больших диаметрах).

Соединение прямоугольных воздуховодов при стороне менее 1600 мм выполняется на профилированных шинах, скрепляемых четырьмя болтами по углам. Если размеры стороны превышают 1600 мм, используются дополнительные защелки.

Для обычных общеобменных систем предпочтительней применение фальцевых воздуховодов из оцинкованной стали. Сварные воздуховоды устанавливаются при повышенных требованиях к плотности (шахты дымоудаления, воздуховоды, проходящие через помещения с категорией взрывоопасности А и Б) и перемещении воздуха температурой выше 80 °С.

Широкое распространение получили гибкие армированные воздуховоды, позволяющие избежать сложной подгонки при соединении от магистралей к воздухораспределителям и решеткам.

Одно из последних решений в области воздухораздачи – это текстильные воздуховоды. Они раздуваются потоком воздуха и равномерно распределяют его по всей своей длине. Помимо шумоглушения, текстильные воздуховоды обладают способностью задерживать все пылевые частицы размером более 5 мкм. Их можно использовать в помещениях с большой кратностью воздухообмена, не создавая локальных мест с повышенной подвижностью воздуха, как это бывает при струйной раздаче.

Этот тип воздуховодов совмещает в себе два устройства – непосредственно воздуховод и воздухораспределитель.

Существует несколько вариантов работы текстильного воздуховода. Подача воздуха в помещение может производиться через всю его поверхность (в этом случае используются воздухонепроницаемые тканевые каналы из 100 % полиэстера) или через специальные отверстия, проделанные в материале воздуховода (используется непроницаемая ткань с перфорированными отверстиями – инжекторами). Применяются также смешанные варианты. Скорость воздушного потока внутри воздухонепроницаемого материала не превышает 0,01–0,5 м/с, скорость воздуха, выходящего из щелей, – 4–10 м/с, через перфорированные отверстия (инжекторы) – 7–13 м/с.

Наиболее распространены тканевые воздуховоды цилиндрической формы. Они удобны в том случае, если требуется обеспечить интенсивный воздухообмен, не допуская сквозняков. Воздуховоды полукруглой формы находят применение в помещениях с низкими потолками, например, на предприятиях общественного питания, в непродовольственных магазинах, гостиницах и пр. Могут также использоваться воздуховоды в четверть сечения круга, устанавливаемые по периметру помещения.

Монтаж стальных воздуховодов в помещениях с высокими потолками довольно трудоемкий и длительный. Применение текстильных воздуховодов значительно облегчает работу. Участки воздуховодов (как правило, длиной 5 м) стыкуются между собой с помощью застежек-молний. Подвеска воздуховодов осуществляется с использованием натянутых тросов или реек. В последнем случае крепление более жесткое, и воздуховод сохраняет форму даже без подачи воздуха. При выпадении конденсата образуется питательная среда, способствующая развитию микроорганизмов. Текстильные воздуховоды легко демонтируются, стираются или чистятся. Их выпускают диаметром от 100 до 1000 мм и длиною до 100 м, а также различной плотности, позволяющей изменять подачу воздуха от 160 до 500 м³/г·м² при статическом давлении внутри 100 Па.

При транспортировании в системах вентиляции горячих газов с температурой более 100 °С толщина стальных стенок воздуховодов должна быть 1–2 мм. Для транспортирования воздуха с примесью ядовитых газов и паров воздуховоды должны изготовляться из определенных материалов, в зависимости от состава газов (сталь толщиной не менее 0,7 мм, алюминий, винипласт и т. д.).

В системах вентиляции жилых, общественных и административных зданий, а также служебных и вспомогательных помещений промышленных предприятий используются воздуховоды, изготовляемые из шлакоалебастровых, шлакобетонных, армоцементных и пластмассовых плит, кирпича, бетона и т. д.

Для переносных вентиляционных установок используются прорезиненные, а также металлические гибкие рукава.

При прокладке прямоугольных вертикальных воздуховодов стараются максимально использовать внутренние стены, в которых для этого оставляют соответствующие каналы. Если такой возможности нет, к стенам монтируют приставные каналы и шахты.

Кроме того, в практике строительства используются спирально-навивные металлические воздуховоды, а также пластмассовые воздуховоды, противостоящие коррозии (из винипласта, полиизобутилена и др.). Недостаток их заключается в том, что они могут применяться лишь при температуре транспортируемого воздуха не выше 70 °С.

