М. А. Малахов, главный инженер проектов «Моспроект-2» им. М. В. Посохина

А. Е. Савенков, главный специалист «Моспроект-2» им. М. В. Посохина

В последние годы появилось новое название вентиляции в жилых зданиях – гибридная вентиляция. Под этим подразумевается использование известной естественной системы вентиляции и механической – без переключающих клапанов. Это можно просто реализовать в типовых домах П-44 и др., в которых имеются тёплые верхние технические этажи с температурой около 14 ºС, полученной за счёт теплоты вытяжного воздуха, поступающего из квартир через вертикальные вентблоки индустриального изготовления (типа БВ-49-1).

Статья содержит предложения по усовершенствованию вентиляции в жилых зданиях до 22 этажей при новом проектировании и при реконструкции существующих зданий с тёплыми чердаками.

Тёплый чердак является хорошей сборной камерой, из которой воздух удаляется наружу через одну общую шахту на каждую секцию.

Такая система была заложена в 1976 году в типовых проектах (в МНИИТЭПе, в лаборатории М. М. Грудзинского) и продолжает осуществляться в новом строительстве.

Однако за эти годы выявились отдельные недостатки такой системы в связи с тем, что сейчас широко применяются новые герметичные окна, через которые отсутствует инфильтрация в необходимом объёме для нормативного воздухообмена в квартирах.

Отсюда появилась потребность в специальных регулируемых приточных клапанах, которые устанавливаются в самом окне или в стенах. Такие клапаны (типа «АЭРЭКО» или «АЛЬДЕС») стали необходимой принадлежностью для улучшения вентиляции без открывания форточек, что соответствует требованиям защиты от уличного шума и является эффективным средством экономии тепла совместно с термостатами на отопительных приборах, которые стали теперь уже обязательными в общей программе экономии тепловой энергии в здании. Экономия достигается за счёт дозированного поступления наружного воздуха при повышении относительной влажности в помещениях. При этом клапан может иметь фиксированный расход воздуха для постоянного минимального воздухообмена при отсутствии людей в квартире.

Рисунок 1

Расчётная схема эжекторной вытяжной установки:

1 – шумоглушитель;

2 – осевой вентилятор;

3 – выпрямитель потока;

4 – патрубок эжектора;

5 – сопло эжектора;

6 – ствол дефлектора;

7 – дефлектор «АС»;

8 – переходы;

D 1 – диаметр патрубка;

D 2 – диаметр сопла;

D 3 – диаметр ствола (камеры смещения);

D (L2) – диаметр струи на расстоянии L2.

Расчёт схемы приведен в журнале «АВОК», № 6, 2008.

Для нормальной работы клапана требуется перепад давления около 10 Па, и для этого необходима достаточно эффективная вытяжная вентиляция в квартире. В зимний период этот перепад обеспечивается в основном за счёт гравитационного напора, за исключением верхних 2–3 этажей, для которых рекомендована установка индивидуальных бытовых вентиляторов.

В целом, в жилых 17-этажных домах естественная вентиляция функционирует нормально до температуры 5 °С, как это предусмотрено нормами. Для стабилизации вытяжки по всем этажам с целью возможности установки приточных клапанов в «Моспроекте-2» им. М. В. Посохина была предложена гибридная естественно-механическая вытяжная система с использованием эжектора низкого давления и осевого вентилятора в общей вытяжной шахте в каждой секции дома. При этом остаются все индустриальные элементы здания (вентблоки, тёплый чердак и общая вытяжная шахта).

Рисунок 2

Схема естественно-механической (эжекторной) установки с двумя дефлекторами для 22-этажного здания

Это обстоятельство даёт возможность довольно просто осуществить реконструкцию вентиляции существующих жилых зданий, построенных в большом количестве в Москве и подлежащих капитальному ремонту согласно подготовленному правительством плану.

Эжекторные вытяжные системы реализованы по ул. Профсоюзной, 91 и в корпусе № 4 по Мичуринскому проспекту. Подробное описание систем опубликовано в журналах «АВОК» (2003, № 3; 2006, № 7; 2008, № 6).

Для зданий до 22 этажей (по указанным выше адресам) были установлены по 2 дефлектора диаметром 900 мм при скорости в стволе дефлектора 2,5 м/с и общим расходом на секцию 11 000 м 3 /ч (22 этажа).

