10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подача теплого воздуха в помещении

Схемы циркуляции воздуха в помещении

Скорость воздуха — один из наиболее важных параметров, влияющих на самочувствие человека, и который зачастую является причиной ощущений дискомфорта.

Вытяжные устройства (ВУ) редко вызывают проблемы, поскольку скорость воздуха на расстоянии, равном диаметру горловины либо эквивалентном диаметру, если горловина имеет прямоугольную форму, составляет лишь 10% от скорости в сечении ВУ. Следовательно, ВУ незначительно влияют на схему циркуляции воздуха в помещении. Напротив, движение воздуха, поступающего из воздухораспределительного устройства (ВР), тип ВР и его местоположение имеют решающее значение для создания комфортных условий в помещении. Ниже приводятся примеры различных схем движения воздуха в помещении.

На рис. 1 показана схема вентиляции перемешиванием (Mixing Ventilation — MV).

Струя воздуха из ВР движется за пределами обслуживаемой или рабочей зоны (РЗ) помещения, т. е. выше РЗ или вдоль одной из стен.

Обслуживаемая зона, таким образом, омывается вторичными турбулентными потоками, индуцируемыми подаваемым в помещение воздухом.

Существует зависимость между скоростью струи, когда она достигает стены помещения, и наибольшей скоростью в обслуживаемой зоне. В свою очередь на эти скорости влияют естественные конвективные течения, генерируемые источниками тепла, имеющимися в помещении.

В противовес системе вентиляции перемешиванием существует схема вентиляции, когда воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону с очень малой скоростью (см. рис. 2).

При этом режим циркуляции воздуха определяется исключительно наличием в помещении конвективных источников.

Подаваемая воздушная масса перемещает воздух в помещении вверх и в направлении ВУ, обеспечивая этим смену воздуха. Такая система вентиляции называется вытесняющей (Displacement Ventilation — DV).

Движение перемешиванием

Воздействие тепловой нагрузки помещения на схему циркуляции воздуха имеет большое значение. В частности, влияние периметральной нагрузки, особенно на наружные стены, варьируется в зависимости от текущего времени года.

Особое значение приобретает проблема нисходящих потоков холодного воздуха в зимний период.

Проблему можно решить, если использовать периметральную систему климатизации, воздушную либо водяную, или установить дверные и оконные переплеты с хорошей теплоизоляцией.

Если из ВР подается холодный воздух, то желательно, чтобы струя проникла вглубь помещения и, распространяясь в верхней зоне как можно дольше, не опускалась в обслуживаемую зону. При этом струя воздуха, поданная в помещение, путем индукции приведет в движение определенный объем воздуха самого помещения, снизится скорость в струе, а температура сможет приобрести равномерность.

Расположение ВР должно быть таким, чтобы конвективные течения от окон и других источников тепла сходились и удерживали струю холодного воздуха в верхней части помещения (см. рис. 3).

Когда конвективные течения встречаются со струей подаваемого воздуха, эта струя должна будет преждевременно опуститься на более низкий уровень, как показано на рис. 4. Вследствие этого образуются воздушные течения, которые вызывают неравномерное распределение температуры в обслуживаемой зоне.

Тип потолочного перекрытия определяет форму распределения воздуха. Наилучшие результаты дают потолки гладкие, не имеющие неровностей, когда струя холодного воздуха буквально прилипает к нему (эффект Коанда), как показано на рис. 5.

Неровности вдоль траектории, такие как потолочные лампы либо балки, оказывают негативное воздействие.

Радиальный потолочный воздухораспределитель

Подача воздуха из круглого потолочного диффузора генерирует поток радиального типа, который может удовлетворить повышенные требования при раздаче холодного воздуха. Точечный наружный либо внутренний источник тепла (см. рис. 6) оказывает воздействие на входящий в помещение поток воздуха, приводя к деформации его траектории и создавая риск возникновения воздушных течений.

Перемешивание воздуха помещения с радиальным потоком холодного воздуха происходит, тем не менее, корректно, и в большинстве случаев состояние обслуживаемой зоны следует признать приемлемым.

В зимний период проблемы вызывает подача теплого воздуха. В помещении возникают явления температурного расслоения, когда пол остается холодным, а вентиляция — низкоэффективной (см. рис. 7). Причина данного явления — в увеличении тепловых потерь при прохождении струи нагретого воздуха.

Эту проблему частично могут решить потолочные ПТ с вертикальной подачей (см. рис. 8), однако, они создают условия, мало приемлемые для периодов с низкой тепловой нагрузкой, а также фаз охлаждения.

Водяной нагревательный элемент — лучше, если он расположен непосредственно под окном — либо вертикальное полотно горячего воздуха, восходящее или нисходящее, устранят естественный сток холодного воздуха, устремляющийся вниз от окна. Таким образом, воздух, поступающий через радиальный диффузор, может подаваться с той же температурой, которую имеет воздух в помещении, либо с более низкой, что — как было отмечено выше — обеспечивает хорошее распределение воздуха и температурную однородность. Формы распределения воздуха для этого случая приведены на рис. 5 и 6.

Линейный потолочный диффузор

На рис. 9 показана подача воздуха посредством линейного диффузора с однонаправленным потоком, установленного на потолке вблизи наружной стены.

Форма циркуляции воздуха такая же, как у ВР, установленного вверху на наружной стене (см. рис. 3). Максимальная допустимая охлаждающая нагрузка для этого типа диффузоров ниже, чем у радиальных диффузоров. Во внутренних или наружных зонах с редуцированной тепловой нагрузкой возможна установка диффузоров с двунаправленными проемами в центральной части потолка, как показано на рис. 10.

