Вентиляция и кондиционирование воздуха

Рециркуляционные СКВ, наоборот, работают без притока или с частичной подачей (до 40%) свежего наружного воздуха или на рециркуляционном воздухе (от 60 до 100%), который забирается из помещения и после его обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение.

Классификация кондиционирования воздуха по принципу действия на прямоточные и рециркуляционные обусловливается, главным образом, требованиями к комфортности, условиями технологического процесса производства либо технико-экономическими соображениями.

СКВ с качественным регулированием метеорологических параметров представляют собой широкий ряд наиболее распространенных, так называемых одноканальных систем, в которых весь обработанный воздух при заданных кондициях выходит из кондиционера по одному каналу и поступает далее в одно или несколько помещений.

При этом регулирующий сигнал от терморегулятора, установленного в обслуживаемом помещении, поступает непосредственно на центральный кондиционер.

СКВ с количественным регулированием подают в одно или несколько помещений холодный и подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется комнатным терморегулятором, воздействующим на местные смесители (воздушные клапаны), которые изменяют соотношение расходов холодного и подогретого воздуха в подаваемой смеси.

Недостатком таких систем являются повышенные затраты на тепловую изоляцию параллельных воздуховодов, подводимых к каждому обслуживаемому помещению.

Двухканальные системы так же как и одноканальные, могут быть прямоточными и рециркуляционными.

Кондиционирование воздуха, согласно СНиП2 по степени обеспечения метеорологических условий подразделяются на три класса:

Первый класс — обеспечивает требуемые для технологического процесса параметры в соответствии с нормативными документами.

Второй класс — обеспечивает оптимальные санитарно-гигиенические нормы или требуемые технологические нормы.

Третий класс — обеспечивает допустимые нормы, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

По давлению, создаваемому вентиляторами центральных кондиционеров, СКВ подразделяются на системы низкого давления (до 100 кг/м2), среднего давления (от 100 до 300 кг/м2) и высокого давления (выше 300 кг/м2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упрощенная экспресс-методика расчета теплопритоков

 

Данная экспресс-методика в основном используется для разработки СКВ на базе несложного (в проектном отношении) климатического оборудования, такого, как: кондиционеры сплит-систем, а также кондиционеры оконного типа и моноблочного исполнения.

Для подбора необходимого по холодопроизводительности кондиционера надо рассчитать тепло, поступающее в помещение от солнечной радиации, освещения, людей, оргтехники и т.д.

Основные теплопритоки в помещение складываются из следующих составляющих:

1) Теплопритоки, возникающие за счет разности температур внутри помещения и наружного воздуха, а также солнечной радиации Q1, рассчитываются по формуле

Q1=Vqуд,

где V = Sh — объем помещения;

S — площадь помещения;

h — высота помещения;

qуд — удельная тепловая нагрузка, принимается:

30-35 Вт/м3 — если нет солнца в помещении, 35 Вт/мз — среднее значение;

35-40 Вт/мз — если большое остекление с солнечной стороны;

2) Теплопритоки, возникающие за счет находящейся в нем оргтехники Q2.

В среднем берется 300 Вт на 1 компьютер в полной комплектации (или 30% от мощности оборудования).

3) Теплопритоки, возникающие от людей, находящихся в помещении Q3.

Обычно для расчетов принимается:

1 человек — 100 Вт (для офисных помещений),

100-300 Вт (для ресторанов, помещений, где люди занимаются  физическим трудом),

Q=Q1+Q2+Q3

К подсчитанным теплопритокам прибавляется 20% на неучтенные теплопритоки:

Qобщ = (Q1+Q2+Q3) ·1,2 Вт.

В случае использования в помещении дополнительного тепловыделяющего оборудования (электроплит, производственного оборудования и т.п.) соответствующая тепловая нагрузка должна быть также учтена в данном расчете.

