Вентиляция

• Естественная вентиляция создается без применения механического оборудования и работает на основных принципах термодинамики — различной плотности воздуха при его различной температуре. Естественная вентиляция работает при разности температур не менее 15°С.
• Местная вентиляция (воздушное душирование ) предназначена для подачи свежего воздуха на определенные места
• Общеобменная вентиляция, в отличие от местной, предназначена для осуществления вентиляции во всем объёме помещения
• Воздушное отопление служит для нагрева воздуха в помещении (водяными, паровыми или электрическими нагревателями), чаще система работает в режиме рециркуляции.
• Воздушное охлаждение (кондиционирование) служит для охлаждения воздуха в помещении (в качестве хладоносителя используется вода, антифризы или фреон), чаще система работает в режиме рециркуляции.
• Аспирация воздуха – системы удаления пыли и других твердых примесей, находящихся в воздухе. Такие системы используются практически во всех отраслях промышленности.
• Местные отсосы – служат для удаления вредных выделений непосредственно в местах их возникновения. Являются неотъемлемой частью аспирационной системы.
• Противодымная вентиляция — регулируемый (управляемый) газообмен внутреннего объема здания при возникновении пожара в одном из его помещений, предотвращающий поражающее воздействие на людей и (или) материальные ценности распространяющихся продуктов горения, обусловливающих повышенное содержание токсичных компонентов, увеличение температуры и изменение оптической плотности воздушной среды.

Многообразие комбинаций перечисленных факторов не позволяют найти одно универсальное решение и поэтому при проектировании климатических систем задаются конкретными параметрами воздуха в зоне пребывания человека с учётом рода его деятельности.

Жизнедеятельность человека сопровождается не только поглощением кислорода из воздуха, но и выделением углекислого газа, водяного пара, тепла и пыли от кожного покрова, волос, одежды. Эти обстоятельства требуют постоянного воздухообмена — удаления нагретого, запылённого, насыщенного углекислым газом и парами воды, воздуха и замещение его свежим, подготовленным наружным воздухом, т.е. приточно-вытяжной вентиляции. Например, норма воздухообмена для офиса — 60 м³/ч на 1 человека.

Как правило, вытяжная вентиляция проблем не доставляет, если не связана с удалением сильно загрязнённого пылью, аэрозолями, вредными и ядовитыми веществами воздуха, а также взрывоопасными смесями. В этом случае без специализированных воздухоочистителей не обойтись. Но увлекаться чрезмерно мощной вытяжной вентиляцией не следует, так как это потребует использования такой же по расходу воздуха проточной вентиляции.

В противном случае в помещении создаётся разряжение и в эту область будет подсасывать воздух через все неплотности, может произойти опрокидывание естественной вентиляции и по каналам санузлов будет засасываться наружный воздух, каналы могут промерзать, а запахи из туалетов проникать в помещение. Сильное разряжение может создать сложности при открытии дверей. Были случаи, когда оконное остекление большой площади не выдерживало перепада давлений и лопалось. Поэтому следует соблюдать баланс приточно-вытяжной вентиляции в пределах ±10%.

Очистка воздуха и нагрев:

Подавать наружный воздух без его предварительной подготовки в большинстве случаев, кроме проветривания, не представляется возможным, т.к., зачастую, запылённость наружного воздуха оказывается достаточно высокой, особенно в городах, поэтому воздух приходится пропускать через фильтры различного класса очистки, в зависимости от требований к чистоте обслуживаемого помещения. Чем выше класс очистки, тем большее аэродинамическое сопротивление имеет фильтрующее устройство и тем мощнее вентилятор приходится применять.

Температура приточного воздуха должна быть не ниже 16°С и в холодный период его приходится подогревать, на это уходит значительное количество энергии. Мощность воздухонагревателя подбирается по минимальной температуре региона в холодный период и требуемой температуре приточного воздуха. Например, если температура зимой, Тнар= минус 30°С, а требуемая температура приточного воздуха, Тпр=18°С, то для нагрева 1000 м³/ч потребуется нагреватель мощностью 16 кВт.

Для снижения мощности воздухонагревателя есть несколько вариантов решения задачи.

