Вентиляция

Системы вентиляции являются важнейшей частью коммуникаций в жилых и производственных помещениях, без организации которых становится невозможным нормальное существование людей в помещении, а также поддержание заданных параметров воздушной среды для надлежащей работы технологии предприятий.

Основное назначение вентиляции — организация притока свежего воздуха в помещения, борьба с вредными выделениями в помещении.

Кроме того, часто приточно-вытяжная система признана поддерживать определенный диапазон влажности в помещении, температуры, заданное максимальное количество частиц в единице объема, например в случае «чистых» комнат. В этом случае система вентиляции выполняет еще и функцию кондиционирования воздуха.

При всем многообразии систем вентиляции, обусловленным назначением помещений, характером технологического процесса, видом вредных выделений и т. п. их можно классифицировать по следующим характерным признакам:

  1. По способу создания давления для перемещения воздуха: с естественным и искусственным (механическим) побуждением
  2. По назначению: приточные и вытяжные
  3. По способу организации воздухообмена: общеобменные, местные, противодымные
  4. По способу раздачи воздуха (в нижнюю или верхнюю зоны) – перемешивающего типа и вытесняющего.

Естественная вентиляция

Перемещение воздуха происходит:

  • вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении;
  • вследствие разности давлений «воздушного столба» между нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем – вытяжным устройством, установленным на кровле здания,
  • в результате воздействия, так называемого ветрового давления.

Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (времени года, температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют с их помощью решить все сложные и многообразные задачи в области вентиляции. Поэтому такие системы называются неорганизованными.

При простоте и дешевизне естественная вентиляция обладает существенным недостатком - энергорасточительностью, весь длительный отопительный период в Сибири нужно нагревать поступающий холодный приточный воздух. Таким образом, необходимо большое количество тепла для нагрева приточного воздуха, зачастую сопоставимую с потребностью всей системы отопления. Разумеется, нагрузка от холодного приточного воздуха целиком ложится на систему отопления. Поэтому, в жилых зданиях система отопления выполняется «с запасом» на инфильтрацию холодного приточного воздуха через оконные проемы. Пожалуй, жилые здания могут быть единственным типом строений, для которых можно разумно объяснить применимость и приемлемость естественной вентиляции.

Механическая вентиляция

В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.) позволяющие перемещать воздух на значительное расстояние. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Поэтому необходимо грамотно выбирать правильные скорости в сетях вентиляции, в большинстве случаев нет никакой нужды перемещать воздух со скоростью 12 м/с или больше, даже для производственных помещений, где шум не важен. Увеличенные сечения воздуховодов, на самом деле, довольно быстро окупаются, в большинстве случаев до 1 года. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что совершенно невозможно в системах с естественным побуждением.

При необходимости теплосбережения зимой и холодосбережения летом вытяжной воздух сначала пропускают через теплообменник (есть различные типы теплообменников, рекуператоров), нагреваемый теплообменник затем отдает полученное тепло приточному воздуху. Самый предпочтительный для Сибири – вращающийся рекуператор, имеющий эффективность порядка 60-80% и способный работать вплоть до морозов -40…-50 С. Специалисты нашей компании были одними из первых, кто в холодном Сибирском климате много лет назад отважились изучить различные аспекты функционирования разных типов рекуператоров зимой и необходимого поведения автоматики защиты в том или ином случае. Мы получаем благодарность от наших заказчиков за отличный эффект по теплосбережению, достигнутый благодаря нашим проверенным технологиям.

Приточная вентиляция

Приточные системы служат для подачи чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.)

Вытяжная вентиляция

Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый отработанный воздух. В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. Как приточная так вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная).

Местная вентиляция

Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам. Снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению. К местам приточной вентиляции относятся воздушные оазисы- участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2-2,5 м., в котором нагнетается воздух с пониженной температурой. Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и пр.) которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потока воздуха. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т.п.) обычно применяют смешанную систему вентиляции - общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и притоки) для обслуживания рабочих мест.

Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений вредности в помещении локализованы и можно не допустить их распространения по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удалений вредностей применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зоны, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.) Хорошо продуманные и сконструированные укрытия позволяют очень эффективно удалять вредности, и таким образом, в разы уменьшать общий воздухообмен (общеобменная система).