Рисунок 3

Конструктивный разрез по венткамере с двумя дефлекторами

Конструкция данной эжекторной установки основана на естественной вентиляции до t нар = 5 °С и на включении осевого вентилятора при t нар > 5 °C или при необходимости, по условиям эксплуатации. Коэффициент эжекции установки принимается b = 0,8–1,0, и вентилятор принимается производительностью 50–55 % от расчётного расхода воздуха при напоре 170–220 Па для создания эжекции. Установленная мощность вентилятора 1,25 кВт на одну эжекторную установку.

Следует отметить необходимость комплектации вентиляторов ступенчатыми регуляторами оборотов, так как при наружной температуре ниже 5 °С за счёт гравитационного напора производительность вентилятора увеличивается вдвое. Эти данные получены при испытаниях систем в корпусе № 4 по Мичуринскому проспекту (в двух секциях по 22 этажа).

Рисунок 4

Предложения по реконструкции существующих жилых зданий с тёплыми чердаками (17 этажей, П-44 и др.)

В целом эти испытания показали следующее:

1. В естественном режиме система работает вполне удовлетворительно.

2. При включении вентилятора, вытяжка на верхнем этаже затухает. Причиной этого явилось отсутствие на тех-этаже заводского оголовка, замененного коробом из кирпича. В результате значительного увеличения скорости в сборном канале вентблоков верхний спутник блока заглушало воздухом. Отсюда вывод: обязательно устанавливать заводские оголовки и дополнительно от спутников верхнего этажа отводить вертикальные участки вверх длиной около 1,0 м, то есть выше оголовков.

3. В качестве дефлекторов над шахтами следует устанавливать тип АС «Вентстроймонтаж», так как они показали лучшие результаты при замерах.

4. В качестве вытяжных решеток на спутниках вентблоков необходимо устанавливать вытяжные регулируемые диффузоры (например, ДПУ-М «Арктос») для возможности первичной регулировки системы по вертикали.

В указанных публикациях журнала «АВОК» по эжекторным системам приводится подробный разбор и необходимые расчёты, которыми можно пользоваться при проектировании, а также необходимые данные для подбора оборудования для зданий различной этажности.

Осевые вентиляторы серии «FE» (Германия), имеющие удовлетворительные шумовые характеристики, поставляются фирмой «КОРФ».

2. Использовать приточные щелевые или другие клапаны с автоматическим переменным расходом воздуха.

3. Для регулирования объёма вытяжки можно использовать вытяжные решетки фирм «АЭРЭКО» или «АЛЬДЕС»; допустимы другие регулируемые устройства, например ДПУ-М «АРКТОС».

Литература

1. Малахов М. А. Проект естественно-механической вентиляции жилого дома в Москве /АВОК. – 2003. – № 3.

2. Малахов М. А. Системы естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками /АВОК. – 2006. – № 7.

3. Малахов М. А., Савенков А. Е. Опыт проектирования естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками / АВОК. – 2008. – № 6.

4. Бутцев Б. И. АЭРЭКО в России. Десять лет спустя / проспект.

Описание:

Естественно-механические системы вентиляции эжекторного типа являются универсальным решением для жилых зданий, обеспечивая требуемый воздухообмен в квартирах вне зависимости от погодных условий в любое время года. В публикуемой статье приводятся данные по расчету и конструированию эжекторных установок для таких систем.

Опыт проектирования естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками

Расчет эжекторных вытяжных вентиляционных установок низкого давления с дефлекторами

За основу методики расчета эжекторных установок приняты формулы для эжекторных систем аварийной вентиляции, приведенные в справочнике С. А. Рысина . Согласно табл. 1 для зданий выше 12 этажей следует применять установки с двумя дефлекторами и одним вентилятором на 1 секцию.

На рис. 2 приведена схема вентиляции с двумя дефлекторами. Показанные на рисунке глушители перед осевым вентилятором могут быть отменены при хорошей шумовой характеристике вентилятора. В качестве выпрямителя потока после вентилятора целесообразно устанавливать круглые шумоглушители с центральной пластиной длиной 1 000 мм (поставка «Венткомплект-Н»).

Следует отметить на рис. 1 три размера L 1 , L 2 и L 3 , которые следует соблюдать, а именно:

– длина L 1 принимается не менее 1,0 м для исключения обратных потоков воздуха;

– длина L 2 определяется расчетом и должна быть не менее начального участка струи первичного воздуха до полного ее распада перед срезом нижнего диска дефлектора.