Для всех ВР, устанавливаемых на потолке, допустимая охлаждающая нагрузка выше, когда поток воздуха прилипает к потолку. Вследствие этого самое важное, чтобы струя воздуха из потолочных диффузоров распределялась горизонтально.

Подоконные или напольные диффузоры

Подача воздуха из подоконных проемов образует циркуляцию воздуха в форме, показанной на рис. 11. Конвективные потоки, генерируемые имеющимися в помещении источниками тепла, и струя поступающего воздуха взаимодействуют между собой. Правильный расчет типоразмера ВР позволит организовать движение воздуха вдоль потолка, обеспечив температурную однородность прежде, чем воздушный поток достигнет рабочей зоны.

Такая система в общем обеспечивает в летний период вентиляцию перемешиванием и температурную однородность в обслуживаемой зоне.

С возрастанием тепловых нагрузок скорость отводимого потока вблизи пола увеличивается. Очень часто эта скорость ограничивает эффект охлаждения, который такая система может обеспечить в помещении.

Сильное воздействие на систему оказывают элементы, расположенные вдоль траектории потока, такие как занавески, осветительные плафоны (см. рис. 12), либо когда проемы воздуховодов частично закрыты книгами, вазами для цветов и проч.

Турбулентные диффузоры

Существует новое поколение диффузоров, называемое турбулентными. Их особенность в том, что воздушный поток в них движется с завихрением, отсюда высокая индуктивность и ограниченное значение дальнобойности (струя быстро затухает).

По форме ВР может быть линейным, предназначенным для монтажа на потолке или стене, либо иметь круглую или квадратную форму для потолочной либо напольной установки.

Во всех этих случаях струя воздуха в основном ничем не ограничена, имеет коническую форму и совершает вращательное движение вокруг своей оси.

На рис. 13, 14 и 15 представлены основные типы турбулентных диффузоров.

Микроклиматические воздухораспределительные системы

При подаче первичного воздуха через воздухораспределительный канал под рабочим креслом или столом внутри обслуживаемой зоны создается микроклимат. Первичный (наружный) воздух, выходя из ВР, вмонтированного в спинку кресла либо в подстольный воздуховод, перемешивается с воздухом помещения (вторичный воздух) (см. рис. 16).

Воздух подается в помещение под углом от 0 до 200 с такой скоростью, чтобы направление воздушной струи оставалось стабильным при любых значениях тепловой нагрузки.

Направление воздушной струи на выходе должно быть ориентировано таким образом, чтобы голова сидящего человека не попадала на траекторию воздушной струи, однако находилась в поле индуцируемого воздуха.

Особенности данной системы можно описать следующим образом:

  • распределение воздуха в обслуживаемой зоне стабильное;
  • турбулентное движение воздуха не воздействует на обслуживаемую зону;
  • воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону;
  • в обслуживаемой зоне обеспечивается легкая и умеренная циркуляция воздуха под влиянием движения индуцированного воздуха;
  • воздух в обслуживаемой зоне не имеет температурного расслоения.

В офисах данная система может дополняться напольными ВР, когда воздушный поток будет перемешиваться с воздухом помещения.

(фрагмент из «Руководства по теплотехнике и распределению воздуха», публикуется с любезного разрешения Climaproduct).

Перепечатано с сокращениями из журнала GT, № 11, 1999.

Перевод с итальянского С.Н. Булекова.

Научное редактирование выполнено Ф. А. Шилькрот — гл. специалистом МОСПРОЕКТ — 3,

Приточная вентиляция с подогревом воздуха

Вентиляция с подогревом воздуха

Начнем с вопроса о том, в каких случаях возникает необходимость установить приточную вентиляцию. Вентиляция требуется там, где душно, не хватает воздуха, «нечем дышать», нет бодрости, и самочувствие оставляет желать лучшего — в общем, почти везде в современных зданиях. Основная функция любого типа приточной вентиляции – обеспечить приток воздуха в помещение и избавить от духоты. Однако хорошая современная вентиляция выполняет и другие функции: очистку приточного воздуха от вредных примесей и его подогрев до приемлемой температуры.

В условиях российского климата подогрев в системе вентиляции – не роскошь, а необходимость. Приточная вентиляция без подогрева, во-первых, впускает холодный воздух с улицы, что чревато понижением комнатной температуры, сквозняками и простудными заболеваниями. Во-вторых, такая вентиляция может промерзать сама и провоцировать промерзание стены, в которой она установлена.

Поэтому везде, где отрицательные температуры за окном не редкость, требуется приточная вентиляция с подогревом воздуха.

Типы вентиляции с подогревом воздуха

Системы вентиляции с подогревом приточного воздуха делятся на два основных типа.

Центральная вентиляция

За температуру притока отвечают, как правило, приточные вентиляторы с подогревом воздуха. Подогрев осуществляется при помощи калорифера, который бывает электрическим и водяным. Первый работает от электросети, второй встраивается в центральную отопительную систему. Некоторые воздухонагреватели снабжаются рекуператором, благодаря которому возможен теплообмен между выводимым наружу нагретым воздухом и поступающим с улицы холодным.

Центральная вентиляция, без сомнения, очень функциональная система. Однако она имеет свои требования: ей нужно много места под размещение, для проектирования придется привлекать специалистов, а установка потянет на полноценный ремонт. А самое главное – понадобятся значительные денежные вложения.

