Классификация систем вентиляции

В соответствии с назначением системы вентиляции могут быть вытяжными и приточными.

Вытяжная система вентиляции служит для удаления загрязненного воздуха из помещений в атмосферу, а приточная предназначается для подачи в помещения чистого воздуха взамен удаленного. Иногда устраивают только лишь вытяжную систему вентиляции (например, в уборных, ванных и курительных комнатах). В этом случае удаляемый воздух возмещается из соседних помещений и через неплотности ограждений, окон дверей и др.

По способу перемещения воздуха различают естественную и механическую системы вентиляции.

Движение воздуха в системе естественной вентиляции (иногда ее называют гравитационной) происходит вследствие разности удельных весов холодного наружного и теплого внутреннего воздуха без затраты электрической энергии. При механической системе вентиляции перемещается вентиляторами, использующими электрическую энергию. Вентиляционные устройства, оборудованные вентиляторами, калориферами и электромоторами, а также очистными или увлажнительными приспособлениями, носят название вентиляционных установок.

Радиус действия системы вентиляции с механическим побуждением определяется технико-экономическим подсчетом, в зависимости от мощности вентилятора, и принимается в пределах 30-50 м. Радиус действия естественной вентиляции не превышает 8 м.

По схеме воздухообмена система вентиляции делится на: местные (воздух удаляется или подается непосредственно у места образования вредных веществ, а также у места работающего); общеобменные (смена воздуха происходит в объеме помещения) и смешанные (общеобменные в сочетании с местными) (рисунок 37).

По характеру обработки воздуха системы вентиляции могут быть: прямоточными (в помещение подается только наружный воздух) и рециркуляционные (весь воздух из помещения или его часть после обработки вновь поступает в помещение). Системы с частичной рециркуляцией позволяют утилизировать теплоту выбросного воздуха.

Общеобменная приточно-вытяжная система позволяет вентилировать все помещение. Она применяется в тех случаях, когда в помещении выделяются небольшие избытки тепла и влаги, немного газов и пыли и когда они образуются единовременно во многих местах. В общественных зданиях, как правило, устраивается общеобменная система вентиляции.

Рисунок - 35 Схема канальной вытяжной системы естественной циркуляции 1- жалюзные решетки; 2 - сборные шлакогипсовые короба; 3 - вытяжная шахта

Рисунок - 36 Схема канальной приточно-вытяжной с вытяжной системы вентиляции с естественным побуждением 1- заборный канал; 2- камера для нагрева воздуха; 3 - приточные каналы; 4 - вытяжные каналы; 5,6 – приточные и вытяжные жалюзийные решетки; 7- сборные вытяжные каналы; 8 - вытяжная шахта

Местная система вентиляции может быть вытяжной и приточной. Местная вытяжная система вентиляции удаляет загрязненный воздух непосредственно из мест образования вредных выделений. Ее устраивают в виде вытяжных шкафов, зонтов, всевозможных бортовых отсосов и отсосов из укрытий оборудования (станков, печей).

Рисунок - 37 Схема систем вентиляции:

а – общеобменной; б – местной приточно-вытяжной; в – смешанной;

1 – вытяжной зонт; 2 – приточный патрубок; 3 – вытяжной вентилятор;

4 – приточный вентилятор; 5 – калорифер; 6 – жалюзийная решетка

Местная приточная система вентиляции осуществляется, как правило, с механическим побуждением. Воздух через приточные отверстия, насадки и патрубки на воздуховодах поступает в отдельные зоны помещений и непосредственно к рабочим местам.

В частности, летом в горячих цехах воздух организованно подается к рабочим местам, расположенным в зоне интенсивного облучения от нагретого оборудования и изделий, в виде воздушного душа. Воздушный душ - это сосредоточенная струя воздуха, охлаждающее действие которой основано на разности температур тела человека и потока воздуха, а также на повышенной скорости обтекающей струи.

Приток воздуха в системе местной приточной вентиляции может осуществляться и в виде воздушных завес, устраиваемых в зимнее время для защиты от холодного воздуха, врывающегося через открываемые ворота производственных цехов или через наружные двери в вестибюлях общественно-административных зданий.

В производственных помещениях чаще всего применяется смешанная система вентиляции, т.е. одновременно используются общеобменная и местная системы. Так, в большинстве горячих цехов в летнее время основной является общеобменная вентиляция. В этих цехах общеобменная вентиляция дополняется местной вытяжной вентиляцией (отсосами от оборудования, которое выделяет большое количество тепла и продуктов горения, и местной приточной вентиляцией в виде воздушных душей).

