Способы осуществления воздухообмена в помещении. Способы организации воздухообмена в помещениях. Распространение изотермической турбулентной струи
Вентиляция помещений представляет собой процесс переноса объемов воздуха, вытекающего из приточных отверстий, а также движение воздуха, обусловленное всасывающими отверстиями.
Характер воздушных потоков в помещении зависит:
1) от формы количества и расположения приточных и вытяжных отверстий;
2) от температуры и скорости подаваемого и удаляемого воздуха;
3) от тепловых потоков, возникающих возле нагретых и охлажденных поверхностей;
4) от взаимодействия струй между собой и с тепловыми потоками;
5) от имеющихся в помещении строительных конструкций;
6) от действия технологических машин и механизмов;
7) от взаимодействия со струями, выбивающими через неплотности оборудования, находящегося под избыточным давлением.
Эффективность вентиляции помещения зависит от правильности выбора мест подачи и удаления воздуха. В первую очередь распределение параметров воздуха в объеме помещения определяется конструктивным решением приточным устройств. Влияние вытяжных устройств на скорость движения и температуру воздуха в помещении обычно незначительно. В то же время общая эффективность вентиляции зависит от правильной организации вытяжки воздуха из помещения.
Для оптимальной организации воздухообмена следует учитывать следующие факторы:
Строительно-планировочные особенности помещения (габариты помещения);
Характер технологического процесса;
Вид и интенсивность поступления вредностей (сочетание различных видов вредности);
Взрыво - и пожароопасность помещения;
Особенности распространения вредностей в помещении;
Размещение в объеме помещения оборудования, рабочих мест.
Особенности распространения вредностей зависит от их свойств (плотности, а для пыли- дисперсности)
Кроме того, большое значение имеет интенсивность тепловых потоков, которые могут перемещать пары и газы, имеющие плотность значительно выше плотности воздуха, а также пыль в верхнюю зону помещения. При отсутствии теплоизбытков более легкие, чем воздух и газы поднимаются в верхнюю зону помещения. Газы более тяжелые, чем воздух накапливаются в рабочей зоне над полом.
2. Общие требования к притоку и вытяжке .
Согласно СНиП 41-01-2003 следует придерживаться следующих основных правил (см. пп. 7.55 – 7.5.11).
3. Выбор схемы организации воздухообмена
При организации воздухообмена в производственных помещениях возможно применение следующих схем
СВЕРХУ-ВВЕРХ.
СВЕРХУ-ВНИЗ.
СНИЗУ-ВВЕРХ.
СНИЗУ-ВВЕРХ И ВНИЗ.
СВЕРХУ И СНИЗУ-ВВЕРХ
СНИЗУ-ВНИЗ
Лекция № 2.17
Тема: «Обтекание здания потоком воздуха»
1. Обтекание здания потоком воздуха.
2. Зона аэродинамического следа.
3. Аэродинамический коэффициент.
1. Обтекание здания потоком воздуха.
При обтекании здания потоком воздуха вокруг него образуется застойная зона. Определение размеров этой зоны, условий циркуляции в ней воздушных потоков и, следовательно, условий проветривания этой зоны также является целью аэродинамических исследований здания. Наибольшее значение это исследование имеет для промышленных зданий с большим количеством вредных выбросов.
При набегании на препятствие нижние слои потока затормаживаются, и кинетическая часть энергии этого потока переходит в потенциальную, т. е статическое давление увеличивается. Это происходит постепенно по мере приближения к зданию и начинается примерно за 5-8 калибров до здания (калибр - средний размер фасада здания). Набегающий поток образует зону циркуляции непосредственно у поверхности здания. Вихри, образующиеся здесь, как бы дополняют форму здания до удобообтекаемой и тем самым уменьшают потери энергии основного потока. В этой зоне постоянно происходит смена воздуха, совершающего вихреобразные движения и уходящего на заветренную сторону здания.
Рисунок - Схема обтекания здания потоком воздуха
а – вертикальный разрез; б – схема движения воздуха в зоне аэродинамического следа:
1- граница между вихрями в зоне аэродинамического следа;
2- зона избыточного давления;
3- здание;
4- зона разрежения;
5- обратные потоки воздуха, входящего в зону аэродинамического следа;
6- граница зоны аэродинамического следа;
7- граница влияния здания на поток воздуха;
8- вихреобразные потоки из зоны избыточного давления в зону разрежения.
Набегающий поток воздуха обтекает здание и зону циркуляции сверху и с боков.
Обтекающий здание поток воздуха в силу некоторого поджатия имеет скорость большую, чем скорость ветра. Этот поток интенсивно эжектирует воздух с заветренной стороны здания, где в результате этого давление уменьшается. Воздух, уносимый из заветренной стороны, компенсируется приземными слоями потока, в которых воздух заторможен настолько, что может изменить направление своего движения. На заветренной стороне здания образуется несколько вихрей (на рисунке их показано два). Расположение границы зоны аэродинамического следа в этой области указано ориентировочно. Эта граница заметна лишь вблизи места срыва потока с наветренного фасада. Подвижность воздуха в приземной застойной области настолько мала, что из него осаждаются мельчайшие взвешенные частицы.
В реальных условиях имеют место пульсирующие изменения направления и силы ветра, что приводит к изменению габаритов и циркуляции воздуха в зоне аэродинамической тени во времени.
Промышленных зданий
Распределение приточного воздуха и удаление воздуха из помещений производственных зданий следует предусматривать с учетом режима использования помещений в течении суток или года, а также с учетом переменных поступлений теплоты, влаги и вредных веществ.
При организации воздухообмена в помещениях промышленных зданий возможно применение следующих схем:
а) «снизу - вверх» - при одновременном выделении тепла и пыли; в этом случае воздух подают в рабочую зону помещения, а удаляют из верхней зоны;
б) «сверху - вниз» - при выделении газов, паров летучих жидкостей (спиртов, ацетона, толуола и т. п.) или пыли, а также при одновременном вы-делении пыли и газов; в этих случаях воздух подают рассредоточено в верх-нюю зону, а удаляют местной вытяжной вентиляцией из рабочей зоны поме-щения и системой общеобменной вентиляции из его нижней зоны (возможно частичное проветривание верхней зоны);
в) «сверху - вверх» - в производственных помещениях при одновре-менном выделении тепла, влаги и сварочного аэрозоля, а также во вспомога-тельных производственных зданиях при борьбе с теплоизбытками; обычно в этих случаях воздух подают в верхнюю зону помещения и удаляют из его верхней зоны;
г) «снизу - вверх и вниз» - в производственных помещениях при выделении паров и газов с различными плотностями и недопустимости их скопления в верхней зоне из-за опасности взрыва или отравления людей (малярные цехи, аккумуляторные и т. д.); в этом случае подачу приточного воздуха осуществляют в рабочую зону, а общеобменную вытяжку - из верхней и нижней зон;
д) «сверху и снизу - вверх» - в помещениях с одновременным выделением тепла и влаги или с выделением только влаги при поступлении пара в воздух помещения через неплотности производственной аппаратуры и коммуникаций, с открытых поверхностей жидкостей в ваннах и со смоченных поверхностей пола; в этих случаях воздух подают в две зоны - рабочую и верхнюю, а удаляют из верхней зоны. При этом для предотвращения туманообразования и капели с потолка приточный воздух, подаваемый в верхнюю зону, несколько перегревают по сравнению с воздухом, подаваемым в рабочую зону;
е) «снизу – вниз» применяется при местной вентиляции.
