609_Proizvodstvennaja_sanitarija_Paktikum_CH.1_

прямо в сечение воздуховодов. Аналогичным образом организовано и его кондиционирование с помощью канальных охладителей.

Канальные охладители встраиваются в сечение воздуховодов. Перед охладителем рекомендуется установить механический фильтр, очищающий воздух от пыли, липких или волокнистых частиц, абразива и пр. В противном случае теплообменник охладителя обрастет налетом, и его эффективность значительно снизится. Конструктивно канальный охладитель выполняется в виде моноблока и состоит из следующих основных узлов.

Корпус

Корпус охладителя изготавливается из стали (оцинкованной, реже - нержавеющей). Размеры корпусов унифицированы в соответствии с размерами воздуховодов. Установка охладителя в воздуховоды вентиляции осуществляется с помощью фланцев на болтовом соединении. В корпусе размещаются все остальные блоки охладителя: теплообменный контур, каплеуловитель, поддон.

Теплообменный контур

В качестве теплообменника выступает медный «змеевик» и алюминиевые пластины, расположенные в шахматном порядке. Алюминиевые пластины необходимы для увеличения площади теплообменного контура, омываемого приточным воздухом. Внутри медного «змеевика» циркулирует незамерзающая жидкость или вода. Рабочее давление составляет 1,6…3,0 МПа. Подвод жидкости осуществляется через патрубки. При установке охладителя в воздуховод необходимо убедиться, что медный «змеевик» обезвоздушен, то есть отсутствует воздушная пробка.

Каплеуловитель

Приточный воздух, проходя через охладитель в воздуховоде вентиляции, отдает часть собственной энергии теплообменному контуру. Процесс охлаждения сопровождается конденсацией влаги на медном «змеевике» и алюминиевых пластинах. Чтобы исключить вероятность захвата капель потоками приточного воздуха, в конструкции охладителя предусматривают специальный каплеуловитель в виде ребер из пластика. Каплеуловитель направляет конденсированную влагу в водосборник в виде поддона. Эффективность от каплеуловителя заметна при скоростях воздушного потока 2,5 м/с и более. При низких скоростях риск захвата влаги в воздуховоде приточным воздухом минимальный, и можно обойтись без каплеуловителя.

Поддон

Поддон представляет собой емкость для сбора конденсата, образовавшегося на теплообменных элементах, с дренажным отверстием и направляющей трубкой. Дренажная труба отводится на улицу или в систему канализации. Чтобы через такой слив не проникали посторонние запахи, в дренажной системе предусмотрен водяной затвор (гидравлический сифон). При монтаже охладителя в воздуховод сифон необходимо предварительно заполнить водой.

41

Управление холодопроизводительностью

Канальным охладителем можно управлять в ручном режиме или автоматически. Для ручного управления используют переточные или трехходовые клапаны. Ручное регулирование обходится дешевле, но не обеспечивает постоянства температурного режима, что может привести к дискомфорту находящихся в помещении людей.

Процесс управления можно автоматизировать, включив канальные охладители в общую систему автоматизации вентиляции. Автоматизация позволяет поддерживать микроклиматические параметры на постоянном уровне с минимальными отклонениями от заданных параметров. Алгоритм автоматического поддержание микроклимата сводится к следующему. Система вентиляции комплектуется датчиками, отслеживающими параметры воздуха в помещении (температура, влажность, СО2 и пр.). Данные поступают на микропроцессорный контроллер, запрограммированный на определенные параметры микроклимата. Контроллер, обработав данные, раздает команды группе исполнительных механизмов, в том числе и установленному в сечение воздуховода канальному охладителю, если приточный воздух нужно охладить. Можно обойтись и без датчиков, тогда контроллер программируется просто по временному режиму «вкл-выкл» канального охладителя.

Канальные нагреватели

Приточно-вытяжные вентиляционные системы предназначены для организации качественного воздухообмена в помещениях различного назначения. Приточная часть вентиляционной установки обеспечивает поставку свежего воздуха, а вытяжная часть утилизирует отработанные воздушные массы из помещения. Количество раз смены воздуха в помещении за один час называется кратностью воздухообмена. Для различных помещений Строительные Нормы и Правила регламентируют разные значения кратности, но в любом случае этот коэффициент не менее 3. То есть воздух в помещении сменяется не менее трех раз в час, а вместе с отточным воздухом из помещения «уходит» и тепло.