1. На период сильных морозов, например, ниже минус 20°С, снижать расход воздуха. Например, при установке нагревателя мощностью 9 кВт, расход воздуха нужно снизить до 560 м³/ч.
2. Использовать приточно-вытяжные установки с рекуператором тепла, в которых тёплый вытяжной воздух нагревает холодный приточный. Существует несколько типов рекуператоров: пластинчатые, роторные, гликолевые и с тепловым насосом. Рекуператоры хорошо работают до температуры наружного воздуха не ниже минус 15°С и дают экономию энергии до 80%. При температуре ниже минус 15°С начинается замерзание конденсата и нормальное функционирование прекращается. Чтобы этого не происходило меняют соотношение приточного и вытяжного воздуха, нарушая общий баланс вентиляции. Или устанавливают предварительное нагревание, что сводит всю экономию на нет. В последние годы всё большее распространение получают, так называемые, энтальпийные рекуператоры, в которых конденсат просачивается через водопроницаемую теплообменную пластину в приточный канал. Это способствует предотвращению замерзания конденсата, т.к. он не доходит до зоны с низкой температурой поверхностей. Кроме того, это повышает влажность приточного воздуха.
3. Использовать режим рециркуляции воздуха, т.е. часть вытяжного воздуха смешивают с приточным, повышая таким образом его температуру. Такая вентиляция целесообразна в тех случаях если в помещении выделяется много избыточного тепла или влаги, например, пекарное производство, бассейны. В некоторых случаях можно вообще обойтись без воздухонагревателя. К рециркуляционной схеме приходится прибегать в системах кондиционирования воздуха, т.к. кратность воздухообмена в этих системах лежит в пределах от 10 и более объёмов помещения за час.

Влажность воздуха:

Однако, очистка и нагрев воздуха являются обязательными, но не всегда достаточными функциями приточной установки. Одним из важных параметров воздуха является его влажность. При низкой влажности воздуха происходит быстрое обезвоживание, высыхание поверхностей, что может привести, например, к их короблению, изменению линейных размеров, что приводит к нарушению технологических процессов. Человек ощущает низкую влажность как сухость слизистых оболочек, кашель и жжение глаз.

Морозный воздух имеет низкое влагосодержание, а при его нагреве относительная влажность приточного воздуха падает практически до нуля. Поэтому в зимний период целесообразно применять увлажнители.

Принцип действия увлажнителя основывается на одном из двух принципов:

1. Подача водяного пара в поток приточного воздуха осуществляется из, как правило электрического, парогенератора, где испаряется, желательно, дистиллированная вода.
2. В поток приточного воздуха впрыскивается водяная пыль или воздух проходит через увлажнённую ткань, но так или иначе, вода испаряется за счёт тепла самой воды и тепла воздуха. В результате температура увлажнённого воздуха падает. Это явление летом можно использовать для охлаждения приточного воздуха до температуры близкой к температуре мокрого термометра. Зимой придётся воздух нагревать дополнительно. Это можно сделать до увлажнения нагрев воздух до 35-40°С, или после увлажнителя.

Например, наружный воздух с температурой минус 30°С и относительной влажностью 80% (влагосодержание – 0,2 г/м³) нагреваем до 18°С. На выходе получаем воздух с относительной влажностью всего 1,5%. Чтобы увлажнить воздух (1000 м³/ч) до приемлемых 50% , потребуется за час испарить 8 л воды:
пп1. с помощью кипятильника мощностью 6 кВт.
пп2. увеличив мощность воздухонагревателя на 6 кВт.

Общие положения и определения

Термины и определения (по СП 60.13330.2016)
Вентиляция — обмен воздуха в помещениях, который создаётся за счёт естественной или искусственной тяги, для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимого микроклимата и качества воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне.

Кондиционирование воздуха —автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения и качества) с целью обеспечения, как правило, оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

Параметры воздуха:

Температура — должна поддерживаться, как правило автоматически, в заданных, для конкретной зоны обслуживания, пределах, определяемых санитарными нормами или технологическими требованиями. Температура изменяется при соприкосновении воздуха с теплообменными поверхностями теплообменных аппаратов. В зависимости от назначения теплообменники делятся на воздухонагреватели и воздухоохладители. В теплообменнике могут использоваться различные источники тепла: горячая вода, пар, электричество, фреон. В охладителях используют холодную воду и растворы антифризов, фреон, иногда термоэлектрические элементы. Особым классом теплообменников являются пластинчатые и роторные рекуператоры, использующие для подогрева холодного воздуха тепло вытяжного воздуха.

