Вентиляция

ВЕНТИЛЯЦИЯ

Движение воздуха возникает в связи с разницей давления или при нарушении равновесия в результате: разницы температур (естественная вентиляция через окна), влияния ветра (двери и вытяжные шахты) и работы вентиляторов (принудительная вентиляция: приточная, вытяжная и кондиционирование воздуха).

I. Естественная вентиляция.

Неорганизованная вентиляция осуществляется в основном не через стены, а через щели в притворах окон, дверей и коробок для опускания жалюзи.

Проветривание через окна, как правило, достаточно для жилых помещений. Эффективными являются окна с подъемными створками: наружный воздух поступает снизу, а воздух помещения удаляется в верхней части окон (рис. 1). Более интенсивную вентиляцию обеспечивают вытяжные каналы и шахты во внутренних стенах, применяемые в кухнях, уборных, ванных и т.п.; их целесообразно располагать рядом с дымоходами, так как тяга усиливается благодаря нагреву. Работа вентиляционных шахт основана на разнице в удельном весе наружного и внутреннего воздуха. Поэтому они надежно работают только зимой. Поскольку тяга в них невелика, они не должны быть малого сечения (учитывая сопротивление на трение). Открытые приточные отверстия лучше всего размещать у потолка. Поступление через них холодного воздуха зимой создает опасность образования сквозняков. Ветер способствует естественной вентиляции. При ветре дефлекторы улучшают работу шахт, при безветрии— ухудшают.

Скорость движения воздуха в вытяжных шахтах квадратного сечения при разнице температур внутреннего и наружною воздуха в 1°С равна: в шахтах сечением 300 х 300мм, высотой 10м……….0,4м/с; высотой   30 м…………0.6 »;
в  шахтах  сечением  500 х 500мм,  высотой  10м………….0,45 »; высотой 30 м……..0,65 »

Ввиду ненадежной работы вытяжные шахты применяют только там, где их действие не ограничено временем, например в кухнях, ванных комнатах, прачечных, из которых необходимо удалять конденсирующиеся на стенах испарения, устраняя тем самым сырость и кухонные запахи; для этого требуется время; кратковременный, хотя бы и интенсивный,  воздухообмен  этого  не   обеспечивает.

Устройство приточных и вытяжных отверстий в стенах создает зимой сквозняки. Лучше применять вентиляционные установки с подогревом приточного воздуха, еще лучше системы кондиционирования воздуха.

4. Схема кондиционирования;	1. Вертикально-раздвижное окно с раздельным притоком и вытяжкой воздуха; 2. Двойные окна особой конструкции с раздельным притоком и вытяжкой; 3. Вентиляция хлева (конюшни) через —  шахту с естественной тягой. Приток через щелевидные отверстия в потолочных каналах и трубы, заложенные в оконной коробке, (система «Кордс-Пархим»);
	5. Схема движения воздуха в помещении без притока извне; 6. Помещение с подогревом приточного воздуха; 7. Движение воздуха в помещении с избыточным притоком и недостаточной вытяжкой; 8. Улучшенная система искусственной вентиляции через щелевидные вытяжные отверстия, расположенные по всей ширине помещения.

II. Основные правила устройства систем кондиционирования воздуха и вентиляции

Для обеспечения надежной вентиляции и кондиционирования воздуха в общественных помещениях требуется объём не менее 3 м3 на 1 чел.

При минимальной норме подачи свежего воздуха 20 м3/ч на 1 чел. (для помещений, где курить запрещено) это составляет 7-кратный обмен; при норме 30 м3/ч на 1 чел. (для помещений, где разрешено курить) — 10-кратный обмен воздуха. Желательно повысить нормы на 10 м3/ч на 1 чел. Однако установки с более интенсивным воздухообменом невыгодны, поэтому лучше увеличить объем помещений. В высотных зданиях с герметичными окнами нормы подачи свежего воздуха следует почти удвоить. При температуре наружного воздуха ниже 0° и выше + 26°С нормы снижают во избежание чрезмерного увеличения числа нагревательных или охлаждающих приборов; при этом следует считаться с ухудшением качества воздушной среды.

Вентиляция или кондиционирование воздуха имеют своей целью удаление из общественных помещений запахов и табачного дыма, а также тепла и влаги, выделяемых людьми. Летом, кроме того, требуется охлаждение и осушение воздуха.

Значения температуры и влажности воздуха по DIN 1946

В вентиляционных установках и системах кондиционирования осуществляются следующие операции:
1. Фильтрация
Для очистки воздуха от крупных пылевых частиц (размером 5 до 50 мкр) применяют:
а) металлические пластинчатые фильтры, смоченные маслом, или автоматические циркуляционные фильтры, главным образом в промышленных зданиях. Их недостаток: воздух увлекает за собой пары масла;
б) сухие многослойные фильтры из тканей или стекловолокна в металлических рамках (невосстанавливаемые), а также ленточные фильтры с автоматической очисткой.