Длина (L 2) участка смешения двух потоков воздуха в стволе дефлектора (D 3) определена по формуле для стесненной транзитной струи :

L 2 = 1,785 х D 3 – 1,9 x D 2(СОПЛА) .

Полученные значения L 2 равны 0,8–1,0–1,1–1,2 м для соответствующих диаметров дефлекторов: Ø630–800–900–1 000.

Конструктивная высота шахт-дефлекторов превышает указанные расстояния. Важным параметром, как представляется, может быть относительный диаметр D (L2) смешанной струи на расстоянии L 2 от среза сопла перед выходом из дефлектора. Эти величины определены также по формуле в книге В. Ф. Дроздова , для стесненной транзитной струи: D (L2) = D 2(СОПЛА) х (1 + 7,52 x a x L2 / D 2(СОПЛА)), м, где а – опытный коэффициент турбулентности, равный 0,08.

Полученные значения D (L2) равны 0,64–0,82–0,93–1,0 м, т. е. соответствуют диаметрам ствола дефлекторов 630–800–900–1 000 мм, и, вероятно, это будет способствовать уменьшению потерь на выходе в атмосферу.

В 22-этажной секции (в доме К-4 на Мичуринском проспекте) в марте 2008 года были выполнены замеры расходов и скоростей воздуха в венткамере с целью сравнения их с проектными параметрами.

С учетом полученных результатов можно сделать выводы о том, что:

1. При наружной температуре 5 °С и температуре на чердаке 13 °С система работала удовлетворительно в естественном режиме. На рис. 3 указаны результаты замеров и проектные величины, которые практически совпадают (проектный расход на секцию L 3 = 11 000 м 3 /ч, по 500 м 3 /ч на этаж). Выявилась допустимость скоростей в стволе дефлектора V 3 = 2,7 м/с и в кольцевом сечении ствола V 2 = 3,2 м/с. Определилась часть естественной вытяжки через неработающий осевой вентилятор ~15 % от расчетной. Подтвердилась работоспособность системы в естественном режиме при расчетной t НАР = 5 °С.

2. Замеры при включенном вентиляторе показаны на рис. 4:

– производительность вентилятора (13 300 м 3 /ч) превысила принятую по характеристике в 2 раза, и на 20 % увеличился расчетный расход на секцию. Можно предположить, что осевой вентилятор работал совместно с гравитационным напором, который для секции высотой 82 м до дефлектора равен около 50 Па. Следует иметь в виду эти результаты и предусматривать регуляторы скорости вентиляторов для приведения его характеристики в заданный режим;

– большие скорости на выходе из сопла (26,4 м/с) не способствовали повышению коэффициента эжекции, а наоборот, он был b = 0,28 вместо проектного b = 0,80, вероятно, из-за большой скорости на выходе из дефлектора и торможения эжекции в стволе шахты;

– однако выявилась еще одна разновидность «гибридной вентиляции» при подаче полного объема вытяжки, но с повышенным расходом электроэнергии.

3. На рис. 5 показаны результаты замеров, которые были получены путем искусственного дросселирования входного конфузора вентилятора до 35 % его открытого сечения и при этом:

– производительность вентилятора была снижена до проектной, и все другие величины также приблизились к заданным, в том числе основной показатель – коэффициент эжекции b = 0,77–0,8.

Полученные результаты замеров подтвердили основное:

– предположение о возможности использования расчетных формул, которые приняты применительно к системам аварийной вентиляции эжекторного типа;

– возможность принятой конструкции вытяжного устройства удовлетворительно работать в двух режимах – естественном и механическом.

4. Было сделано 2 замера на вытяжных диффузорах вентблоков кухонь 22-го и 1-го этажей при открытых сечениях Ø120 мм и получены расходы воздуха:

– на 22-м этаже L = 83 м 3 /ч при V = 2,14 м/с;

– на 1-м этаже:

а) L = 50 м 3 /ч, V = 1,28 м/с при закрытых окнах и входной двери;

б) L = 94 м 3 /ч, V = 2,37 м/с при открытой двери в коридор.

При установке диффузоров (типа ДПУ-М125) на место объемы вытяжки должны будут равны ≈ 60 м 3 /ч при D Р = 3,0–4,0 Па.

Выводы

1. Предложенная естественно-механическая система вытяжной вентиляции эжекторного типа является универсальным решением для жилых зданий массового строительства, а также позволяет просто выполнить реконструкцию большого количества существующих зданий с теплыми чердаками.