Системы вентиляции, автоматически поддерживающие в помещениях постоянные метеорологические условия (температуру, влажность, а в некоторых случаях и скорость воздуха), называются системами вентиляции с кондиционированием воздуха. Такие вентиляционные установки часто бывают приточно-вытяжными с частичным возвратом (рециркуляцией) извлеченного из помещения воздуха.

8.3 КИП для испытания систем вентиляции

К основным контрольно-измерительным приборам, которыми пользуются при испытаниях систем вентиляции, относятся приборы, измеряющие температуру воздуха, давление в сети воздуховодов, скорость движения и влажность воздуха.

Для измерения относительной влажности воздуха применяют психрометры - приборы, состоящие из двух термометров (сухого и мокрого). Шарик мокрого термометра обернут марлей, другой конец которой опущен в сосуд с водой, расположенный под мокрым термометром (рисунок 38) По разности показаний сухого и мокрого термометров, пользуясь 1-d-диаграммой или психрометрической таблицей, определяют относительную влажность воздуха. Такой психрометр следует устанавливать на участках с большой подвижностью воздуха, исключающей облучение термометра.

Чаще других при испытаниях вентиляционных систем применяется психрометр Асмана (рисунок 39). Этот психрометр также состоит из сухого и мокрого термометров, которые расположены, не открыто, а размещены в металлических никелированных и полированных снаружи трубках. При этом шарики термометров защищены от действия лучистого тепла никелированными гильзами. В верхней части прибора над трубками помещен вентилятор с пружинным заводом. В этом приборе нет стаканчика с водой, и шарик мокрого термометра окружен матерчатым колпачком, периодически смачиваемым водой.

Рисунок - 38 Общий вид психрометра

Рисунок - 39 Психрометр Асмана 1 – вентилятор; 2 – пружинный завод вентилятора; 3 – сухой термометр; 4 – мокрый термометр

Температуру воздуха измеряют обычными ртутными термометрами, отградуированными до 50, 100 или 110⁰С.

Во избежание неточностей в показаниях термометра температуру не следует измерять у наружных стен здания и вблизи от нагревательных приборов или других источников тепла.

Давление в сети воздуховодов вентиляционной системы измеряют пневмометрической трубкой, соединенной с наклонным манометром или микроманометром резиновыми шлангами.

На рисунке 40 изображена конструкция пневмометрической трубки, получившей наибольшее распространение в вентиляционной технике.

Пневмометрическая трубка состоит из верхнего цилиндрика, в передней части которого предусмотрено отверстие для замера полного давления, а на боковой поверхности расположена щель для замера статического давления. Отверстие и боковая щель цилиндрика двумя внутренними трубками, заложенными в держателе пневмометрической трубки, связаны с положительным (+) и отрицательным (-) наконечниками.

Рисунок - 40 Пневмометрическая трубка

При измерениях пневмометрическую трубку вводят в воздуховод так, чтобы отверстие было направлено навстречу потоку воздуха, а наконечники трубки присоединяют к манометру резиновыми шлангами.

На рисунке 41 показан манометр с наклонной капиллярной трубкой. Он состоит из резервуара 1, к которому припаяна наклонная капиллярная трубка 2. Для отсчета положения жидкости в трубке имеется шкала 5. Горизонтальное положение манометра устанавливается с помощью уровня 4.

Рисунок - 41 Манометр с наклонной капиллярной трубкой

Резервуар манометра заполняют спиртом, который для ясности показаний отсчета на шкале часто подкрашивают в красный цвет.

Наклон капиллярной трубки, увеличивая длину столба жидкости, увеличивает точность отсчета показаний манометра.

Давление, измеренное этим манометром, подсчитывают в кгс/м² по формуле

P= l sin a g_cn, (64)

где l - длина столба жидкости в трубке (отсчет, принимаемый по шкале манометра) в мм; g_сп - удельный вес спирта в г/см²; α - угол наклона трубки.

На рисунке 42 показана схема манометра с трубкой, наклоненной под углом α. Из формулы (65) следует, что

l = , (65)

т.е. что с уменьшением угла α длина столба жидкости в капиллярной трубке увеличивается и, следовательно, точность отсчета показаний манометра повышается.

Рисунок - 42 Схема манометра с наклонной трубкой

При работе с наклонным манометром обычно начальный уровень жидкости в капиллярной трубке устанавливают на нуле шкалы, передвигая ее вправо или влево, и от нуля берут отсчет показаний. Можно снимать отсчеты и не прибегая к установлению начального уровня жидкости на пуль, а путем вычитания первоначальных отсчетов из последующих отсчетов.

Наибольшее применение при испытании вентиляционных систем получил микроманометр конструкции ЦАГИ (рисунок 43).