Для того чтобы поддерживать температурный баланс, приточный воздух приходится прогревать до температуры не менее +18°C перед его непосредственной подачей в помещение. Частично вернуть потерянное тепло можно при помощи рекуператоров – механизмов, производящих теплообмен

42

между вытяжным и приточным воздушными потоками внутри воздуховодов. Но в большинстве случаев этого недостаточно, и для температурной обработки подаваемого воздуха в сечение воздуховодов приточной вентиляции устанавливают канальные нагреватели.

Электрические канальные нагреватели

Сегодня ни одна более-менее серьезная вентиляционная система не обходится без применения канальных нагревателей, устанавливаемых прямо в сечение воздуховодов. Электрические нагреватели применяются в основном для отопления больших помещений: цехов, торговых и выставочных центров, залов ожиданий и пр. Выпускаются под установку в прямоугольные и круглые воздуховоды. Основной элемент канального нагревателя – электрический спиральный калорифер. Электрическая спираль устанавливается в корпусе из нержавеющей или оцинкованной стали. Класс защиты электрических нагревателей по воде и пыли в соответствии с международными стандартами –

IP43.

Приточный воздух, подаваемый по воздуховодам вентиляции, проходит участок сети с калорифером и прогревается. Для того чтобы спираль успевала прогреть проходящий воздушный поток, его скорость не должна превышать 2 м/с. Большинство электрических нагревателей рассчитаны на работу с воздухом температурой 0…+30°C при относительной влажности не более 80%. Максимальная температура воздуха на выходе из канального нагревателя составляет +40°C.

Перед нагревателем в сечении воздуховода вентиляции рекомендуется устанавливать механический фильтр, чтобы очищать приточный воздух от пыли, волокнистых образований, жира и т.д.

Электрические нагреватели можно подключить к системе общей автоматизации вентиляционной сети, тогда контроллер сможет при необходимости самостоятельно включать и отключать калорифер, регулируя температуру воздуха в помещении.

Канальные электрические нагреватели выбираются по мощности:

Р = 0,34*Q*(t1-t2),где Q – часовая производительность вентиляционной установки, (м.куб./час);

43

t1 – температура, до которой необходимо догреть приточный воздух; t2 – температура наружного воздуха.

Систему вентиляции можно дополнить, установив в воздуховоды рекуператор, в этом случае можно сэкономить на мощности нагревателя, так как в расчете будет участвовать t2 – температура приточного воздуха на выходе из теплообменника.

Водяные канальные нагреватели

Водяные нагреватели в основном производятся прямоугольной формы, то есть, предназначены для установки в прямоугольные воздуховоды вентиляции, хотя существуют и модели круглой формы. Принципиальное отличие водяного нагревателя – отсутствие электрической спирали в качестве нагревательного элемента. Вместо нее в стальном корпусе расположен пустотелый медный «змеевик», по которому циркулирует горячая вода или незамерзающая теплообменная жидкость (на случай, если нагреватель находится снаружи здания). Между коленами «змеевика» в шахматном порядке установлены алюминиевые пластины. Циркулирующая рабочая жидкость отдает тепло меди, которая в свою очередь прогревает алюминиевые пластины. Проходящий по воздуховоду поток приточного воздуха омывает медный контур и алюминиевые лопасти, забирая их тепло, и потом подается внутрь помещения. Алюминиевые пластины необходимы для увеличения площади контакта теплых поверхностей с проходящим воздушным потоком.

Как и в случае с электрическим нагревателем, в сечение воздуховода перед водяным калорифером необходимо устанавливать механический фильтр, чтобы пыль и жировой налет не нарастали на теплообменных контурах, иначе эффект теплоотдачи будет значительно снижен. Диапазон рабочих температур водяного нагревателя составляет от +5°C до +60°C при относительной

44

влажности воздуха до 80%. Для эффективной работы канального нагревателя давление воздушного потока в воздуховодах вентиляционной системы должно быть не меньше 1,5 МПа.