Читать еще:  Как убрать краску с труб отопления

Компактная приточная вентиляция с подогревом воздуха – бризер

Это небольшое бытовое устройство, которое вешается на стену и подает свежий воздух в комнату. Керамический нагревательный элемент подогревает входящий воздух, причем функция климат-контроля позволяет задать для него желаемую температуру. Кроме того, прибор очищает воздух при помощи трехступенчатой системы фильтрации. Она задерживает пыль, грязь, сажу, пыльцу, аллергены, болезнетворные микроорганизмы и запахи.

Монтаж бризера занимает всего один час и не портит ремонт. Поэтому если Вам нужна эффективная и удобная вентиляция в квартиру с подогревом воздуха, бризер может стать оптимальным вариантом.

Принцип работы компактной вентиляции с подогревом

  1. Прежде всего, воздух с улицы проходит через воздухозаборник, закрытый пластиковой решеткой. Она не мешает поступлению воздуха, зато препятствует попаданию внутрь крупных загрязнений, пуха и насекомых.
  2. Далее воздух идет через сквозной канал в стене – воздуховод. Стенки воздуховода утепляются при помощи тепло- и шумоизоляционной пластиковой трубы. Все стыки обрабатываются герметиком. Это защищает стену от промерзания.
  3. На стыке воздуховода с корпусом прибора располагается автоматическая заслонка. Если прибор выключить, она автоматически закроется, чтобы холодный воздух с улицы не поступал в комнату. А еще она закрывается, когда входящий воздух становится холоднее, чем установлено владельцем. Бризер работает до температуры –40°С.
  4. Проходя через нагреватель, воздух прогревается до заданной температуры при помощи функции климат-контроля. Пользователь указывает желаемую температуру подогрева приточного воздуха (до +25°С), и она поддерживается автоматически.

Благодаря такому устройству, бризер исключает возникновение сквозняка даже в самые сильные холода. Температура воздуха поддерживается на комфортном уровне без усилий со стороны пользователя.

Управление подогревом в компактной вентиляции

Есть два способа управлять системой подогрева воздуха в компактной приточной вентиляции:

Ручной режим

Автоматический режим

Бризер можно подключить к системе умного климата MagicAir и запустить автоматический режим управления и подогрева.

Центром управления системы MagicAir служит базовая станция – маленький гаджет, который измеряет параметры микроклимата (температуру, влажность воздуха и содержание углекислого газа) и раздает команды климатической технике*.

Базовая станция управляет бризером в соответствии с уровнем углекислого газа (СО2) в воздухе комнаты. Уровень СО2 – зримое отражение духоты, он измеряется в ppm. Комфортным для человека считается содержание в пределах 800 – 1 000 ppm. Если углекислого газа больше, то появляется ощущение духоты, утомляемость, могут появиться головные боли и проблемы со сном. Но MagicAir умеет делать так, чтобы уровень углекислого газа никогда не выходил за комфортные пределы.

Единственное, что требуется сделать пользователю, – это задать желаемый уровень CO2 в бесплатном мобильном приложении MagicAir или в личном кабинете в браузере. Там же указывается температура подогрева входящего воздуха. Далее базовая станция будет отдавать соответствующие команды прибору, переключать скорости, выключать прибор при необходимости и контролировать нагрев. Пользователь сэкономит время на ручном управлении и деньги на энергопотреблении.

Стоимость вентиляции с подогревом воздуха

Во сколько обойдется приобретение и обслуживание приточной вентиляции с подогревом?

Центральная система вентиляции с подогревом воздуха – дорогостоящий вариант. Оборудование центральной вентиляции для трехкомнатной квартиры обойдется в 170–200 тысяч рублей. Нужно будет купить множество составляющих частей: приточную или приточно-вытяжную установку (чем она компактнее, тем дороже), воздуховоды, фильтры, воздушные клапаны, распределительные устройства, шумоглушители и прочие комплектующие. Понадобятся средства на проектирование, монтаж вентиляции, дизайнерские услуги и ремонт – вентиляция большая и некрасивая, ее придется прятать за подвесные потолки.

Обслуживание центральной вентиляции тоже потребует расходов: на чистку воздуховодов и замену фильтров, а также на электроэнергию. От затрат на энергопотребление не избавит даже рекуператор: при уличной температуре ниже 10 градусов мороза он не сможет обеспечить приемлемый нагрев приточного воздуха.
Все эти вложения оправданы, когда мы имеем дело с большими площадями, но далеко не всякая квартира нуждается в центральной вентиляции.

Зато компактная приточная вентиляция с подогревом подходит для большинства квартир, домов и офисов. Она представлена в различных комплектациях. Бризер с нагревом стоит от 26 900 рублей. Одного бризера достаточно для комнаты площадью до 40 м2. Стандартный монтаж одного прибора стоит 4 000 рублей. Стандартный монтаж каждого последующего – 3 000 рублей.

Нас часто спрашивают про энергопотребление бризера. Мы подсчитали, что с учетом нагрева расходы на электроэнергию составляют около 300 рублей в месяц (по Москве).

При максимальной мощности нагрева, т.е. при нагревании воздуха от –40°С до +25°С бризер потребляет около 1,45 кВт. Но это скорее расчетные цифры. Обычно такой сильный нагрев не требуется. Во-первых, температура –40°С – редкость даже для сибирских городов. Во-вторых, по отзывам пользователей, нет необходимости нагревать входящий воздух до уровня температуры в комнате. Например, если температура в комнате составляет +23°С, то нагрев воздуха в компактной вентиляции достаточно установить на отметке +16-18°С. Приточный воздух будет смешиваться с комнатным и нагреваться.