Относительная влажность — насыщенность воздуха водяными парами при данной температуре. При нагреве воздуха относительная влажность падает, а при охлаждении – повышается. При достижении относительной влажности в 100% начинается выпадение конденсата. На этом принципе основано осушение воздуха. Для увлажнения воздуха необходимо добавить в поток воздуха водяной пар.

Чистота — концентрация взвешенных в воздухе частиц.

ГОСТ Р ЕН 13779-2007 «Вентиляция в нежилых зданиях».

Классификация чистоты воздуха.

В стандарте приведены примеры некоторых средних значений загрязненности наружного воздуха (см. таблицу 1) для различных районов.

Вышеупомянутый стандарт ввел условное деление загрязненности наружного воздуха (табл. 2) на 5 классов и чистоты внутреннего воздуха помещений на 4 класса (табл.3)

Заданная чистота воздуха достигается путём его пропускания через фильтрующие материалы и (или) воздухоочистительные устройства — циклоны, скрубберы, электростатические, плазменные, ионообменные, каталитические фильтры и др..

Классификация воздушных фильтров.

Обеспечение необходимой чистоты воздуха в помещении достигается использованием большого разнообразия воздушных фильтров. Необходимо отметить, что все воздушные фильтры для систем вентиляции и кондиционирования воздуха делятся на две большие группы: воздушные фильтры общего назначения и высокоэффективные фильтры специального назначения. Первые подразделяются на 9 классов чистоты от G1 до F9, в соответствии с ГОСТ Р 51251-99 и ГОСТ Р EN 779. Вторые классифицируются от класса Н10 до U17 по ГОСТРЕН1822-2-2012 «Высокоэффективные фильтры очистки воздуха EPA, HEPA и ULPA.»
Фильтры общего назначения в свою очередь делятся на 2 группы (табл. 4)

Рекомендации применения воздушных фильтров общего назначения.

Высокоэффективные фильтры очистки воздуха EPA, HEPA и ULPA используются при подготовки воздуха для «чистых» помещений.
Чистое помещение —Помещение, в котором контролируется концентрация взвешенных в воздухе частиц, построенное и используемое так, чтобы свести к минимуму поступление, выделение и удержание частиц внутри помещения, и позволяющее, по мере необходимости, контролировать другие параметры, например температуру, влажность и давление.
Классы чистоты по взвешенным в воздухе частицам для чистых помещений и чистых зон

Воздух —атмосферa Земли.
Основной состав атмосферы:

Остальные газы– криптон, неон, гелий, метан, ксенон, окислы азота, оксид углерода (угарный газ), аммиак, водород, окислы серы, сероводород, углеводороды. Доля этих веществ, всего около 0.0004%.

Качество воздуха — Состав воздуха в помещении при котором , при длительном воздействии на человека обеспечивается оптимальное или допустимое состояние организма человека. Показателем качества воздуха является концентрация вредных, ядовитых или нейтральных веществ в виде газа, испарений, аэрозолей или твёрдых частиц. Максимальная разовая и среднесменная ПДК( предельно допустимая концентрация) веществ в воздухе рабочей зоны определяются ГОСТ 12.1.005-88 и гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.1313-03, ГН 2.2.5.1314-03.

Скорость воздуха — в рабочей зоне определяется интенсивностью физической работы и тепловым излучением от оборудования и лежит в широких пределах от 0,2 м/с для лёгкой работы на постоянных рабочих местах до 3,5 м/с в душирующей струе при плотности лучистого теплового потока более 2000 Вт/м².

Поток воздуха со скоростью более 0,5 м/с обычно воспринимается человеком как сквозняк.Каждый 1 м/с действует на человека как дополнительный охлаждающий эффект на 2°С.

Примеры построения вентиляционных систем

• Приточная канальная система круглого сечения производительностью от 250 до 2500 м3/ч.
• Приточная канальная система прямоугольного сечения производительностью от 2000 до 14000 м3/ч.
• Приточные системы высокой производительности.