Общеобменная система вентиляции

Как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения. Следует заметить, что распределение полей воздуха в помещениях полностью определятся приточными струями, или проще говоря, приточными распределителями воздуха. Например, если в неком офисном большом помещении выпустить в одном месте приточный воздух, а собрать отработанный многими вытяжными решетками – но на рабочих местах, удаленных от притока, свежего воздуха не будет – эффективность воздухообмена близка к 0.

Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных санитарно – гигиенических норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне. При отрицательном тепловом балансе, т. е. при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор (обычно осевого тапа) с электродвигателем на одной оси расположенной в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоне помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен. В некоторых случаях установка имеет протяженный вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40м, то вместо осевого вентилятора устанавливается вентилятор центробежного типа. Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов. В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, и т.п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточено, на различных уровнях и т. п.) часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например местной или общеобменной.

Вентиляция перемешивающего типа

В случае вентиляции перемешивающего типа подаваемый наружный воздух должен перемешиваться в помещении с отработанным воздухом и таким образом должен снижать содержание загрязняющих веществ в воздухе до допустимого уровня. Если же установленная в здании воздухораспределительная система не в состоянии равномерно распределить наружный воздух в занимаемом пространстве, то неизбежно образуются зоны, где содержание загрязняющих веществ будет превышать предельно допустимую концентрацию. Воздухораспределительные устройства потолочного типа для систем перемешивающей вентиляции относятся к наиболее распространенным в системах вентиляции.

Если говорить об эффективности воздухообмена (см. ниже коэффициент эффективности воздухообмена) то данный показатель занимает значение от 0 до 1. В самом хорошем варианте размещения приточных и вытяжных решеток коэффициент равен 1.

Вентиляция вытесняющего типа

В системах вытесняющей вентиляции приточный воздух подается с уровня пола непосредственно в обслуживаемую зону помещения, т.е. главная цель данного способа – свежий воздух довести непосредственно до потребителя, не вовлекая при этом имеющиеся в помещении вредности. Это идеальный случай для ресторанов, кафе, зон курения, кинотеатров, концертных залов и, разумеется, для вредных и теплонагруженных производств.

Чтобы избежать неприятных ощущений для людей от холодных воздушных потоков от близлежащих воздухораспределителей, воздухораспределители выполняют в виде перфорированных низкоскоростных панелей. Расчет воздухораспределителей должен производиться надлежащим образом, чтобы подвижность, температура и разность температур полей воздуха соответствовала ГОСТ 12.1.005-88 "Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".

Удаление нагретого загрязненного воздуха, вытесняемого в верхнюю зону в конвективных потоках над тепловыми источниками, происходит на уровне потолка помещения.

Для обеспечения устойчивой вытесняющей вентиляции объемы подаваемого свежего воздуха должны соответствовать объемам воздуха в восходящих конвективных потоках над тепловыми источниками. В данном случае приточный воздух подается в помещение через воздухораспределители, расположенные на уровне пола либо встроенные непосредственно в пол.

Основное преимущество вытесняющей вентиляции – существенное повышение качества воздуха. При неизменных объемах вентиляционного воздуха и эмиссии загрязняющих веществ и равных прочих условиях качество воздуха в обслуживаемой зоне будет лучше, если в помещении используется вытесняющая вентиляция, а не традиционная перемешивающая. Таким образом, для вытесняющей вентиляции коэффициент эффективности воздухообмена может быть больше 2-х. Сравним с перемешивающей вентиляцией: несущественное увеличение стоимости всей системы (около 20%) приводит к увеличению эффективности системы в 2 и более раз!

Вентиляция в промышленности

Для данного вида объектов необходимость установки систем вентиляции диктуется, как правило, типом производственных мощностей предприятия, действующими нормативами и стандартами, характером производства, классификацией вредных выбросов или присутствием в атмосфере помещения вредных и опасных для здоровья, а также для технологического процесса веществ и проч. Вообще, любые расчеты для промышленных помещений отталкиваются от технологического процесса.

Для расчета воздухообменов специалисты часто прибегают к вычислению коэффициента эффективности воздухообмена. Он показывает, насколько эффективно происходит удаление вредностей в рабочей зоне при заданном количестве свежего воздуха.