Указанные цены взяты из открытых источников (октябрь 2016 г.)

Актуальные цены на бризеры можно узнать в нашем интернет-магазине

* Сейчас базовая станция управляет бризерами. Скоро появится возможность подключать другую климатическую технику: кондиционеры, увлажнители, очистители воздуха и др.

Особенности раздачи теплого воздуха в помещениях с системами воздушного отопления

Наиболее эффективным методом отопления производственных помещений является нагрев приточного вентиляционного воздуха. Однако, организация воздухообмена при совместном использовании систем вентиляции и обогрева, сопряжена с рядом трудностей.

Так, струя нагретого воздуха, подаваемого сверху вниз, может не достигать рабочей зоны, поднимаясь к потолку. Как следствие — неудовлетворительные условия в обслуживаемой части помещения и значительный перерасход тепла.
Отопление помещения путем нагрева приточного воздуха может осуществляться как при помощи местных устройств, так и централизованно. В первом случае обычно используются тепловентиляторы, состоящие из водяного теплообменника или электрических нагревательных элементов, осевого или радиального вентилятора и воздухораздающего устройства.

Центральные же системы состоят из калориферной установки, сетевого оборудования и, при необходимости, доводчиков.

И в местных, и в центральных системах воздушного отопления в качестве концевых устройств обязательно используются воздухораспределители: решетки, плафоны, специальные закручиватели.

При проектировании систем вентиляции, совмещенных с воздушным отоплением, необходимо правильно выбрать воздухораспределитель, высоту его установки, размеры обслуживаемой рабочей зоны, угол наклона приточного потока, его предельную дальнобойность.

При правильной организации воздухораспределения скорость в приточной струе по мере приближения ее к рабочей зоне должна падать до весьма малых величин. В этих условиях, учитывая, что в неизотермических струях соотношение между гравитационными и инерционными силами вниз по потоку растет, силы вытеснения начинают оказывать существенное влияние. Под воздействием гравитационных сил изменяется дальнобойность струи, ее траектория, происходит перестройка скоростных и температурных полей.

Наиболее распространены следующие способы подачи теплого воздуха: наклонно под углом 35° к горизонту (рис. 1, схема Б), горизонтальными струями (сосредоточенная), при которой обслуживаемая зона омывается обратным потоком (рис. 1, схема В), вертикально вниз (рис. 1, схема Г), в рабочую зону (рис. 1, схема Е).

Рассмотрим особенности расчета каждой из упомянутых схем и способы их реализации с помощью оборудования компании «Арктос».

Схема Б

Для обеспечения наиболее равномерного распределения скоростей и температур при раздаче теплого воздуха по схеме Б ось струи должна пересекать верхний уровень обслуживаемой зоны на расстоянии xв с координатами по длине — xв, по высоте — zв.

где:

H — геометрическая характеристика ;

m, n — скоростной и температурный коэффициенты;

F — расчетное сечение воздухораспределителя;

V — скорость воздуха в расчетном сечении;

∆t — избыточная температура приточного воздуха;

∆zв = ho – zв -h0.3= 1 м — высота опуска вершины оси струи над уровнем рабочей зоны;

а1 — длина модуля помещения, обслуживаемого одним воздухораспределителем.

При подаче воздуха сверху вниз наклонными струями максимально допустимая избыточная температура подаваемого теплого воздуха ∆t 0max рассчитывается по формуле:

где β — угол, под которым струя воздуха входит в рабочую зону, β= 0,67 • α;

α — угол наклона жалюзи решеток, град.

Если рассчитанная величина ∆t max соответствует требуемому значению, то проверяются параметры Vx max , ∆tx max в обслуживаемой зоне с учетом коэффициента неизотермичности — Kн по следующим формулам:

Полученные Vx max, ∆tx max , должны быть не более нормируемых согласно заданию.

Если полученное значение ∆t max меньше заданного, то возможно несколько вариантов решения этой проблемы:

1 вариант. Внести недостающее тепло в рабочую зону, например, при помощи электрических тепловентиляторов.

2 вариант. Применить для раздачи теплого воздуха регулируемые решетки, увеличить угол наклона жалюзи в направлении к рабочей зоне с α min = 0 0 (для теплого периода) до α max = 50 0 (для холодного периода). Cнова рассчитать ∆t max и вновь сопоставить с требуемым.

3 вариант. При проектировании системы воздушного отопления необходимо предусмотреть возможность отключения части воздухораздающих решеток. Для новых условий следует пересчитать ∆t max , и если полученное значение больше заданного, то, в соответствии с указаниями [6], определяется угол наклона жалюзи α и соответствующие значения m, n, H, Kн. Затем снова вычисляются параметры воздуха. Если новые значения удовлетворяют заданным, то расчет считается законченным.

Схема В

При подаче воздуха горизонтальными струями рабочая зона обогревается обратным потоком. Различие между максимальной и минимальной температурой воздуха в зоне пребывания человека при этом может быть весьма значительным. Максимальная (допустимая) избыточная температура подаваемого теплого воздуха определяется по формуле:

Максимальная скорость и избыточная температура в обслуживаемой зоне, омываемой обратным потоком, определяются соотношениями:

Минимально допустимая высота установки воздухораспределителя над уровнем пола составляет:

hn — высота помещения, м;

b — ширина зоны обслуживания.

Полученные значения Vобр max , ∆обр max , сопоставляются с нормируемыми.

