Монтаж, пуск и наладка систем вентиляции кондиционирования воздуха
Алексей Васильевич Антипов
В учебном пособии приведена классификация систем вентиляции и кондиционирования воздуха по основным признакам. Подробно описано оборудование, применяемое в системах, его функции и принципы работы. Детально рассматривается процесс монтажа вентиляционного оборудования, от стадии подготовки и составления требуемой технической документации до непосредственно производственных работ. Приведены передовые монтажные технологии, а также рекомендации по использованию инструмента и механизирующих приспособлений.Особое внимание уделено испытаниям и наладке системы: методикам измерения параметров, необходимых для исправного функционирования, контрольно-измерительным приборам, возможным неисправностям в работе, их причинам и способам устранения.Пособие предназначено для подготовки, переподготовки специалистов по монтажу и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Алексей Антипов
Монтаж, пуск и наладка систем вентиляции кондиционирования воздуха
Глава 1. Мотивация специалиста по вентиляции, вентиляционным установкам
Многие считают, что основная мотивация в любой профессиональной деятельности – денежный бонус и продвижение по карьерной лестнице. С одной стороны, это действительно главные причины, по которым люди ходят на работу (иногда не очень любимую) каждый день. С другой – для этих пряников также нужен стимул. Так что же именно движет специалистом по вентиляции, когда он начинает работать? Американский психолог Абрахам Маслоу выделил общие для всех людей глубинные мотивы, которые определяют их поведение. Психолог полагал, что физическое выживание – это базовая потребность человека. После того как она будет удовлетворена, человек переключится на следующую. Всего таких потребностей пять.
1.1. Физиологические потребности
К ним относятся воздух, еда, питье, кров, одежда, тепло, сон – все, что необходимо людям для выживания. В эту же группу Маслоу относил и секс. Психолог считал эти потребности самыми важными – в ситуации крайней нужды человек, прежде всего, будет думать о том, как выжить. Пока физиологические потребности не будут удовлетворены, вряд ли у него возникнут другие желания.
1.2. Безопасность и защищенность
Как только физиологические потребности человека удовлетворены, на первый план выходит желание чувствовать безопасность и уверенность в будущем. Люди хотят контролировать свою жизнь, видеть вокруг себя порядок и предсказуемость. В обществе это означает отсутствие прямых угроз жизни и здоровью, защиту от природных катаклизмов, социальную стабильность, финансовую безопасность и прочее. Полиция, спасательные службы, медицинские и в целом муниципальные учреждения закрывают именно эти потребности людей.
1.3. Социальные потребности
Изначально Маслоу назвал их «потребностью в любви». Он полагал, что после удовлетворения физиологических потребностей и получения безопасности человек ожидает любви и привязанности со стороны других людей. К этому блоку пирамиды относятся социальные отношения: семейные и родственные связи, дружба, чувство доверия к другим и принятие человека окружающими.
1.4. Уважение и признание
Маслоу разделил эти потребности на два вида: самоуважение (чувство собственного достоинства, личные достижения, независимость от других) и стремление к уважению со стороны других. Человек хочет чувствовать себя значимым как в своих глазах, так и в глазах других людей. Самоуважение напрямую связано с чувством уверенности в себе и собственных силах, с принятием себя и собственной ценностью. Уважение со стороны других связано с желанием получать одобрение, быть успешным и оцененным по достоинству.
1.5. Самоактуализация
Самоактуализация по Маслоу – это возможность человека заниматься тем, для чего он создан. Музыкант чувствует потребность заниматься музыкой, художник – рисовать, поэт – писать. Если человек хочет быть счастливым, он должен делать то, для чего он появился на свет. Это желание развить свой потенциал – высшая потребность в иерархии Маслоу. При этом психолог отмечает, что конкретное поведение, в которое разовьется эта потребность, варьируется от человека к человеку. У одного это выразится в желании стать идеальным родителем, у другого будет связано со спортивными достижениями, третьему будет в радость творить или изобретать (рис. 1).
