Механическая система вентиляции

В отличие от систем вентиляции с естественным побуждением в механических системах вентиляции воздух принудительно перемещается вентилятором.

По сравнению с естественной вентиляцией механические системы вентиляции, несмотря на то, что их устройство и эксплуатация обходятся дороже, имеют ряд существенных преимуществ.

К ним относятся, прежде всего, независимость действия систем от температурных колебаний наружного воздуха и силы ветра, возможность транспортировать воздух на большие расстояния, а также обрабатывать его (нагревать, очищать, увлажнять и осушать).

Механические системы вентиляции могут быть как приточными, так и вытяжными.

Схемы систем механической вентиляции, имеющих разветвленную сеть воздуховодов, изображены на рисунках 57 и 58. Схема системы без сети воздуховодов (бесканальная) показана на рисунке 59.

Рисунок - 57 Схема системы приточной механической вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов 1 - воздухозабор; 2 – воздуховоды; 3 – приточное отверстие; 4 – вентилятор

Рисунок - 58 Схема системы вытяжной механической вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов 1 – воздуховыбросное устройство; 2 – воздуховоды; 3 – вытяжное отверстие; 4 – вентилятор

Помещения могут быть оборудованы только системами приточной вентиляции (рисунок 57) В этих случаях в помещения организованным путем подается определенное расчетом количество воздуха. Удаление воздуха может происходить неорганизованно через неплотности в строительных ограждениях или через специально устраиваемые для этой цели отверстия. Естественно, что в установившемся состоянии количество приточного воздуха всегда равно количеству удаляемого воздуха независимо от суммарной площади не плотностей или отверстий в строительных ограждениях. Суммарная площадь неплотностей ограждений влияет на величину давления воздуха в помещении. При этом существует зависимость, получаемая по известной из гидроаэромеханической формулы истечения жидкости через отверстие. На основании этой зависимости давление воздуха (P в кг/м²) в помещении и часовое количество подаваемого воздуха (G в кг/час) связаны следующим образом:

, (91)

где F₁ - площадь той или иной неплотности м²;

p₁ - коэффициент расхода при прохождении воздуха через не плотность.

Для обычного в строительных ограждениях типа неплотностей в виде щелей, зазоров и т.д. может быть принята средняя величина коэффициента расхода равная m_ср= 0,7

Рисунок - 59 Схема механической бесканальной вентиляции:

1 – воздухозабор; 2 – вентилятор; 3 – приточный патрубок

Если количество воздуха L выражено в м³/час, то данная зависимость приобретает вид

D_P = (92)

На рисунке 60 показана схема устройства клапана, из которой видно, что усилия, необходимые для открытия клапана, зависят от положения противовеса. Это позволяет с помощью КИДов регулировать давление в помещении (D_P), что используется для перетекания воздуха из одного помещения в другое (рисунок 61). Для этой же цели кроме КИДов могут быть применены и другие устройства.

Рисунок - 60 Клапан избыточного давления а - в закрытом положении; б – в открытом положении 1 – корпус; 2 – рычаг; 3 – стопорное устройство; 5 – перемещающийся груз

Системами приточной вентиляции оборудуются наиболее “чистые” помещения, так как, согласно рисунка 57, воздух движется из этих помещений, а не наоборот.

В случае оборудования помещений только системами вытяжной вентиляции (рисунок 58) организованно производится удаление воздуха из помещений. Приток осуществляется неорганизованно либо через неплотности в строительных ограждениях, либо через специально устраиваемые для этой цели отверстия. В отличие от рассмотренных выше систем приточной вентиляции, в помещениях, имеющих лишь систему вытяжной вентиляции, давление устанавливается ниже атмосферного (или ниже, чем в соседних помещениях). Величина разрежения (по отношению к атмосферному давлению) может быть определена по тем же формулам.

Рисунок 61 Схема приточной механической вентиляции помещений с применением клапанов избыточного давления 1 – приточный воздуховод; 2 – вытяжной воздуховод; 3 – клапан избыточного давления

При оборудовании помещений только системой вытяжной вентиляции может быть так же, как и в случае приточной вентиляции, использовано перетекание воздуха. И тогда в помещение, присоединенное к системе вытяжной вентиляции, будет поступать воздух из соседнего помещения. Этим исключается или затрудняется движение воздуха в обратном направлении. Поэтому системами вытяжной вентиляции оборудуются наиболее “грязные помещения”, когда надо предотвратить распространение из них воздуха в соседние помещения.