Если ∆t хол ≤ ∆t max , то определяется геометрическая характеристика H хол по номограмме или формуле:

Рассчитывается значение H хол /F. Если H хол / F ≥ 14.7, то рассчитывается коэффициент неизотермичности по формуле:

Читать еще:  Нужна гидроизоляция балкона под утеплитель

и определяются параметры воздуха в струе в холодный период года:

полученные значения сопоставляются с нормируемыми.

Если значение H хол / F хол / F, вычисляется x и сравнивается с величиной h — hо.з, принятой в расчете.

Если x ≥ h — hо.з, то по графику на рисунке 3 определяется коэффициент неизотермичности KH хол , рассчитываются параметры воздуха в струе в холодный период года и сопоставляются с нормируемыми.

Если x хол и повторить расчет, а недостающее тепло вносить в помещение другим способом, например, электрическими или водяными тепловентиляторами, как это было описано в схеме Б.

Для раздачи теплого воздуха сверху вниз по схеме Г рационально использовать следующие устройства компании «Арктос»: приточные щелевые решетки АРС и АЛС, потолочные пластиковые круглые диффузоры и панельные воздухораспределители [6].

При наличии технической возможности, как вариант, рекомендуется отключить часть воздухораспределителей, и пересчитать значение∆t max . Если полученное значение ∆t max ≥∆t хол , то рассчитываются новые значения H x и K x H при новых значениях V и ∆t хол по описанной выше схеме, и параметры воздуха в приточной струе:

Vx max , ∆tx max , которые сопоставляются с нормируемыми.

Схема Е

Вначале выполняется расчет воздухораспределения для теплого периода года при максимальном воздухообмене. По полученным параметрам V, F, h и принятым характеристикам воздухораспределителя m и n для теплого периода определяется максимально допустимая избыточная ∆t max температура в режиме воздушного отопления по формуле:

Полученное значение сопоставляется с требуемым ∆t хол из тепловоздушного баланса для холодного периода. Если ∆t max ≤∆t xол , то расчет считается законченным.∆t xол , то возможны четыре варианта решения.

1 вариант. При установке панельных воздухораспределителей ВПМ фирмы «Арктос» за счет изменения положения подвижной веерной вставки с b=6 (8)мм в теплый период на b=12 (16)мм для холодного периода находятся новые значения коэффициентов m=1,3 и n=1,1 по таблице аэродинамических характеристик для схемы Е [6]. Указанное изменение положения подвижной вставки позволит увеличить значение ∆t max в 2,5 раза. Если новое значение удовлетворяет заданному, то расчет считается законченным.

2 вариант. Применение панельных воздухораспределителей фирмы «Арктос» с турбулизирующими ячейками позволяет увеличить значение ∆t max в 1,7 раза при изменении схемы установки ячеек.

Если новое значение удовлетворяет заданному, то расчет считается законченным.

3 вариант. Принимается для режима воздушного отопления ∆t max =∆t xол , а недостающее тепло компенсируется с помощью тепловентиляторов. Если новое значение удовлетворяет заданному, то расчет считается законченным.

4 вариант. При наличии технической возможности рекомендуется отключить часть воздухораспределителей, подающих воздух в помещение, и пересчитать значение ∆t max . Если полученное значение ∆t max ≥∆t xол, то рассчитываются параметры воздуха в приточной струе на расстоянии 1 м от воздухораспределителя: Vx max при новом значении V и ∆t max при ∆t xол и сопоставляются с нормируемыми. Если новое значение удовлетворяет заданному, то расчет считается законченным.

Литература

Гримитлин М. И. Распределение воздуха в помещениях. — АВОК Северо-Запад — СПб, 2004.

Решетки вентиляционные регулируемые типа РВ. Типовая документация на конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений (серия 5.904–50). — М, 1988.

Рекомендации по расчету воздухообмена в помещениях, оборудованных системами вентиляции, совмещенными с воздушным отоплением при использовании воздухораспределителей ВГК. — ЦНИИ Промзданий — М, 1980.

Рекомендации по выбору отопительно-рециркуляционных агрегатов АЗ-840. — Госстрой СССР — М, 1981.

Кузьмина Л. В., Гуськов А. С., Середнева Н. С. Расчет воздушного отопления компактными вентиляционными струями.

Воздухораспределители компании «Арктос», указания по расчету и практическому применению. Издание третье — СПб, 2005.

Л. Я. Баландина, к. т.н.,
Руководитель НИЛАА
«Арктос»

Воздушное отопление

Совмещение воздушного отопления и вентиляционной системы

Отопление воздушное вместе с вентиляционной системой должно подчиняться санитарным правилам и нормам. Две такие системы можно соединить для более эффективной работы каждой из них.

Для чего нужна вентиляция

Цели систем вентиляции являются простыми и понятными для каждого: система служит для удаления отработанного воздуха из жилых помещений. Ведь когда приготавливается пища, используются санузлы, словом, жизнедеятельность кипит, воздух приобретает следующие черты: повышение влажности, увеличение концентрации пыли, накопление неприятных запахов, понижение количества кислорода. А, между тем, если неприятный запах и пыль – это просто факторы некомфортности, то повышение влажности может привести к воде, которая будет появляться на стенах в виде конденсата.

Итак, система вентиляции служит для того чтобы заменить грязный воздух на свежий. Вентиляция может быть вытяжной и приточно-вытяжной. В последнем случае отопление воздушное, как и вентиляционная система, делается с учетом возможности рекуперации тепла: то есть, отработанный воздух идет рядом с приточным каналом, при этом отдавая ему часть тепла. Самый простой рекуператор может заметно сделать меньше потери тепла через вентиляцию.

