Естественная, механическая, приточная, вытяжная вентиляция

Вентиляция (от лат. ventilatio проветривание ), регулируемый воздухообмен в помещениях благоприятный для человека; совокупность технических средств обеспечивающих такой воздухообмен.

В обычных жилых помещениях за счет инфильтрации наружного воздуха через неплотности окон и ограждений всегда происходит воздухообмен. Его называют неорганизованным. Организованный воздухообмен принято называть вентиляцией.

Вентиляцию характеризуют объем и кратность воздухообмена. Объемом вентиляции называют количество воздуха (в м3), которое поступает в помещение в течение часа. Минимальная норма поступления наружного воздуха в помещение 30 м3/ч на взрослого человека и 20 м3/ч — на ребенка. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении. При кратности воздухообмена менее 0,5 в час человек испытывает чувство духоты в жилом помещении. В соответствии с требованиями существующих нормативов кратность воздухообмена в жилых домах должна быть (в жилых комнатах) - 0,5-1,0; в кухнях — 3,0 кратный обмен в час.

ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:

• вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении, так называемой аэрации;
• вследствие разности давлений "воздушного столба" между нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем - вытяжным устройством (дефлектором), установленным на кровле здания;
• в результате воздействия так называемого ветрового давления.

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 условиям 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 наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее плотный теплый воздух. При этом в замкнутом пространстве помещения возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентилятор. В системах естественной вентиляции, в которых перемещение воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, 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 атмосферный воздух поступает в помещение, а с заветренной - выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдувающего здание, и соответственно от величин возникающих разностей давлений. Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика 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 количестве, 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 естественным побуждением. Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естественную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.

ПРИТОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.).

ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый отработанный воздух. В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения. Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная).

МЕСТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

МЕСТНАЯ ПРИТОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению. К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы - участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2-2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой. Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т. п.) обычно применяют смешанную систему вентиляции - общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест.

МЕСТНАЯ ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространение по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных 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, которым они должны удовлетворять:

• Место образования вредных выделений по возможности должно быть полностью 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 направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль - вниз).

Конструкции местных отсосов условно делят на три группы:

• Полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы, зонты). Объемы воздуха определяются расчетом.
• Открытого типа (бортовые отсосы). Отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха

Основными элементами такой системы являются местные отсосы - укрытия (МО), всасывающая сеть воздуховодов (ВС), вентилятор (В) центробежного или осевого типа, ВШ - вытяжная шахта. При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания пылевыделений удаляемый из цеха воздух, перед выбросом его в атмосферу, должен быть предварительно очищен от пыли. Наиболее сложными вытяжными системами являются такие, в которых предусматривают очень высокую степень очистки воздуха от пыли с установкой последовательно двух или даже трех пылеуловителей (фильтров). Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта при небольшом объеме удаляемого воздуха. Однако местные системы не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами. Например, когда вредные выделения, рассредоточенны на значительной площади или в объеме; подача воздуха в отдельные зоны помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, тоже самое если работа производится на всей площади помещения или ее характер связан с перемещением и т. д. Общеобменные системы вентиляции - как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения.

ОБЩЕОБМЕННАЯ ПРИТОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне. При отрицательном тепловом балансе, т. е. при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

ОБЩЕОБМЕННАЯ ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор (обычно осевого типа) с электродвигателем на одной оси, расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен. В некоторых случаях установка имеет протяженный вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40 м и соответственно потери давления в сети составляют более 30-40 кг/м2, то вместо осевого вентилятора устанавливается вентилятор центробежного типа. Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов. В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т. п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т. п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной. В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы. В определенных случаях в производственных помещениях, наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.

КАНАЛЬНАЯ И БЕСКАНАЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы) либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции и т. д. (бесканальные системы). Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным выше четырем признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемешивания воздуха и конструктивному исполнению. Системы вентиляции включают группы самого разнообразного оборудования:

• Вентиляторы. осевые вентиляторы; радиальные вентиляторы; диаметральные вентиляторы.
• Вентиляторные агрегаты. канальные; крышные.
• Вентиляционные установки: приточные; вытяжные; приточно-вытяжные.
• Воздушно-тепловые завесы.
• Шумоглушители.
• Воздушные фильтры.
• Воздухонагреватели: электрические; водяные.
• Воздуховоды: металлические; металлопластиковые; неметаллические. гибкие и полугибкие;
• Запорные и регулирующие устройства: воздушные клапаны; диафрагмы; обратные клапаны.
• Воздухораспределители и регулирующие устройства воздухоудаления: решетки; щелевые воздухораспределительные устройтва; плафоны; насадки с форсунками; перфорированные панели.
• Тепловая изоляция.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ И  ВЕНТИЛЯЦИЯ ВЫТЕСНЕНИЕМ

Различают два основных, часто встречающихся типа вентиляции: вентиляция перемешиванием и вентиляция вытеснением.

Перед тем как более подробно рассмотреть эти два типа, необходимо рассмотреть наиболее часто используемые термины, характерезующие качество воздуха.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЕНТИЛЯЦИИ

Эффективность вентиляции — это величина, показывающая, как быстро загрязнённый воздух удаляется из помещения.