Рис. 1. Пирамида потребностей А. Маслоу
Для начала рассмотрим доход, который можно получить, занимаясь вентиляцией. То есть взойдем на первую ступень.
В таблице ниже приведены цены на монтаж вентиляции и сопутствующие услуги по данным за сентябрь 2023 года в Москве и Московской области.
Стоимость монтажа вентиляции
Мы видим, что, обладая навыками слесаря, можно обеспечить удовлетворение базовых потребностей, то есть первой ступени пирамиды. Чтобы удовлетворить остальные потребности, нам необходимо знать материал, изложенный в следующих главах.
Вопросы к главе 1
1. Назовите пять ступеней в иерархической модели потребностей человека согласно теории Абрахама Маслоу.
2. Как вы видите реализацию этой модели на примере работы в сфере монтажа систем вентиляции?
3. Приведите пример самоактуализации в вашей текущей профессии.
4. Назовите преимущества профессии монтажника систем вентиляции перед иными специальностями в свете изложенной модели.
5. Проведите сравнительный анализ цен (на примере монтажа вентиляций) по нескольким источникам в интернете. Сформулируйте структуру стоимости услуги, как вы ее видите.
Глава 2. Назначение и устройство систем вентиляции
2.1. Назначение систем вентиляции
Состояние воздуха характеризуют его основные параметры: температура, относительная влажность, подвижность (скорость).
Человек хорошо себя чувствует только в довольно узком диапазоне сочетаний различных параметров воздуха.
Они могут быть оптимальными, при которых человеку комфортно; и допустимыми, при которых его самочувствие и производительность труда незначительно отличаются от нормальных. Так, для производственных помещений в холодный период года при работе средней тяжести установлены следующие оптимальные параметры воздуха: температура 18–20 °С, относительная влажность 40–60 % и подвижность не более 0,2 м/с. Допустимые параметры воздуха для тех же условий имеют более широкий диапазон: температура 17–23 °С, относительная влажность не выше 75 % (нижний предел не лимитируется) и подвижность не более 0,3 м/с. На практике наиболее часто предусматривается поддержание допустимых параметров.
Производственные процессы могут сопровождаться выделением в воздух рабочей зоны помещений вредных для человека газов и паров, количество которых зависит от особенностей технологического процесса, степени герметизации оборудования и пр. Содержание их не должно превышать предельно допустимой концентрации (ПДК). Эта величина определяется как максимально возможное количество вредного вещества в единице объема воздуха (мг/м
), которое в течение всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья людей, работающих в данных условиях, и не сказывается на последующих поколениях.
Кроме того, от технологического оборудования может поступать большое количество тепла, а также влага и пыль. Человек, участвующий в производственном процессе, сам является генератором тепла, влаги и углекислого газа. Теплоотдача одного рабочего в окружающую среду составляет 150–300 Вт и более. Каждый час с поверхности тела человека испаряется от 60 до 400 г водяных паров, а от органов дыхания поступает от 20 до 40 л углекислого газа.
Избыточное тепло, влага, вредные газы и пары поступают в воздух, который их ассимилирует, при этом повышается его температура, увеличиваются влагосодержание, загазованность, запыленность. Происходит изменение химического состава и физических свойств воздуха.
Для поддержания в помещениях нормальных параметров воздушной среды, соответствующих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям, устраивают вентиляцию, которая создает организованный воздухообмен – удаляет загрязненный воздух и подает вместо него обработанный (нагретый или охлажденный, увлажненный или осушенный), свежий и чистый.
Вентиляция в большинстве случаев может обеспечить в помещениях только допустимые санитарно-гигиенические условия. Параметры воздуха, строго определенные по температуре и относительной влажности, в том числе и оптимальные, обеспечиваются применением систем кондиционирования.
2.2. Классификация вентиляционных систем
Вентиляционные системы по назначению делятся на:
– приточные, осуществляющие подачу свежего воздуха в помещения;
– вытяжные, удаляющие из помещений загрязненный воздух;
– воздушные либо воздушно-тепловые завесы, предотвращающие проникание холодного воздуха через открытые проемы зданий или двери в холодный период года.