 

 

 

 

 

Расчет потребного воздухообмена

 

Для удаления из помещения вредных веществ, выделяемых при определённом технологическом процессе, необходим расчёт потребного воздухообмена. С этой целью составляют уравнение материального баланса вредных выделений в помещении за час, учитывая, что поступающие в помещение вещества должны быть удалены:

G + Lпр qпр = Lуд qуд,

где G — количество вредных веществ, выделяемых в помещении производственным оборудованием в течении часа, мг/ч;

Lпр — количество воздуха, поступающего в помещение ежечасно от приточной системы вентиляции, м3/ч;

qпр — концентрация вредных веществ в приточном мг/м3;

Lуд — количество воздуха, удаляемого из помещения eжечасно вытяжной системой вентиляции, м3/ч;

qуд — концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/ м3,

Учитывая, что количество приточного воздуха равно количеству удаляемого Lпр = Lуд=L, можно определить потребный воздухообмен (м3/ч) для ассимиляции вредных выделений:

L = G/( qуд - qпр).

Из помещения удаляется воздух, которым дышат работающие там люди, а потому концентрация вредных веществ в нём должна быть как можно меньше и не превышать предельно допустимую концентрацию: qуд < ПДК.

Концентрация вредных веществ в приточном воздухе должна быть по возможности минимальной и не превышать 30 % ПДК: qпр <0,ЗПДК.

Потребный воздухообмен определяют для каждого вредного вещества, выделяющегося в помещении.

В случае невозможности исключения контакта  с вредными веществами или недостаточной эффективности систем вентиляции применяют средства индивидуальной защиты органов дыхания (фильтрующие и изолирующие противогазы, респираторы), кожи (специальные   куртки,   брюки,   комбинезоны,   фартуки,  рукавицы, перчатки, обувь) и глаз (очки открытого и закрытого типов). Важное место в комплексе профилактических мероприятий занимают периодические предварительные медицинские осмотры, профилактическое питание и соблюдение правил личной гигиены.

Если в помещении одновременно выделяется несколько вредных веществ однонаправленного действия, их условная концентрация q, мг/м3, определяется из выражения

q = q1/ПДК1 + q2/ПДК2 +...+qт/ПДКn<1.

Шум в системах вентиляции и кондиционирования

 

Призванное способствовать обеспечению максимально комфортных условий оборудование систем вентиляции и кондиционирования может оказаться причиной постоянного дискомфорта, если его работа будет сопровождаться высоким уровнем шума. Доведение этого уровня до определенных стандартами норм способно превратиться в серьезную проблему, особенно, если имели место упущения на стадии проектирования.

Явление

Оборудование для вентиляции и кондиционирования является источником упругих колебаний. Звук и есть не что иное, как распространение продольных волн в упругой среде. При хаотичном наложении звуковых волн они воспринимаются как шумы.

Человеческое ухо воспринимает звуки частотой от 18 до 20 000 Гц. То, что ниже этой границы, – инфразвук, выше – ультразвук. Сам по себе инфразвук не слышен, но он способен провоцировать вибрацию стенок воздуховодов, а она будет сопровождаться уже различимым человеческим ухом шумом. На разных частотах звук воздействует неодинаково. Слух наиболее чувствителен к частотам от 1 до 4 тыс. Гц, а "пик" – минимальные значения порога слышимости, соответствует промежутку от 3 до 4 тыс. Гц. На него же приходится и минимальное значение болевого порога – порядка 110 дБ.

Но не правильно думать, что, только по достижении этой величины звук способен принести вред человеческому организму. Длительное воздействие даже не очень сильных (50–80 дБ) шумов вызывает различные функциональные нарушения – от легко устранимых сбоев в работе нервной системы (нарушение сна и депрессия) до стойкого понижения слуха и даже инфаркта миокарда. Шум до 30 дБ безвреден для человека и составляет естественный звуковой фон. И в созданной им самим техногенной среде небольшие шумы могут оказаться даже полезными, подавляя другие более неприятные.

Проблема

Главными источниками шума в системах кондиционирования и вентиляции являются вентиляторы. Они единолично "отвечают" за шум, производимый фанкойлами (30 –50 дБ) и конденсаторами с воздушным охлаждением (40–50 дБ) и дают до половины звуковых колебаний, продуцируемых холодильными блоками (35–50 дБ) и руфтопами (70–80 дБ). Кроме вентиляторов заметный "вклад" в шумовое сопровождение систем вносят работающие компрессоры.

 

 

 

Обобщенные показатели уровней давления шума для установок кондиционирования воздуха Оборудование Уровень шума, дБ (A) Канальные кондиционеры, тонкие модели, мощные модели 35–45 до 70 Напольно-потолочные внутренние блоки сплит-систем 35–40 Настенные внутренние блоки сплит-систем 26–40 Оконные кондиционеры 40–52 Фанкойлы 30–50 Тепловые вентиляторы, мощностью 2–30 кВт 32–75 Крышные кондиционеры До 80

 

Помимо уровня давления шума интерес представляет выявление частот, в диапазоне которых производится его максимальное количество. Предпочтения частот для разных видов оборудования разнятся. Так, фанкойлы, как правило, "укладываются" в частоту до 1 тыс. Гц, компрессорно-конденсаторные агрегаты с воздушным охлаждением – до 2 тыс.

Поэтому при рассмотрении работы оборудования для вентиляции и кондиционирования, как правило, наибольший интерес вызывает диапазон до 4 тыс. Гц. При проектировании систем вентиляции и кондиционирования полезно знать весь спектр шумов по частотам.

Решение

Меры по снижению шума адресуются как непосредственному источнику шума, так и к каналам его распространения.

Расчеты, проведенные еще на стадии проектирования, позволяют выбрать оптимально подходящий для конкретных условий вид оборудования. При необходимости это может быть оборудование в специальном шумопонижающем исполнении. Тихой работы добиваются, изолируя источники шума, с помощью шумопоглощающих прокладок или противовибрационных материалов; используя вентиляторы с пониженной скоростью вращения (уменьшение скорости на 4% позволяет убрать 1 дБ).

Для лучшего шумоподавления следует применять не только звукоизолирующие материалы (они хорошо отражают звуковую энергию, что может приводить к эффекту резонанса), но и материалы звукопоглощающие. Благодаря своей пористой структуре, они не отражают, а "принимают" избыточную звуковую энергию, превращая ее в тепловую. Хороший эффект дает наложение звукопоглощающего материала на звукоизолирующий. Убрать лишние 10–12 дБ помогает устройство защитного акустического барьера. Для этого используются панели из стального листа и звукопоглощающих прокладок.

Большое значение имеет правильное расположение оборудования. Не следует монтировать установки внутри лестничных пролетов и рядом с окнами и дверями – уровень шума при этом лишь возрастет. Нежелательно располагать их вблизи стен или в углах помещений. Снижению вибрации, а стало быть, и шума в гидравлических системах способствует использование эластичных (пружины, резиновые и полимерные прокладки) креплений труб к стенам.

Особое внимание уделяется воздуховодам. Достаточно эффективными мерами, способствующими снижению шума, являются: размещение антивибрационных прокладок между воздуховодом и патрубком вентилятора, использование расширительных патрубков (резкое изменение сечения каналов чревато появлением шумов), наличие способствующего снижению турбулентности воздушных потоков прямого участка сразу за местом присоединения воздуховода к вентилятору. Хороший эффект дает покрытие внутренней поверхности воздуховодов звукопоглощающим материалом.

Эффективным средством снижения шума в системах вентиляции являются шумоглушители. Чаще всего их устанавливают между вентилятором и магистральным воздуховодом. При устройстве воздухозабора в приточной системе вблизи оконных проемов для понижения уровня шума шумоглушитель ставится сразу за воздухоприемным клапаном.

Наиболее эффективны шумоглушители при частотах от 500 до 4 тыс. Гц. С шумами низкой частоты (причина так называемого гула), они справляются заметно хуже. Скорость потока должна быть ограничена, т. к. шумоглушитель сам может провоцировать появление шума за счет резкого торможения воздуха при его столкновении со звукопоглощающим материалом.

Наиболее часто применяются трубчатые и пластинчатые шумоглушители. Пластинчатый представляет собой короб из тонкого металлического листа, проходное сечение которого разделено пластинами, облицованными звукопоглощающим материалом. В этом качестве обычно используют минеральную вату, войлок, стекловолокно и т. д. Трубчатый глушитель представляет собой вложенные друг в друга две трубы (круглые или прямоугольные, в зависимости от формы воздуховода).