2. Приведенные в настоящей статье данные по расчету и конструированию эжекторных установок проверены натурными замерами и являются достаточными для проектирования таких систем вентиляции в зданиях с теплыми чердаками.

3. Данные системы вентиляции малозатратны и экономичны в эксплуатации по расходу электроэнергии.

В разработке проектов жилых зданий с естественно-механической вентиляцией участвовали инженеры Мастерской № 11, ГУП «Моспроект-2 им. М. В. Посохина»: А. Е. Савенков, главный специалист; Н. Г. Денисова, начальник группы; А. В. Медунов, ведущий инженер.

Для подбора центробежных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.

Полное давление Рп, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:

РП = ΔРвс+ ΔРн = ΔР,

Где ΔРвс и ΔРн — потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ΔР — суммарные потери давления.

Эти потери давления состоят из потерь давления на трение (за счет шероховатости воздуховодов) и в местных сопротивлениях (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы, и т. д.).

Потери ДР (кгс/м2) определяют суммированием потерь давления ΔР, на отдельных расчетных участках:

где ΔРТрi и ΔРмсi соответственно потери давления на трение и в местных сопротивлениях на расчетном участке воздуховода; ΔРуд — потери давления на трение на 1 пог. м. длины; l — длина расчетного участка воздуховода, м; Σζ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; v — скорость воздуха в воздуховоде, м/с; р — плотность воздуха, кг/м3.

Величины ΔРуд и ζ приводятся в справочниках.

Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.

2. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют их поперечные размеры, исходя из допустимых скоростей движения воздуха (порядка 6—10 м/с).

3. По формуле (3) рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят перерасчет сети.

Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вептилятора по его аэродинамической характеристике.

Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами — производительностью, давлением, мощностью и к. п. д. при определенных скоростях вращения п, об/мин. Например, требуется подобрать вентилятор производительностью L = 6,5 тыс. м3/ч при Р = 44 кгс/м2. Для выбранного центробежного вентилятора Ц4-70 № 6 требуемый режим работы будет соответствовать точке А (рис. 8, а). По этой точке находят скорость вращения колеса п — 900 об/мин и к. п. д. η = 0,8.

Наиболее важна зависимость между давлением и производительностью — так называемая напорная характеристика вентилятора Р — L. Если на эту характеристику наложить характеристику сети (зависимость сопротивления от расхода воздуха) (рис. 8, б), то точка пересечения этих кривых (рабочая точка) определит давление и производительность вентилятора при работе в данной сети. При увеличении сопротивления сети, что может произойти, например при засорении фильтров, рабочая точка сместится вверх и вентилятор будет подавать воздуха меньше, чем это нужно (L2 < L1).

При выборе типа и номера центробежных вентиляторов необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий к. п. д., относительно небольшую скорость вращения (u=πDn/60), а также чт°бы скорость вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.

Рис. 8. Диаграммы расчета вентиляционной сети: а — аэродинамическая характеристика вентилятора; б — работа вентилятора в сети

В тех случаях, когда эксплуатируемый вентилятор не обеспечивает необходимой производительности, можно ее увеличить, помня, что производительность вентилятора прямо пропорциональна скорости вращения колеса, полное давление — квадрату скорости вращения, а потребляемая мощность — кубу скорости вращения:

Разновидностью центробежных вентиляторов являются так называемые диаметральные вентиляторы (см. рис. 7, г). Эти вентиляторы имеют широкие колеса и их производительность выше, чем у центробежных вентиляторов, но к. п. д. ниже вследствие возникновения внутренних циркуляционных потоков.

Установочная мощность электродвигателя для вентилятора (кВт) рассчитывается по формуле

где L — производительность вентилятора, м3/ч; Р — полное давление вентилятора, кгс/м2; ηв — к. п. д. вентилятора (принимается по

характеристике вентилятора); ηп — к. п. д. привода, который при плоскоременной передаче равен 0,9; при клиноременном — 0,95; при непосредственной установке колеса на валу электродвигателя — 1; при установке колеса через муфту — 0,98; к — коэффициент запаса (к = 1,05 1,5).

Эжекторы применяют в вытяжных системах в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль, способную к взрыву не только от удара, но и от трения или легко воспламеняющиеся и взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т. д.).