Как приточные, так и вытяжные вентиляционные системы могут быть общеобменные и местные. Первые предназначены для подачи и удаления воздуха равномерно по обслуживаемому помещению, для создания по всему объему рабочей зоны воздушной среды с примерно одинаковыми параметрами. Вторые удаляют воздух в местах образования вредностей у технологического оборудования, не позволяя им распространяться по всему объему помещения, загрязнять весь воздух цеха. Они также подают свежий приточный воздух вблизи рабочих мест, создают воздушный душ или оазис – ограниченную зону в производственном помещении, где параметры воздушной среды соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям.
Исходя из вышесказанного, местная вытяжная вентиляция намного эффективнее общеобменной, однако конструктивно она не всегда выполнима.
По способу перемещения воздуха все вентиляционные системы бывают либо естественные, либо механические.
Во-первых, движение происходит вследствие разности плотности внутреннего (нагретого и более легкого) и наружного (холодного и более тяжелого) воздуха.
Во-вторых, воздух перемещается вентилятором либо другим оборудованием (дымососом, воздуходувкой, эжектором и т. д.), приводимым в действие электродвигателем. Механические вентиляции применяются значительно чаще, так как радиус их действия гораздо больше, а сечение воздуховодов меньше, чем в естественных системах той же пропускной способности, за счет более высокой скорости движения воздуха. Так, в воздуховодах естественных систем вентиляции она составляет 0,5–2 м/с, а в воздуховодах механических систем – 4–20 м/с.
При работе вентиляции любого вида в помещении происходит смена воздуха. Отношение количества поданного в помещение в течение 1 часа свежего воздуха к внутреннему объему помещения называется кратностью воздухообмена. В реальных условиях эта величина может изменяться от 0,5 до 20 и более.
Помимо организованного воздухообмена, осуществляемого вентиляционными системами, воздух может проникать в помещения путем инфильтрации через неплотности окон, стен, дверей, ворот и т. д., вследствие гравитационного (естественного) давления и за счет ветрового напора. Таким же образом воздух может и удаляться.
Если в помещении нет вредных выделений, то приточные системы вентиляции выполняют таким образом, что часть воздуха они забирают снаружи, а часть берут внутри. Такое вторичное использование воздуха из самого помещения называется рециркуляцией: оно позволяет уменьшить перепад температур между приточным и внутренним воздухом в холодный период года, увеличить относительную влажность воздуха и, главное, экономить тепло (зимой) или холод (летом).
2.3. Устройство вентиляционных систем
Системы естественной вентиляции могут быть бесканальными, если воздух проходит только через открытые проемы в наружных ограждениях; или канальными, когда воздух перемещается по каналам или воздуховодам.
Работа естественной вентиляции в значительной степени зависит от действия ветра. Ветер, набегая на здание, создает на наветренной стороне зону избыточного давления, а на подветренной – зону отрицательного давления.
Управляемый естественный воздухообмен в цехах промышленных зданий называется аэрацией. Подобные здания оборудованы фонарями со створками (фрамугами), открываемыми вручную или специальными механизмами. Такими же створками снабжены оконные проемы в наружных стенах. Открывая их частично или полностью, можно создать требуемый воздухообмен. Аэрация рассчитывается только на действие гравитационного давления, так как ветровое давление носит эпизодический характер и, как правило, усиливает воздухообмен. Аэрацию предусматривают обычно в промышленных зданиях со значительным выделением тепла.
Преимуществом аэрации является то, что воздухообмен создается без помощи вентиляторов, не расходуется электроэнергия. Однако аэрация обеспечивает только общеобменную вентиляцию и не предусматривает очистку приточного и вытяжного воздуха.
Механические системы могут обеспечить местную вентиляцию.
Приточные системы механической вентиляции подают очищенный, с заданной температурой, а в некоторых случаях и влажностью воздух в рабочую зону цеха для обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий пребывания людей и функционирования технологического оборудования. Вытяжные системы механической вентиляции удаляют запыленный и загрязненный воздух, очищая его в случае необходимости перед выбросом в атмосферу.