Кроме перечисленных модификаций, воздуховоды могут быть гибкими, полугибкими, теплоизолированными, а также выполняющими роль шумоглушителя.

4.2. Металлические воздуховоды

Чаще всего в системах кондиционирования применяют именно металлические воздуховоды, обладающие большой прочностью и устойчивостью к огню.

Они делаются из оцинкованной или нержавеющей стали.

Спирально-замковые круглые (с фальцевым соединением). Изготавливаются из стальной ленты с антикоррозийным покрытием толщиной 0,5–1 мм, шириной около 130 мм. Имеют повышенную жесткость по сравнению с прямошовными воздуховодами, нет ограничения по длине, эстетичный внешний вид, высокая плотность шва. К недостаткам можно отнести тот фактор, что на фальцевый шов уходит около 15 % металла, из которого изготовлен воздуховод.

Спирально-сварные круглые. Изготавливаются из стальной ленты с антикоррозийным покрытием толщиной 0,8–2,2 мм, шириной около 400–750 мм. Стыки свариваются внахлест. У спирально-сварных воздуховодов меньше расход металла по сравнению со спирально-замковыми, нет ограничения по длине, высокая плотность шва. Однако их нельзя производить из стали тоньше 0,8 мм.

Прямоугольные прямошовные воздуховоды. Изготавливаются из стального листа, желательно располагать шов на сгибе, чтобы он служил дополнительным ребром жесткости. Такие воздуховоды проще, чем круглые, располагать в пространстве с ограниченной высотой, они лучше вписываются в интерьер здания. У них большее аэродинамическое сопротивление, чем у круглых воздуховодов с аналогичной производительностью.

Круглые прямошовные воздуховоды. По способу изготовления и материалу аналогичны прямоугольным, отличаются лишь круглым сечением.

4.3. Металлопластиковые воздуховоды

Металлопластиковые воздуховоды состоят из двух слоев металла, между которыми проложен вспененный пластик. Обычно применяют такую конструкцию: вспененный пластик толщиной 2 см находится между слоями гофрированного алюминия толщиной по 80 мкм каждый. Имеют небольшую массу при высокой прочности. Обладают гладкой поверхностью, эстетичным видом, не требуют дополнительной теплоизоляции.

4.4. Неметаллические воздуховоды

Неметаллические воздуховоды делают из синтетических материалов: полиэтилена, стеклоткани, стеклопластика и т. п.

Полиэтиленовые воздуховоды применяют обычно в системах приточной вентиляции. При включении вентилятора воздуховод (в виде рукава) надувается воздухом.

Воздуховоды из стеклоткани используют, как правило, для соединения вентилятора и воздухораспределителей. Они натягиваются на металлический каркас.

Воздуховоды из винилпласта применяют при перемещении воздуха, содержащего пары кислот и т. п., вызывающие коррозию стали. Толщина винилпласта должна быть в пределах 3–9 мм, соединяются листы при помощи сварки.

Неметаллические воздуховоды устойчивы к коррозии, их можно изгибать в любой плоскости и под любым углом

4.5. Гибкие воздуховоды

Гибкие воздуховоды круглого сечения – легкие, не нуждаются в специальных поворотах, в результате чего имеют меньше соединений, что упрощает их монтаж. Однако гибкие воздуховоды создают большое аэродинамическое сопротивление, которое может оказаться чрезмерным при протяженной сети, поэтому их часто применяют в качестве присоединительных патрубков небольшой длины. Гибкие воздуховоды подразделяются на:

– гибкие алюминиевые, без тепло- и шумоизоляции;

– алюминиевые, с полимерным покрытием, без тепло- и шумоизоляции;

– высокогибкие поливинилхлоридные;

– высокогибкие изолированные, состоящие из двух слоев поливинилхлорида, покрытого полиамидной тканью, между которыми располагается гибкая стальная проволочная спираль;

– алюминиевые полужесткие, с теплоизоляцией;

– гибкие теплоизолированные звукопоглощающие. Они состоят из: непосредственно микроперфорированного воздуховода, изготовленного из высокопрочного металлизированного полимера; 25–50 мм слоя теплоизоляции плотностью 16 кг/м³; наружного покрытия, выполненного из алюминия, бесшовно армированного волокном.

Последние воздуховоды имеют отличные показатели снижения шума в диапазоне низких частот. Для уменьшения числа возможных последствий использования минеральных волокон для здоровья людей внутренний рукав имеет минимальную перфорацию. Между внутренним рукавом и слоем изоляции размещена специальная акустическая пленка. Это снижает вероятность уноса волокон при нормальных скоростях воздушного потока практически до минимума.

