609_Proizvodstvennaja_sanitarija_Paktikum_CH.1_

воздухом, а также с потоками воздуха через вытяжную вентиляцию. Частично сохранить тепло можно за счет общей теплоизоляции здания, но большая часть тепловой энергии все равно будет утилизироваться с вытяжным воздухом.

Экономия на отоплении здания становится особенно актуальной в зимний период. Для того чтобы сократить эксплуатационные расходы, в воздуховоды вентиляции встраивают специальные рекуператоры тепла – теплотехнические блоки, предназначенные для обмена тепловой энергией между вытяжным и приточным воздухом.

Рекуператоры могут быть централизованными и децентрализованными. Централизованный тепловой обменник обычно используют при новом строительстве. Такой рекуператор может обслуживать полностью все здание. В качестве примера централизованного рекуператора можно привести теплообменник, помещенный на чердаке частного дома. Децентрализованный рекуператор может встраиваться в любой участок воздуховода и обслуживать помещения индивидуально.

На сегодняшний день вентиляционные рекуператоры имеют множество конструктивных исполнений, но к наиболее распространенным относятся следующие.

Пластинчатые теплообменники

Рекуператор пластинчатой конструкции является наиболее простым в техническом отношении. Теплообменник представляет собой моноблочный узел, в котором потоки приточного и вытяжного воздуха разделяются теплопроводящей пластиной. Удаляемый воздушный поток прогревает пластину, а с другой ее стороны приточный воздух забирает тепловую энергию себе. Преимущества: устройство легко встраивается в любой участок воздуховода; отсутствуют подвижные части (проще обслуживание, отсутствует риск смещения воздушных потоков и пр.); относительно высокий коэффициент полезного действия – 50…90%; можно работать с высокотемпературными газовыми и воздушными смесями (до +200°C); аэродинамическое сопротивление проходящим воздушным потокам увеличивается незначительно; простая регулировка производительности посредством перепускного клапана.

51

В качестве недостатка можно выделить образование на теплообменной пластине конденсата со стороны вытяжного воздуха, что в зимний период может привести к обледенению рекуператора и частично воздуховода.

Роторные теплообменники

Между воздуховодами вентиляции (приточным и вытяжным) устанавливается ротор, стенки которого играют роль теплообменника. Производительность теплообмена регулируется частотой вращения ротора. Вытяжной воздух, проходя по воздуховоду, омывает стенку теплообменника, отдавая ей часть своей внутренней энергии. После поворота ротора на 180 градусов нагретая стенка контактирует с холодным приточным воздухом, нагревая его. Далее процесс повторяется.

Преимущества:

- возможен возврат тепла до 75-85%.

Недостатки: подвижные части подразумевают наличие в конструкции зазоров, вследствие чего возникает риск смещения воздушных потоков, и из вытяжного воздуха дым, пыль, запахи и пр. могут возвращаться обратно в помещение с приточным воздухом; вращающийся ротор усложняет конструкцию, может провоцировать появление шумов и вибраций, требует подключения устройства к электрической сети.

Теплообменники с промежуточным теплоносителем

Конструктивно подобный теплообменник схож с пластинчатым рекуператором. Главное отличие заключается в том, что теплообменные процессы происходят через дополнительный промежуточный «змеевик» - трубчатый замкнутый контур с водой или этиленгликолем. Интенсивность теплопередачи можно регулировать скоростью циркуляции жидкости внутри теплообменного контура. Конструкция полностью замкнута и исключает риск смешения воздушных потоков между воздуховодами. Недостаток – не слишком высокий КПД, достигающий всего 45-60%.

52

Камерные теплообменники

Рекуператор камерного типа устроен таким образом, что вытяжной воздух проходит вдоль одной камеры, нагревая ее стенки, а приточный движется вдоль второй камеры. В определенный момент подвижная заслонка меняет положение и перенаправляет воздушные потоки. Приточный воздух начинает двигаться вдоль первого воздуховода, нагреваясь от его стенок, а вытяжной греет стенки второй камеры. Через определенное время заслонка опять меняет положение, и процессы повторяются. Эффективность возврата тепла составляет 80-90%. Недостаток – наличие подвижной заслонки, риск смешения воздушных потоков.

«Тепловые трубки»

Теплообменник подобного типа изготавливается в виде герметично запаянной трубки из материала с высокой теплопроводностью. Внутри трубки находится легкокипящая жидкость, например, фреон. Рекуператор устанавливается в воздуховоды в вертикальном положении или под небольшим углом. Нижний конец тепловой трубки находится в воздуховоде вытяжной вентиляции, а верхний – в приточной.

Теплый воздух, проходя по нижнему воздуховоду, омывает дно трубки. Фреон начинает кипеть и испаряться в верхнюю часть колбы, которая омывается приточным воздухом, забирая тепло от газообразного фреона. Теряя внутреннюю энергию, фреон конденсируется на стенках рекуператора в виде капель и под действием силы тяжести самотеком снова опускается на дно трубки. Процесс циклично повторяется. Преимущество – отсутствие движущихся частей. Недостаток – относительно небольшой КПД и наличие в системе фреона.

Очистка воздуховодов систем вентиляции

Системы механической вентиляции предназначены для организации качественного воздухообмена в помещениях различного назначения с целью формирования здорового микроклимата.

53

Современная вентиляционная установка может надолго избавить от проблем плохого воздухообмена, но для того чтобы она исправно работала на протяжении долгих лет, нужно время от времени проводить профилактическую чистку системы. Со временем воздуховоды вентиляции имеют тенденцию обрастать налетом из жира и пыли, который, вступая в контакт с конденсированной влагой, прочно пристает к внутренним стенкам воздуховодной магистрали. Такое загрязнение вентиляционных каналов приводит к ухудшению аэродинамических свойств, что сказывается на производительности вентиляции, и представляет потенциальную опасность для здоровья человека, поскольку влажный жиро-пылевой налет является отличной средой для размножения бактерий и некоторых насекомых. Кроме того, загрязненные воздуховоды не отвечают правилам пожарной безопасности, поскольку смесь пыли и жира является легко воспламеняемой, и в случае возникновения пожара, огонь через воздуховоды может распространиться в соседние помещения или даже здания.

Этапы профилактического обслуживания

Загрязненные воздуховоды могут вывести из строя всю вентиляционную систему. Первый сигнал о необходимости обследования – снижение производительности вентиляции.

Этап 1. Обследование воздуховодов и определение характера загрязнения.

Если воздухообмен ухудшился, первым делом следует проверить видимые элементы вентиляционной сети и попытаться осмотреть внутреннее сечение воздуховодов, насколько позволяет их геометрия. Часто даже беглого осмотра достаточно, чтобы сделать вывод о необходимости чистки вентканалов. Если самостоятельный осмотр не дал результатов, самое время обратиться к специализированным компаниям, которые, имея в своем распоряжении всю необходимую технику (вплоть до дистанционных манипуляторов с видеокамерами), проведут полную диагностику и выдадут свое заключение о состоянии воздуховодов и необходимости их чистки.

Этап 2. Очистка воздуховодов.

Способ очистки вентиляционных каналов определяется, исходя из характера загрязнений и типа вентиляционной магистрали (гибкие, полужесткие или жесткие воздуховоды). При этом чистка воздуховодов должна производиться без их демонтажа. Различают химический и механический способы чистки.

54

Химический способ обычно используют для очистки сечения воздуховодов от накопившегося жирового налета, характерного для вентиляционных систем на кухнях, в ресторанах, общепите и т.д. Химический реагент в виде аэрозоля распыляется в сечение воздуховодов вентиляции и, вступая в реакцию с жировым налетом, изменяет его физико-механические свойства. Жировой налет теряет свои адгезионные свойства, отстает от стенок воздуховода и удаляется вместе с проходящим воздухом. Химический способ эффективен при незначительной толщине жирового налета, к тому же требует полной герметизации воздуховодной магистрали.

Механическая чистка воздуховодов производится с помощью гидропневматических или гидромеханических приспособлений и вакуумных насосов. К выходному отверстию вентиляционной сети подключается вакуумный насос, а в начало воздуховодной трассы помещаются специальные щетки или самоходный манипулятор. По ходу следования машины производится механическая чистка стенок воздуховодов вращающимися щетками, а отделенный налет подхватывается воздухом и уносится в специальный фильтр вакуумного насоса. Механическая очистка воздуховодов вентиляции довольно сложна и трудоемка, но дает самый лучший эффект даже при сильном загрязнении.

Также существует технология очистки воздуховодов при помощи гранул так называемого «сухого льда» («dry ice blasting»). Гранулы, проходя сечение воздуховода, бомбардируют жировой налет. В местах контакта «сухого льда» с жиром образуется микровзрыв, от которого налет разрушается и подхватывается проходящим потоком воздуха. Для повышения эффективности процесса создается дополнительный напор движения воздуха при помощи вспомогательного напорного или вакуумного вентилятора. Как и при химическом способе очистки воздуховодов, необходимо убедиться в их полной герметичности.

Этап 3. Дезинфекция воздуховодов.

После очистки вентиляционной системы требуется ее дезинфекция. Химическая или механическая чистка воздуховодов устраняет лишь налет и грязь, но систему вентиляции еще необходимо очистить от пылевых клещей, болезнетворных бактерий и прочих микроорганизмов. Грязные воздуховоды являются отличной средой обитания и размножения микроорганизмов - высокая влажность при температуре +20…+45°C и полное отсутствие ультрафиолета. Для дезинфекции применяют жидкости, аэрозоли или порошки на основе перекиси водорода, надуксусной кислоты и других реагентов. При выборе антисептика необходимо учитывать назначение помещения. Одни реагенты эффективны для производственной вентиляции, но запрещены для использования в детских садах или школах, другие не могут быть использованы на кухнях и т.д.

Дезинфицировать необходимо не только сами воздуховоды, но и все фильтры, внутренние блоки вентиляции и прочие элементы воздухообменной системы.

55

Обычно компании, специализирующиеся на обслуживании вентиляционных систем, предлагают произвести полный фронт работ: диагностику, очистку и дезинфекцию. Опыт и технические возможности специалистов позволяют провести работы быстро и эффективно, и ваша вентиляционная система снова заработает как новая.

Шумоглушители для систем вентиляции

Системы принудительной канальной вентиляции подразумевают наличие вентиляторов, которые являются первичным источником шумов и вибраций, распространяющихся вдоль воздуховодной сети. Воздуховоды, особенно если они выполнены из металла, служат отличной магистралью для передачи вибраций и шумов между помещениями или даже зданиями. Вторичным источником вибрационных и шумовых нагрузок является турбулентность воздушного потока. Воздух, проходя вдоль воздуховодов, в местах изменения сечений (углы, повороты, отводы и пр.) завихряется, и система за счет собственной нежесткости может начать вибрировать и шуметь. Кроме того, воздуховоды передают и внешние шумы, например, если вентиляционная сеть проходит через производственное помещение или улицу с оживленной магистралью.

Уровень шума в помещении – одна из важных составляющих комфорта, поэтому к вентиляционным системам выдвигается ряд строгих ограничений по шумовым характеристикам:

Для подавления вибраций в вентиляционной сети между участками воздуховодов монтируют гибкие вставки, а шумоизолируют систему с помощью внешних обкладочных материалов. Но внешняя изоляция обходится слишком дорого и требует больших усилий при монтаже. Поэтому в ряде случаев для исключения или минимизации шумового фона в сечение воздуховодов устанавливают, так называемые, канальные глушители.

Наибольшая эффективность от применения канального шумоглушителя достигается, если его устанавливать в сечение воздуховода непосредственно за источником шумовых нагрузок:

-за вентилятором;

-на участке воздуховодов за шумным помещением;

-за наружной вентрешеткой в приточных системах и пр.

При необходимости уменьшить звук одновременно и внутри помещения, и снаружи, канальные глушители можно ставить в сечение воздуховода с двух сторон от источника шума.

Максимальна эффективность от применения канального шумоглушителя наблюдается при частотах звуковых волн от 500 до 4000 Гц при скорости воздушного потока, проходящего внутри воздуховодов, от 4 до 12 м/с. При частоте звуковых волн менее 500 Гц эффективность шумопоглощения снижается в геометрической прогрессии.

По конструктивным особенностям все канальные шумоглушители можно разделить на пластинчатые и трубчатые.

Пластинчатые шумоглушители

Пластинчатый шумоглушитель выполнен в виде короба из листовой стали, поперечное сечение которого разделено на ячейки определенного размера. Ячейки облицованы звукопоглощающим материалом: минеральной или стекловатой, реже - войлоком. Коэффициент звукопоглощения зависит от расстояния между ячейками в сечении. Стандартный ряд глушителей предусматривает сетку с размерами между ячейками от 75 до 300 мм. Чем меньше ячейка, тем лучше звукопоглощение, и наоборот. Но с уменьшением сечения ячейки повышается аэродинамическое сопротивление проходящему воздушному потоку.

Чтобы уменьшить сопротивление движению воздуха внутри воздуховодов, поверхности ячеек покрывают слоем пластика или подвергают

57

антиабразивной обработке для уменьшения шероховатости ее поверхностей. Воздух, проходящий по сечению воздуховодов с большой скоростью, сталкивается с торцевой поверхностью ячеек шумоглушителя и создает турбулентность, которая сама по себе является источником вибраций и шума. Для того чтобы исключить образование такой турбулентности, со стороны притока воздуха на торцах ячеек глушителя предусматривают аэродинамические обтекатели. Обычно пластинчатые глушители используют в системах вентиляции с воздуховодами большого сечения.

Трубчатые глушители

Трубчатые шумопоглотители по форме поперечного сечения могут быть прямоугольными и круглыми. Применяются в системах вентиляции с воздуховодами до 500 мм в сечении. Применение в воздуховодах большего сечения значительно снижает эффективность шумопоглощения.

Канальный трубчатый шумоглушитель состоит из двух кожухов, концентрично (для круглого воздуховода) или эквидистантно (для прямоугольного воздуховода) расположенных относительно друг друга. Наружный кожух выполняется сплошным, а внутренний равномерно перфорируется. При этом наибольшая площадь перфорации не должна превышать 20% от общей площади поверхности внутреннего кожуха.

Пространство между кожухами заполняется шумопоглотителем, обычно стеклоили минеральной ватой. Коэффициент звукопоглощения можно регулировать плотностью шумопоглощающего материала:

-мягкие маты – плотность 15-20 кг/м.куб.;

-полужесткие - 30-40 кг/м.куб.;

-жесткие плиты – 80 и более кг/м.куб.

Эффективность канального трубчатого глушителя зависит также от расстояния между наружным и внутренним кожухами, а также от его общей длины.

Автоматизация вентиляционных систем

Автоматизация какого-либо технологического процесса подразумевает внедрение комплекса средств и методов, дающих возможность управлять этим самым процессом без непосредственного участия человека, оставляя за ним лишь право принимать самые важные решения. Автоматизация воздухообменных процессов особенно актуальна для больших вентиляционных

58

сетей промышленного значения, как правило, с протяженной и разветвленной сетью воздуховодов: в производственных цехах, оранжереях, фермах, офисах, специфических лабораториях, в развлекательных и бизнес центрах и т.д.

Работа автоматизированной вентиляционной системы, ее надежность, удобство и безопасность эксплуатации напрямую зависят от алгоритмов управления процессом, а также от качества комплектующих изделий.

На автоматику вентиляции возлагают следующие функции:

-воздухообмен по заданному временному циклу (например, восемь часов днем согласно рабочему графику или почасовое включение с заданным интервалом);

-контроль и поддержание требуемых параметров микроклимата в режиме реального времени (за счет группы датчиков, расположенных в воздуховодах вентиляции и в помещении);

-диагностика состояния и контроль основных составляющих вентиляционной системы (вентиляторов, фильтров, воздуховодов и пр.);

-учет часовой наработки активного оборудования, выдача сигналов о необходимости технического обслуживания или о выходе из строя какого-либо из элементов вентиляционной системы, например, канального вентилятора;

-прекращение работы всей вентиляционной системы или ее перевод в аварийный режим в случае нештатной ситуации; например, при появлении огня или дыма в автоматической режиме могут срабатывать пожарные клапана, перекрывая воздуховоды и не давая огню «перекинуться» в соседние помещения;

-визуализация процессов воздухообмена посредством устройств «вводавывода» информации;

-возможность дистанционного управления оборудованием и контроля его работы.

Автоматизация воздухообменных процессов позволяет более «тонко» поддерживать заданные параметры микроклимата внутри помещения с одновременной экономией энергоресурсов за счет более оптимального режима работы вентиляционного оборудования.

59

Комплектация автоматизированных вентиляционных систем

Автоматизируют приточно-вытяжные вентиляционный системы канального исполнения, то есть, использующие для направления движения воздушных масс сеть воздуховодов. Стандартная комплектация современной высокопроизводительной воздухообменной системы укрупненно выглядит следующим образом:

-основное вентиляционное оборудование (вентиляторы, фильтры, рекуператоры, охладители, калориферы, противопожарные клапаны, заслонки и пр.);

-группа датчиков, контролирующих параметры воздуха в помещении и воздуховодах вентиляции;

-микропроцессорный контроллер, «принимающий» решение и отдающий команды исполнительным механизмам, основываясь на поступающих от датчиков данных.

Технологический процесс выглядит примерно следующим образом. Группа датчиков контролирует основные параметры воздуха внутри помещения и на входе воздуховодов. Измеряется температура, влажность, наличие в воздухе посторонних газов и примесей, например, СО2 или табачного дыма и т.д.

Данные поступают на микропроцессорный контроллер, где подвергаются обсчету. Ориентируясь на поддержание заданных параметров микроклимата, контроллер определяет необходимость задействования в процессе того или иного исполнительного механизма. В зависимости от «принятого» контроллером решения, включаются или выключаются канальные вентиляторы, охладители, нагреватели, осушители, охладители, срабатывают клапана и заслонки, перекрывая сечение воздуховодов и пр. Также по падению давления или снижению скорости воздушных потоков контроллер посредством устройств вывода информации может сигнализировать о необходимости проведения профилактических работ, таких как замена фильтров, чистка воздуховодов и т.д.

60