Рисунок - 43 Микроманометр ЦАГИ

1- резервуар; 2 – обойма; 3 – капиллярная трубка; 4 – штифт; 5 – пластинка с отверстиями

В отличие от рассмотренного наклонного манометра в микроманометре ЦАГИ резервуар с жидкостью для предохранения его от повреждений при перемещениях помещен в металлическую оправу и вместе с капиллярной трубкой устроен подвижным.

Рисунок - 44 Схема присоединения пневмометрической трубки к микроманометру

1 – всасывающий воздуховод; 2 – нагнетательный воздуховод; 3 – вентилятор;

4 – микроманометр; 5 – пневмометрическая трубка

Конструкция микроманометра позволяет давать такие наклоны капиллярной трубки, которые соответствуют синусам угла наклона к горизонту 0,125, 0,25 и 0,5. Для этого шрифт переставляют в предусмотренных в станине отверстиях.

Для правильной горизонтальной установки микроманометра на его станине имеются два уровня (продольный и поперечный).

На рисунке 44 изображена схема присоединения пневмометрической трубки к манометру при измерении давлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах.

Для измерения полного давления трубку присоединяют к манометру по схеме I, статического давления - по схеме II и скоростного - по схеме Ш.

Величину давления в кгс/м² в любой точке воздуховода определяют по формуле

P = (p₁ -p₀) g sin а, (66)

где p₁ - отсчет по шкале в момент замера в мм; p₀ - начальный отсчет (до измерения) в мм; g - удельный вес жидкости в г/см² (для спирта g_сп≈0,8 0-0,82 ); а - угол наклона капиллярной трубки к горизонту.

По измеренному скоростному давлению p_ск равному

, кгс/м², (67)

можно будет определить и скорость воздуха в воздуховоде

, м/сек, (68)

где g - ускорение силы тяжести в м/сек²; g - объемный вес воздуха в кг/м³.

Таким образом, пневмометрические трубки и микроманометры, кроме измерений давлений, могут использоваться и для измерения скорости движения воздуха в воздуховодах (порядка 2 м/сек и более).

Для измерения скоростей движения воздуха применяются анемометры. Анемометры бывают крыльчатые (рисунок 45,а) и чашечные (рисунок 45,б).

Крыльчатые анемометры применяются для измерения скоростей движения воздуха от 0,4 до 12 м/сек, а чашечные - от 1 до 30 м/сек.

Крыльчатый анемометр состоит из колеса с алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45⁰ к плоскости, перпендикулярной оси колеса. Колесо связано со счетным механизмом червячно-шестеренчатой передачий.

Рисунок - 45 Анемометр

а – крыльчатый; б - чашечный

При измерении скорости движения воздуха крыльчатый анемометр устанавливают в воздуховоде таким образом, чтобы ось его была направлена параллельно потоку воздуха. Поток воздуха, проходящий через колесо, приводит его во вращение. При этом счетный механизм включается в работу и стрелка его, передвигаясь по циферблату показывает число оборотов колеса, которое соответствует пройденному потоком воздуха расстоянию. А так как скорость V равна расстоянию, отнесенному к единице времени, то при измерениях скорости необходимо одновременно знать и время, на какое включался анемометр в работу. Замер времени производится секундомером.

При измерениях анемометр вначале вводят в воздушный поток с выключенным счетным механизмом и только после придания колесу установившегося вращения одновременно включает секундомер и счетный механизм анемометра. Во время замеров анемометр перемещают по сечению воздуховодов для получения средней скорости потока.

Через небольшой промежуток времени (около 1 мин.) секундомер и анемометр выключают. По разности начального и конечного показаний числа оборотов в 1 сек, пользуясь тарировочным графиком (рисунок 46), определяют скорость движения воздуха в м/сек.

Каждый анемометр имеет свой тарировочный график (паспорт), выражающий зависимость фактической скорости от скорости, показанной анемометром.

В графике по оси абсцисс отложены скорости движения воздуха, измеренные анемометром, а по оси ординат - соответствующие им фактические значения скорости.

Измерение скорости движения воздуха анемометром следует проводить два раза. За фактическое измерение принимается среднее арифметическое двух проведенных замеров.

Рисунок - 46 Тарировочный график к анемометру

Конструктивно чашечный анемометр отличается от крыльчатого лишь тем, что в нем крылья колеса заменены чашечками (рисунок 45). Колесо этого анемометра имеет крестообразную форму с четырьмя полыми полушариями.

Для измерения скорости движения воздуха чашечный анемометр в отличие от крыльчатого вводят в поток воздуха так, чтобы ось его располагалась перпендикулярно направлению движения потока воздуха. В остальном правила измерения скорости движения воздуха обоими приборами одинаковы.