Для окончательной очистки воздуха и для очистки газов применяют:
в) электрические фильтры. Пыль ионизируется и осаждается на металлических пластинках с отрицательным зарядом. Такие фильтры обладают весьма малым сопротивлением воздушному потоку. Недостатком является необходимость в камерах больших размеров; для промывки используют тёплую воду;
г) фильтры с бумажной, асбестовой массой или со стекловолокном. Их достоинство: низкая стоимость, отсутствие коррозии в агрессивной воздушной среде, высокая надежность в эксплуатации; недостаток: большое сопротивление (по сравнению
с эктрофильтрами), увеличивающееся по мере их загрязнения, что нарушает воздушный режим в здании;
д) промывку воздуха, при которой воздух очищается от пыли, аэрозолей и паров кислот, но не очищается от сажи. Поэтому промывку не применяют в районах с большим числом топок на жидком топливе.

2. Подогрев воздуха

Для подогрева воздуха применяют:
а) печи на твердом или жидком топливе с воздушными камерами при обычном воздушном отоплении; такие печи плохо регулируются;
б) нагревательные приборы, отапливаемые естественным или искусственным газом и хорошо регулируемые;
в) паровое отопление низкого давления и водяное отопление с регистрами из оцинкованных стальных ребристых труб или из медных труб с рёбрами из меди или алюминиевого шлака. Их регулировка надежна и проста. Не требуется устройство
дымовых труб.

3. Охлаждение воздуха

В основном применяют в промышленных зданиях, где круглогодично требуется постоянный температурно-влажностный режим, а летом также в торговых и конторских зданиях, театрах и кинотеатрах. Для охлаждения воздуха используют:
а) воду из водопроводной сети или колодцев, если её температура ≤ 13°С. Воду из колодцев следует по возможности возвращать в грунт во избежание понижения уровня грунтовых вод. Использование воды из водопровода в большинстве городов запрещено и невыгодно из-за высокой стоимости;
б) компрессорно-холодильные установки на неядовитых хладагентах (фриген 12 или 22). При их смежном расположении с центральным кондиционером можно использовать испарение хладагента непосредственно в охлаждающих батареях кондиционера;
в) в более крупных установках используют насосную циркуляционную систему охлаждения воды или растворов с замкнутым циклом. Преимущества этой системы: сосредоточение всей системы охлаждения в одном месте, локализация шумов и вибраций, надежность в эксплуатации.

Неядовитые хладагенты следует применять в герметических поршневых компрессорах, так как в ротационных компрессорах с  сальниками   дорогой   хладагент   постепенно   улетучивается.

В крупных центральных холодильных установках приметают:
г) герметичные турбокомпрессоры для сжатия хладагента (в едином агрегате собраны двигатели с компрессором, аппарат водоохлаждения и конденсатор); агрегаты бесшумные и слабо вибрирующие;
д) абсорбционные холодильные машины, работающие на бинарном водном растворе бромистого лития. У охлаждаемой воды путем её испарения отбирается тепло, водяные пары абсорбируются раствором бромистого лития и в процессе цикла работы снова испаряются и конденсируются, возвращаясь к начальному процессу испарения. Весьма компактная, бесшумная установка, лишенная вибрации;
е) пароструйные холодильные машины, где струя пара, направленная с большой скоростью, создает разрежение в камере.
Циркулирующая вода распыляется, испаряется и при этом охлаждается. Холодная вода подается в камеры охлаждения воздуха системы кондиционирования.

Во всех холодильных машинах тепло от конденсации должно быть воспринято и отведено водой из водопроводной сети, колодца или циркулирующей водой. В последнем случае требуется устройство башенного охладителя (градирни), где циркуляционная вода, стекая тонкими струями по насадкам, через которые продувается воздух, охлаждается испарением. Башенный охладитель располагают в стороне или лучше на крыше здания для уменьшения шума и потерь воды.

4. Промывка, увлажнение и охлаждение воздуха посредством испарения воды.

Одновременно с промывкой воздуха происходит его увлажнение до постоянной влажности и очистка. При насыщении, т. е. при повышении абсолютной влажности воздуха, промывка приводит к охлаждению воздуха посредством испарения (в установках кондиционирования воздуха на промышленных предприятиях в местностях с сухим воздухом этот способ является самым дешевым способом охлаждения).