Приточные системы вентиляции состоят из следующих основных элементов: воздухозаборного устройства; приточной камеры, которая включает в себя утепленный клапан, фильтр, воздухонагреватель (калорифер) и вентилятор; сети воздуховодов и воздухораспределителей, а также регулирующих устройств (называемых диафрагмами).
Воздухозаборное устройство располагают в наименее запыленной зоне площадки, но по возможности ближе к приточной камере или на крыше. На входе в воздухозаборную шахту или канал устанавливают жалюзийную решетку для защиты от атмосферных осадков и попадания посторонних предметов. Воздухозаборная шахта или канал выполняются в строительных конструкциях из кирпича или бетона. Иногда один воздухозаборный канал питает наружным воздухом несколько приточных систем.
Между воздухозаборным устройством и фильтром приточной камеры устанавливают утепленный клапан (заслонку) с ручным или электрическим приводом. При неработающем вентиляторе клапан должен быть закрыт для защиты оборудования приточной камеры от попадания холодного наружного воздуха.
Приточная камера состоит из жалюзийной решетки, фильтра для очистки воздуха, калориферов для его нагрева и вентилятора с электродвигателем. Приточные камеры можно устанавливать на фундаменте либо площадке или подвешивать к потолочным конструкциям. Для этих камер не требуется ограждение.
Воздуховоды приточных систем обычно изготавливают из кровельной тонколистовой оцинкованной стали толщиной 0,35–1,4 мм. Они могут быть круглого или прямоугольного сечения. Металлические воздуховоды быстро монтируются, достаточно прочны и обладают хорошей герметичностью. При прокладке воздуховодов под полом их выполняют из бетона или кирпича.
Воздухораспределители (приточные насадки) предназначены для раздачи приточного воздуха. Он может подаваться в рабочую зону; для этого воздухораспределители должны иметь короткий факел и незначительную скорость выходящего воздуха, чтобы исключить ощущение сквозняка. При подаче воздуха в верхнюю зону помещения, наоборот, скорость должна быть выше, чтобы струя достигала рабочей зоны. Воздухораспределители устанавливают в подвесных потолках, некоторые монтируют на небольшой высоте над рабочей зоной.
Разновидностью приточных вентиляционных систем является воздушное душирование, которое обеспечивает подачу сосредоточенного потока воздуха на рабочее место. Рабочим местом называется площадка диаметром 1 м, на которой человек находится не менее 4 часов в смену либо 2 часа непрерывно. Такая подача воздуха необходима при интенсивном тепловом (от 300 до 3000 Вт/м
и более) облучении рабочих либо при открытых производственных процессах с выделением вредных газов и паров, когда невозможно устроить местные укрытия. Принципиально схема воздушного душирования не отличается от приточной вентиляционной системы, но вместо воздухораспределителей здесь устанавливают душирующие поворотные патрубки.
Воздушные и воздушно-тепловые завесы предназначены для защиты ворот и открытых проемов промышленных зданий от поступления холодного воздуха в зимний период. Различают два типа завес: шибирующие, у которых плоская струя воздуха подается либо снизу, либо с боков проемов и ворот под некоторым углом навстречу холодному воздуху; и смесительные, когда воздух из здания подается в тамбур между двойными входными дверями. Смесительные завесы применяют в административно-общественных зданиях, в проходных и т. д. Завесы, в которых воздух предварительно нагревается в воздухонагревателе, называются воздушно-тепловыми, а завесы, подающие воздух без нагрева, – просто воздушными.
В системах воздушного отопления часто используют воздушно-отопительные агрегаты с полной либо частичной рециркуляцией воздуха.