Хорошее описание принципов расчета данного показателя изложена в статье А. М. Живова в журнале AВОК №5/2001 «Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий» (ссылка http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3).

На самом деле, этот коэффициент очень важен не только для промышленных предприятий, но также и для общественных зданий – торговых и административных. Приведем пример: зачастую воздух, подаваемый в административные здания, летом не подготавливается, т.е. не охлаждается, и подается с температурой чуть выше, чем на улице. В последнее время в большинстве строящихся зданий вопрос кондиционирования решается исключительно с помощью VRF- систем, а приточные установки принимают без охлаждения приточного воздуха летом. Примечательно, что для большинства зданий класса «А» такой принцип также преобладает. В таком случае, возвращаясь к коэффициенту эффективности воздухообмена, он будет близок к нулю, потому что принятый способ подачи приточного воздуха сверху не позволит приточному воздуху попасть вниз в рабочую зону – теплый воздух легче, чем прохладный в помещении, и он не пойдет вниз. Получается, в здании практически нет свежего воздуха 2 месяца в году.

К сожалению, многие проектировщики не придерживаются хороших стандартов при проектировании вредных и опасных производств. Если рассмотреть, к примеру, типовой проект по деревообрабатывающему комбинату, то такой проект содержит принципиально неверные способы раздачи приточного воздуха, поэтому работники такого комбината будут вдыхать пары формальдегида.

Вентиляция в учебных заведениях, офисах, бизнес-центрах, квартира, в жилых домах

Для данного вида объектов необходимость установки систем вентиляции воздуха диктуется, как правило, существующими и действующими нормами в отношении жилых помещений и помещений жилого типа с пребыванием людей в течение длительного времени. В настоящие время требования к вентиляции такого рода помещениях увеличились по причине того, что повсеместно используются ПВХ окна, что неминуемо сказывается на параметрах влажности помещения, чистоте воздуха, и главное – повышению уровня углекислого газа сверх нормативных. По поводу влияния концентрации СО2 на организм людей написано очень много статей, одна из них - в журнале «АВОК», № 5, 2008, статья И. М. Квашнина «К вопросу о нормировании воздухообмена по содержанию CO2 в наружном и внутреннем воздухе» (ссылка http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4046). Приведем небольшую выдержку: «В пресс-релизе ежегодной конференции Европейского респираторного общества в 2006 году были опубликованы результаты исследований, проведенных в пяти странах ЕЭС группой итальянских ученых. Исследования показали, что 68 % детей испытывают на себе негативное влияние СО2 выше уровня 1 000 ppm. У них наблюдалось тяжелое дыхание, одышка, сухой кашель и ринит чаще, чем у других детей. Были сделаны следующие выводы: у детей, находящихся в помещении с высоким уровнем СО2, в 3,5 раза выше риск возникновения сухого кашля и в 2 раза – развитие ринита. Они имеют более уязвимую носоглотку, чем их ровесники. В исследовании корейских ученых о влиянии концентрации СО2 в помещении на приступы астмы у детей, в домах и квартирах, где живут дети больные астмой, замерялся уровень содержания веществ, которые считаются основными загрязнителями воздуха в помещении, таких как СО, NO2, аллергены и СО2. В результате данных исследований были сделаны выводы о том, что самым важным фактором, влияющим на возникновение приступов астмы у детей, является только уровень концентрации СО2.».

Значит, в школах и детсадах, где ранее отсутствовала изначально организованная система вентиляции в помещениях, замена окон на плотные окна ПВХ неминуемо приводит к повышенному уровню СО2.

Таким образом, установка систем вентиляции диктуется самим временем. Проблема стоит достаточно остро для городов, где программа по энергосбережению ограничивается только заменой окон, без модернизации систем вентиляции.

Вентиляция складских помещений

Для данного вида объектов необходимость установки систем вентиляции диктуется, как правило, характером складского помещения, и при условии, что для данного помещения (например, в случае необходимости проведения «дозревания» фруктов и т.п.) требуются особые температурные режимы, - действующими нормативами и стандартами в отношении параметров влажности и характеристик воздуха. При отсутствии конкретных и необходимых для соблюдения нормативов, мы руководствуемся пожеланиями и потребностями заказчика.