Классификация систем вентиляции и принцип их действия
 Скачать 1.95 Mb.
|
|
Классификация систем вентиляции и принцип их действия При разработке системы вентиляции в первую очередь определяют ее тип. Классификация типов вентиляционных систем производится на основе следую-щих основных признаков: А) По способу перемещения воздуха: естественная или искусственная система вентиляции. Б) По назначению: приточная или вытяжная система вентиляции. В) По зоне обслуживания: местная или общеобменная система вентиляции. Г) По конструкции: канальная или бесканальная система вентиляции. На рисунке 1 представлена классификация систем вентиляции.  Рисунок 1 – Классификация систем вентиляции А) По способу перемещения воздуха: естественная и искусственная система вентиляции Естественная вентиляция создается без применения электрооборудования (вентиляторов, электродвигателей) и происходит вследствие естественных фак-торов: - вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воз-духа в помещении, так называемой аэрации;  Рисунок 2 – Схема потока воздуха - вследствие разности давлений « воздушного столба» между нижним уров-нем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем – вытяжным устройст-вом (дефлектором), установленным на кровле здания;  1 – приточные решетки; 2 – вытяжные решетки; 3 – вентиляционная шахта Рисунок 3 – Общий вид естественной вентиляции - в результате воздействия, так называемого ветрового давления.  Рисунок 4 – Вентиляция под действием ветрового давления Естественная вентиляция Естественная вентиляция представляет собой перемещение воздуха следую-щими способами: А) Аэрация – естественное движение воздуха вследствие разницы между температурой в помещении и температурой атмосферного (наружного) воздуха. Этот способ применим в цехах с усиленным выделением тепла, но при условии, что концентрация пыли и вредных веществ в приточном воздухе находится в пределах допустимой нормы. Аэрация не применима, если условия технологии производства требуют предварительной обработки приточного воздуха, а так же в случаях образования тумана или конденсата, вызванного притоком. Б) Конвекция – происходит вследствие разницы давления воздуха между верхним и нижним уровнями (вытяжным оборудованием, установленным на крыше здания и помещением). Как известно, в помещениях воздух теплее, чем снаружи, поэтому более легкий воздух из помещений вытесняется более тяже-лым наружным. В) Ветровое давление – давление ветра повышено со стороны здания, об-ращенной к ветру и, соответственно, понижено с подветренной стороны. В про-емы здания с наветренной стороны поступает атмосферный воздух и выходит с подветренной. Преимущества систем естественной вентиляции в том, что они достаточно просты, не требуют расхода электроэнергии и приобретения сложного обору-дования. Однако недостатком является то, что эффективность систем естественной вентиляции напрямую зависит от переменчивых факторов (скорости и направле-ния ветра, температуры) и относительно небольшого давления. Механическая вентиляция Механическая вентиляция представляет собой систему различного вентиля-ционного оборудования и приборов, которая подает и удаляет воздух из поме-щения независимо от переменчивости условий окружающей среды. В случаях необходимости возможна обработка воздуха, как, например, очистка, увлажне-ние, подогрев, что в системах естественной вентиляции практически исключено. На работу механических систем вентиляции может затрачиваться достаточно большое количество электроэнергии. Следует заметить, что зачастую на практике применяют одновременно и естественную, и механическую вентиляцию, или так называемую смешанную. В каждом отдельно взятом проекте индивидуально подбирается наиболее выгод-ный тип вентиляции. Естественная ( гравитационная ) системы вентиляции Естественная вентиляция может быть: а) вытяжной без организованного поступления воздуха (канальная система); б) приточно-вытяжной с организованным поступлением воздуха ( система аэрации, а в некоторых случаях и канальная ). Канальная система вентиляции. Канальная система вентиляции применяется преимущественно в жилых и общественных зданиях с небольшим воздухообменом помещений ( не более однократного в 1ч ) и с неорганизованным притоком воздуха через неплотности окружающих поверхностей, оконные фрамуги и открытые форточки.  1 – решетка жалюзийная; 2 – окно; 3 – шахта вытяжная Рисунок 4, а – Схема канальной вытяжной системы вентиляции с естественной циркуляцией Воздух перемещается по каналам под действием разности давлений и снару-жи помещения. На рисунке 4 показана схема канальной вытяжной системы вентиляции без организованного притока воздуха, а на рисунке 4, б – схема канальной приточно-вытяжной системы вентиляции с организованным притоком воздуха и калори-ферным тепловым побуждением. Вентиляционный воздух в этих системах пере-мещается или по вертикальным каналам, заложенным в толще стен, или по при-ставным каналам. Вертикальные каналы на чердаке объединяют в сборные ка-налы, по которым удаляемый воздух через вытяжную шахту выходит в атмо-сферу. В канальной приточно-вытяжной системе вентиляции ( рисунок 4, б ) на-ружный воздух поступает через воздухоприемную камеру, размещенную в под-вальном этаже и оборудованную калорифером ( воздухоподогревателем ). Подо-гретый в камере до необходимой температуры воздух по каналам и через при-точные отверстия с установленными в них жалюзийными решетками поступает в помещения. Из помещений загрязненный воздух уходит по вытяжным каналам, вытяжные отверстия которых тоже снабжены жалюзийными решетками, оттуда воздух поступает в сборные каналы и далее через вытяжную шахту удаляется в атмосферу. Для повышения располагаемого давления в канальной системе вентиляции часто прибегают к установке над вытяжной шахтой насадка – дефлектора.     1  2   3  4  5  6      1 – канал заборный; 2 – канал вытяжной; 3 – канал сборный; 4 – шахта вытяжная; 5 – канал приточный; 6 – камера для обогрева воздуха Рисунок 4, б – Схема канальной приточно-вытяжной системе вентиляции Естественная вытяжка через чердак  Ни одну вентиляцию, хоть из подвала, хоть из помещения, хоть из канали-зационного стояка нельзя выводить на чердак. Вентиляция подвала – сама по себе. Вентиляция канализационного стояка – сама по себе. Вентиляция от кухонной плиты – сама по себе. Никогда и ни при каких обстоятельствах, и ни в каком сочетании нельзя их совмещать. Вентиляция из остальных помещений (санузел, ванная, кухня, кладовка и пр.) может быть объединена, если она принудительная и вентилятор выше точки соединения воздуховодов. Если вентиляция естественная, то нельзя объединять кухню с санузлом и надо исключить горизонтальные участки воздуховодов и различные колена – таковых быть не должно, иначе тяги не будет.  а  б Рисунок 5, а и б – Виды естественной вытяжки через чердак Аэрация Организованная естественная вентиляция производственных помещений, при которой проветривание производится непрерывно и осуществляется без устройства воздуховодов, каналов или коробов, а количество воздуха регулиру-ется степенью открытия специальных фрамуг, называется аэрацией. Наружный воздух через воздухозаборное устройство поступает в приточную камеру, расположенную в подвале. В приточной камере воздух нагревается воздухонагревателем до температуры, с которой должен поступить в помещение. Нагретый в камере воздух поступает в приточные каналы, из которых выходит в вентилируемые помещения через жалюзийные решетки.   Рисунок 6 – Аэрация здания под воздействием гравитационного давления Загрязненный воздух из помещений поступает через жалюзийные решетки в вытяжные каналы, по которым он поднимается в сборный канал на чердаке. Из сборного канала загрязненный воздух выбрасывается наружу через вытяжную шахту. Для усиления тяги иногда в вытяжной шахте устанавливается дополни-тельный воздухонагреватель или на вытяжной шахте устанавливается дефлектор. Аэрация в холодное время года устраивается на фабриках и заводах, где основной вредностью являются избытки тепла, как, например, в кузнечных, ли-тейных, термических, прокатных и других цехах. В теплое время года аэрация может быть весьма широко применяема для вентиляции большинства промышленных предприятий. Аэрация не применяется на предприятиях, где в теплое время года для технологического процесса необ-ходима обработка наружного воздуха (увлажнение, охлаждение или очистка от пыли). К таким относятся предприятия пищевой промышленности, предприятия по производству медицинских препаратов, электроламп, ткацкие, прядильные и др. Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по усло-виям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата. В помещениях с большими избытками тепла воздух всегда теплее наружно- го. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее плотный теплый воздух. При этом в замкнутом пространстве помещения возникает циркуляция воз-духа, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентиля-тор. В системах естественной вентиляции, в которых перемещение воздуха со-здается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через деф-лектор должен быть не менее 3 метров. При этом рекомендуемая длина горизон-тальных участков воздуховодов не должна быть более 3м, а скорость воздуха в воздуховодах – не превышать 1 м/с. Воздействие ветрового давления выражается в том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле пониженное давление ( разрежение ). Если в ограждениях здания имеются проемы, то с наветренной стороны ат-мосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдува-ющего здание, и соответственно от величин возникающих разностей давлений. Достоинства и недостатки естественной системы вентиляции Система естественной вентиляции просты и не требуют сложного обору-дования и расхода электрической энергии. Однако зависимость эффективности этих систем от перемещенных факторов ( температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют ре-шить с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции т.к. естественная вентиляция не всегда может обеспечить нужный воздухообмен. Достоинствами естественных системы вентиляции являются дешевизна, простота монтажа и надежность, вызванная отсутствием электрооборудования и движущихся частей. Благодаря этому, такие системы широко применяется при строительстве типового жилья и представляют собой вентиляционные короба, расположенные на кухне и санузлах. Обратной стороной дешевизны естественных систем вентиляции является сильная зависимость их эффективности от внешних факторов – температуры воз-духа, направления и скорости ветра и т.д. Кроме этого, такие системы в принци-пе нерегулируемы и с их помощью не удается решить многие задачи в области вентиляции. Механическая вентиляция В механических системах вентиляции используют оборудования и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автомати-ка и др.) позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом коли-честве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что практически невозможно в системах с ес-тественным побуждением. Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т.е. одновременно естественную и механическую вен-тиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным. Местная – Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух по-дают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений ( местная вы-тяжная вентиляция). Местная приточная вентиляция Имеет несколько разновидностей: - Воздушные души Воздушный душ представляет собой сосредоточенный приток чистого воз-духа с большой скоростью к рабочим местам, снижая в их зоне температуру ок-ружающего воздуха. Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабо-чим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению.  Рисунок 7 – Души воздушные Воздушный поток, направляемый на работающего для обеспечения ком-фортного самочувствия или улучшения условий труда. Воздушные души приме-няют для избавления от лучистого перегрева работников, подвергающихся воз-действию теплового облучения (кузнецов, горновых). С этой целью воздух на-правляют на облучаемые участки тела горизонт, либо наклонными (сверху вниз) струями. В стесненных условиях воздух иногда подают на строго фиксирован-ные рабочие места и вертикальными струями сверху вниз. Воздушный душ ис-пользуют также для улучшения условий труда на фиксированных рабочих мес-тах в районах с жарким климатом и снижения загазованности на рабочих местах, если невозможно сооружение укрытий технологического оборудования или местной локализующей вентиляции. Выбор сочетания температуры и подвиж-ности воздуха на рабочем месте определяется требованием обеспечения ком-фортного самочувствия человека. Нежелательное воздействие на организм по-вышенной интенсивности теплового облучения или подвижности воздуха может быть устранено соответствующим подбором параметров воздуха «температура – скорость». При интенсивном тепловом облучении целесообразно обдувание струей с более низкой температурой, чем у окружающего воздуха. С целью уменьшения загазованности рабочего места требуется повышенная по срав-нению с помещением температура воздушного потока. Базовые температуры воздуха рабочей зоны для работы легкой I и средней ІІ категорий тяжести приняты равными плюс +28, тяжелой – плюс +26°С. Повышенные скорости воз-духа на рабочем месте позволяет применять более высокие температуры, что по-зволяет в теплый период года использовать сравнит, недорогой способ адиабат-ного охлаждения воздуха. Воздушные души предпочтительнее осуществлять наружным воздухом, об-рабатываемым в стационарных системах воздушного дотирования. Воздух по-дается патрубками специальными конструкции, создающими воздушный поток с равномерной скоростью и температурой. Патрубок позволяет изменять направ-ление потока в горизонтальных и вертикальных плоскостях, создавая оптималь-ные условия охлаждения облучаемых частей тела человека. Существующие конструкции душирующих патрубков являются разновидностью весьма удачной конструкции этого устройства, предложенная проф. В.В. Батуриным. Патрубок Батурина состоит из скошенного диффузора с переходом от круглого сечения на квадратное. Плоскость выходного отверстия составляет 45° с осью диффузора. Параллельно выходному отверстию расположена регулируемая решетка из на-правляющих лопаток, позволяющая изменять угол наклона воздушного потока относительно горизонта. В передвижных установках душирующий агрегат обыч-но выполняют в виде вентилятора осевого, установленного на станине. Дально-бойность струи увеличивается конфузором, поджимающим поток, а охлаждаю-щий эффект – распылением воды в воздушный поток. Испаряясь, капельки воды создают дополнительное адиабатное охлаждение. - Воздушные оазисы Воздушные оазисы представляют собой участки помещений, которые отде-лены от остальных помещений переносными перегородками высотой до 3 м (обычно, 2…2,5 метра). В эти отделенные участки подается воздух с более низ-кой температурой.  Рисунок 8 – Оазис воздушный - Воздушные завесы Воздушные завесы предназначены для изменения направления воздушных потоков или для создания воздушных перегородок.  1 – каналы подвода воздуха; 2 – решетка; 3 – вентилятор; 4 – воздухозаборник Рисунок 9 – Пример воздушной завесы Воздушные завесы предназначены для разделения зон с разной температу-рой по разные стороны открытых проемов рабочих окон, входных дверей и во-рот. За счет выдува высокоскоростного воздушного потока образуется «невиди-мая дверь», которая не дает теплому воздуху выходить наружу и не впускает хо-лодный воздух в помещение. Таким образом улучшается внутренний темпера-турный комфорт, исчезают сквозняки, значительно снижаются теплопотери, а следовательно и затраты на обогрев.  Рисунок 10 – Процесс происходящий в завесе Для улучшения внутреннего климата и дополнительного обогрева поме-щений имеется выбор моделей, как с электрическими элементами, так и с тепло-обменниками с подводом горячей воды для догрева выходящего из завес возду-ха. При закрытых дверях воздушная завеса может работать как тепловентилятор. Летом в районах с теплым климатом воздушная завеса в равной степени является энергосберегающим оборудованием, которое обеспечивает значительное сниже-ние затрат на кондиционирование помещений и поддержание низкой температу-ры в холодильных камерах. У ворот и проемов складских помещений рекомендуется устраивать завесы шиберующего типа, именно их мы и будем рассматривать ниже. Основными узлами такой воздушной завесы являются воздуховод, вентилятор, калорифер, воздуховод равномерной раздачи, щелевая насадка. Главный элемент конструк-ции – это воздуховод равномерной раздачи, снабженный щелевой насадкой с направляющими пластинами, через которую воздушная струя направляется под некоторым углом к плоскости ворот ( рисунок 11 ).   а) б)   в) г) а – снизу вверх; б – сверху вниз; в – завеса боковая односторонняя; г – завеса боковая двухсторонняя Рисунок 11 – Схемы воздушных завес шиберующего типа с разным направлением струи Местная приточная вентиляция применяется чаще всего у печей, ворот, между цехами и т.д. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В произ-водственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т.п.) обычно применяют смешанную систему вентиляции – общую для устра-нения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и при-ток) для обслуживания рабочих мест. Местную вытяжную вентиляцию приме-няют, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространение по всему помещению. Местная вытяжная венти-ляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вред-ных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.). Основные требования, которыми они должны удовлетворять: Место образования вредных выделений по возможности должно быть пол-ностью укрыто. Конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал нормальной работе и не снижал производительность труда. Вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направ-лении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, хо-лодные тяжелые газы и пыль – вниз ). Конструкции местных отсосов условно делят на три группы: - Полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы, зонты). Объемы воздуха опреде-ляются расчетом. - Открытого типа ( бортовые отсосы). Отвод вредных выделений дости-гается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха. - Система с местными отсосами. Местная вытяжная вентиляция Местная вытяжная вентиляция применяется в тех случаях, когда участки помещений с выделением вредных веществ локализованы и есть возможность предотвратить распространение загрязнений по всему помещению. Для удаления вредных веществ применяют местные отсосы, которые должны удовлетворять предъявляемым требованиям: место образования загрязнений должно быть пол-ностью укрыто, конструкция местного отсоса не должна мешать работе, загряз-нения необходимо удалять в направлении их естественного движения (тяжелый газ и пыль – вниз, легкий газ и пар – вверх). Конструкции местных отсосов условно делят на три группы: - Полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы)  1 – стол; 2 – окно; 3 – заслонка; 4 – шахта вытяжная; 5 – регулятор Рисунок 12 – Шкаф вытяжной  а – у щелевого отверстия при выпуске через него продуктов горения; б – у отверстия, снабженного дверкой при выпуске продуктов горения через газовые окна Рисунок 13 – Зонты-козырьки у нагревательных печей Зонты-козырьки у нагревательных печей: а) – у щелевого отверстия при выпуске из него продуктов горения; б) – у отверстия, снабженного дверкой при выпуске продуктов горения через газовые окна. Объем воздуха определяется при помощи расчетов. - Отсосы открытого типа (бортовые)  Рисунок 14 – Бортовые отсосы Бортовые отсосы. Отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха. Бортовые отсосы применяют для предотвращения поступления вредных вы-делений с поверхности растворов в ваннах, где происходят процессы травления, обезжиривания и металлопокрытия. Основная причина выноса вредностей из ванн – конвективный поток возду-ха, формирующийся над зеркалом испарения. Принцип действия бортового отсо-са: удаляемый через бортовой отсос воздух формирует спектр всасывания, на-кладывающийся на конвективную струю и создающий результирующее скорост-ное поле, направленное к воздухоприемному отверстию бортового отсоса.  Рисунок 15 – Виды бокового отсоса Различают однобортовые отсосы, когда щель отсоса расположена вдоль од-ной из длинных сторон ванны, двухбортовые, когда щели расположены у двух противоположных сторон, и угловые – при расположении щелей у двух соседних сторон. Односторонний бортовой отсос применяется при ширине ванны 600 мм, при этом для опрокинутых бортовых отсосов расчетная ширина ванны измеряется от бортового отсоса до противоположного борта ванны. В случае простых бортовых отсосов ширина измеряется от борта до борта ванны. Двухсторонний бортовой отсос используют при ширине ванны 1200мм. В случае простых бортовых отсо-сов расчетная ширина ванны измеряется от борта до борта, для опрокинутых – между кромками бортовых отсосов внутри ванны. Отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха. Бортовой отсос называют простым, когда воздухо-приемные щели располо-жены в вертикальной плоскости, и опрокинутым, когда щель расположена гори-зонтально, параллельно зеркалу ванны. Опрокинутые бортовые отсосы обеспечи-вают одинаковую с обычным эффективность улавливания вредностей при мень-шем расходе воздуха. Простые отсосы следует применять при высоком стоянии уровня раствора в ванне, когда расстояние от зеркала раствора до кромки щели отсоса составляет менее 80…150мм; опрокинутые при более низком стоянии уровня раствора (D = 150…300мм и более).  Рисунок 16 – Виды бокового отсоса - Местные отсосы Система вентиляции с местными отсосами изображена на рисунке 17. Ос-новными элементами такой системы являются местные отсосы – укрытия (МО), всасывающая сеть воздуховодов (ВС), вентилятор (В) центробежного или осево-го типа, ВШ - вытяжная шахта.  Рисунок 17 – Схема местной вытяжной вентиляции В большинстве случаев местные вытяжные системы вентиляции очень эф-фективны, так как с их помощью происходит удаление загрязняющих веществ непосредственно из того места, где они образовались, сводя к минимуму воз-можность распространения в помещении. Приточная и вытяжная система вентиляции Приточная система вентиляции служит для подачи свежего воздуха в поме-щения. При необходимости, подаваемый воздух нагревается и очищается от пы-ли. Вытяжная вентиляция, напротив, удаляет из помещения загрязненный или нагретый воздух. Обычно в помещении устанавливается как приточная, так и вы-тяжная вентиляция. При этом их производительность должна быть сбалансиро-вана, иначе в помещении будет образовываться недостаточное или избыточное давление, что приведет к неприятному эффекту «хлопающих дверей».  Рисунок 18 – Приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением Общеобменная система вентиляции Местная вентиляция предназначена для подачи свежего воздуха на опреде-ленные места (местная приточная вентиляция) или для удаления загрязненного воздуха от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиля-ция). Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделения вред-ностей локализованы и можно не допустить их распространения по всему поме-щению. В этих случаях местная вентиляция достаточно эффективна и сравни-тельно недорога. Местная вентиляция используется, преимущественно, на произ-водстве. В бытовых же условиях применяется общеобменная вентиляция. Исключением являются кухонные вытяжки, которые представляют собой местную вытяжную вентиляцию.  Рисунок 19 – Вытяжная вентиляция Общеобменная вентиляция, в отличие от местной, предназначена для осу-ществления вентиляции во всем помещении. Общеобменная вентиляция так же может быть приточной и вытяжной. Приточную общеобменную вентиляцию, как правило, необходимо выполнять с подогревом и фильтрацией приточного воздуха. Поэтому такая вентиляция должна быть механической (искусственной). Общеобменная вытяжная вентиляция может быть проще приточной и выпол-няться в виде вентилятора, установленного в окне или отверстие в стене, по-скольку удаляемый воздух не требуется обрабатывать. При небольших объемах вентилируемого воздуха устанавливают естественную вытяжную вентиляцию, которая заметно дешевле механической.  Рисунок 20 – Общеобменная вентиляция |