Общеобменные вытяжные системы вентиляции обычно удаляют воздух из верхней, реже из средней зоны зданий. Перед удалением воздух в таких системах обычно не проходит очистку. Общеобменные вытяжные системы могут быть бесканальными (если воздух удаляется крышными вентиляторами, которые устанавливают на перекрытиях) и канальными. В последних воздух всасывается в воздухоприемные отверстия или решетки, по воздуховодам подается к вентилятору и, пройдя вытяжную шахту, попадает в атмосферу. Для защиты вытяжной шахты от атмосферных осадков над ней устанавливают зонт, а воздуховоды при неработающем вентиляторе перекрывают заслонкой.
Местные вытяжные системы вентиляции предназначены для забора вредных выделений у мест их образования с помощью укрытий или местных отсосов, транспортировки загрязненного воздуха, его очистки в фильтрах или пылеуловителях и выброса в атмосферу. Местные отсосы и укрытия имеют самую разнообразную конструкцию и форму: это зонты, вытяжные шкафы, полные укрытия, бортовые и кольцевые отсосы у ванн и шахтных печей, отсасывающие панели, кожухи и др.
Многие вредные вещества, выделяющиеся при технологических процессах, активно воздействуют на местные отсосы, воздуховоды, вентиляторы, фильтры, вызывая их сильную коррозию, кроме того, они могут быть взрыво- и пожароопасными. В этих случаях воздуховоды и другие устройства, контактирующие с агрессивной средой, изготовляют из материалов, не подверженных интенсивной коррозии перемещаемой средой (коррозионно-стойкой легированной стали, алюминия, титана, металлопласта, винипласта, полиэтилена и др.), либо применяют специальные покрытия стальных воздуховодов кислото- и щелочестойкими красителями, эмалями и лаками. В таких системах устанавливают вентиляторы и другое оборудование в искрозащищенном исполнении.
Вопросы к главе 2
1. Назовите основные параметры воздушной среды.
2. Каково основное назначение системы вентиляции?
3. В каких случаях обоснованно применение систем естественной вентиляции?
4. В чем преимущество систем механической вентиляции?
5. Как называется процесс теплоутилизации удаляемого воздуха, в чем его технические и экономические преимущества?
6. Какой материал применяется для изготовления воздуховодов систем вентиляции чаще всего?
7. На что, по вашему мнению, влияет толщина металла при изготовлении воздуховодов?
8. В каких случаях применяется воздушное душирование?
9. Назовите основные процессы обработки воздуха в приточной вентиляционной установке.
10. В каких случаях применяется специальное исполнение воздуховодов и вентиляционного оборудования?
Глава 3. Оборудование систем вентиляции воздуха
Как уже указывалось, требуемое состояние воздушной среды в помещениях с общеобменной вентиляцией поддерживают путем нагнетания в пространство чистого вентиляционного воздуха с необходимыми температурно-влажностными параметрами и удаления воздуха, не соответствующего нормативным требованиям. В связи с этим системы общеобменной вентиляции должны включать оборудование и устройства для забора наружного воздуха, его обработки, транспортирования и раздачи по помещениям, а также для удаления отработавшего воздуха.
3.1. Воздухоприемные и воздуховыбросные устройства
К такому оборудованию относятся воздухоприемные и воздуховыбросные устройства в системах механической вентиляции, которые выполняются в виде отверстий в ограждениях зданий, приставных или отдельно стоящих шахт. При заборе воздуха сверху воздухоприемные устройства размещают на чердаке или верхнем этаже здания, а каналы выводят выше кровли в виде шахт.
Для аэрации воздухозаборные и выбросные устройства выполняют в виде поворачивающихся фрамуг, открывающихся фонарей, окон или других перекрываемых отверстий в ограждениях зданий.
Расположение и конструкция воздухоприемных устройств выбираются с учетом необходимости обеспечения чистоты забираемого воздуха и удовлетворения архитектурных требований. Так, воздухоприемные устройства не должны находиться вблизи источников загрязнения воздуха (выбросов уже загрязненного воздуха или газов, дымовых труб, кухонь, немощеных дорог и т. д.).
Отверстия для забора воздуха должны располагаться на высоте не менее 2 м от поверхности земли и закрываться жалюзийными решетками (в зеленой зоне – на высоте не менее 1 м).