Стандарты

Стандарты заложены в приложениях к СНиП 2.04.05-91. Кратность воздухообмена для жилых помещений должна быть не менее 0.35/час. Проще говоря, объем воздуха должен полностью обновляться примерно каждые 3 часа. На одного человека, постоянно присутствующего в помещении, должно быть не меньше 30 куб.м свежего воздуха в час. Что касается кухонь, то здесь идет норма 60 куб.м/час для электрических плит и 90 куб.м/час для газовой плиты на 4 конфорки. Помимо этого, должна быть предусмотрена возможность периодически проветривать помещение с воздухообменом не меньше 180 куб.м/час. Для такой цели применяется форточка или фрамуга у металлопластикового окна, но можно использовать вытяжку.

Для ванных комнат и туалетов – 25 куб.м/час на каждое помещение. Если эти санузлы совмещены, то норма составляет 50 куб.м/час.

Воздушное отопление

Воздушное отопление требуется для того чтобы поддерживать комфортную температуру в холодный период. А какая именно это температура – расписано в ГОСТ 30494-96.
Так, для жилых помещений норма — +20 градусов, для угловых жилых комнат — +22 градуса. Для кухонного помещения — +18 градусов, ванная комната — +25 градусов, а туалет — +18 градусов. Заметим, что такие нормы пригодны для многоквартирных домов.

Итак, для обеспечения рекомендованной температуры воздушным отоплением следует учесть, что оно должно компенсировать все утечки, которые происходят через внешние стены, вентиляционную систему, перекрытия и кровлю.

Расчет мощности, на который обычно опираются проектировщики, создающие отопление воздухом и вентиляцию, дает довольно усредненные значения – и точным образом определить утечки тепла будет трудно. Помимо этого, они меняются в зависимости от того, какие в данный момент температура, ветер и влажность на улице.

Но уже достаточно долгое время существует такая методика, на которой можно основываться в случае самостоятельного проектирования. Инструкция здесь довольно простая: на 1 куб.м помещения нужно 40 Вт тепловой мощности. На каждый оконный проем добавляем по 100 Вт тепла. На каждую дверь, которая ведет на улицу – 200. Коэффициент для угловых квартир – 1.2-1.3, для частных домов – 1.5. Также применяется региональный коэффициент: 0.7-0.9 для теплых регионов, 1.2-1.3 для европейской части Российской Федерации, 1.5-2.0 для Крайнего Севера и Дальнего Востока. Когда на улице более теплая температура, чтобы регулировать температурный режим в доме, не открывая форточки, можно заменить вентиль радиатора на дроссель или термостатическую головку.

Комбинированная воздушно-отопительная система

Обычно отопление теплым воздухом и вентиляция – это два разных контура, которые между собой не пересекаются. Однако в некоторых случаях вентиляционная и отопительная система могут быть совмещены.

Первый вариант – это компактные установки отечественной промышленности. Источник тепла в данном случае – сгорание дизельного топлива, электричество. Так, приводится в действие вентилятор, который обеспечивает нагнетание нагретого воздуха.

Такие установки и их аналоги применяются чаще всего в гаражах, маленьких мастерских, на промышленных объектах малых размеров в качестве системы периодического использования. Но чтобы обогревать и вентилировать жилой дом, такие устройства являются неэкономичными.

Котлы воздушного отопления

Отопление горячим воздухом при помощи котлов в сочетании с отопительными печами и системами воздуховода – это более распространенный вариант. Так, сгорание топлива обеспечивает не теплоноситель, а воздух, который продувается через теплообменник. Горячий воздух по системе воздуховодов идет по дому. Чтобы уменьшить нецелевые тепловые потери, вентиляционная и отопительная системы прокладываются теплоизолированными рукавами, кладутся под чистовой пол между лагами, запрятываются в стены и устанавливаются над подвесным потолком.

Холодный воздух, который вытесняется из помещения, идет на улицу полностью или частично. Некоторая часть этого воздуха может быть использована снова ля нагревания.

Заметим, что, казалось бы, логичнее было бы подавать теплый воздух через решетки, которые расположены максимально близко к полу. Так, за счет конвекции воздух будет равномерно греть помещение. Но не в данном случае. Обычно вентиляционная система подает нагретый котлом воздух сверху, потом холодные массы воздуха вытесняются в те вытяжные решетки, которые расположены внизу.

Тепловые насосы и канальные кондиционеры

Иногда можно встретить комбинированные системы климат-контроля, в которые входят такие компоненты, как:

  • Канальный кондиционер, который, в зависимости от погоды, способен нагревать, охлаждать и осушать воздух.
  • Пылевой фильтр.
  • Ультрафиолетовый фильтр, который обеззараживает воздух.
  • Система приточно-вытяжной вентиляции.

В данном случае источником тепловой энергии выступает электрическая энергия. Изучая отзывы, можно отметить, что такая схема работы – это очень удобно. Ведь у вас есть лишь один блок управления, который контролирует абсолютно все характеристики из одной точки. Если сравнивать с традиционной системой, где вентилятор – где-то на чердаке, кондиционеры – в помещениях, отопление воздухом по трубам – где-то еще, то такая система кажется более продуманной и усовершенствованной.

Также это экономично, если сравнивать с дизельными системами, пеллетными котлами, баллонным газом. Инверторная система управления компрессором перекачивает в помещения 3.5-4.5 кВт тепла на каждый 1 кВт электрической мощности.