Приточно-вытяжная система вентиляции находит применение как в общественных зданиях (больницах, театрах и др.), так и в производственных помещениях. В первых она применяется в виде общеобменной вентиляции (см. рисунок 62, а), а во-вторых преимущественно в виде местных систем вентиляции (или для удаления вредных паров и пыли непосредственно из мест их выделения, или для непосредственной подачи обработанного воздуха к рабочим местам на производстве (см. рисунок 62, б и в).

Рисунок - 62 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

Для регулирования отдельных ветвей приточных и вытяжных воздуховодов на них устанавливаются задвижки (шиберы) или дроссель-клапаны.

Механическая система вентиляции позволяет осуществлять правильный постоянный воздухообмен в помещениях в тех объемах и кондициях, которые действительно необходимы для данного помещения.

Воздух в системах механической вентиляции перемещается вентиляторами, приводными в действие электродвигателями.

Вентиляторы подразделяются на осевые и центробежные. Осевой вентилятор (рисунок 63) состоит из лопастного колеса, закрепленного на одной оси с электродвигателем и расположенного в цилиндрическом кожухе из листовой стали. При вращении лопастного колеса воздух проходит вдоль оси вентилятора, откуда и пошло название “осевой” вентилятор.

Эти вентиляторы применяются для создания сравнительно небольших давлений (до 20-24 кгс/м²).

Центробежный вентилятор (рисунок 64, а) состоит из спирального кожуха 1, в котором расположено рабочее колесо (ротор) 2. В кожухе имеется входное круглое отверстие 3 и выходное прямоугольное отверстие 4.

Рисунок - 63 Осевой вентилятор ЦАГИ 1 – кожух (обечайка) из листовой стали; 2 – втулка; 3 – лопастное колесо; 4 – электродвигатель.
	Рисунок - 64 Центробежный вентилятор (а) и направление вращения его рабочего колеса (б)

Рабочее колесо насажено на вал 5, который вращается в подшипниках 6. На валу установлен шкив 7. Подшипники укреплены на станине 8. Ротор должен вращаться в сторону улитки корпуса (рисунок 64, б).

При вращении рабочего колеса под действием центробежной силы воздух всасывается через круглое отверстие в кожухе и выбрасывается через прямоугольное отверстие.

Лопасти колеса в зависимости от назначения вентилятора могут быть радиальными, загнутыми вперед, или отогнутыми назад. Вентилятор с колесом, лопасти которого загнуты вперед, создает наибольшее давление, а вентилятор с колесом, лопасти которого отогнуты назад, работает бесшумнее и к тому же имеет больший к.п.д. (коэффициент полезного действия).

По создаваемому ими давлению центробежные вентиляторы подразделяются на вентиляторы низкого (до 100 кгс/м²), среднего (от 100 до 300 кгс/м²) и высокого (от 300 до 1200 кгс/м²) давления.

В вентиляционных установках применяются обычно вентиляторы низкого и среднего давления, а вентиляторы высокого давления находят применение в технологическом производстве и для пневматического транспорта.

Промышленность выпускает центробежные вентиляторы или с непосредственным соединением рабочего колеса с электродвигателем (электровентиляторы), или же вентиляторы, рабочие колеса которых соединяются с электродвигателями клиноременными передачами.

Центробежные вентиляторы бывают правого и левого вращения. Когда рабочее колесо (если смотреть на него со стороны вала) вращается по часовой стрелке, вентилятор называют вентилятором правого вращения и, наоборот, при вращении колеса против часовой стрелке - вентилятором левого вращения.

Направление выхода воздуха из кожухов центробежных вентиляторов бывают разным. На рисунке 65 показаны возможные положения кожухов центробежных вентиляторов.