Для предохранения помещений от поступления в них через вентиляционные каналы при неработающей вентиляции холодного наружного воздуха воздухоприемные и воздуховыбросные устройства оборудуются многостворчатыми утепленными клапанами с ручным или механическим приводом. В последнем случае клапан блокируется вместе с вентилятором и перекрывает отверстия при его остановке. При низкой расчетной температуре наружного воздуха клапаны снабжаются системой электроподогрева в целях предохранения от промерзания их створок. Электроподогрев включается на 10–15 минут перед пуском вентилятора (рис. 2).
Рис. 2. Воздушный клапан с электроприводом
Наружные стены вытяжных каналов и шахт утепляются во избежание конденсации водяных паров из извлекаемого влажного воздуха и образования наледей. Скорость движения воздуха в приточных каналах и шахтах принимается в пределах 2–5 м/с, в каналах и шахтах выбросных устройств – 4–8 м/с, но не менее 0,5 м/с, в том числе и для естественной вентиляции.
3.2. Вентиляционные камеры
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/м
).
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 (м
/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 м
/ч – мини-приточные, более 3000 м
/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.
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/м
), 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 м
/г·м
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/м
; 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 ?. 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.
5.3. Устройства для регулировки вентиляционных систем
Клапаны обратные общего назначения (КО, КОП) предназначены для предотвращения перетекания воздуха через ответвления к отключенным вентиляторам (и наоборот) при присоединении последних к коллекторам. При установке клапанов в вертикальном воздуховоде поток воздуха должен быть направлен снизу вверх. Монтаж клапана в сети допускается при скоростях движения воздуха на горизонтальных участках V >= 5–6 м/с и на вертикальных V >= 4 м/с.
Клапаны лепестковые стальные (КЛ) в обычном исполнении предназначены для установки на нагнетательной стороне осевых вентиляторов с целью предотвращения попадания холодного воздуха и атмосферных осадков в производственные помещения после отключения этих вентиляторов. Конструкция лепесткового клапана представляет собой корпус, в подшипниках которого на осях закреплены лопатки. Назначение подшипников – обеспечить свободное открывание клапана в условиях отрицательных наружных температур при периодической работе вентиляторов. При включенном вентиляторе под действием воздушного потока лопатки поддерживаются в открытом положении. После отключения вентилятора они возвращаются в исходную позицию и перекрывают сечение клапана. С целью уменьшения его ширины вместо перехода с круглого сечения вентилятора на прямоугольное сечение клапана предусмотрена переходная диафрагма. Минимальный динамический напор, при котором работает лепестковый клапан, составляет 30–40 Па.
Клапаны (заслонки) воздушные утепленные (КВУ и ЗВУ типа «П») предназначены для установки в системах приточной (вытяжной) вентиляции низкого давления для предотвращения проникновения наружного воздуха в приточные камеры и помещения при неработающем вентиляторе и регулирования количества воздуха, поступающего в систему. Заслонки могут быть как с электроподогревом (КВУ), так и без него (ЗВУ типа «П»).
Электронагреватели в клапанах служат только для разогревания створок в случае их обледенения, чтобы исключить поломку при открывании. Электронагреватели включают на 5–7 минут перед открыванием клапана.
Клапаны (заслонки) воздушные утепленные КВУ (ЗВУ) состоят из корпуса, двустенных поворотных лопаток с теплоизоляционными свойствами, привода и системы передачи движения от привода к лопаткам. В местах сопряжения лопаток ЗВУ установлено резиновое уплотнение. В качестве привода монтируется исполнительный механизм. Возможно изготовление ЗВУ с ручным приводом. Максимально допустимый перепад давления в закрытом положении 1225 Па (125 кгс/м
). Пропуск воздуха в закрытом положении при перепаде давления не более 5 %. Коэффициент сопротивления в открытом положении не более 0,2.
Заслонки выпускаются следующих типов:
– воздушные унифицированные АЗД;
– круглого сечения с электроприводом;
– прямоугольного сечения с электроприводом;
– круглого сечения с ручным приводом;
– прямоугольного сечения с ручным приводом.
Воздушные заслонки предназначены для регулирования количества воздуха и применяются в системах вентиляции, воздушного отопления и других санитарно-технических системах с рабочим давлением до 1000 Па.
Вопросы к главе 5
1. С какой целью применяются воздухораспределительные устройства?
2. Назовите основные характеристики воздухораспределительных устройств.
3. Какие факторы учитываются при выборе типа воздухораспределительного устройства в помещении?
4. Каково значение динамического напора, необходимого для работы лепесткового обратного клапана?
5. Для чего нужен электроподогрев воздушных заслонок, в каких случаях он применяется?
Глава 6. Монтажный инструмент, приспособления и оснастка для механизации монтажных работ
Монтаж вентиляционных систем ведется бригадным методом. В состав комплексной бригады слесарей-вентиляционщиков, как правило, входят два-три человека со смежными специальностями электросварщика и газорезчика. Весь же ее численный состав обычно шесть-семь специалистов. Каждая бригада обеспечивается набором инструментов, что позволяет ей либо ее звеньям автономно выполнять практически весь объем работ по монтажу систем вентиляции.
Таблица 6.1
Основной набор инструментов
Таблица 6.2
Рекомендуемый набор электросварочного оборудования и инструментов для бригады слесарей-вентиляционщиков
Таблица 6.3
Оборудование для газовой резки стальных конструкций
Таблица 6.4
Основные данные несамоходных инвентарных средств подмащивания и оснастки
Соединение торца короба с фланцем осуществляется с помощью ручного пресса TRUMPF TF 350–2. Крепежный элемент представляет собой пресс-заклепку, которая вырезается и формуется из материала заготовки за один рабочий ход пробойника (пуансона). Этот механический процесс соединения металлических листов известен как соединение смещением – верхний лист крепится к нижнему путем кинематического замыкания. Его главное преимущество перед традиционной точечной сваркой состоит в том, что не происходит повреждения поверхности вследствие нагрева, кроме того соединение встык является коррозионно-стойким.
Пресс TF 350–2 предназначен для крепления как листов без покрытия, так и оцинкованных, окрашенных, с полимерным покрытием. Предварительная и окончательная обработка при такой «холодной сварке» не требуется, нет затрат на винты, заклепки и другие соединительные элементы. Для удобства работы пуансон, который формует «заклепку» непрерывным прессующим ударом, установлен в подвижный рычаг. Таким образом, инструментальная рама может быть «раскрыта» одним движением руки, что позволяет легко и быстро установить инструмент в нужной точке шины. При этом допускается высота фланца до 40 мм. Специальный конусный съемник обеспечивает возможность скреплять шину с коробом максимально близко к ребру воздуховода. В зависимости от технических и эстетических требований, соединительный элемент может быть вогнут в поверхность короба или выступать над ней. Получать практически воздухонепроницаемое соединение листов различной толщины можно выбором соответствующего типоразмера матриц.
На пресс TRUMPF TF 350–2 устанавливается комплект инструментов в соответствии с заданной суммарной толщиной листов. Смена этих инструментов производится быстро и просто и не требует дополнительных приспособлений или специальных навыков.
Производительность пресса TRUMPF TF 350–2 – две заклепки в секунду. Такое оборудование подходит как для переносного, так и для стационарного применения.
Идеальным способом соединения для прямых или изогнутых коробов является питтсбургский фальц. Гладкий, плотный и эстетичный шов получается без какой-либо дополнительной обработки при использовании инструментов TRUMPF серии F 300. Питтсбургский фальц («американка») выполняется методом непрерывной роликовой обкатки, без повреждения поверхности и покрытия. Автоматическое управление подачей гарантирует точность шва и равномерную плотность соединения. Фальцезакаточные машинки TRUMPF подходят как для прямых коробов, так и для отводов, причем минимальный внутренний радиус составляет всего 300 мм.