Приточный воздух следует подавать, как правило, непосредственно в помещение с постоянным пребыванием людей. Приточный воздух следует направлять так, чтобы воздух не поступал через зоны с большим загрязнением и не нарушал работы местных отсосов. Приточный воздух следует подавать на постоянные рабочие места, если они находятся у источников вредных выделений, у которых невозможно устройство местных отсосов.
Удаление воздуха из помещений системами вентиляции следует пре-дусматривать из зон, в которых воздух наиболее загрязнен или имеет наиболее высокую температуру или энтальпию. При выделении пылей и аэрозолей удаление воздуха системами общеобменной вентиляции следует предусматривать из нижней зоны.
В производственных помещениях с выделением вредных или горючих газов или паров следует удалять загрязненный воздух из верхней зоны но не менее однократного воздухообмена в 1ч, а в помещениях высотой более 6м – не менее 6м3/ч на 1м2 помещения.
Расход воздуха через местные отсосы, размещенные в пределах рабочей зоны, следует учитывать как удаление воздуха из этой зоны.
5. Расчёт воздухообмена промышленного здания
Расчёт воздухообмена производится для тёплого и холодного периодов года. Расчёту предшествует расчёт теплопоступлений и теплопотерь, расчёт местных отсосов и систем воздушного душирования.
Исходные данные:
– избытки (недостатки) явного тепла в помещении;
– расчётные параметры наружного и внутреннего воздуха;
– суммарная производительность местных отсосов [кг/ч] (без учёта рециркуляционных систем) (Gм.о);
– суммарная производительность воздушных душей [кг/ч] (без учёта рециркуляционных систем) (Gд);
– температура воздуха на выходе из душирующих патрубков (to);
– габаритные размеры цеха;
– минимальный расход воздуха удаляемого из верхней зоны [кг/ч], (Gв.з.min).
Определяют допустимый способ подачи и удаления воздуха из данного цеха в тёплый и холодный периоды по данным СН 118–68 и намечают расчётную схему организации воздухообмена.
1. Воздухообмен для компенсации местных отсосов и вытяжки из верхней зоны (по «местным отсосам»).
Расчёт ведётся для тёплого и холодного периодов года. Составляют уравнение массового баланса
Принимают Gв.з.min=6
2. Воздухообмен по ассимиляции теплоизбытков.
Составляют уравнения массового и теплового баланса
Расчёт начинают с тёплого периода. В уравнения балансов подставляют соответствующие значения для тёплого периода: Gд, tо, Gм.о., c, tр.з., tух.
Принимают, что наружный воздух подаётся приточными системами без обработки т.е. tпр= tнА и решают уравнения балансов относительно Gпр и Gв.з.. если полученные значения расходов больше нуля, проверяют условия
В случае выполнения условия (1.3) расчёт заканчивается и по найден-ным значениям расходов решается прямая задача аэрации (если она допускается) или рассчитываются приточные и вытяжные системы механической общеобменной вентиляции.
Если в результате расчётов по балансовым уравнениям получено отрицательное значение Gв.з. или условие (1.3) не выполняется, то это означает, что количество избыточного воздуха, которое требуется для компенсации вытяжки, превышает количество воздуха необходимое для ассимиляции теплоизбытков, т.е. (tнА и Gв.з.= Gв.з.min и определяется Gпр и tр.з, которая учитывается в дальнейших расчётах. По полученным Gпр и Gв.з рассчитывается аэрация или механическая вентиляция.
При использовании механических приточных систем, для снижения расчётного воздухообмена возможна обработка воздуха в оросительной секции. В этом случае, как правило, применяют адиабатическое увлажнение.
В холодный период года задаются Gв.з.= Gв.з.min и определяют из уравне-ний баланса tпр. дальнейшие расчёты зависят от полученной величины tпр.
1. Если tпр < tнБ и в цехе в холодный период допустима аэрация, то принимают tпр= tнБ и решают уравнения баланса относительно Gпр и Gв.з, после чего решается прямая задача аэрации.
2. Если tнБ < tпр будет средневзвешенной по расходам т.е.
; (1.4)
. (1.5)
В уравнениях (1.4), (1.5) неизвестны tпрмех, Gпрмех, Gпраэр. Для их решения задаются tпрмех = tр.з. - 5÷10 0С, то применяют механическую приточную вентиляцию и рассчитывают системы по полученным Gпр и Gв.з..
3. Если tпр Если в помещении по условиям СН 118-68 аэрация не допустима в хо-лодный период, то задаются и решая уравнения баланса, находят Gпр, Gв.з..
Вентиляция горячих цехов
В цехах (кузнечных, термических и др.) с избытками явной теплоты (порядка 70-100 Вт) целесообразно устраивать приточную механическую вентиляцию в виде воздушного душирования фиксированных рабочих мест (при облучении более 300 Вт/м2); вытяжную установку в виде бортовых отсосов от оборудования - ванн травильных, закалочных и др.
Недостающий же воздухообмен для ассимиляции избыточной явной теплоты осуществляется общеобменной организованной естественной вентиляцией - аэрацией, при которой подача приточного воздуха в теплый период года осуществляется через створки проемов, размещаемых на высоте 0,5-1 м от пола, и в холодный период года через проемы, расположенные на высоте 4-6 м от пола. Естественная вытяжная вентиляция осуществляется из верхней зоны через вытяжные аэрационные фонари, устраиваемые, как правило, незадуваемыми, с ветрозащитными щитами.
Оценку полноты использования приточного воздуха можно производить по коээффициенту эффективности (воздухообмена)
где tух, tпр, tр.з - соответственно температура воздуха уходящего, приточного и рабочей зоны.
Аварийная вентиляция
Системы аварийной вентиляции устраивают в производственных поме-щениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух больших коли-честв вредных иди взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяется расчетом в технологической части проекта или в соответствии с требованиями ведомственных нормативных документов.
Аварийный воздухообмен обеспечивается совместной работой основной (общеобменной и местной) и аварийной вентиляции. В аварийный режим должен быть обеспечен воздухообмен не менее 8 крат/ч по полному внутреннему объему помещения, а в помещениях категорий А, Б и Е - 8-кратный воздухообмен дополнительно к воздухообмену, создаваемому основной вентиляцией.
Совместными действиями вентиляционных устройств концентрация вредностей, попавших в помещение в кратчайшее время, должна быть умень-шена ниже предельно допустимой концентрации (ПДК).
Расчет аварийной вентиляции состоит в определении величины аварий-ного воздухообмена и времени, за которое концентрация вредного вещества должна быть снижена до ПДК с помощью аварийной вентиляции.
Системы аварийной вентиляции в помещениях с производствами категорий А, Б и Е устраиваются с механическим побуждением. Вентиляторы применяются во взрывобезопасном исполнении. В поме-щениях с производствами категорий В, Г и Д допускается применение аварийной вентиляции с естественным побуждением (с проверкой на теплый режим).
Для перемещения взрывоопасных газов следует предусматривать системы аварийной вентиляции с помощью эжекторов. Если для аварийной вентиляции используется одна основная, производительность которой достаточна для аварийного воздухообмена, то для нее следует применять резервный вентилятор с электродвигателем. Резервные вентиляторы должны включаться автоматически при остановке основных.
Для компенсации воздуха, удаляемого аварийной вытяжной вентиляцией, дополнительных приточных систем вентиляции предусматривать не следует.
Аварийная вентиляция, как правило, устраивается вытяжной. Возмеще-ние воздуха, удаляемого вытяжной аварийной вентиляцией, должно предусматриваться преимущественно за счет поступления наружного воздуха. Выбросные устройства аварийной вентиляции не следует располагать в местах постоянного пребывания людей и размещения воздухозаборных устройств приточной вентиляции. Запуск устройств аварийной вентиляции следует проектировать дистанционным у доступных мест как изнутри, так и снаружи помещений.
Местные отсосы, удаляющие вещества 1-го и 2-го классов опасности от технологического оборудования, следует блокировать таким образом, чтобы оно не могло работать при бездействии вытяжной вентиляции.
Похожая информация.
Как происходит воздухообмен в жилых помещениях?
естественная вентиляция
воздухопроницаемость ограждающих конструкций
Представьте комнату, допустим, 12 м 2 , 32 м 3 . Дверь в комнате есть, но она хорошая и закрыта, стены обычные, панельные или кирпичные, возможно деревянные. Щелей в стенах нет, окна хорошие, отрегулированные. В комнате один человек.
Если окна закрытые, то воздухообмен осуществляется через наружные, а может и внутренние ограждающие конструкции (стены, перекрытия). Если стены деревянные или тонкие, то воздухообмен больше, если бетонные и толстые, то меньше. Это воздухообмена может хватить, т.е концентрация, допустим, углекислого газа, может не выйти за допустимые пределы.
Если выделений больше, например, пять человек в том-же помещении, то концентрация при любых стенах наверняка будет существенно больше нормативной.
окна
Если в условной комнате открыть или приоткрыть окно, то даже если нет ветра, воздухообмен будет большим, обычно в верхней части открытого проёма воздух пойдёт наружу, по нижней части – внутрь помещения. Воздух сменится быстро, но, если снаружи зима, он будет очень холодный. Даже если окно приоткрыто чуть-чуть, так как высота проема велика, воздухообмен будет большим.
Если соответственно увеличить мощность отопления, то всё равно при вентилировании через всё окно трудно избежать сквозняков – потоков переохлажденного по сравнению с окружающим воздухом. Вентиляция открытием всего окна годится только для периодического проветривания.
форточки
Отличие форточки в том, что её высота меньше, чем у окна, поэтому и при полном, и при частичном открытии воздухообмен намного меньше. Ниспадающий холодный воздух может успеть нагреться. Форточка может обеспечить нормальный воздухообмен, в некоторых пределах его можно регулировать.
Но если температура воздуха внутри и снаружи нашей условной комнаты одинакова, и ветра нет, то воздухообмен скорее всего будет меньше нужного.
форточки и вентиляционные каналы в глубине помещения
Это стандартная схема, известная на практике почти всем. Тёплый канал в глубине помещения (санузел, кухня) обеспечивает вытяжку, через форточку поступает приток.
Теоретически должен работать всегда, практически часто не работает на верхних этажах, требует постоянного небольшого притока, при установке плотных окон «лёгкий» приток прекращается, остаётся воздухопроницание стен, его может быть очень мало. Требует открытых или неплотных, подрезанных, дверей.
приточные клапаны
В этой схеме работают разного рода приточные клапаны, «еврофорточки» и т.п. Это усложнённые форточки, с увеличенным сопротивлением.
Если в помещении рассматриваемого типа (канал-форточка) воздухообмен хороший, то замена форточки на клапан возможна, скорее всего воздухообмен уменьшится.
Если воздухообмен с форточкой плохой, то с клапаном он станет ещё хуже, т.е. замена нежелательна.
естественная вытяжная вентиляция
В нашей условной комнате двери хорошие, поэтому ей нужен свой канал для реализации такого типа вентиляции. Если этот канал есть в каждой комнате, если он правильно сделан, то в большинстве случаем в помещениях при открытой форточке обеспечивается нормальный воздухообмен.
естественная приточно-вытяжная вентиляция
Но открытая форточка – это дорога для шума, и некоторых других неудобств.
Приток при естественной вентиляции тоже бывает канальным. Если всё сделано правильно, то это и получается лучшая вентиляция. Расход зависит от конструкции каналов, и может быть большим, если это требуется. Так что считаем, что расход нормальный. Шум не проходит, или проходит очень мало.
При движении по каналу можно организовать некоторый нагрев, охлаждение, очистку и т.п., но всё это только в небольших количествах, так как перепад давлений – движущая сила естественной вентиляции, очень мал.
Так что недостаток один: сильно ограниченная возможность обработки воздуха.
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ.
ЛЕКЦИЯ №9.
Современные условия труда и жизнедеятельности людей требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции.
Вредные факторы: избыточное тепло, повышенная влажность, пары химических веществ общетоксического действия, пыль, радиоактивные вещества.
Один человек при нормальных условиях выделяет до 120 Вт в окружающую среду, причём 25% от этой величины испарением влаги (пот). При отсутствии вентиляции эти и другие тепловыделения повышают значительно температуру воздуха в помещении и затрудняют процесс терморегуляции в организме человека, вредно влияют на технологический процесс производства. Количество выделяемой человеком влаги составляет 40-75 г/час. При повышенной влажности и высокой температуре уменьшается отдача тепла телом человека за счёт испарения, при пониженной температуре – охлаждение организма, т.к. влажный воздух более теплопроводен нежели сухой. Наиболее опасна пыль двуокиси кремния, асбеста, пары ртути и т.п. Воздух считается загрязнённым, если в 1
содержится более 4500 микроорганизмов.
Что касается радиоактивных веществ, то они подобны обычным промышленным химическим загрязнениям, но отличаются повышенной токсичностью. Их влияние на организм постоянно изучается и тщательно проверяется.
Санитарными нормами установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) (СН-245-71). Положим для ртути и свинца 0,01 мг/куб. м, для бензина 100 мг/куб. м, аммиака 20 мг/куб. м.
Определение требуемого воздухообмена.
Частичная или полная замена воздуха в помещении, содержащего вредные примеси, чистым атмосферным воздухом называется воздухообменом.
Исходные данные расчёта:
Количество вредных примесей;
Допустимое количество вредных примесей на
Количество вредных примесей в воздухе на , подаваемом в помещение.
Кратность воздухообмена:
Необходимый воздухообмен по газовым вредным выделениям определяется по формуле:
Величина необходимого воздухообмена, исходя из содержания в воздухе водяных паров, определяется по формуле:
По санитарным нормам задаётся относительная влажность и температура воздуха в помещении. Для определения требуемого воздухообмена по избыточному теплу надо знать приход теплоты, количество его необходимое для восполнения потерь через ограждения. Соответственно разность между этими величинами даст величину избыточной теплоты. Требуемый воздухообмен найдём из выражения:
Для жилых помещений:
Поступления тепла в помещения.
Учитываются следующие источники тепловыделений: люди, оборудование, нагретые поверхности печей, сушилки и т.п. Q-тепловыделения людей, Q
- тепловыделения от оборудования в Вт, для освещённых солнцем поверхностей
Теплопоступления за счёт солнечной радиации учитываются при 
солнечная радиация через стены не учитывается.
Способы организации воздухообмена.
Вентиляция бывает вытяжная и приточная. По способу перемещения воздуха естественная и механическая. Неорганизованная естественная вентиляция есть воздухообмен в помещениях, происходящий под влиянием разности давлений наружного и внутреннего воздуха и действия ветра через неплотности ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фрамуг и дверей. Этот вид вентиляции называется аэрацией. Подача воздуха в помещение или его удаление с помощью вентилятора называется искусственной вентиляцией. В общественных зданиях устраивают общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию.
Определение естественного давления и расчёт
воздуховодов.
расстояние от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты. Расчётное естественное давление определяется для температуры наружного воздуха +5. Радиус действия допускается не более 8 м. Для нормальной работы
Скорости в каналах с естественной циркуляцией не превышают 0,5-0,6 м/с для верхнего этажа и каждого из последующих нижних на 0,1 м/с больше, но не более 1-1,5 м/с.
Методика расчёта воздуховодов.
1. При заданных объёмах воздуха, подлежащего перемещению по каждому участку каналов, принимают скорость его движения (W).
2. По объёму воздуха и принятой скорости определяют предварительно сечения каналов, 
по номограммам.
3. Сравнивают полученные суммарные сопротивления с располагаемым давлением. Если эти величины совпадают, по предварительно полученные сечения каналов могут быть приняты как окончательные.
Кондиционирование воздуха.
Кондиционирование воздуха относится к наиболее современным и технически совершенным способам создания и поддержания в помещениях условий комфорта для человека и оптимальных параметров воздушной среды для производственных процессов, обеспечения длительной сохранности ценностей культуры и искусства в общественных зданиях и т.п. Кондиционирование воздуха является большим достижением науки и техники в деле создания искусственного климата в закрытых помещениях.
Современные установки кондиционирования воздуха представляют собой комплекс технических средств, служащих для приготовления, перемещения и распределения воздуха, автоматического регулирования его параметров, дистанционного контроля и управления.
В зависимости от использования наружного и рециркуляционного воздуха различают прямоточные, рециркуляционные и частично рециркуляционные системы кондиционирования.
Газоснабжение.
Транспортирование газа на большие расстояния осуществляется газоперекачивающими станциями. Компрессорные станции строятся через каждые 120-150 км. Давление газа в магистральных трубопроводах р=5 МПа. При подходе магистральных газопроводов к населённым пунктам сооружаются ГРС (газораспределительные станции). На ГРС газ фильтруется, проходит регуляторы давления, одорируется метимеркаптаном или пропилмеркаптаном. В газораспределительных сетях давление газа не превышает 1,2 МПа. На ГРП газ поступает под давлением 0,6 МПа для питания топливом промышленных предприятий, сетей низкого давления бытовых потребителей. Назначение ГРП снижение давления газа и поддержание его на необходимом уровне. Помещение ГРП отапливается, так как для нормальной работы установленного в нём оборудования и контрольно-измерительных приборов температура воздуха в помещении должна быть не ниже +15Отопление может быть водяным от тепловой сети или от индивидуальной котельной, которая отделяется капитальной стеной от помещения, где установлено оборудование, и имеет самостоятельный вход. Вентиляция ГРП осуществляется с помощью дефлектора (вытяжка) и жалюзийной решётки (приток), устроенной внизу двери. Электрическое освещение здания ГРП может быть внутренним во взрывобезопасном исполнении или наружным в обычном исполнении (кососвет).
Воздухообмен в помещениях (распределение приточного воздуха и удаление воздуха из помещений) производственных и административно-бытовых зданий предусматривается с учетом режима их использования в течение суток или года, а также имеющихся поступлений тепла, влаги и вредных веществ.
Приточный воздух для компенсации удаляемого вытяжной системой следует подавать непосредственно в помещение с постоянным пребыванием людей. Для общественных и административно-бытовых помещений допускается до 50 % расхода воздуха подавать в коридоры или смежные помещения.
В производственных помещениях, в зависимости от характера и выраженности факторов производственной среды, приточный воздух следует подавать в рабочую зону:
В помещениях со значительными влаго- и теплоизбытками – в зоны конденсации влаги на ограждающих конструкциях зданий;
В помещениях с выделением пыли – струями, направленными сверху вниз из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне;
В помещениях различного назначения без выделения пыли допускается подача приточного воздуха струями, направленными снизу вверх из воздухораспределителей, расположенных в обслуживаемой или рабочей зоне;
В помещениях с незначительными теплоизбытками допускается подача воздуха из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне струями (вертикальными, направленными сверху вниз; горизонтальными или наклонными – вниз);
В помещениях с источниками выделений вредных веществ, которые невозможно оборудовать местными отсосами, приточный воздух подается непосредственно на постоянные рабочие места, если они находятся у этих источников.
Приточный воздух следует направлять таким образом, чтобы он не поступал через зоны с большим загрязнением в зоны с меньшим загрязнением и не нарушал баланса при работе местных отсосов.
Подача приточного воздуха вентиляцией, а также системами кондиционирования и воздушного отопления должна осуществляться из расчета, чтобы температура и скорость движения воздуха соответствовали нормам метеорологических условий в рабочей зоне, чтобы не было туманообразования и конденсации влаги на окружающих конструкциях.
Для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, следует предусматривать отрицательный дисбаланс, то есть превышения объема вытяжки над объемом притока.
В холодный период года в производственных зданиях при обосновании допускается отрицательный дисбаланс в объеме не более однократного воздухообмена в 1 ч в помещениях высотой 6 м и менее и из расчета 6 м 3 /ч на 1 м 2 площади пола в помещениях высотой более 6 м.
Системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений, работа в которых производится более 8 часов в сутки, необходимо совмещать с воздушным отоплением.
Системы приточной вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением, а также системы воздушного отопления следует проектировать с резервным вентилятором или отопительным агрегатом, или предусматривать не менее двух систем, объединенных воздуховодом.
Распределение воздуха в помещениях зависит от размещения приточных и вытяжных отверстий. Вентиляция помещений представляет собой процесс переноса объемов воздуха из приточных отверстий, а также движение воздуха, обусловленное всасывающими отверстиями. Воздухообмен, создаваемый в помещениях вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляционным движением воздушной среды, объем которой в несколько раз больше объема вентиляционного воздуха, поступающего в помещение и удаляемого из него. Циркуляция воздушных масс имеет значение для эффективности вентиляции, так как она является основной причиной распространения по помещению вредных выделений, поступающих откуда-либо в воздух.
Характер воздушных потоков зависит от формы и количества приточных отверстий, их расположения, а также температуры, скорости, с которыми воздух поступает в помещения. Варианты схем движения воздуха в производственных помещениях приведены на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Схемы организации воздухообмена в помещении:
а
– сверху-вверх; б
– снизу-вниз; в
–сверху-вниз; г
– с низу-вверх;
д
– комбинированная; е
– комбинированная
На характер распространения воздушных потоков оказывая влияние работа технологического оборудования и, кроме того – конструктивные элементы здания. Задача специалиста, проектирующего вентиляционные устройства, учесть характер движения воздушных масс в помещении, с тем, чтобы в пределах рабочей зоны были обеспечены удовлетворительные параметры микроклимата, а именно, температура и скорость движения воздуха.
Приточные струи. Приточные насадки
При небольшой скорости движения воздух перемещается параллельными, не смешивающимися между собой струйками. Такой вид движения называется ламинарным и наблюдается главным образом в небольших каналах, тонких щелях, а также при отсутствии направленного движения воздуха в различных сооружениях. С увеличением скорости струйки начинают перемешиваться, воздушные частицы движутся более беспорядочно. В потоке возникают вихри – такое движение называется турбулентным. Для турбулентного движения характерно наличие поперечных пульсаций скоростей.
Переход от ламинарного движения к турбулентному наблюдается при определенных значениях комплексного параметра, который называется критерием Рейнольдса:
где V – скорость движения воздуха, м/с; d – размер, определяющий движение воздуха (диаметр или гидравлический диаметр воздуховода, воздуховыпускного отверстия), м; ν – кинематическая вязкость воздуха, м 2 /с.
Ламинарное движение в гладких трубах переходит в турбулентное при Re = 2300. С увеличение шероховатости этот переход происходит при меньших значениях критерия Re.
Организация воздухообмена в значительной степени зависит характера струй вентиляционного воздуха.
Классификация струй
Воздушной струей называют направленный поток с конечными поперечными размерами. В основном струи делятся на свободные и несвободные, изотермические и не изотермические, ламинарные и турбулентные.
Свободные струи не имеют препятствий для своего свободного развития. Свободной является струя, не ограниченная стенками. Свободные струи образуются при истечении в пространство, заполненное той же средой, находящейся в относительно спокойном состоянии. Так как струи воздуха движутся в воздушной же среде, с точки зрения гидравлики они являются затопленными. Если плотность струи и окружающего воздуха одинакова, то ось струи прямолинейна а при различной плотности ось струи искривляется. Несвободные (стесненные) струи – те, на развитие и аэродинамическую структуру которых оказывают влияние ограждения; эти струи распространяются в пространстве, имеющем конечные размеры. В изотермических струях начальная температура равна температуре окружающего воздуха, т. е. в этом случае струя не участвует в теплообмене с окружающей средой. В неизотермических струях начальная температура приточного воздуха выше или ниже температуры окружающего воздуха. Ламинарная или турбулентная струя характеризуется соответственно ламинарным или турбулентным режимом. В вентиляционных устройствах, как правило, применяют турбулентные воздушные струи.
На перемещение воздуха затрачивается энергия: тепловая, источником которой являются нагретые поверхности, или механическая, источником которой можно считать, например, вентилятор или сочетание тепловой и механической энергий вместе.
Формирование полей температур, концентраций вредных веществ (газов) и скоростей зависит от закономерностей распространения струй и их взаимодействия.
По виду энергии, расходуемой на образование струи, различают механические приточные струи изотермические, неизотермические, а также конвективные струи.
Свободную изотермическую струю применяют для раздачи приточного воздуха. Струя по выходе из отверстия расширяется, ширина ее растет пропорционально увеличению расстояния от места истечения. Скорость по мере удаления постепенно уменьшается и затухает. Измерениями давлений установлено, что статическое давление в струе остается постоянным и равным статическому давлению в окружающей среде.
Следовательно, так как статическое давление вдоль струи остается постоянным, то потери энергии компенсируются в ней за счет кинетической энергии, поэтому скорость затухает. Так как струя эжектирует (подсасывает) частицы окружающего воздуха, расход в ней увеличивается по мере удаления от приточного отверстия и поперечное сечение ее возрастет. При этом скорость частиц вследствие торможения, оказываемого окружающим воздухом, постоянно падает.
На рис. 5.9 представлена схема свободной изотермической струи, которая вытекает из круглого отверстия.
Рис. 5.9. Структура свободной изотермической струи
В струе различают два участка – начальный и основной. В начальном сечении а-б скорость потока во всех точках сечения одинакова. Осевая скорость на протяжении длины l о начального участка одинакова и равна скорости в выходном сечении V o .
В области треугольника абс (на расстоянии l о) во всех точках струи сохраняется одинаковая скорость V o .
На структуру струи оказывает влияние начальная турбулентность. Чем выше турбулентность струи перед выходом из насадка, тем интенсивнее протекает перемешивание её с окружающим воздухом, тем больше угол расширения струи α на начальном участке, тем короче длина начального участка, и наоборот. В основном участке благодаря турбулентному перемешиванию с окружающим воздухом масса приточной струи по мере удаления от приточного отверстия возрастает, а скорость в ней непрерывно уменьшается как на оси струи, так и в периферийной части. Боковые границы струи соответствуют приблизительно лучам, исходящим из точки, называемой полюсом (точка 0 ). Так как положение полюса струи и граница начального участка зависят от степени турбулентности струи, то полюса начального и основного участков струи могут не совпадать. Угол бокового расширения основного участка струи составляет 12º25´.
Свободная струя практически не зависит от критерия Рейнольдса (Rе ) (струи автомодельны). Одним из основных свойств турбулентной свободной струи является сохранение постоянства количества движения по её длине:
m V = const , (5.42)
где m – масса приточной струи в ее поперечном сечении; V – скорость воздуха в этом же сечении струи.
Это позволяет перемещать большие массы воздуха на значительные расстояния, что широко используется в вентиляционной практике.
Известно, что свободная струя, выходящая из прямоугольного отверстия, деформируется, принимая в сечении форму, приближающуюся к кругу.
В производственных помещениях, камерах и т.п. за счет наличия ограждающих поверхностей свободная струя деформируется и её параметры меняются. Условия поступления струи в то или иное помещение могут быть разнообразны, а это определяет скорость, температуру, а также распределение воздуха.
Воздушный поток в зоне всасывающего отверстия ведет себя иначе. К всасывающему отверстию воздух подтекает со всех сторон. Эффективность всасывания характеризуется спектрами всасывания и проявляется на небольших расстояниях от всасывающих отверстий. Поведение воздушного потока возле всасывающего отверстия рассматривается в разделе 5.9.
Специфические особенности приточных и всасывающих струй должны учитываться и использоваться в вентиляции.
На динамику воздушной среды помещения большое влияние оказывают конвективные токи, возникающие вследствие наличия в помещении различного рода поверхностей, температура которых отлична от температуры окружающего воздуха. Конвективные токи могут быть восходящие и нисходящие.
При создании специально организованных искусственных (механических) струй нужно учитывать конвективные токи воздуха, т. е. использовать конвективные потоки в качестве фактора, могущего в определенных условиях в значительной степени способствовать оздоровлению труда в рабочей зоне.
Приточные отверстия обычно оформляются насадками, которые выполнены в виде решеток, плафонов, диффузоров, патрубков с возможностью регулирования направления раздачи приточного воздуха. Некоторые варианты оформления приточных отверстий приведены на рис. 5.10.
 |  |
 |  |
 |
Рис. 5.10.Формы струй:
а - плоскопараллельная настилающаяся; б - осесимметричная; в - коническая; г - веерная (радиальная); д - настилающаяся; е - кольцевого сечения; ж - вытекающая через решетку; α - угол принудительного рассеивания
Плоские приточные струи образуются при истечении воздуха из длинного щелевидного воздухораспределителя.
Необходимо отметить, что при соотношении сторон отверстий менее чем 1: 3 струя, принимающая в месте ее возникновения форму отверстия, быстро трансформируется в осесимметричную. При соотношении сторон более чем 1: 10 струя рассматривается как плоская. Но и в этом случае струи могут превратиться в осесимметричные, но только на большом расстоянии от места их образования.
Кроме осесимметричных и плоских могут быть следующие виды струй, отличающиеся также по форме отверстия для выхода воздуха:
Веерные струи под углом α = 90°, которые образуются при принудительном рассеивании потока под некоторым углом. У полных веерных струй угол распределения воздуха в пространстве составляет 360°, при меньшем угле струя будет неполной веерной;
Кольцевые, если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси подводящего воздух канала β < 180°, при β около 135° – полой конической, при β = 90° – полной веерной;
Пучковые, когда воздух поступает в помещение через большое количество равновеликих отверстий в виде потока, состоящего из параллельных струек. Однако на некотором расстоянии от приточного устройства из отдельных струек образуется общая струя.
Кроме того, в зависимости от расположения воздухораспределителя струи могут не настилаться или настилаться на плоскости ограждений.
Стесненные струи могут быть разделены еще на тупиковые, транзитные, транзитно-тупиковые. В тупиковых приточный воздух поступает и уходит из помещения через приточные и вытяжные отверстия, расположенные на одной и той же стороне помещения. В транзитных струя поступает в ограничивающее ее пространство с одной стороны, а уходит – с другой; в транзитно-тупиковых воздух выходит из помещения как со стороны его входа, так и с противоположной.
Перфорированные (дырчатые) панели применяют преимущественно в невысоких помещениях для равномерного распределения приточного воздуха. При таком способе подачи воздуха обеспечивается резкое снижение скорости и выравнивание температур, несмотря на высокие параметры распределяемого по помещению воздуха. Так, допустимый перепад температур подаваемого воздуха и помещения Δt меньше или равен 15°С, скорость подачи V меньше или равна 4 м/с (с проверкой скорости в рабочей зоне). Пример организации воздухообмена приведен на рис. 5.11.
Рис. 5.11. Распределение воздуха через перфорированный (дырчатый)
а – расчетная схема потолка; б – размещение отверстий в потолке; в, г – способы устройства распределения воздуха через перфорированные решетки
Отверстия в потолке, через которые происходит подача воздуха, должны иметь небольшие размеры, чтобы обеспечить выдавливание воздуха из распределительного воздуховода (камеры) преимущественно под воздействием статического давления. При этом с целью наилучшего перемешивания воздушных струй режим движения воздуха в отверстия должен быть турбулентным. При истечении воздуха через отверстия перфорированного потолка, согласно исследованиям, турбулентный режим обеспечивается уже при значении критерия Re = 1500.
Ниспадающий поток, может применяться для создания соответствующей метеорологической обстановки на фиксированных рабочих местах (или в местах отдыха). В зону нахождения человека подается сверху вниз воздушная струя большого диаметра с малой скоростью. Такая подача воздуха называется воздушным душированием по способу ниспадающего потока, рис. 5.12.
Рис. 5.12. Приточная вентиляция для фиксированного рабочего места
способом ниспадающего потока (размеры указаны в метрах)
5.8. Приточные системы механической вентиляции. Очистка
приточного воздуха. Калориферы. Вентиляторы
Приточные системы служат для подачи чистого воздуха в обслуживаемые помещения, схема системы приведена на рис. 5.13.
Рис. 5.13. Схема приточной системы
1 – жалюзийная решетка воздухоприемного устройства; 2 – утепленный клапан;
3 – фильтр; 4 – промежуточная секция; 5 – калориферная секция; 6 – переходная секция;
7 – вентилятор; 8 – сеть воздуховодов; 9 – воздухораспределители
Низ отверстия воздухоприемного устройства в узле воздухозабора размещают на высоте более 1 м от уровня устойчивого снегового покрова, но не ниже 2 м от уровня земли. Жалюзийная решетка воздухоприемного устройства препятствует попаданию в узел воздухозабора атмосферных осадков. Утепленный клапан защищает систему от проникновения холодного воздуха. Вместо утепленного клапана в отдельных случаях устанавливают заслонку утепленную с электрическим исполнительным механизмом.
Поз. 1-7 образуют приточную камеру. Приточные камеры обычно используют типовые, разработанные на различную производительность по воздуху организациями Госстроя и выпускаемые предприятиями.
Для расчета приточной системы сначала необходимо определить объем L воздуха, который необходимо подать в обслуживаемые помещения, вид (вода, пар, электроэнергия) и параметры теплоносителя (температура теплоносителя в подающем t г и обратном t о трубопроводах), расчетную температуру наружного воздуха t н, необходимую температуру приточного воздуха t пр, а также скорость V р.з воздуха в рабочей зоне.
Очистка приточного наружного и рециркуляционного воздуха в фильтре приточной камеры производится в следующих целях:
а) для уменьшения запыленности воздуха, подаваемого в вентилируемые здания, если концентрация пыли в районе расположения здания или вблизи места забора воздуха систематически превышает ПДК, установленную гигиеническими нормативами;
б) для защиты теплообменников, оросительных устройств, приборов автоматики и другого оборудования вентиляционных камер и кондиционеров от запыления;
в) для предохранения ценной внутренней отделки и оборудования вентилируемых зданий от загрязнения отложениями мелкодисперсной пыли;
г) для поддержания в помещениях заданной в соответствии с технологическими требованиями чистоты воздуха.
ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов при подаче его в помещения общественных зданий;
30% ПДК в воздухе рабочей зоны при подаче его в помещения производственных и административно-бытовых зданий;
30% ПДК в воздухе рабочей зоны с частицами пыли размером не более 10 мкм при подаче его в кабины крановщиков, пульты управления, зону дыхания работающих, а также при воздушном душировании.
Для очистки приточного воздуха от пыли применяют, в основном, пористые воздушные фильтры и электрические воздушные фильтры промывного типа. В табл. 5.10. перечислены воздушные фильтры, применяемые в нашей стране.
Таблица 5.10
Номенклатура воздушных фильтров для приточных систем
| Тип | Вид | Класс фильт-ра по эффек-тив-ности | Крите- рий каче-ства | Номиналь-ная воздушная нагрузка на входное сечение, м 3 /(ч·м 2) | Сопротивление при номинальной воздушной нагрузке, Па | Пылеем-кость при достижении указанного конечного сопротивле-ния, г/м 3 | Средняя начальная запыленность очищаемого воздуха, мг/ м 3 | Способ регенерации фильтра | ||
| на-чаль-ное | конечное при указанной пыле-емкости | допустимая | предельная | |||||||
| Сухие пористые | ||||||||||
| Волокнистые сухие | Ячейковые ФяЛ-12, ФяЛ-2 | I | 0,05 | 0,15 | ||||||
| Ячейковые ЛАИК | I | По каталогам объединения «Союзмедьинструмент» | 0,01 | 0,05 | Смена фильтра | |||||
| Карманные ФяКП | II | Очистка и смена фильтрующего материала | ||||||||
| Панельные ФР (ФР3, ФР4, ФР5) | III | 10 000 | 0,10 | 0,50 | Смена фильтрующего материала | |||||
| Сетчатые | Рулонные ФРС* (ФРПМ) | III | - | 10 000 | - | Очистка запыленного материала (пневматическая) | ||||
| Ячейковые ФяВБ | III | Очистка запыленного материала промывкой в воде | ||||||||
| Губчатые сухие | Ячейковые ФяПБ | III | 0,3 | 0,5 | То же, или пневматически | |||||
| Смоченные пористые | ||||||||||
| Волокнистые замасленные | Ячейковые ФяУБ | III | 0,3 | 0,5 | Смена фильтрующего материала | |||||
| Ячейковые ФяУБ | III | 0,3 | 0,5 | Смена вкладыша | ||||||
| Масляные | Самоочищающиеся Кд (КдМ, Кт, КтЦ, ФС) | III | 7 – 15** | 0,3 | 0,5 | Непрерывная промывка в масле фильтрующих элементов | ||||
| Ячейковые ФяРБ | III | Промывка фильтра в содовом растворе с последующим замасливанием | ||||||||
| Ячейковые ФяВ | III | То же | ||||||||
| Электрические | ||||||||||
| Двух-зональные промывные | Агрегатные ФЭК и ФЭ-2М | II | 10 000 | Промывка водой | ||||||
| * - применяются для очистки воздуха от волокнистой пыли ** - в % от массы масла, залитого в ванну |
Пористые фильтры подразделяют на смоченные и сухие: к смоченным относятся фильтры с покрытым тонкими пленками вязких нелетучих замасливателей заполнением из металлических пластинок, проволочных или полимерных сеток и нетканых волокнистых слоев; к сухим - фильтры с заполнением из нетканых волокнистых слоев, гофрированных сеток и губчатые, не смоченные замасливателем.
Фильтры выбирают с учетом начальной запыленности воздуха и допускаемой остаточной концентрации пыли в воздухе после его очистки, т.е. по их эффективности. Одновременно принимают во внимание начальное сопротивление фильтра, изменение сопротивления при запылении фильтра, конструктивные и эксплуатационные особенности.
Критерий качества фильтра учитывает эффективность очистки воздуха, начальное сопротивление и пылеемкость; чем этот показатель ниже, тем выше качество фильтра. У фильтров, сопротивление которых не меняется в процессе работы (например, у самоочищающихся), критерий качества наименьший, равный нулю.
По эффективности воздушные фильтры подразделяются на три класса (табл. 5.11).
Таблица 5.11
Характеристика основных классов воздушных фильтров
При большой начальной концентрации пыли или при необходимости особо тщательной очистки воздуха применяют многоступенчатую очистку.
Калориферы биметаллические или пластинчатые, устанавливаемые в приточных камерах, служат для нагрева воздуха, подаваемого в производственные помещения. Теплоносителем могут быть вода, пар, электроэнергия.
Биметаллические со спирально-накатным оребрением калориферы могут быть одноходовыми с вертикальным расположением трубок и многоходовыми с горизонтальным расположением трубок. Пластинчатые калориферы изготовляются только многоходовыми с горизонтальным расположением трубок.
При теплоносителе воде следует применять многоходовые калориферы и их последовательное соединение по теплоносителю. Допускается параллельное соединение по теплоносителю рядов калориферов, расположенных последовательно по ходу воздуха.
Расчет площади поверхности нагрева калориферов для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, совмещенных с воздушным отоплением и запроектированных для подачи наружного воздуха в количествах, необходимых для вентиляции в течение холодного периода года, следует производить, принимая расчетные параметры Б (для зданий сельскохозяйственного назначения - по параметрам А).
Действительный расход тепла, подводимого к калориферу, определяется по сумме расходов тепла на отопление и вентиляцию, соответствующих расходу при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года по расчетным параметрам Б.
Калориферы первого подогрева систем кондиционирования воздуха и приточных вентиляционных систем с увлажнением приточного воздуха при теплоносителе воде нужно проверять на режимы эксплуатации, соответствующие наружной температуре и температурам в точках излома графика температур воды в тепловых сетях, и на температуру воды на выходе из калорифера.
Расчет калориферов производится в следующем порядке.
1. Задаваясь массовой скоростью воздуха V· ρ 1 , кг/(м 2 ·с), определяют необходимую площадь фронтального сечения калориферов по воздуху:
f 1 = G / (V· ρ) 1 , м 2 , (5.43)
где G – расход нагреваемого воздуха, кг/с.