Рисунок 65 Возможное положение кожухов у центробежных вентиляторов

а – правого вращения (п); б – левого вращения (л)

В зависимости от состава перемещаемого воздуха промышленность выпускает вентиляторы в обычном исполнении - для перемещения чистого воздуха с температурой не выше 150⁰С, в антикоррозионном исполнении - для перемещения агрессивной среды (вентиляторы из нержавеющей стали) и во взрывоопасном исполнении - для перемещения взрывоопасных смесей. В последнем случае во избежание искрения вентиляторы изготавливают из алюминия или с латунными рабочими колесами.

Для перемещения воздуха с большим содержанием пыли (выше 150 мг/м³) применяются вентиляторы усиленной конструкции - пылевые вентиляторы.

Вентиляторам присваивается номер, соответствующий диаметру колеса, выраженному в дециметрах. Так, центробежный вентилятор № 5 имеет диаметр рабочего колеса, равный 5 дм, или 500 мм.

Каналы (воздуховоды). Рассмотренные ранее каналы естественной вентиляции (их конструктивное оформление и предъявляемые к ним требования) находят применение и для механической вентиляции общественных зданий.

В производственных зданиях, где обычно устраивают механическую систему вентиляции, в большинстве случаев применяют воздуховоды круглого сечения из листовой кровельной стали. Во избежание коррозии их часто изготовляют из оцинкованной листовой стали, а внутреннюю поверхность воздуховодов из черной листовой стали покрывают кислотоупорными лаками. В отдельных случаях воздуховоды изготовляют из винипласта.

Воздуховоды из листовой стали соединяют между собой с помощью фасонных частей, которые изображены на рисунке 66.

Протяженность магистральных воздуховодов механической системы вентиляции от приточной или вытяжной камеры до наиболее удаленного канала (участка) следует принимать исходя из экономических соображений. Чем длиннее воздуховод и чем больше скорость воздуха в нем, тем больше его сопротивление движению воздуха и тем больше расходуется электроэнергии на питание вентилятора, а следовательно, тем дороже и эксплуатация вентиляционной установки.

Следует, однако, иметь в виду, что для создания малых скоростей движения воздуха по воздуховодам приходится увеличивать их сечения, а это повышает стоимость устройства воздуховодов.

	Рисунок - 66 Фасонные части из кровельной стали 1 – отвод круглого сечения; 2 – отвод прямоугольного сечения; 3 – прямой тройник прямоугольного сечения; 4 – крестовина; 5 – штангообразный тройник; 6 – косой тройник.
Рисунок - 67 Дроссель-клапаны круглого или прямоугольного сечения 1 – сектор для закрепления клапанов в нужном положении	Рисунок - 68 Шиберы, установленные на стальных воздуховодах круглого сечения

Для частичного или полного перекрытия воздуховодов устанавливают дроссель-клапаны круглого или прямоугольного сечения (рисунок 67) или шиберы (рисунок 68). Как правило, шиберы устанавливают у выхлопных отверстий центробежных вентиляторов.

В воздуховод из кровельной стали (как на приточных, так и на вытяжных отверстиях) устанавливают движки, регулирующие вход или выход воздуха через отверстия на воздуховодах.

В системах механической вентиляции общественных зданий применяются такие же жалюзийные решетки, как и для системы вентиляции с естественным побуждением.

Приточные и вытяжные камеры.Приточные и вытяжные камеры следует располагать ближе к обслуживаемым помещениям. Размеры камер должны обеспечить размещение в них вентиляционного оборудования и удобство его эксплуатации. Желательно, чтобы высота приточных камер была не меньше 1,8 м.

Ограждающие поверхности приточных камер изготовляют из огнестойких материалов с гладкой внутренней поверхностью, удобной для промывки и периодической дезинфекции.

Приточные камеры для систем естественной вентиляции размещают в подвалах, чердаках и в технических этажах здания. В производственных помещениях камеры (как приточные, так и вытяжные) размещают в самих цехах с забором и выбросом воздуха через стенные проемы или окна.

Вопросы для самопроверки:

1. Принцип действия естественной системы вентиляции воздуха.

2. Аэрация. Принцип действия, способы регулирования воздухообмена.

3. Конструктивные элементы системы естественной вентиляции.

4. Классификация механической системы вентиляции

5. Область применения и требования к механической системе вентиляции