Она определяется отношением концентрации вредных примесей, содержащихся в вытяжном воздухе к концентрации вредных примесей в помещении.

Эффективность вентиляции часто используется для качественной оценки способности системы обеспечивать комфортные условия по чистоте воздуха. Данный показатель находится в зависимости от геометрии помещения, взаимоположени приточных и вытяжных отверстий и плотности распределения источников вредных примесей в помещении.

Вентиляция вытеснением позволяет получить значения эффективности вентиляции свыше 100%, в то время как при вентиляци перемешиванием они не превышают 100%.

КОЭФФИЦИЕНТ ВОЗДУХООБМЕНА

Данный параметр характеризует скорость замещения воздуха в помещении.

Он зависит от условий раздачи воздуха в помещении, расположения и размеров диффузоров, расположения источников тепла и т.д. 

При применении метода вытеснения, возможно получить значения коэффициента воздухообмена от 50 до 100%, в то врем как при вентиляции перемешиванием они не превышают 50%.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ВЫТЕСНЕНИЕМ

Это наиболее эффективный метод традиционно используемый при вентиляции промышленных объектов. Кроме того, данный метод вентиляции нашел широкое применение в так называемых системах комфортной вентиляции. При правильно расчитанной схеме этот метод позволяет эффективно удалять излишки тепловыделений и достигнуть максимальной эффективности вентиляции.

Для более подробного описания данного метода необходимо выделить следующие понятия: рабочая зона и прилегающа зона.

РАБОЧАЯ ЗОНА

Часть комнаты занимаемая или используемая людьми.

Рабочей зоной принято считать пространство отстоящее на 50 см от стен и оконных проёмов,и от 10 см до 180 см над полом.

ПРИЛЕГАЮЩАЯ ЗОНА

Это пространство вокруг приточного низкоскоростного диффузора, где им создаётся определённая локальна скорость воздуха.

Для систем комфортной вентиляции принято считать,что локальная скорость воздуха в прилегающей зоне не должна привышать 0,2 м/с.

Такие требования предъявляются с целью максимально возможного уменьшения прилегающей зоны вокруг диффузоров.

СКОРОСТЬ ВОЗДУХА И ТЕМПЕРАТУРА

При вентиляции вытеснением воздух подаётся на нижний уровень и течёт в рабочую зону с малой скоростью. Приточный воздух должен быть несколько холоднее, чем окружающий воздух помещения для работы принципа вытеснения.

Для комфортных систем, температура подаваемого воздуха должна быть на 1°C ниже комнатной температуры, а для промышленных или специальных систем эта величина составляет от 1 до 5°C.

При слишком низкой температуре на притоке, всегда возникает риск образовани т.н. конвекционных потоков.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Вентиляци вытеснением очень удобна для применения в промышленности, где много вредных примесей и тепловыделений.

Правильно спроектированные системы для вентиляции вытеснением обеспечивают очень хорошее качество воздуха, но данный принцип имеет некоторые ограничения:

• Приточные диффузоры требуют больше места.
• Приточные диффузоры по ошибке могут чем-нибудь накрыть.
• Прилегающая зона становитс гораздо больше.
• Вертикальный температурный градиент становится очень высоким.

При проектировании данных систем необходимо также учитывать взаиморасположение по высоте и мощности отопительных устройств, которые влияют на динамику воздушных потоков внутри помещения. При сочетании с посторонними токами воздуха помещения, неравномерный нагрев по высоте в некоторых случаях вызывает смещение нагретых слоёв воздуха вниз. На практике, это приводит к функционированию вентиляционной системы по другому принципу — перемешиванию.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ

При вентиляции перемешиванием приточный воздух одним или несколькими потоками подаётс в рабочую зону,вовлекая в движение большое количество воздуха внутри помещения.Рабочая зона лежит в зоне возвратного потока,где корость воздуха составляет 70%от скорости основного воздушного потока.

Длина струи I 0.2 

Под длиной струи принимается растояние от воздухораспределителя до сечени воздушной струи ,в котором скорость ядра потока снижается до 0,2 м/с.

ЭЖЕКЦИЯ

Эжекция — это способность диффузоров подмешивать в струю прилегающий воздух помещения. 

Для устранени ощущения сквозняка при температуре приточной струи ниже комнатной температуры небходимо использовать приточные диффузоры с высокой степенью эжекции.

НАСТИЛАЮЩИЙ ЭФФЕКТ

При расположении отверстия вентиляции в достаточной близости от плоской поверхности, выходящий ток воздуха отклоняется в её сторону и стремитс течь непосредственнно по поверхности. Этот эффект возникает вследствие образования разряжения между струёй и поверхностью, а так как нет возможности подмеса воздуха со стороны поверхности то струя отклоняетс в её сторону.

Для возникновени настилающего эффекта расстояние между приточным отверстием и потолком (y на рисунке вверху)не должно превышать 30 с

Скорость воздуха и температура

Приемлема скорость воздуха в рабочей зоне зависит от таких факторов как: температура в помещении, род деятельности в помещении, внутренний интерьер. Отмечено, что ощущение сквозняка устраняется, при скорости воздуха меньше 0,18 м/с и температуре от 20 до 22°C.