2. Пользуясь техническими данными о калориферах и исходя из необходимой площади фронтального сечения, подбирают номер и число устанавливаемых параллельно калориферов и находят действительную площадь их фронтального сечения f . Число калориферов должно быть минимальным.
3. Определяют действительную массовую скорость воздуха в калориферах
V· ρ = G / f , кг/(м 2 ·с). (5.44)
При теплоносителе воде объемный расход проходящей через каждый калорифер воды вычисляют по формуле
G
воды = 
, м 3 /с, (5.45)
где Q – расход теплоты на нагревание воздуха, Вт; t гор и t обр – температура воды на входе в калорифер и на выходе из него, °С; n – число калориферов, параллельно включаемых по теплоносителю; 4,2 – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·К).
Находят скорость воды в трубках калориферов
W = G воды / f тр, м/с, (5.46)
где f тр – живое сечение трубок калориферов для прохода воды, м 2 .
По массовой скорости V× ρ и скорости воды (при паре только по массовой скорости) по справочной литературе или каталогам на калориферы находят коэффициент теплопередачи калорифера К , Вт/(м 2 ·°С).
4. Рассчитывают необходимую площадь F у поверхности нагрева калориферной установки
, м 2 , (5.47)
где t ср – средняя температура теплоносителя, °С; t н – начальная температура нагреваемого воздуха, °С; t к – конечная температура нагретого воздуха, °С.
Средняя температура теплоносителя
При теплоносителе воде
t ср = (t гор + t обр)/2 , °С; (5.48)
При насыщенном паре давлением до 0,03 МПа t ср = 100ºС;
При насыщенном паре давлением свыше 0,03 МПа t ср = t пара,
где t пара – температура, °С, насыщенного пара, соответствующая его давлению.
5. Определяют общее число устанавливаемых калориферов:
где F к – площадь поверхности нагрева одного калорифера выбранной модели, м 2 .
Округляя число калориферов до кратного числа их в первом ряду n , находят действительную площадь поверхности нагрева, установки:
М 2 . (5.50)
Тепловой поток выбранного калорифера не должен превышать расчетный более чем на 10%. Избыточный тепловой поток калорифера составит:
, (5.51)
При избыточном тепловом потоке более 10% следует применить другую модель или номер калорифера и произвести повторный расчет.
По таблицам из справочной литературы или каталогам калориферов по массовой скорости воздуха определяют аэродинамическое сопротивление калориферной установки, а также сопротивление калориферной установки проходу теплоносителя.
На сопротивление по воздуху следует давать запас 10%, на сопротивление по воде – 20%.
Вентиляторы в системах механической вентиляции применяют радиальные (центробежные) и осевые.
Радиальные (центробежные) вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления (до 1 кПа), среднего давления (от 1 до 3 кПа) и высокого давления (от 3 до 12 кПа). Вентиляторы низкого и среднего давления обычно применяют в приточных и вытяжных вентиляционных установках, установках кондиционирования воздуха и для воздушно-тепловых завес, а вентиляторы высокого давления – в технологических установках.
Осевые вентиляторы обычно применяют при относительно малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па) или без сети воздуховодов.
В зависимости от условий их эксплуатации вентиляторы изготовляют в обычном исполнении – для перемещения чистого или малозапыленного воздуха с температурой до 80°С; в антикоррозионном исполнении (из винипласта и другого материала) – для перемещения воздуха с примесями, разрушающе действующими на обычную сталь; в искрозащищенном исполнении – для перемещения горючих и взрывоопасных смесей. В последнем случае колеса и входные патрубки во избежание искрения выполняют из более мягкого, чем сталь, материала, например алюминия. Для перемещения воздуха с содержанием пыли более 100 мг/м 3 применяют пылевые вентиляторы, обладающие повышенной износоустойчивостью.
Вентиляторы, как правило, приводят в действие электродвигателями, с которыми они соединяются одним из следующих способов:
Непосредственно на валу или через эластичную муфту (исполнение 1);
Клиноременной передачей с постоянным передаточным отношением (исполнение 5 или 6);
Регулируемой бесступенчатой передачей через гидравлические и индукторные муфты скольжения.
Вентиляторы могут быть правого вращения, когда колесо их вращается по часовой стрелке (если смотреть на него со стороны всасывания), и левого вращения, когда колесо их вращается против часовой стрелки. Размеры вентиляторов как радиальных, так и осевых характеризуются присвоенными им номерами, численно выражающими значение диаметра рабочего колеса в дм (например, вентилятор № 5 имеет колесо диаметром 500 мм). Чем больше номер вентилятора, тем больше подача воздуха вентилятором.
На рис. 5.14 приведен общий вид радиального (центробежного) вентилятора.
Рис. 5.14. Вентилятор радиальный:
1 – кожух вентилятора; 2 – электродвигатель; 3 – рама; 4 – виброизоляторы
Вентилятор и электродвигатель размещены на раме, под которой устанавливают виброизоляторы для снижения воздействия вибрации на опорные конструкции. Внутри кожуха помещено колесо с лопатками (ось колеса расположена горизонтально). При вращении рабочего колеса в направлении разворота улиткообразного кожуха воздух всасывается через входное отверстие и под действием центробежной силы выбрасывается через выходное отверстие. Лопатки колеса могут иметь различную форму (загнутые вперед, радиальные или загнутые назад). Наибольшее давление создается при лопатках, загнутых вперед, но больший КПД у вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, и, кроме того, они создают меньший шум.
Радиальные вентиляторы изготавливаются и с вертикальным расположением оси колеса. Такое расположение оси колеса характерно для крышных вентиляторов, рис. 5.15. Их применяют при устройстве общеобменной вентиляции, размещая на кровле производственных зданий без системы воздуховодов, а также для систем дымоудаления. Воздух забирается вентилятором непосредственно из-под кровли здания и выбрасывается в атмосферу.
Рис. 5.15. Вентилятор радиальный крышный
Вентиляторы осевые применяют в системах вентиляции, воздушного отопления и в других производственных и технологических целях, в системах противодымной защиты зданий для подачи воздуха на пути эвакуации в случае пожаров. На рис. 5.16 приведена конструкция осевого вентилятора, представляющего собой лопаточное колесо, расположенное в цилиндрическом кожухе.
Рис. 5.16. Вентилятор осевой:
1 – колесо лопаточное; 2 – кожух; 3 - электродвигатель
При вращении колеса поток воздуха проходит через вентилятор вдоль его оси. Отсюда и наименование вентилятора – осевой. Давление, создаваемое осевым вентилятором, не более 200 Па. Размеры осевых вентиляторов, как и радиальных, характеризуются их номерами.
Подбор вентиляторов осуществляют по производительности по воздуху L и давлению P , которые вентилятор должен обеспечить.