Вода подается насосами к камере промывки и распыляется форсунками. Камеры делают из оцинкованной листовой стали, кирпичными или бетонными. Для предотвращения попадания нераспылённой воды в камеру кондиционирования на пути воздушного потока устраивают перегородки из листовой стали, задерживающие водяные капли. Применяют и другие приборы увлажнения, в том числе:
а) испарители на нагревательных приборах или распылители;
б) централизованные испарители, подогреваемые паром или электричеством; их недостаток: образование накипи, низкая производительность;
в) циркуляционные распылители, пригодные только при малом расходе воздуха.

5. Вентиляторы

Центробежные и осевые; КПД хороших вентиляторов в зависимости от назначения 80-90%. При напоре до 40 мм водяного столба вентиляторы обоих типов шумят одинаково; при большом напоре осевые вентиляторы более шумны; их применяют главным образом в промышленных зданиях. Для виброизоляции вентиляторы устанавливают на специальных фундаментах с амортизаторами.

1. Приточные и вытяжные вентиляционные решётки.

6.        Звукопоглатители. 

Звукопоглотители, установленные в воздуховодах, препятствуют распространению шумов из центрального кондиционера в помещение, вентилируемое кондиционированным воздухом. Их размер по длине канала 1,5 — 3 м в зависимости от коэффициента звукопоглощения. Выполняется в виде облицовки перфорированными жесткими древесноволокнистыми плитами или жестью с заполнением минеральной ватой (несгораемая конструкция).

7. Воздуховоды, приточные и вытяжные устройства
Изготовляются из оцинкованной листовой стали, асбестоцемента. Наиболее выгодны квадратные или круглые сечения; допускаются прямоугольного сечения с отношением сторон 1 : 3. Угловые участки скругляют. Горизонтальные напольные и вертикальные каналы большого сечения, выполненные из кирпича или бетона, экономичнее стальных. Кирпичные каналы лучше поглощают шумы, чем бетонные. Изнутри по гладкой штукатурке производят водостойкую окраску. В приточных каналах выполняют звукоизоляцию из лёгких материалов (стиропор в алюминиевой фольге); следует избегать теплоёмких материалов. Сечение каналов должно быть достаточно большим для облегчения их очистки (засорение каналов ухудшает воздушную среду). Поэтому в напольных вытяжных каналах промышленных зданий необходимо предусмотреть плотно заделанные водоспуски и достаточное число прочистных отверстий.

Асбестоцементные воздуховоды особенно пригодны для влажного не содержащего кислот воздуха; при агрессивной среде применяют пластмассы.

По DIN 1946 запрещено устанавливать приточные и вытяжные решетки в полу, за исключением промышленных зданий. Устройство приточных решеток имеет решающее значение для распределения воздуха в помещении; направление воздушной струи может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Наиболее рационально устройство приточных и вытяжных отверстий в потолке; при этом необходимо обеспечить доступ для их очистки. Для решёток лучше всего применять горячелакированную жесть.

Приток в конторских помещениях устраивают по возможности у окон (в месте наибольшего охлаждения или перегрева); вытяжку со стороны коридора. В театрах, кино и аудиториях приток под креслами, а вытяжка в потолке. Направление воздушных потоков зависит от формы и назначения помещения.

1. Пример высоконапорной системы кондиционирования воздуха (система LTG) – административное здание фирмы «Дикергоф цемент». – Архитектор Э. Нойферт, 1961 год.

8. Помещения для установки кондиционеров.

Строительные правила и требования техники безопасности изложены в DIN 1946. Устройство системы вентиляции и кондиционирования воздуха должно быть учтено уже в эскизном проекте, поскольку это влияет на планировку и конструктивное решение здания.
Помещения, где установлены кондиционеры, должны быть по возможности приближены к помещениям с кондиционируемым воздухом, если позволяет звукоизоляция, легко доступны и иметь каменные оштукатуренные стены с моющейся окраской, еще лучше с облицовкой плитками. Во всех отсеках должны быть трапы в полу с сифонными затворами и съёмными решётками. В камерах, расположенных над другими помещениями, пол должен быть водонепроницаемым. Для предотвращения образования конденсата в наружных стенах обязательна тепло- и пароизоляция. При повышенных требованиях к звуко-и виброизоляции кондиционеры размещают во встроенных помещениях, изолированных от остальных конструкций здания. Нагрузка от оборудования 750-1500 кг/м2 и дополнительно от массы стенок воздушных камер.

Площадь помещений для кондиционера зависит от требований к очистке воздуха и звукоизоляции. В узких вытянутых помещениях камеры можно располагать последовательно одну за другой. Длина помещения для установки простого промышленного кондиционера около 12 м, для высококачественной системы — около 16 — 22 м и для центральной вытяжной вентиляционной камеры — около 4-6 м.

Ширина и высота (в чистоте) установок, применяемых для кондиционирования в промышленных и гражданских зданиях:

Дополнительно для прохода при монтаже и ремонте добавляют 1,5 — 2 м. В крупных установках для обслуживания кондиционера и теплового пункта используют общий проход, совмещенный с помещением пульта управления.

Кондиционеры для крупных конторских помещений.

Для кондиционирования воздуха в залах контор целесообразно использовать несколько установок: отдельно кондиционирование в зоне, прилегающей к фасаду здания, — высокоскоростные установки и отдельно во внутренней зоне— установка низкого давления или высокоскоростные установки.

2. Схемы высоконапорной системы кондиционирования (система LTG).

Высоконапорные системы кондиционирования.

В системах с низким напором для подачи воздуха только на нужды отопления зимой или охлаждения летом, без учета вентиляции, требуются воздуховоды большого сечения. Системы кондиционирования с высоким напором расходуют свежий воздух лишь в размере 1/9 общего расхода воздуха в обычных системах вентиляции. Для нужд отопления или охлаждения устраивают сеть трубопроводов, как при центральном отоплении, поскольку 1 м3 воды может подать примерно в 3450 раз больше тепла, чем 1 м3 воздуха.

Под каждым окном устанавливают кондиционер—конвектор (инжекторного типа) со специальными соплами и теплообменником, в которые из центрального кондиционера подаются кондиционированный воздух и подогретая или охлаждённая вода. Регулируется только теплообменник. Снижение количества подаваемого воздуха позволяет уменьшить размеры центрального кондиционера и обеспечить требуемое качество приготовления воздуха. Наружный воздух подвергается двухступенчатой фильтрации. В здании поддерживают избыточное давление, что практически устраняет влияние неплотностей в ограждениях.

Кондиционеры-конвекторы. Общие требования

1. Шум не более 30-33 фон.
2. Наличие фильтра для очистки циркуляционного воздуха.
3. Теплообменник должен нагревать помещение до требуемой температуры и при выключенной системе подачи воздуха,
4. Поддержание температуры охлажденной воды летом не ниже 15—16 С во избежание увеличения расходов на охлаждение и образование конденсата на оконных приборах.
Высоконапорные воздуховоды делают по возможности круглого сечения (минимальное сопротивление воздушному потоку) с исключением вибрации. При расстоянии между окнами (в осях) 1,5—2 м предусматривают вертикальные распределительные воздуховоды; у несущих колонн размещают попеременно короба для вертикальных воздуховодов и для стояков   сети   трубопроводов.   Диаметр   вертикальных    воздуховодов в 7-этажных зданиях 175-225 мм; в высотных зданиях через каждые 7-10 этажей устраивают технические этажи для размещения систем отопления и кондиционирования; например, в 14-этажном здании нужны центральные установки в подвале и на чердаке или только в техническом этаже, расположенном на половине высоты здания.

Более дорогими являются системы с общей вертикальной шахтой и горизонтальной разводкой по коридорам каждого этажа с поперечными приточными каналами или с разводкой у наружных стен над окнами, с подачей воздуха в вышележащий этаж, требующей устройства отверстий в перекрытиях.

Максимальная глубина конторских помещений при системе кондиционирования с высоким напором около 6 м, иначе в средней зоне здания потребуется дополнительная система для охлаждения воздуха. Максимальная ширина корпуса (без дополнительной системы охлаждения) 2 х 6 = 12 м плюс ширина коридора.

Вытяжки устраивают над шкафами-перегородками, в коридоре с вытяжным каналом у потолка и в санитарных узлах. В системах с высоким напором рециркуляции воздуха не требуется, поскольку расход воздуха снижен до величины, необходимой для обеспечения качества воздушной среды. Для экономичной эксплуатации системы снижают количество свежего воздуха, поступающего в центральный кондиционер.

В больших кухнях  высота помещения 3—5 м. Верхние части стен и потолок штукатурят пористым раствором (без масляной окраски). Для таких помещений требуется 15—30—кратный воздухообмен. С этой целью предусматривают подпор воздуха, поступающего из смежных помещений, в которых должна быть соответственно увеличена поверхность отопительных приборов. Варочные котлы и кухонные плиты надо группировать в одном месте, размещая над ними вытяжку с жироуловителем. Вытяжные каналы следует ежегодно прочищать; приточный воздух требует очистки, а зимой— подогрева. Рециркуляция воздуха недопустима. Необходимо установить местные нагревательные приборы и предусмотреть «двойное остекление окон.

Таблица. Звукопоглощающая способность от воздушного и ударного шумов и термическое сопротивление перекрытий различной конструкции с чистым полом.

* Нормативный уровень громкости;
** Данные по перекрытиям, отвечающим требованиям DIN 4109