Для установки решеток, жалюзи, клапанов и самих кондиционеров часто приходится делать вырезы в уже смонтированном коробе. Специально для этого фирмой TRUMPF разработаны шлицевые ножницы C 160, которые позволяют делать вырезы с большой точностью, без деформации листа, причем стружка не попадает внутрь короба, поскольку выделяется над его поверхностью непрерывной лентой. Начать и закончить рез можно в любой точке короба; поворотом маленькой рукоятки на режущей головке стружка откусывается в нужном месте. Кромка среза получается идеально гладкой. Этими ножницами можно резать сварные спиралевидные швы на круглых воздуховодах толщиной до 2,5 мм.
Вопросы к главе 6
1. Назовите состав комплексной бригады слесарей-вентиляционщиков.
2. Объясните принцип действия любого инструмента из основного набора (на выбор обучающегося).
3. Опишите способ соединения фланца с торцом короба воздуховода.
4. Чем обусловлено расположение соединительного элемента относительно короба воздуховода?
5. В чем заключаются преимущества фальцевого соединения?
Глава 7. Монтаж вентиляционного оборудования
Производство монтажных вентиляционных работ на объектах подразумевает тщательную подготовку.
Особое внимание должно быть обращено на реальность выполнения проектных решений силами монтажной бригады как в техническом отношении, так и по срокам исполнения.
7.1. Проекты производства работ (ППР)
Проект производства работ – это основное руководство по организации и проведению монтажных работ на объекте. ППР помогает спланировать все подготовительные процессы, включая оформление заказов на воздуховоды и заявок на вентиляционное оборудование и материалы, определить места складирования громоздких вентиляционных деталей. ППР способствует бесперебойному ведению монтажных работ, повышению их качества.
Полный проект производства работ включает следующие разделы:
1) ситуационный генплан, обычно в масштабе 1:400, с обозначением мест складирования воздуховодов и вентиляционного оборудования, а также с внутрипостроечной транспортной схемой;
2) схематический план объекта с нанесением осей и мест расположения вентиляционного оборудования;
3) перечень вентиляционного оборудования, поставляемого заказчиком;
4) характеристика воздуховодов по вентиляционным системам и перечень монтажных чертежей или их эскизов;
5) график поступления вентиляционных заготовок (воздуховодов и типовых вентиляционных деталей) на объект;
6) график поступления вентиляционного оборудования, согласованный с заказчиком;
7) календарный (сетевой) график производства работ со сроками сдачи объекта;
8) ведомость основных и вспомогательных материалов;
9) указания по поводу методов и способов производства монтажных работ и технике безопасности;
10) ведомость необходимых механизмов, инструментов и средств малой механизации конкретно для объекта;
11) производственные калькуляции и сводные ведомости трудовых затрат и заработной платы;
12) график потребности в рабочих.
В календарном (сетевом) графике производства работ должны быть определены сроки подготовки объекта или отдельных помещений к сдаче под монтаж, даты окончания строительных работ в вентиляционных камерах, сроки подачи электроэнергии к вентиляционному оборудованию и горячей воды к калориферам и, самое главное, проведения монтажа вентиляционных систем. С заказчиком предварительно должен быть согласован график поставки вентиляционного оборудования на объект.
Для зданий с небольшим объемом работ и объектов капитального ремонта составляют сокращенные ППР, в которые включают:
– краткие указания по производству монтажных работ и технике безопасности, календарный график выполнения работ;
– график поступления на объект вентиляционных заготовок, материалов и оборудования;
– краткую пояснительную записку.
ППР составляется на основе рабочих чертежей, смет, директивных графиков строительства и календарного графика производства работ, согласованного с генеральным подрядчиком.
7.2. Приемка объекта под монтажные работы
До начала монтажных работ на объекте или на его части между представителями монтажной организации и генеральным подрядчиком должен быть согласован перечень отдельных видов строительных работ, выполнение которых необходимо для последующего монтажа вентиляционных систем, а также сроки их проведения.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «Литрес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/chitat-onlayn/?art=70564861) на Литрес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.