Основные законы движения воздуха в вентиляционных сетях

С появлением и развитием компьютерных технологий столь сложная система испытаний, как упомянутая аэродинамическая труба, себя практически изжила. А в строительстве ее изначально невозможно было применить, так как для здания создать испытательную трубу невозможно, а уменьшенная модель не дает полного представления о движении воздушных масс и их влиянии на строение.

Как связаны аэродинамика и вентиляция?

Понятие аэродинамика вентиляции существует уже очень давно. Его следует понимать как движение воздушных масс и их влияние на преграды. При моделировании летательных аппаратов законы аэродинамики учитывались с первых попыток человека подняться в воздух. А вот в иные сферы человеческой деятельности аэродинамика проникла относительно недавно. Здесь можно упомянуть и спорт, и автомобилестроение, где уже более 60 лет проводятся испытания готовых изделий в аэродинамической трубе.

Схема движения воздушных масс.

Эта схема подойдет при отсутствии теплоизбытков. Воздух подается и отводится из нижней части помещения, то есть, свежий воздух подается непосредственно в зону дыхания. Но, с другой стороны, отводится воздух также с нижней части, и потоки перемешиваются. Более того, при данной схеме заменяется не весь воздух. Часть старого перемешивается с приточным, и остается в помещении. Поэтому при выделении токсичных элементов, такую схему применять нельзя.

Основные схемы организации воздухообмена

Микроклимат в помещении создают системы воздухораспределения. Другими словами это привычные нам вентиляционные системы. Кондиционированный воздух внутрь поступает в виде турбулентной струи с большей или меньшей температурой чем в помещении. Однако струи бывают компактные (в них векторы скоростей параллельные) и веерные (векторы направлены под углом). Основная задача воздухораспределения — обеспечить нормируемую скорость и температуру потока на границе рабочей зоны. Поэтому производят расчет развития струи приточного воздуха.

Воздухораспределение подбирается в соответствии СНиП 4 1 -0 1 -2 0 0 3, Рекомендациями по расчету воздухораспределения 1988 или Пособием 1.91 к СНиП 2.04.05-91 . Существуют и более современные пособия для конкретных зданий. Можете также воспользоваться специально созданными под это программами.Существует четыре основные схемы организации воздухообмена. Они дополняются в связи с нормируемыми требованиями. Прежде всего схема воздухообмена выбирается согласно СНиПам и СН по проектированию сооружений разного предназначения.

Схема воздухообмена «снизу вверх»

Такой способ относится к вытесняющим. Из названия выплывает, что приточные решетки находятся в нижней части помещения. Воздушные массы могут подаваться компактной струей сразу в рабочую зону (в помещениях с избыточными тепловыделениями более 23 Вт/м3). Забор воздушных масс предусматривается сверху. Поэтому схему можно использовать, например, начиная от термического цеха и заканчивая офисами и кафе.

Основное ее преимущество это попадание воздуха в область дыхания незагрязнённым. К недостаткам данной схемы можно отнести нормативные требования к микроклимату в рабочей зоне. Необходимо соответствовать всем параметрам и подаваться со скоростью 0,1 м/с.

В оздухозаборные элементы обязательно размещаются в потолочной части при больших теплоизбытках, вредных и горючих газов, паров. Когда высота помещения до 6 м — не меньше однократного воздухообмена должно составлять удаление воздуха. Если выше 6 м — не меньше 6 м3/ч на 1 м2 пола.

Возможен приток воздуха за границами рабочего места из-под пола, например, зачастую делают в сварочных цехах и театрах. Напольное воздухораспределение сейчас популяризируется, ведь воздуховоды размещены в подпольном пространстве. Это позволяет дизайнеру организовать рабочее пространство не учитывая размещение воздуховодов.

Схема воздухораспределения «сверху вверх»

Естественно здесь и приточные и вытяжные воздухораспределители находятся в верхней части помещения. Часто используется при проектировании вентиляции дома, общественных и административных зданий.Редко, но все же применяется данная схема в промышленной вентиляции, например, в прядильном зале. Ее еще называют перемешивающей.

Поступивший воздух никак не может избежать смешивания с внутренним. Поэтому она невыгодна при удалении избыточного тепла. Ведь часть теплоизбытков так и не удалиться вытяжными системами. Градиент температуры равен 0, но не всегда. Поэтому при расчетах принято принимать Δtрасч. = 5-10 °С.