Регулировать производительность водяного калорифера можно с помощью:

-дросселей или переточных клапанов, регулируя скорость и объемы циркулирующей в медном контуре жидкости;

-трехходового клапана (положениями «закрыто-открыто»);

-смесительного узла, дающего возможность смешивать потоки поступающей в радиатор и возвращаемой рабочей жидкости.

Устройство вентиляционной системы

Список элементов, из которых состоит стандартная искусственная вентиляционная система приточного типа, включает в себя воздухозаборную решетку, воздушный клапан, фильтр, воздухонагреватель, вентилятор, шумоглушитель, воздуховоды, распределители воздуха и систему регулировки и автоматики.

Самым первым элементом по направлению движения воздушного потока является воздухозаборная решетка, изготовленная из металла или пластмассы, круглой или прямоугольной формы. Ее главное предназначение – защита вентиляционной системы от попадания внутрь пыли и влаги.

Следом за решеткой стоит воздушный клапан, перекрывающий доступ в комнату наружного воздуха в случае выключения вентиляционной системы. Такой клапан – ручной или с электроприводом – особенно незаменим в холодное время года.

Фильтр, следующий элемент вентиляционной системы, защищает от пыли или пуха и саму вентиляционную систему, и вентилируемые комнаты. Как правило, в большинстве случаев используется фильтр грубой очистки с фильтрующим материалом из синтетической ткани, который способен улавливать частицы размером более 10 мкм. Такой фильтр примерно раз в месяц необходимо очищать от скопившихся загрязнений. Реже применяются фильтры тонкой (размер частиц до 1 мкм) и особой тонкой (до 0,1 мкм) очистки.

Зимой или поздней осенью зачастую возникает необходимость подогрева подаваемого наружного воздуха, прежде чем он попадет в помещение. С этой задачей призван справляться воздухонагреватель (калорифер), который может быть водяным или электрическим. Более экономные с точки зрения затрат на установку электрические калориферы используются, как правило, в квартирах или небольших офисах. Если же площадь помещения превышает 100 кв.м., то целесообразнее, чтобы сэкономить расходы на электроэнергию, установить водяной калорифер, работающий от системы центрального отопления.

Следующим идет вентилятор, важнейшая часть искусственной вентиляционной системы. В зависимости от особенностей конструкции выделяют осевые, радиальные и центробежные вентиляторы. Осевые

45

вентиляторы отличаются высокой производительностью, однако скорость созданного ими воздушного потока зависит от наличия препятствий (например, поворотов или решетки) на пути его следования. Для вентиляционных систем с обширной воздуховодной сетью лучше использовать радиальные вентиляторы, у которых скорость созданного воздушного потока не снижается при столкновении с препятствием.

Работа любого вентилятора далеко не бесшумна, поэтому сразу же за ним стоит еще один обязательный компонент искусственной вентиляционной системы – шумоглушитель, стенки которого облицовываются при помощи таких звукопоглощающих материалов, как минеральная вата или стекловолокно.

Следом за шумоглушителем начинается воздуховодная сеть, главными составными частями которой являются воздуховоды, проходя через которые воздушный поток распределяется по помещениям. В зависимости от формы сечения выделяют круглыке и прямоугольные воздуховоды, а в зависимости от степени жесткости – жесткие и гибкие воздуховоды.

Материалом для изготовления жестких воздуховодов обычно служит оцинкованная сталь. Гибкие воздуховоды бывают каркасными и безкаркасными. Гибкие воздуховоды со спиральным металлическим каркасом изготавливаются из многослойной алюминиевой фольги и полимеров, а безкаркасные конструкции – из специального материала полифенола, представляющего собой вспененный полиэтилен с алюминиевым покрытием.

Прошедший сквозь воздуховоды воздух в итоге поступает в воздухораспределитель, и уже оттуда – в помещение. В качестве воздухораспределителей могут выступать решетки круглой или прямоугольной форме, располагаемые на стене или на потолке, или же специальные плафоны. Прежде всего, воздухораспределители выполняют декоративные функции, а также равномерно рассеивают воздух по всему помещению.