Для покрасочной камеры очень важным является микроклимат внутри бокса. Чтобы специалисту можно было комфортно работать, а краска без проблем ложилась на поверхность, требуется установить такую систему, которая сможет удалять отработанные потоки воздуха из помещения и направлять их в выходные каналы. Суть работы эжектора заключается в том, что чистый воздух, подаваемый вентиляционную камеру, перемешивается с взрывоопасными парами и вредными примесями. В результате смена отработанного воздуха выполняется намного быстрее.

Устройство эжекторов

Чтобы понимать устройство эжекторов, следует разобраться в том, как происходит удаление уже отработанного воздуха в покрасочном боксе. Для максимально эффективного удаления отработанного потока воздуха, используются эжекторные установки. Конструкция изготовляется из листовой стали, толщина материала составляет 1,2 мм. Монтаж выполняется при помощи сварки, хотя использоваться могут и разъемные устройства.

Что касается отдельных элементов, то выделить можно следующее:

Есть сопло, которое предназначено для преобразование потенциальной энергии потока в кинетическую. На практике это нужно для создания высокоскоростной струи.
Пассивный воздушный поток засасывается за счет создания вакуума. Отработанный воздух попадает в приемную камеру.
Рабочая камера эжектора нужно для смешения активного и пассивного потока, где присутствуют вредные примеси и опасные для человека газы. В результате энергообмена получается один поток с одинаковым по силе напором.
Поток попадает в диффузор, где происходит одновременное снижение скорости и увеличение давления.

Принцип работы

Зависит от многих составляющих - от герметичности камеры в целом, от фильтров, за чистотой которых нужно следить, от вентиляторов. Но все перечисленные элементы будут бесполезными, если эжектор не будет работать так, как это нужно. Все держится на потоке рабочей среды, который поступает в приемную камеру с большой скоростью. Благодаря такой высокой скорости потока, создается вакуум, затягивающий отработанный воздух.

Дальнейшее действие механизма было описано при разборе составных частей эжектора. В камере смешивания сталкиваются два потока, один из которых содержит вредные примеси. После этого поток попадает в диффузор и уходит по вытяжным каналам.

Особенности установки

Основная проблема при установке системы вентиляции, и эжекторов в частности, не в самом процессе монтажа, а в грамотных расчетах. Покрасочную камеру нужно грамотно проектировать, чтобы установленная система вентиляции справлялась с поставленной нагрузкой. Признаком правильной проектировки является превышение объемов поступающего чистого воздуха в сравнении с потоками, уходящими через вытяжные отверстия.

В процессе проектирование нужно понять, каким будет воздушный обмен. На этот показатель влияет и размеры покрасочного бокса, и количество одновременно работающего персонала. По итогу специалист выведет значение кратности обмена, то есть, количество полной смены объемов воздуха за определенное время. При выполнении покраски больших изделий, как того же автомобиля, нужно придерживаться показателя кратности в сто раз.

Также потребуется грамотно провести выполнение расчетов сечений воздуховодов. Учитывая необходимость работы с воздушными потоками, имеющими взрывоопасные примеси, нужно устанавливать воздуховоды из жароустойчивых материалов.

Специфика обслуживания

Обслуживание эжекторов выполняется в комплексе, вместе с обслуживанием всей системы вентиляции в целом. Под обслуживанием принято понимать регулярный осмотр фильтров, которые забиваются частицами пыли и остатками краски. Чистка фильтров выполняется каждые 250 часов работы, но только один раз. По истечение 500 рабочих часов фильтр заменяется на новый.

Что касается эжекторов, то они тоже подлежать очистке. Наиболее подвержен загрязнению именно диффузор. Для его очистки принято использовать небольшой пластиковый стержень. При обслуживании эжектора нельзя использовать предметы с острыми кромками. Они могут повредить поверхность диффузора, нарушив его герметичность.

Про необходимость выбора качественной эжекторной установки нужно знать, что от ее работы полностью зависит и качество окраски поверхностей. Недостатки системы отразятся на качестве выполняемых работ. Если нет возможности самостоятельно проконтролировать качество элементов и правильность их установки, то следует обратиться за услугами в сертифицированные компании, которые специализируются в этой сфере - таким образом можно получить гарантию того, что все работы будут произведены правильно.

В системах механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами и в некоторых случаях эжекторами.