Образование конденсата, безопасность, шум, энергосбережение – таковы критерии, которые следует учитывать при выборе материала для теплоизоляции воздуховодов.

4.6. Теплоизоляция

Основные функции теплоизоляции:

– предупреждение образования конденсата как на внутренней, так и на наружной поверхности воздуховода;

– обеспечение огнестойкости во избежание распространения огня в случае возгорания;

– ослабление шума и вибраций, возникающих в процессе движения воздуха по воздуховоду;

– уменьшение теплопередачи между потоком воздуха в воздуховоде и внешней средой.

Для теплоизоляции воздуховодов применяются материалы, имеющие нулевой (0) класс огнестойкости. В случае если канал имеет многослойную облицовку, допускается класс огнестойкости «ноль-один» (0–1). Данное условие соблюдается, когда все поверхности в рабочем режиме состоят из негорючего материала толщиной не менее 0,08 мм и обеспечивают непрерывную защиту внутреннего теплоизоляционного слоя, имеющего класс огнестойкости не выше первого (1). Крепления и соединения, длина которых не более чем пятикратно превышает диаметр самого воздуховода, должны выполняться из материала, имеющего класс огнестойкости «ноль» (0), «ноль-один» (0–1), «один-ноль» (1–0), «один-один» (1–1) или «один» (1). Воздуховоды класса «ноль» (0) имеют наружную обшивку из материала класса огнестойкости не выше первого (1).

Системы воздухоподготовки и воздухораспределения создают шумы, передающиеся в том числе через систему воздуховодов. Снизить их можно, если поддерживать небольшую скорость воздуха в воздуховодах, установить демпфирующие устройства в месте присоединения вентилятора к воздуховоду, использовать эластичную подвеску для воздуховодов, а также демпфирующие прокладки в местах пересечения воздуховодами стеновых конструкций. Шум, распространяемый по воздуховодам, может быть ослаблен также применением специальных шумоглушителей и звукоизолирующего покрытия. Многие теплоизоляционные материалы отличаются еще и хорошими звукоизоляционными свойствами и могут использоваться в качестве и тепло-, и звукоизоляции.

Теплоизоляция воздуховода выполняется с внутренней или с наружной стороны. При использовании теплоизоляции внутри воздуховода необходимо увеличивать его сечение для сохранения расчетной пропускной способности при заданной скорости движения воздуха. Кроме того, сторона теплоизоляции, соприкасающаяся с потоком воздуха, должна быть достаточно гладкой, чтобы не увеличивать сопротивление при его движении по воздуховоду.

При установке глушителей использование наружной теплоизоляции предпочтительней. Также монтаж наружной теплоизоляции является профилактикой возникновения очагов бактерий, образования отложений пыли и грязи, из-за которых теплоизоляционный материал может начать расслаиваться, выделять летучие вещества и терять свои качества.

Кроме этого, при наружной теплоизоляции существенно снижается риск распространения огня из одного помещения в другое в случае возгорания.

Важнейшим фактором при установке теплоизоляции является предотвращение тепловых мостиков, снижающих эффективность теплоизоляции, а также обеспечение высокой паростойкости. Мостики теплопередачи могут возникать и в местах крепления воздуховодов к конструкциям здания.

Разрушению теплоизоляционного материала препятствуют:

– при внутренней теплоизоляции – применение композитных материалов, в таком случае теплоизоляция комбинируется с металлическим слоем или пленкой;

– при наружной теплоизоляции – использование обшивки из неопрена, листовой оцинкованной стали или листового алюминия.

Вопросы к главе 4

1. Каковы недостатки круглых воздуховодов?

2. В чем преимущества прямоугольных воздуховодов?

3. Какой материал используется при изготовлении воздуховодов для зданий и сооружений общегражданского назначения?

4. Какие факторы определяют выбор материала для изготовления металлических воздуховодов?

5. Как на вентиляционную систему влияет применение гибких воздуховодов на протяженных участках трасс?

Глава 5. Вентиляционные детали и сетевое оборудование

5.1. Вентиляционные решетки

Решетки делятся на приточные и вытяжные. И те и другие бывают регулируемыми или нерегулируемыми; круглой, квадратной, прямоугольной формы; металлическими (чаще стальными или алюминиевыми) или пластмассовыми; с декоративным оформлением и без него; различных расцветок и размеров; с направлением потока приточного (или с забором удаляемого) воздуха в одну, две, три или четыре стороны. В зависимости от своей конструкции решетки создают компактные, плоские, неполные веерные или иные типы струи воздуха.