Схема воздухообмена «сверху вниз»

Еще одна вытесняющая схема. Например, это может быть как компактная струя, что подается горизонтально под потолком и настилается на него (зачастую для помещений до 4 м высотой). И просто компактная струя, подающаяся вертикально, веерный или комбинированный поток.

Такие схемы воздухораспределения используются для торговых, административных, и производственных зданий. Вытяжные решетки должны размещаться в местах, не пересекающихся подающимся потоком, с наибольшей температурой и концентрацией вредных веществ.Это наиболее распространенная система вентиляции. Может использоваться, например, в театральных залах с балконами, концертных залах. Кроме того уместна и в «чистых» помещениях, окрасочных камерах и зданиях с токсичностями плотностью большей чем у воздуха.

Схема воздухораспределения «снизу в низ»

Эта схема подойдет при отсутствии теплоизбытков. Воздух подается и отводится из нижней части помещения, то есть, свежий воздух подается непосредственно в зону дыхания. Но, с другой стороны, отводится воздух также с нижней части, и потоки перемешиваются. Более того, при данной схеме заменяется не весь воздух. Часть старого перемешивается с приточным, и остается в помещении. Поэтому при выделении токсичных элементов, такую схему применять нельзя.

В нормативных документах существуют требования, которые дополняют их. В связи с этим создается еще четыре схемы организации воздухообмена называющиеся «комбинированными»:

• «сверху и снизу вверх». Например, гальванических цехах и других помещениях с поступлением влаги.
• «снизу и сверху в низ». Например, в кинозалах.
• «сверху в низ и верх». Например, в сварочном цеху, где требуется удаление 2/3 воздуха снизу цеха и 1/3 сверху; а также в концертных залах без балконов.
• «снизу в низ и верх». Например, в малярных цехах и аккумуляторных, в которых не допускается скопление газов в верхней части из-за опасности взрыва.

Прежде всего, исходя из выбранной воздухообменной схемы подбирается вид воздухораспределителя. Конечно от этого зависит определение расстояния к входу воздушной струи в рабочую зону и ее параметры в этой точке. В результате, согласно справочникам, подбираются формулы определяющие температуру и скорость воздушного потока на выходе из зoны.

Прежде всего следует учитывать следует учитывать форму воздухопровода и материал, из которого он изготовлен.

Изготовление своими силами

Технологию сборки колпака предлагаем пояснить на примере насадки типа ЦАГИ. Детали вырезаются из оцинкованной стали толщиной 0.5 мм, между собой скрепляются заклепками или болтами с гайками. Конструкция вытяжного элемента представлена на чертеже.Для изготовления понадобится обычный слесарный инструмент:

• молоток, киянка;
• ножницы по металлу;
• дрель электрическая;
• тиски;
• приспособления для разметки – чертилка, рулетка, карандаш.

Ниже в таблице указаны размеры деталей дефлектора и окончательный вес изделия.

Справка. Наиболее «ходовые» диаметры вентиляционных каналов – 100 либо 110 мм, когда вытяжка сделана пластиковой канализационной трубой.

Алгоритм сборки следующий. По разверткам вырезаем ножницами заготовки зонта, диффузора и обечайки, скрепляем между собой заклепками. Раскрой обечайки не представляет сложности, развертки диффузора и зонта показаны на чертежах.Раскрой нижнего стакана — расширяющегося диффузораГотовый дефлектор насаживается на оголовок, нижний патрубок стягивается хомутом. На квадратную шахту придется сделать или купить переходник, чей фланец прикрепляется к торцу трубы.

Нормы воздухообмена в помещении регламентируются общероссийскими СНиП и отдельными региональными нормативами.

Что такое естественная вентиляция

Под естественной вентиляцией подразумевается система, исключающая использование любого оборудования, которое бы могло принудительно побуждать воздушные потоки к движению. Таким образом, в условиях естественной вентиляции воздухообмен в помещении осуществляется сам по себе. Это и отличает её от принудительной вентиляции, предполагающей установку специального оборудования, обеспечивающего принудительный приток свежего воздуха и вывод отработанного наружу.

Канальная аэрация работает благодаря дефлекторам на крыше и вентиляционным шахтам. Через первые устройства поступает кислород, а через вторые уходит загрязненный воздух.

Местная вентиляция.

Местная
вентиляция
предназначена для обеспечения
санитарно–гигиенических условий труда
непосредственно на рабочем месте, она
может быть
вытяжной и приточной.Местная
вытяжная вентиляция
– система, при которой вытяжные устройства
в видезонтов,
укрытий и других приспособлений
размещаются непосредственно у мест
выделения вредных веществ и предназначены
для их улавливания и удаления.Это
наиболее эффективный и дешевый способ,
обеспечивающий удаление максимального
количества вредных веществ при минимальном
объеме удаляемого воздуха.Гигиеническое
значение местной вентиляции заключается
в том, что она полностью исключает или
сокращает проникновение вредных
выделений в зону дыхания работающих.Экономическое
значение ее состоит в том, что вредные
вещества отводятся в больших концентрациях,
чем при общеобменной вентиляции, а
следовательно, сокращаются воздухообмен
и затраты на подготовку и очистку
воздуха.Различают
следующие виды местных укрытий:полностью
закрывающие источник выделения вредных
веществ;находящиеся
вне источника выделения;Укрытия,
полностью закрывающие источник выделения
вредных веществ, наиболее эффективны,
но не всегда применимы по условиям
технологии.В
качестве устройств местной вентиляции
можно использовать
капсуяирование, аспирацию. Наиболее
часто на производстве используют местные
отсосы.
Конструкция местного отсоса должна
обеспечивать максимальное удаление
вредных веществ с минимальным расходом
воздуха. В то же время она не должна
загромождать помещения и затруднять
работу обслуживающего персонала.Вытяжные
зонты
представляют собой простые и наиболее
распространенные местные отсосы. Их
устанавливают для локализации вредных
выделений, имеющих тенденцию подниматься
вверх, например, при выделениях теплоты
или вредных веществ, которые легче
окружающего воздуха при незначительной
его подвижности в помещении. Зонты могут
быть как с естественной, так и с
механической вытяжкой.Зонт
над источником вредных выделений
располагают на высоте 1,6–1,8 м над полом.
Наилучшие условия для равномерного
удаления вредных выделений создаются,
если угол раскрытия зонта не менее 60 °.
Лишь при малой высоте помещения
допускается увеличение угла до 90 °. В
современном технологическом оборудовании
отсосы предусматриваются в самой его
конструкции.Вытяжные
шкафы
обеспечивают наибольшую локализацию
вредных выделений приминимальном
расходе воздуха. Они выпускаются разных
модификаций.Шкафы
с верхним отсосом
используются при значительных тепло–
и влаговыделениях. Для проведения работ,
связанных с выделением газов и паров
тяжелее воздуха, можно применять шкафы
с нижним отсосом.
Удобен в работе вытяжной
шкаф с комбинированным удалением
воздуха.
Портативный
шкаф с горизонтальной «улиткой» и
боковым отсосом воздуха
рекомендуется при работе с пылящими
веществами, так как «улитка» создавая
вращение воздуха, способствует осаждению
крупных примесей и пыли.Всасывающие
панели
рекомендуется устанавливать в качестве
местных отсосов при работах, сопровождающихся
выделением вредных газов и пыли.Бортовые
отсосы
предусматривают в случаях, когда к
соответствующим устройствамнеобходим
доступ или подача изделий для обработки
осуществляется с помощью грузоподъемных
механизмов, т.е. пространство над
поверхностью выделения вредных веществ
должно быть свободным..Воздушный
душ
представляет собой направленный на
рабочего поток воздуха, действие которого
основано на увеличении отдачи теплоты
человеком при возрастании скорости
обдувающего воздуха. Водовоздушные
души
применяют в тех случаях, когда температура
воздуха на рабочем месте превышает 30
°С.Воздушные
и воздушно–тепловые завесы
служат для предупреждения проникновения
холодного воздуха внутрь зданий при
открывании наружных дверей или ворот.
Они применяются в случаях, если наружные
двери, ведущие в цехи, складские помещения,
вестибюли, а также у технологических
проемов отапливаемых зданий в районах
с расчетной температурой наружного
воздуха ниже –15 °С.