Наконец, заключительный элемент системы вентиляции – это электрический щит, на котором находятся системы регулировки и автоматики. Такая система позволяет включать и выключать вентилятор, в случае снижения температуры наружного воздуха автоматически запускает калорифер, открывает или закрывает клапан и выполняет некоторые другие функции.

Фильтры систем вентиляции

Хорошая вентиляция нужна для поддержания гигиенических и санитарных условий в помещениях различного назначения на требуемом уровне. От качества воздухообмена зависит, насколько комфортно будут себя чувствовать люди в помещении, их самочувствие, работоспособность и т.д. Качественная вентиляция также необходима на некоторых производствах для нормального протекания технологических операций, например, на бумажных или текстильных фабриках, в химических или фармацевтических лабораториях, в электропомещениях.

46

Под качественной вентиляцией подразумевается рассчитанный с определенной часовой кратностью воздухообмен в помещении. Наиболее производительными зарекомендовали себя приточно-вытяжные системы, которые одновременно утилизируют из помещения отработанный воздух и заменяют его свежим приточным. Приточная часть вентиляционной установки для качественного воздухообмена должна соответствующим образом обрабатывать подаваемый внутрь воздух: производить его температурную обработку, увлажнение или осушение (при необходимости), и, конечно же, фильтрацию.

Фильтрация необходима для очистки приточного воздуха от механического мусора, запахов, бактерий и даже вирусов. В зависимости от требований к вентиляционной системе выбираются соответствующие фильтры, которые в большинстве случаев монтируются в воздуховоды системы. Недостаточная фильтрация может не только пагубно сказаться на самочувствии находящихся в помещении людей, но и провоцировать аллергические реакции и профзаболевания. Кроме того, плохие фильтры могут стать причиной выхода из строя каких-либо из элементов вентиляции – засоряются воздуховоды, «обрастают» налетом теплообменники на охладителях и калориферах, снижая эффективность теплоотдачи и пр.

Все существующие на сегодняшний день фильтры по степени очистки воздуха делятся по классам на:- грубые – улавливают механическую пыль фракцией 0,01 мм и более;- тонкие – 0,001 мм и болеесверхтонкие (специальные) – не пропускают практически ничего.

Грубые механические фильтры

Наиболее простыми, но одновременно и грубыми, фильтрами являются механические. Фильтрующий элемент представляет собой обычную мелкую сетку из металла, полимеров или целлюлозы, натянутую на рамку и встроенную в сечение воздуховода вентиляции. Чем меньше ячейка сетки, тем лучше очищается приточный воздух, но растет аэродинамическое сопротивление движимому по воздуховодам вентиляции потоку. Грубый механический фильтр очищает приточный воздух от наиболее крупной пыли и снижает нагрузку на последовательно установленный более тонкий фильтр. Такие фильтры могут быть многоразовыми (нуждаются в периодической чистке водой или сжатым

47

воздухом) или одноразовые, которые после истечения срока эксплуатации просто выбрасываются, а в воздуховод устанавливается новый фильтр.

Угольные фильтры

В отличие от простых механических фильтров угольные могут очистить воздух от аэрозолей и запахов. Особенно эффективна угольная фильтрация, если в воздухе содержатся органические соединения с большой молекулярной массой. Эффективность фильтрации зависит от площади угольного материала и количества в нем микропор. Угольный фильтр нельзя устанавливать в воздуховоды вентиляции как самостоятельную единицу, а только в паре с механическим фильтром. В противном случае микропылинки очень быстро забьют поры, и угольный фильтр выйдет из строя.

Основным фильтрующим элементом является активированный уголь, который относится к разряду абсорбентов и, соответственно, имеет повышенную чувствительность к влаге. Чем выше относительная влажность воздуха, тем хуже эффективность фильтрации, причем в геометрической прогрессии. Если все-таки угольный фильтр необходимо установить во «влажном» помещении, то нужно выбирать уголь с содержанием силиката или оксида алюминия или перманганата калия. Эти компоненты являются хемосорбентами и, вступая в реакцию с молекулами воды, разлагают их на газ (диоксид углерода).