3.1 Приточная вентиляция. Установки приточной вентиляции обычно состоят из следующих элементов (рис.4):

Рис. 4. Механическая вентиляция

Воздухозаборного устройства (воздухоприемника) 1 для забора чистого воздуха, устанавливаемого снаружи здания в тех местах, где содержание вредных веществ минимально (или они отсутствуют вообще); воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение; наиболее часто воздуховоды делаются металлическими, реже – бетонными, кирпичными, шлакоалебастровыми и т.п; фильтров 3 для очистки воздуха от пыли; калориферов 4, где воздух нагревается (наибольшее распространение получили калориферы, в которых теплоносителем является горячая вода или пар; используются также и электрокалориферы); вентилятора 5; приточных отверстий или насадков 6, через которые воздух попадает в помещение (воздух может подаваться сосредоточенно или равномерно по помещению); регистрирующих устройств, устанавливаемых в воздухоприемном устройстве и на ответвлениях воздуховодов.

Фильтр, калорифер и вентилятор обычно устанавливают в одном помещении, в так называемой вентиляционной камере. Воздух подается в рабочую зону, причем скорости выхода воздуха ограничены допустимым шумом и подвижностью воздуха на рабочем месте.

3.2. Вытяжная вентиляция. Установки вытяжной вентиляции состоят (рис.4, б) из вытяжных отверстий или насадков 7, через которые воздух удаляется из помещения; вентилятора 5, воздуховодов 2; устройства для очистки воздуха от пыли или газов 8, устанавливаемого в тех случаях, когда выбрасываемый воздух необходимо очищать с целью обеспечения нормативных концентраций вредных веществ в выбрасываемом воздухе и в воздухе населенных мест, устройства для выброса воздуха (вытяжной шахты) 9, которое должно быть расположено на 1 – 1,5 м выше конька крыши.

При работе вытяжной системы чистый воздух поступает в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях. В ряде случаев это обстоятельство является серьезным недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.

3.3. Приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией (рис. 4, а и б), работающими одновременно. Место расположения приточных и вытяжных воздуховодов, отверстий и насадков, количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбирается с учетом требований, предъявляемых к системе вентиляции.

Место для забора свежего воздуха выбирается с учетом направления ветра, с наветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнений.

Приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией (рис. 4,в) характерна тем, что воздух, отсасываемый из помещения 10 вытяжной системой, частично повторно подают в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздуховодом 11. Регулировка количества свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха производится клапанами 12. В результате такой системы вентиляции достигается экономия расходуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.

Для рециркуляции разрешается использовать воздух помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, причем концентрация этих веществ в подаваемом в помещение воздухе не превышает 0,3 q пдк.

Кроме того, применение рециркуляции не допускается, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы, имеются резко выраженные неприятные запахи.

Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в вентиляционной сети не более кПа. Наиболее распространенными являются осевые и радиальные (центробежные) вентиляторы.

Осевой вентилятор (рис. 5,а) представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воздух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Это наиболее простая конструкция осевого вентилятора. Широко применяются более сложные вентиляторы, снабженные направляющими и спрямляющими аппаратами. Преимуществами осевых вентиляторов являются простота конструкции, возможность эффективного регулирования производительности в широких пределах посредством поворота лопаток колеса, большая производительность, реверсивность работы. К недостаткам относятся относительно малая величина давления и повышенный шум. Чаще всего применяют эти вентиляторы при малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па), хотя возможно использование этих вентиляторов при больших сопротивлениях (до 1 кПа).

Рис. 5. Вентиляторы

Радиальный (центробежный) вентилятор (рис. 5) состоит из спирального корпуса 1 с размещенными внутри лопаточным колесом 2, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие 3, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в корпусе и выбрасывается через выпускное отверстие 4.

В зависимости от развиваемого давления вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления – до 1кПа (рис. 5,в); среднего давления – 1 – 3 кПа; высокого давления - - 12 кПа.

Вентиляторы низкого давления и среднего давления применяют в установках общеобменной и местной вентиляции, кондиционирования воздуха и т.п. Вентиляторы высокого давления используют в основном для технологических целей, например, для дутья в вагранки.