Существует несколько видов регулирующих устройств приточных решеток, а именно: регулятор расхода, регулятор характеристик струи, регулятор направления.

Если воздухораспределитель снабжен больше чем одним из приведенных регуляторов, то эти устройства устанавливаются обычно в том же порядке по ходу воздуха.

Вытяжные решетки также могут иметь регуляторы расхода и направления. Некоторые конструкции решеток являются универсальными и применяются как в приточных, так и в вытяжных системах.

Устанавливаются решетки чаще на стенах, выше обслуживаемой зоны. В то же время они могут быть специально предназначенными для установки в потолке (для вытяжки, притока или универсальные).

5.2. Воздухораспределители

Подача приточного воздуха в канальных и бесканальных системах воздухораспределения осуществляется в виде струй.

В таблице 5.1 приведены схемы воздухораспределительных устройств и их основные характеристики: аэродинамический коэффициент m, температурный коэффициент n и коэффициент местного сопротивления ξ. Коэффициенты m и n характеризуют темп затухания скорости и температуры воздуха в приточной струе. Такие показатели необходимы для расчета скорости и температуры воздуха в рабочей зоне помещений.

Таблица 5.1

Основные характеристики воздухораспределительных устройств

Выбор способов подачи приточного воздуха зависит от высоты и назначения помещений, уровня и вариантов размещения оборудования, а также от требований, предъявляемых к равномерности распределения параметров воздуха.

Выбирая способы подачи и удаления воздуха одновременно, предварительно определяют приточные и вытяжные воздухораспределительные устройства, их число и варианты размещения относительно друг друга. Совместным выбором способов подачи и удаления воздуха практически обусловлен способ воздухораспределения в данном помещении.

Применяемые способы воздухораспределения характеризуются в зависимости от направления движения подаваемого в помещения воздуха: сверху вниз, если подача происходит в верхней зоне, а удаление – в рабочей; сверху вверх, если и подача, и удаление воздуха происходят в верхней зоне помещений (как правило, такой способ обеспечивает движение подаваемых потоков выше уровня рабочей зоны, а в самой рабочей зоне заданная скорость движения воздуха создается обратным потоком); сбоку вверх и т. д. При выборе способа воздухораспределения учитывают направление теплопритоков и зоны помещений, характеризуемые максимальным поступлением теплоты или влаги.

Если необходимо обеспечить в системах кондиционирования повышенную скорость воздуха при увеличенном значении высоты рабочей зоны помещений (h P. З. > 2 м), предусматривают распределение воздуха через конические сопла.

Аэродинамический коэффициент конических сопел m изменяется в широком диапазоне, причем значения его зависят от угла конусности сопла. Конические сопла характеризуются наибольшими (максимально возможными) значениями аэродинамического коэффициента. По мере увеличения угла конусности увеличивается и значение m. При этом максимальное значение m = 7,7–7,8. Одновременно с увеличением m значительно изменяется и коэффициент местного сопротивления. В таблице 5.1 представлена схема цилиндрического сопла с поджатием.

Также широко применяют приточные решетки различных конструкций, плафоны и диффузоры потолочного исполнения, способные работать как приточные и вытяжные устройства.

В помещениях небольшой высоты (до 5 м) воздухораспределение может осуществляться через перфорированные панели, вмонтированные в потолок. В этом случае достигается нормативная подвижность воздуха в рабочей зоне при большой кратности воздухообмена. Отверстия перфорации делаются диаметром от 2 до 10 мм, площадь живого сечения панели не превышает 10 % от ее полной площади.

В воздухораспределителях-светильниках воздух выпускается (удаляется) через люминесцентные лампы, вмонтированные в конструкцию подвесного потолка. Такое решение в случае вытяжки воздуха сокращает поступление в помещение тепла от освещения, так как часть его уносится вместе с вытяжным воздухом, к тому же благодаря охлаждению ламп повышается уровень освещенности.

Достаточно удовлетворительное воздухораспределение может быть достигнуто применением перфорированных воздуховодов. Отверстия в воздуховоде переменного по длине сечения располагаются в нижней его части.

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда зоны выделения вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространения по всему объему.