Если в системе вентиляции установлен угольный фильтр, нужно тщательно следить за его состоянием. Чрезмерно загрязненный фильтр сам может стать причиной залпового выброса пыли в воздуховоды.

Губчатые и масляные фильтры

48

В качестве фильтрующего материла губчатого фильтра используется пористый пенополиуретан или резина. Чтобы воздух, проходя губку, лучше очищался и для уменьшения аэродинамического сопротивления материал подвергают, так называемому, дополнительному раскрытию пор. Губчатые фильтры являются многоразовыми, их можно промывать водой или продувать сжатым воздухом.

Фильтрующим элементом масляного фильтра является непрерывно движущаяся (закольцованная) через ванну с минеральным маслом перфорированная металлическая пластина или сетка. Пыль при прохождении воздуха сквозь сетку или пластину прилипает к масляной пленке на металле, а потом оседает на дно ванны. Существую масляные фильтры и без ванной. В этом случае фильтрующие ячейки просто пропитываются маслом.

НЕРА (High Efficiency Particulate Absorption) – фильтры для тонкой очистки воздуха

Большая часть вентиляционных воздухоочистителей использует фильтры этого класса. НЕРА фильтры обеспечивают высокую степень очистки воздуха при незначительном аэродинамическом сопротивлении его движению в воздуховодах. Фильтрующий элемент – тонкая гофрированная бумага. В ряде случаев бумагу заменяют на синтетические материалы, но эффективность фильтрации в этом случае снижается. Поскольку бумага относится к разряду органики, для ее биологической защиты используют антисептические пропитки, а для механической защиты бумажной гофры ее помещают в кожух. Изначально технология подобной фильтрации использовалась в медицинских учреждениях. Сегодня НЕРА фильтры применяются не только в воздуховодах вентиляционных систем, но и прочих очистителях и бытовой технике (даже в пылесосах). Гофрированная бумага может улавливать 99% пыли с размерами от 0,3 мкм и выше, в то время как большая часть аллергической пыли, пылевые клещи, пыльца растений, споры грибов и пр. имеют размеры 1 мкм и более.

НЕРА фильтры делятся на пять классов в зависимости от степени эффективности. Замена производится раз в 1-3 года.

Электростатические фильтры

Такие фильтры относятся к группе механических, при необходимости очистки воздуха от органических соединений в воздуховод нужно встраивать дополнительные фильтры, например, угольные.

49

Принцип действия электростатического фильтра сводится к следующему. Воздух попадает в первую камеру фильтра, где получает электростатический заряд. При прохождении второй камеры пылинки за счет электрического потенциала притягиваются к одноименно заряженным электродам фильтра. Из второй камеры очищенный воздух поступает далее в воздуховоды или на следующую ступень очистки. Электростатические фильтры имеют невысокую цену, потребляют мало электрической энергии, а электроды второй камеры от накопленной пыли можно очищать самостоятельно.

Фотокаталитические фильтры

Фильтры данного класса применяется для бактерицидной обработки воздуха. Органика, проходя камеру фильтрации, попадает под ультрафиолетовое излучение и разлагается на воду и газ. Фотокаталитические фильтры эффективны для очистки воздуха от токсических соединений, вирусов и бактерий.

Рекуперация воздуха в системах вентиляции

«Recuperation» в переводе с латинского языка значит «возвращение» или «получение обратно». В технологическом цикле под рекуперацией подразумевают частичное возвращение какого-либо материала или энергии для их вторичного применения в этом же технологическом процессе. Например, в электротехнике под рекуперацией электрической энергии подразумевают ее возврат в сеть, а в химии – восстановление реагентов по истечению реакции. В приточно-вытяжных вентиляционных системах под рекуперацией понимают частичный возврат в помещение утилизируемого с вытяжным воздухом тепла. Затраты на отопление помещений составляют существенную часть общей статьи расходов на поддержание здания в нормальном состоянии. Сегодня «тепло» обходится достаточно дорого независимо от методов его получения (центральная система отопления, индивидуальный газовый котел, геотермальная установка и пр.). Тепло «уходит» из здания через, так называемые, «мостики холода», через щели дверных и оконных проемов, за счет теплообменных процессов между внешними перекрытиями и наружным

50