Перемещаемый вентиляторами воздух может содержать самые разнообразные примеси в виде пыли, газов, паров, кислот и щелочей, а также взрывоопасные смеси. Поэтому в зависимости от состава перемещаемого воздуха вентиляторы изготовляют из определенных материалов и различной конструкции:

а) обычного использования для перемещения чистого или малозапыленного воздуха (до 100 мг/м 3) с температурой не выше 80ºС; все части таких вентиляторов изготовляют из обычных сортов стали;

б) антикоррозионного исполнения – для перемещения агрессивных сред (пары кислот, щелочей); в этом случае вентиляторы изготовляют из стойких против этих сред материалов – железохромистой и хромникелевой стали, винипласта и т.д;

в) искрозащитного исполнения – для перемещения взрывоопасных смесей, например, содержащих водород, ацетилен и т.д.; основное требование, предъявляемое к таким вентиляторам, – полное исключение искрения при их работе (вследствие ударов или трения), поэтому колеса, корпуса и входные патрубки вентиляторов изготовляют из алюминия или дюралюминия; участок вала находящийся в потоке взрывоопасной смеси, закрывают алюминиевыми колпаками и втулкой, а в месте прохода вала через кожух устанавливают сальниковое уплотнение;

г) пылевые – для перемещения пыльного воздуха (содержание пыли более 100 мг/м 3); рабочие колеса вентиляторов изготовляют из материалов повышенной прочности, они имеют мало (4–8) лопаток.

По типу привода вентиляторы выпускают с непосредственным соединением с электродвигателем (колесо вентилятора находится на валу электродвигателя или вал колеса соединен с валом электродвигателя при помощи соединительной муфты) и с клиноременной передачей (на валу колеса есть шкив). Радиальные вентиляторы бывают правого и левого вращения. Вентилятор считается правого вращения, когда колесо вращается по часовой стрелке (если смотреть со стороны, противоположной входу).

В зависимости от конкретных условий работы каждой вентиляционной установки выбирают привод вентилятора и направление вращения колеса, которое в любом случае будет правильным, если направлено по ходу разворота спирали кожуха.

В настоящее время промышленность выпускает различные типы осевых (МЦ, ЦЗ–0,4) и радиальных вентиляторов (Ц4 –70, Ц4–76, Ц8–18 и т.д.) для установок вентиляции и кондиционирования воздуха промышленных предприятий.

Вентиляторы изготовляют различных размеров, и каждому из вентиляторов соответствует определенный номер, показывающий величину диаметра рабочего колеса в дециметрах. Например, вентилятор Ц4–70 №6,3 имеет диаметр колеса 6,3 дм, или 630 мм. вентиляторы различных номеров, выполненные по одной и той же аэродинамической схеме, имеют геометрически подобные размеры и составляют одну серию или тип, например, Ц4–70.

Для подбора осевых вентиляторов, как правило, нужно знать требуемую производительность, равную количеству воздуха, определяемую расчетным путем, полное давление. Номер вентилятора и электродвигатель к нему выбирают по справочникам. Для подбора радиальных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.

Полное давление ρ в, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:

P в = ∆p вс + ∆p н = ∆p п, (8)

где ∆p вс и ∆p н – потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ∆p п – суммарные потери давления в вентиляционной сети.

Потери давления складываются из потерь на трение (за счет шероховатости поверхностей воздуховодов) и местные сопротивления (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы и т.д.).

Потери ∆p п (Па) определяют суммированием потерь давления на отдельных расчетных участках сети:

∆p i = ∆p тр i + ∆p мс i = ∆p тр i y l i + (10)

где ∆p тр i и ∆p мс i – соответственно потери давления на трение и на преодоление местных сопротивлений на расчетном i-м участке воздуховода; ∆p тр i y –потери давления на трение на 1 м длины; l i –длина расчетного участка воздуховода, м; -сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; -скорость воздуха в воздуховоде, м/с; ρ –плотность воздуха, кг/м 3 .

Величины ∆p тр i y и ζ приводятся в справочниках. Порядок расчета вентиляционной сети следующий.

2. Зная требуемое количество воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют поперечные размеры с учетом допустимых скоростей движения воздуха (3 – м/с).

3. По формуле рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.

4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.

5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят пересчет сети. Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вентилятора по его аэродинамической характеристике.

Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами – производительностью, давлением, мощностью и КПД при определенных частотах вращения n (рад/с или об/мин).

При выборе типа и номера вентилятора необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий КПД, относительно небольшую скорость вращения (u = πDn/60), а также чтобы частота вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.

Рис. 6 Эжектор

Принцип действия эжектора заключается в следующем. Воздух, нагнетаемый расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубе 1 к соплу 2 и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере 3, куда подсасывается воздух из помещения. В конфузоре 4 и горловине 5 происходит перемешивание эжектируемого (из помещения) и эжектруемого воздуха. Диффузор 6 служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 0,25.