Помимо этого, с такой комбинированно системой можно сохранить интерьер помещений. Ведь в таком случае на виду будут только решетки вентиляции, так как воздушное отопление, как видно на фото, не требует установки разводки и радиаторов.

Читать еще:  Реферат Автоматизация процессов теплогазоснабжения и вентиляции

Конечно же, есть и несколько недостатков такого рода схемы. Стоимость готовой системы – довольно высокая. Например, если взять китайские канальные кондиционеры с тепломощностью при работе на обогрев в 15 кВт-часов, то стоить они будут порядка 70 000 рублей.

Наружный блок, который отбирает тепло у атмосферного воздуха, может функционировать при температурном режиме не ниже, чем -15 — -25 градусов по Цельсию. А с падением температуры на улице эффективность работы системы только понизится.

Альтернативой такой системе является геотермальный теплонасос. Так, если в зимний период воздух остывает до очень низкого температурного режима, то ниже глубины промерзания земля постоянно прогрета до 8-12 градусов. В грунт погружается теплообменник с достаточной площадью – и у вас будет практически нескончаемый ресурс тепла, которое необходимо перекачать в свой дом.

Вопросы безопасности

Конечно же, при проектировании следует учитывать все необходимые противопожарные требования к вентиляционным и отопительным системам. Такие требования полностью прописаны в пособии 13.91 к СНиП 2.04.05-91. Однако, к жилым помещениям применяется только их часть.

Так, при применении воздуховода из горючих материалов следует его прокладывать в шахте или негорючей гильзе. Горючесть должна быть не ниже группы Г1 – слабогорючие, температура продуктов сгорания – не более 135 градусов по Цельсию.

Допускается применять вентиляторы и их кожухи из горючего материала. Конечно, более безопасными являются воздуховоды из оцинковки. Именно такие изделия используются в промышленных помещениях. В целях безопасности рекомендуем ограничивать температуру подаваемого воздуха в жилое помещение до 60 градусов.

Схемы циркуляции воздуха в помещении

Скорость воздуха — один из наиболее важных параметров, влияющих на самочувствие человека, и который зачастую является причиной ощущений дискомфорта.

Вытяжные устройства (ВУ) редко вызывают проблемы, поскольку скорость воздуха на расстоянии, равном диаметру горловины либо эквивалентном диаметру, если горловина имеет прямоугольную форму, составляет лишь 10% от скорости в сечении ВУ. Следовательно, ВУ незначительно влияют на схему циркуляции воздуха в помещении. Напротив, движение воздуха, поступающего из воздухораспределительного устройства (ВР), тип ВР и его местоположение имеют решающее значение для создания комфортных условий в помещении. Ниже приводятся примеры различных схем движения воздуха в помещении.

На рис. 1 показана схема вентиляции перемешиванием (Mixing Ventilation — MV).

Струя воздуха из ВР движется за пределами обслуживаемой или рабочей зоны (РЗ) помещения, т. е. выше РЗ или вдоль одной из стен.

Обслуживаемая зона, таким образом, омывается вторичными турбулентными потоками, индуцируемыми подаваемым в помещение воздухом.

Существует зависимость между скоростью струи, когда она достигает стены помещения, и наибольшей скоростью в обслуживаемой зоне. В свою очередь на эти скорости влияют естественные конвективные течения, генерируемые источниками тепла, имеющимися в помещении.

В противовес системе вентиляции перемешиванием существует схема вентиляции, когда воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону с очень малой скоростью (см. рис. 2).

При этом режим циркуляции воздуха определяется исключительно наличием в помещении конвективных источников.

Подаваемая воздушная масса перемещает воздух в помещении вверх и в направлении ВУ, обеспечивая этим смену воздуха. Такая система вентиляции называется вытесняющей (Displacement Ventilation — DV).

Движение перемешиванием

Воздействие тепловой нагрузки помещения на схему циркуляции воздуха имеет большое значение. В частности, влияние периметральной нагрузки, особенно на наружные стены, варьируется в зависимости от текущего времени года.

Особое значение приобретает проблема нисходящих потоков холодного воздуха в зимний период.

Проблему можно решить, если использовать периметральную систему климатизации, воздушную либо водяную, или установить дверные и оконные переплеты с хорошей теплоизоляцией.

Если из ВР подается холодный воздух, то желательно, чтобы струя проникла вглубь помещения и, распространяясь в верхней зоне как можно дольше, не опускалась в обслуживаемую зону. При этом струя воздуха, поданная в помещение, путем индукции приведет в движение определенный объем воздуха самого помещения, снизится скорость в струе, а температура сможет приобрести равномерность.

Расположение ВР должно быть таким, чтобы конвективные течения от окон и других источников тепла сходились и удерживали струю холодного воздуха в верхней части помещения (см. рис. 3).

Когда конвективные течения встречаются со струей подаваемого воздуха, эта струя должна будет преждевременно опуститься на более низкий уровень, как показано на рис. 4. Вследствие этого образуются воздушные течения, которые вызывают неравномерное распределение температуры в обслуживаемой зоне.

Тип потолочного перекрытия определяет форму распределения воздуха. Наилучшие результаты дают потолки гладкие, не имеющие неровностей, когда струя холодного воздуха буквально прилипает к нему (эффект Коанда), как показано на рис. 5.

Неровности вдоль траектории, такие как потолочные лампы либо балки, оказывают негативное воздействие.

Радиальный потолочный воздухораспределитель

Подача воздуха из круглого потолочного диффузора генерирует поток радиального типа, который может удовлетворить повышенные требования при раздаче холодного воздуха. Точечный наружный либо внутренний источник тепла (см. рис. 6) оказывает воздействие на входящий в помещение поток воздуха, приводя к деформации его траектории и создавая риск возникновения воздушных течений.

Перемешивание воздуха помещения с радиальным потоком холодного воздуха происходит, тем не менее, корректно, и в большинстве случаев состояние обслуживаемой зоны следует признать приемлемым.

В зимний период проблемы вызывает подача теплого воздуха. В помещении возникают явления температурного расслоения, когда пол остается холодным, а вентиляция — низкоэффективной (см. рис. 7). Причина данного явления — в увеличении тепловых потерь при прохождении струи нагретого воздуха.

Эту проблему частично могут решить потолочные ПТ с вертикальной подачей (см. рис. 8), однако, они создают условия, мало приемлемые для периодов с низкой тепловой нагрузкой, а также фаз охлаждения.

Водяной нагревательный элемент — лучше, если он расположен непосредственно под окном — либо вертикальное полотно горячего воздуха, восходящее или нисходящее, устранят естественный сток холодного воздуха, устремляющийся вниз от окна. Таким образом, воздух, поступающий через радиальный диффузор, может подаваться с той же температурой, которую имеет воздух в помещении, либо с более низкой, что — как было отмечено выше — обеспечивает хорошее распределение воздуха и температурную однородность. Формы распределения воздуха для этого случая приведены на рис. 5 и 6.

Линейный потолочный диффузор

На рис. 9 показана подача воздуха посредством линейного диффузора с однонаправленным потоком, установленного на потолке вблизи наружной стены.

Форма циркуляции воздуха такая же, как у ВР, установленного вверху на наружной стене (см. рис. 3). Максимальная допустимая охлаждающая нагрузка для этого типа диффузоров ниже, чем у радиальных диффузоров. Во внутренних или наружных зонах с редуцированной тепловой нагрузкой возможна установка диффузоров с двунаправленными проемами в центральной части потолка, как показано на рис. 10.

Для всех ВР, устанавливаемых на потолке, допустимая охлаждающая нагрузка выше, когда поток воздуха прилипает к потолку. Вследствие этого самое важное, чтобы струя воздуха из потолочных диффузоров распределялась горизонтально.

Подоконные или напольные диффузоры

Подача воздуха из подоконных проемов образует циркуляцию воздуха в форме, показанной на рис. 11. Конвективные потоки, генерируемые имеющимися в помещении источниками тепла, и струя поступающего воздуха взаимодействуют между собой. Правильный расчет типоразмера ВР позволит организовать движение воздуха вдоль потолка, обеспечив температурную однородность прежде, чем воздушный поток достигнет рабочей зоны.

Такая система в общем обеспечивает в летний период вентиляцию перемешиванием и температурную однородность в обслуживаемой зоне.

С возрастанием тепловых нагрузок скорость отводимого потока вблизи пола увеличивается. Очень часто эта скорость ограничивает эффект охлаждения, который такая система может обеспечить в помещении.

Сильное воздействие на систему оказывают элементы, расположенные вдоль траектории потока, такие как занавески, осветительные плафоны (см. рис. 12), либо когда проемы воздуховодов частично закрыты книгами, вазами для цветов и проч.

Турбулентные диффузоры

Существует новое поколение диффузоров, называемое турбулентными. Их особенность в том, что воздушный поток в них движется с завихрением, отсюда высокая индуктивность и ограниченное значение дальнобойности (струя быстро затухает).

По форме ВР может быть линейным, предназначенным для монтажа на потолке или стене, либо иметь круглую или квадратную форму для потолочной либо напольной установки.

Во всех этих случаях струя воздуха в основном ничем не ограничена, имеет коническую форму и совершает вращательное движение вокруг своей оси.

На рис. 13, 14 и 15 представлены основные типы турбулентных диффузоров.

Микроклиматические воздухораспределительные системы

При подаче первичного воздуха через воздухораспределительный канал под рабочим креслом или столом внутри обслуживаемой зоны создается микроклимат. Первичный (наружный) воздух, выходя из ВР, вмонтированного в спинку кресла либо в подстольный воздуховод, перемешивается с воздухом помещения (вторичный воздух) (см. рис. 16).

Воздух подается в помещение под углом от 0 до 200 с такой скоростью, чтобы направление воздушной струи оставалось стабильным при любых значениях тепловой нагрузки.

Направление воздушной струи на выходе должно быть ориентировано таким образом, чтобы голова сидящего человека не попадала на траекторию воздушной струи, однако находилась в поле индуцируемого воздуха.

Особенности данной системы можно описать следующим образом:

  • распределение воздуха в обслуживаемой зоне стабильное;
  • турбулентное движение воздуха не воздействует на обслуживаемую зону;
  • воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону;
  • в обслуживаемой зоне обеспечивается легкая и умеренная циркуляция воздуха под влиянием движения индуцированного воздуха;
  • воздух в обслуживаемой зоне не имеет температурного расслоения.

В офисах данная система может дополняться напольными ВР, когда воздушный поток будет перемешиваться с воздухом помещения.

(фрагмент из «Руководства по теплотехнике и распределению воздуха», публикуется с любезного разрешения Climaproduct).

Перепечатано с сокращениями из журнала GT, № 11, 1999.

Перевод с итальянского С.Н. Булекова.

Научное редактирование выполнено Ф. А. Шилькрот — гл. специалистом МОСПРОЕКТ — 3,

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector