Вытесняющая вентиляция в школах позволяет улучшить

Вытесняющая вентиляция в школах позволяет улучшить качество воздуха в классах
и сократить затраты энергии СКВ
http://www.klimat.od.ua/content/view/20/1/
А. В. Ливчак, канд. техн. наук, член Американского общества инженеров по отоплению,
охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), директор по науке фирмы «Халтон
(Halton)», США
Системы вытесняющей вентиляции (displacement ventilation, DV) применяются в странах
Северной Европы с начала 1980-х годов.
Эти системы воздухораспределения нашли широкое применение в школах благодаря
тому, что они позволяют улучшить качество воздуха в классах и одновременно
сократить затраты энергии на кондиционирование воздуха.
С конца 1990-х годов десятки школ США оборудованы этой системой
воздухораспределения.
В данной статье приводятся результаты исследований вытесняющей вентиляции для
типового класса в школе штата Калифорния.
Вытесняющая вентиляция
В связи с некоторой путаницей в терминологии и области применения систем
вытесняющей вентиляции далее приводится подробное описание системы.
Речь пойдет о классической системе вытесняющей вентиляции с низкоскоростными
воздухораспределителями, установленными непосредственно в рабочей зоне помещения.
Рисунок 1.
Наиболее распространенной системой воздухораспределения является общеобменная
вентиляция
Наиболее распространенной системой воздухораспределения является смесительная
(общеобменная) вентиляция (mixing ventilation, MV) (рис. 1). Целью этой
воздухораспределительной системы является эффективное смешение приточного воздуха
с воздухом помещения и создание равномерной температуры и концентрации вредностей
по всему помещению. В школьных помещениях, как правило, используются плафонные
воздухораспределители, раздающие приточный воздух в режиме охлаждения с
температурой 13 °С. Температура и концентрация вредностей удаляемого воздуха в
общеобменных системах вентиляции принимаются равными температуре и концентрации
углекислого газа в рабочей зоне помещения.
Рисунок 2.
В системах кондиционирования воздуха с вытесняющей вентиляцией охлаждающий
воздух раздается с низкой скоростью непосредственно в рабочую зону помещения (в
школах с температурой 18–20 °С)
В системах кондиционирования воздуха с вытесняющей вентиляцией охлаждающий
воздух раздается с низкой скоростью непосредственно в рабочую зону помещения (в
школах с температурой 18—20 °С) (рис. 2). Поскольку холодный приточный воздух
тяжелее воздуха помещения, он «настилается» на пол и заполняет нижнюю, рабочую зону
помещения. Тепловые источники в помещении постепенно нагревают воздух и
перемещают нагретый, загрязненный воздух в конвективных потоках в верхнюю зону
помещения. Вместо того, чтобы смешивать приточный воздух с воздухом помещения, как
это делается в смесительных системах, система вытесняющей вентиляции вытесняет
теплоту и углекислый газ, перемещаемый в конвективных потоках от людей, в верхнюю,
необитаемую зону помещения, откуда они удаляются через вытяжку, расположенную у
потолка. Температура и концентрация вредностей удаляемого воздуха в вытесняющих
системах выше температуры и концентрации углекислого газа воздуха рабочей зоны
помещения. Таким образом, при одинаковом воздухообмене система вытесняющей
вентиляции обеспечивает более чистый воздух в зоне дыхания обитателей помещения.
Исключение составляют помещения с вредными выделениями тяжелее воздуха и
вредностями с плотностью близкой к плотности воздуха при расчетной температуре
помещения и выделяющимися вне конвективного потока над источником тепла.
Температура воздуха в помещении при системе вытесняющей вентиляции, в отличие от
смесительной системы, не постоянна, а увеличивается по высоте помещения. Эта
характеристика вытесняющей вентиляции позволяет сократить расход энергии на
охлаждение воздуха помещения, поскольку, вместо того чтобы поддерживать расчетную
температуру воздуха по всей высоте помещения, как это делается в смесительных
системах, она поддерживается только в нижней, рабочей зоне.
Принцип работы вытесняющей вентиляции хорошо известен российским инженерам —
это по существу естественная вентиляция с механической подачей и удалением воздуха,
где естественные конвективные потоки над источниками тепла используются для
побуждения движения воздуха в помещении. Основы расчета вытесняющей вентиляции
схожи с расчетом естественной вентиляции промышленных цехов, описанным в 1940-х
годах в работах В. В. Батурина.
Разновидности вытесняющей вентиляции
Одной из разновидностей систем вытесняющей вентиляции является напольная система
воздухораспределения (UFAD-система) (см. статью «Системы вентиляции с
воздухораспределителями в полу. Температурная стратификация», «АВОК», 2002, № 6, с.
44).
В зависимости от расхода, а точнее от дальнобойности приточных струй, создаваемых
напольными воздухораспределителями, UFAD-система может изменяться от классической
вытесняющей системы до смесительной системы воздухораспределения. Чем выше
расход воздуха, приходящийся на напольный воздухораспределитель, тем больше
приточный воздух смешивается с воздухом помещения, тем ближе UFAD-система
приближается по характеристике к смесительной системе воздухораспределения.
И наоборот, чем меньше расход воздуха, приходящийся на напольный
воздухораспределитель, и меньше дальнобойность приточной струи (до 0,5 м), тем
меньше приточный воздух смешивается с воздухом помещения, тем ближе UFAD-система
к классической вытесняющей системе с низкоскоростными воздухораспределительными
устройствами, установленными у поверхности пола. Напольные
воздухораспределительные системы хорошо зарекомендовали себя в больших офисных
помещениях, где частая перепланировка помещений и многочисленные провода,
прокладываемые в пространстве между фальшполом и перекрытием, оправдывают
дополнительные капитальные затраты, связанные с установкой фальшпола —
неотъемлемого атрибута UFAD-систем.
В помещениях школ дополнительные затраты, связанные с UFAD-системами, как
правило, себя не оправдывают, и предпочтение отдается классической вытесняющей
системе воздухораспределения.
Важной характеристикой воздухораспределительной системы является максимальная
тепловая нагрузка помещения, при которой данная система способна поддерживать
расчетную среднюю температуру внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения, не
превышая при этом критерий теплового комфорта (максимально допустимую
подвижность воздуха и максимальный температурный градиент по высоте рабочей зоны
помещения, регламентированные стандартом ASHRAE 55-1992 [1]). Изначально
исследования, проведенные Кегелем, Шульцом, Свенссоном в 1980-х годах [2, 3],
ограничивали максимальную тепловую нагрузку помещения, обслуживаемого
вытесняющей вентиляцией, до 40 Вт/м2. Однако недавние исследования, проведенные в
США Ченом и Гликсманом [4], показали, что вытесняющая вентиляция может успешно
применяться при тепловой нагрузке помещения до 120 Вт/м2.
Вытесняющая система в комбинации с другими системами поддержания микроклимата
Статья «Распределение воздуха под полом и вытесняющая вентиляция. Почему эти
системы не одно и то же?», опубликованная в журнале «АВОК», 2003, № 7, с. 28,
интерпретирует вытесняющую вентиляцию как предназначенную только для обеспечения
минимально необходимого воздухообмена, не связанного с тепловой нагрузкой
обслуживаемого помещения. Автор рекомендует использование дополнительной системы,
например системы лучистого охлаждения/отопления, используемой совместно с
вытесняющей вентиляцией для охлаждения помещения и являющейся основной системой,
предназначенной для поддержания заданной температуры помещения летом и в течение
отопительного периода.
По нашему мнению, такое узкое трактование вытесняющей вентиляции не оправдано и
ограничивает область ее применения для кондиционирования воздуха. Как упоминалось
выше, система вытесняющей вентиляции, работающая как в системах кондиционирования
воздуха с постоянным, так и с переменным расходом воздуха, способна эффективно
охлаждать помещения с тепловой нагрузкой до 120 Вт/м2. В подавляющем большинстве
случаев вытесняющая вентиляция используется в качестве единственной системы для
охлаждения обслуживаемого помещения.
Другое дело — работа системы в отопительном режиме.
В климатических условиях с холодным зимним периодом целесообразно использовать
специальные отопительные системы для компенсации теплопотерь помещения и
предотвращения негативного влияния холодных конвективных потоков от наружных
ограждающих конструкций на тепловой комфорт помещения. В этом случае в течение
отопительного периода воздухораспределители вытесняющей вентиляции подают
минимально необходимый расход наружного воздуха с температурой, незначительно (на
1–2 °С) ниже расчетной температуры воздуха помещения. Таким образом, вытесняющая
вентиляция продолжает «вытеснять» загрязнения в восходящие над тепловыми
источниками конвективные потоки в верхнюю, необслуживаемую зону помещения.
В климатических условиях с расчетной зимней температурой наружного воздуха не ниже
–6 °С в хорошо теплоизолированных зданиях (табл. 1) допустимо использование
воздухораспределителей системы вытесняющей вентиляции в режиме воздушного
отопления. В этом случае температура приточного воздуха будет выше температуры
воздуха помещения, и нагретый приточный воздух, вместо того чтобы «настилаться» на
поверхность пола, будет устремляться к потолку помещения. При этом система
вытесняющей вентиляции перестает быть «вытесняющей» и превращается в
смесительную систему.
Прототип помещения школьного класса в Калифорнии
Типовой класс выбран как помещение, соответствующее или превышающее минимальные
требования штата Калифорния по энергоэффективности. Деревянный каркас используется
в качестве несущей конструкции помещения, высота потолков — 3 м. Типовой класс
площадью 9,1 х 9,7 м в одноэтажном здании школы рассчитан на 20 учеников. Основные
характеристики ограждающих конструкций класса приведены в табл. 1.
Использование вычислительной аэрогидродинамики (CFD) для расчета системы вытесняющей
вентиляции
Расчет системы вытесняющей вентиляции отличается от традиционного расчета
смесительной системы, где все помещение представляется как единая зона. Суть расчета
вытесняющей вентиляции заключается в определении минимального расхода воздуха при
заданной температуре притока, необходимого для обеспечения расчетной температуры
воздуха в помещении и соблюдения при этом условий комфортности. Сложность расчета
заключается в том, что изначально не известна температура удаляемого воздуха. Эта
температура определяется путем решения системы уравнений теплового баланса
отдельных зон помещения с учетом лучистого теплообмена между внутренними
поверхностями помещения. Инженерные эмпирические методы расчета вытесняющей
вентиляции приведены в работах [4, 5, 6, 7]. Альтернативным и более точным методом
расчета вытесняющей вентиляции является подробный расчет конвективного и лучистого
теплообмена всего помещения с использованием вычислительной аэрогидродинамики
(CFD — computational fluid dynamics).
Развитие современной вычислительной техники и коммерческих программных пакетов
для CFD-моделирования позволяют использовать персональные компьютеры для решения
комплексных задач воздухораспределения сложных помещений различного назначения.
Одной из целей проекта было определение точности CFD-модели и эффективности ее
использования для расчета вытесняющей вентиляции. Программный пакет «Эрпак
(Airpak)» 2.1.10 2002, специально адаптированный для расчета систем вентиляции и
кондиционирования воздуха помещений, испытывался в описываемой работе. Эта
программа способна моделировать динамику воздушных потоков и распространение
загрязнений в воздухе помещения, а также теплопередачу, в том числе за счет лучистого
теплообмена.
Помимо обычных классов, в школах, как правило, имеются специальные помещения, в
которых проектируются особые системы отопления, вентиляции и кондиционирования
воздуха (ОВК). К этим помещениям относятся исследовательские кабинеты и
лаборатории с препараторскими комнатами, пищевые лаборатории, художественные
студии, плавательные комплексы, мастерские, кухни.
Исследовательские лаборатории
Фото с сайта http://school.imtp.ru
Школьные исследовательские
лаборатории включают
лаборатории общего назначения,
химические, физические и
биологические кабинеты. В
химических кабинетах
предъявляются наиболее
жесткие требования к системам
вентиляции, так как в этих
помещениях проводятся
эксперименты с выделением
дыма и испарениями вредных веществ на рабочих местах студентов, на
демонстрационных столах и в вытяжных шкафах. Вытяжные шкафы могут располагаться
также и в препараторских, смежных с лабораториями.
Системы ОВК должны проектироваться с учетом архитектурно-строительных решений.
Эти системы предназначены для удаления газов, испарений и дыма из помещений,
перемещения их за пределы здания и рассеивания в окружающем воздухе таким образом,
чтобы предотвратить попадание вредных веществ в воздухозаборные отверстия.
Правильно спроектированные системы ОВК обеспечивают безопасные условия
воздушной среды на рабочих местах студентов. Кроме того, в лабораториях и
препараторских необходимо поддерживать более низкое по сравнению с окружающими
помещениями и коридорами давление воздуха. Как правило, лаборатории оборудуются
системой общей вытяжной вентиляции и местными отсосами на рабочих местах.
Управление вытяжными вентиляторами должно осуществляться непосредственно из
обслуживаемых помещений.
Большинство химических лабораторий и препараторских обычно имеют один или два
вытяжных шкафа, используемых периодически; для них рекомендуются местные отсосы с
постоянным объемом удаляемого воздуха стандартного типа или с подмешиванием
незагрязненного воздуха (типа «бай-пасс»). Преимущество отсосов типа «бай-пасс»
заключается в поддержании постоянной скорости удаляемого воздуха во входном
отверстии вытяжного шкафа при опускании регулирующей заслонки.
В препараторских комнатах могут находиться контейнеры с легко воспламеняющимися
веществами, при этом система вентиляции должна предотвращать накопление в
помещении пожароопасных и взрывоопасных испарений. Необходимая информация о
проектировании систем вентиляции для таких помещений имеется в Стандарте 30 NFPA
«Порядок работы с пожароопасными жидкостями».
Основные требования к проектированию систем ОВК для школьных химических
лабораторий следующие:



Кратность воздухообмена должна находиться в пределах 6-10 л/час.
Размещение вытяжных отверстий в помещениях должно обеспечивать удаление вредных веществ с
рабочих мест.
Вытяжные вентиляторы следует размещать в конце вытяжных воздуховодов (предпочтительно на
кровле здания), чтобы воздуховоды, проложенные в здании, находились под разрежением.









Верхний конец вытяжных шахт должен находиться на высоте не менее 2 м над кровлей, а скорость
выпуска удаляемого воздуха должна быть достаточно высокой, чтобы предотвращать попадание
выбросов в открытые окна и в воздухозаборные отверстия.
Размещать воздуховыпускные отверстия следует на расстоянии не менее 3 м от воздухозаборных
отверстий; для лучшей изоляции рекомендуется использовать зонты и колпаки.
В воздуховодах, удаляющих воздух из вытяжных шкафов, не допускается установка
огнезадерживающих клапанов. Если указанные воздуховоды проходят через возгораемые
перекрытия и (или) через несколько этажей, необходимо предусматривать устройства,
препятствующие распространению пламени. Для этого в местах прохода воздуховодов сквозь
перекрытия могут быть использованы негорючие вставки или обертывание воздуховодов негорючим
листовым материалом. Следует руководствоваться местными нормативами по проектированию
пожаробезопасных каналов и защите отверстий от распространения огня.
Как правило, системы пожарной сигнализации здания не должны отключать вытяжные вентиляторы.
В случае возникновения пожара, эти вентиляторы должны продолжать работать.
Необходима установка контрольных приборов, сигнализирующих о прохождении воздуха через
вытяжные шкафы.
Материалы для изготовления вытяжных воздуховодов и вентиляторов должны быть коррозионностойкими (нержавеющая сталь, неметаллические покрытия).
Не следует использовать зонты вместо вытяжных шкафов.
Размещать приточные отверстия следует таким образом, чтобы не нарушать циркуляцию воздуха
вблизи вытяжных отверстий и не оказывать отрицательного воздействия на производительность
вытяжных систем.
При расчете воздухообмена необходимо обеспечивать преобладание вытяжки над притоком, чтобы
поддерживалось пониженное давление, препятствующее распространению вредностей за пределы
обслуживаемого помещения.
Пищевые лаборатории и художественные студии
В пищевых лабораториях и в художественных студиях обычно возникают запахи, которые
следует удалять. И хотя вещества, вызывающие эти запахи, не токсичны, следует не
допускать их распространения в другие помещения. В пищевых лабораториях обычно
имеются рабочие места студентов, оборудованные плитой с духовкой. Кроме того, в них
могут быть установлены демонстрационные столы с разделочными досками и другими
приспособлениями. Для таких помещений рекомендуется общеобменная вентиляция с
локальным регулированием. В зависимости от конструкции плиты и духовки возможна
также установка укрытий того же типа, что используются в домашних кухнях. В этом
случае вытяжные вентиляторы должны управляться с каждого рабочего места. В
художественных студиях часто устанавливаются печи для обжига керамики. Эти
устройства являются источниками тепла, которое необходимо удалять из помещения
студии. Для этого могут использоваться укрытия в виде зонтов или колпаков,
устанавливаемых над печью. При правильном подборе размера укрытия и
соответствующем расчете его воздушного режима, можно добиться эффективного
удаления теплоизбытков. Необходимые данные для расчетов содержатся в «Руководстве
по промышленной вентиляции», изданном Американской Конференцией по гигиене труда
в промышленности. Если в художественных студиях периодически используются
краскораспылители, необходимо устраивать местные отсосы для удаления запахов из
помещения. В тех случаях, когда распыление красок применяется постоянно и
используются легко воспламеняющиеся вещества, следует руководствоваться указаниями
Стандарта NFPA-33 «Распыление легко воспламеняющихся материалов».
Плавательные комплексы
Плавательные комплексы становятся все более популярными и используются не только
школьниками, но и местными жителями. В плавательных комплексах имеются бассейны
для оздоровительного и спортивного плавания, а также устройства для других водных
процедур, в том числе установки для гидромассажа. При проектировании систем
вентиляции этих зданий наибольшее значение имеет контроль относительной влажности
помещения. В холодном климате переувлажнение строительных конструкций может
иметь катастрофические последствия. Наибольший ущерб причиняет коррозия
металлических материалов, возникающая из-за конденсации влаги на поверхности, и
замерзание влаги внутри несущих и ограждающих конструкций здания.
Примечания:
1.
2.
Если бассейн используется одновременно для оздоровительного и спортивного плавания, то при
оздоровительном плавании температура воды 25 oC может показаться слишком низкой. Опыт
показывает,что температура воды 27 oC и температура воздуха 28 oC представляют собой
оптимальное сочетание параметров, подходящих как для оздоровительного, так и для спортивного
плавания. Периодический нагрев и охлаждение воды при переходе от одного режима плавания к
другому практически не используется, так как занимает слишком много времени.
По данным справочника ASHRAE, приложения, гл. 4. Для регулирования относительной влажности в
помещении может быть использована система вентиляции с подачей до 100% наружного воздуха,
однако наибольшее распространение получили системы с механическим осушением
рециркуляционного воздуха в сочетании с энергосберегающими мероприятиями. Влагопоглощающие
вещества также могут быть использованы для этих целей, однако высокая стоимость оборудования и
высокая температура выпускаемого воздуха препятствует их массовому применению в плавательных
комплексах. При проектировании системы воздухораспределения для бассейнов необходимо
принимать во внимание следующие условия: минимально возможное испарение воды с поверхности
бассейна, обеспечение комфорта для пловцов, предотвращение конденсации влаги на внутренних
поверхностях ограждений здания. Приточные струи не следует направлять на поверхность воды.
Подвижность воздуха у водной поверхности не должна превышать 0,05 м/с, так как при более
высокой скорости существенно возрастает испарение воды, ухудшается эффективность
регулирования относительной влажности и возрастает потребление энергии системами ОВК.
Скорость движения воздуха - у пола помещения вокруг бассейна и в зоне для прыжков в воду,
должна быть в пределах 0,13 м/с, чтобы пловцы не испытывали неприятных ощущений от
испарительного охлаждения. Для защиты внутренних поверхностей ограждающих конструкций
помещения от конденсации влаги можно использовать обдув этих поверхностей настильными
струями приточного воздуха. Теплый и сухой приточный воздух, направляемый вдоль остекления,
прогревает поверхность, препятствует конденсации водяного пара и высушивает брызги. При
проектировании следует уделить особое внимание дверям и строительным конструкциям с большой
поверхностью остекления. Целесообразно использовать подачу приточного воздуха подпольными
каналами с выпуском вертикальными струями (снизу вверх) вдоль наружных ограждений. При этом
высокие скорости выпуска воздуха не приводят к образованию сквозняков и не создают ощущения
дискомфорта. Однако следует принимать меры, защищающие приточные решетки, расположенные
на полу, от попадания воды. Забор рециркуляционного воздуха осуществляется из верхней зоны
бассейна. Если окна бассейна расположены высоко над полом, то для эффективной защиты от
конденсации приточные устройства следует размещать в непосредственной близости от них.
Наибольшую сложность представляет защита от конденсации влаги потолочных светильников и
зенитных фонарей. Рекомендуется (по возможности) направлять приточный воздух в места
установки светильников. Общее указание по проектированию систем воздухораспределения может
быть сформулировано следующим образом: приточные струи следует формировать
настилающимися на внутренние поверхности тех ограждающих конструкций, температура которых
может быть ниже точки росы воздуха помещения. Абсолютную влажность воздуха и, соответственно,
температуру точки росы во всем объеме помещений плавательных комплексов можно с достаточной
степенью точности считать одинаковой. В связи с этим нет необходимости использовать
мероприятия по выравниванию параметров воздушной среды по высоте, применяемые обычно для
высоких помещений большого объема. Если в бассейнах есть помещения для зрителей, система
воздухораспределения должна быть спроектирована таким образом, чтобы зрители не ощущали
высокой влажности и запахов бассейна. Рекомендуется подача воздуха сверху с направлением от
зрителей к бассейну и забор вытяжного воздуха в удаленной от зрителей зоне. Устройства,
требующие периодического обслуживания (клапаны, заслонки и пр.) должны быть размещены таким
образом, чтобы доступ к ним не вызывал затруднений (т.е. над поверхностью воды эти устройства
устанавливать не следует). Кратность воздухообмена в помещении плавательных комплексов
обычно составляет от 4 до 8 л/ч. Согласно стандарту ANCI/ASHRAE 62-1989 «Обеспечение
допустимых параметров воздуха в помещениях системами вентиляции» минимально необходимый
расход наружного воздуха должен составлять 2,5 л/с•кв.м в расчете на общую площадь бассейна,
включающую пол и водную поверхность. Если наружный воздух используется для поддержания
заданного уровня относительной влажности, его количество определяется расчетом. При этом
полученное значение может превышать минимально необходимую величину, регламентируемую
стандартом.
Расчет расхода наружного воздуха
для поддержания заданного уровня относительной влажности в помещении
Расчет производится в два этапа. На первом этапе определяется количество испаряющейся
влаги, на втором этапе - объем приточного наружного воздуха для ассимиляции
влаговыделений.
Объем испарения рассчитывается по формуле: Wp = 0.1A (Pw - Pa), где Wp - количество
испаряющейся воды, л/ч (кг/с); A - площадь поверхности испарения, кв. футов (кв. м); Pa давление насыщенного водяного пара при температуре точки росы воздуха помещения,
мм рт. ст. (Па); Pw - давление насыщенного водяного пара при температуре воды, мм рт.
ст. (Па).
Минимальное количество наружного воздуха, необходимое для ассимиляции избыточной
влаги, определяется по формуле: Q = Wp / 60r (Wi - Wo), где Q - количество воздуха, куб.
футов/мин (л/с); r - плотность воздуха при нормальных условиях, 0,075 фунтов/куб.фут
(1,204 кг/м3); Wi - расчетное влагосодержание воздуха помещения, фунт/фунт (кг/кг); Wo
- расчетное влагосодержание наружного воздуха, фунт/фунт (кг/кг).
Уравнения составлены для бассейнов с нормальными условиями воздушной среды, где
подвижность воздуха у поверхности воды находится в пределах 0,05-0,15 м/с, а удельная
теплота парообразования при температуре воды бассейна составляет приблизительно 1000
BTU/фунт (2330 кДж/кг).
Министерством энергетики США опубликована серия документов и компьютерных
программ в помощь проектировщикам для расчетов влаговыделений, определения
необходимого объема вентиляционного воздуха для их ассимиляции и сравнения
различных вариантов проектов с целью выбора оптимальных решений. Поскольку в
зданиях плавательных комплексов возможно переувлажнение строительных конструкций,
проектировщики систем ОВК должны работать в тесном контакте с архитекторами при
определении мероприятий по тепло- и влагоизоляции наружных ограждений. При
расчетных наружных условиях для зимнего периода изоляция ограждающих конструкций
должна обеспечивать поддержание на их внутренней поверхности температуры более
высокой, чем температура точки росы воздуха помещения. При холодном климате
рекомендуется делать пароизоляцию под наружной облицовкой ограждений. При этом
влага, проникающая внутрь стен, будет конденсироваться в зоне с положительной
температурой. На рис. 2 показана конструктивная схема стены с пароизоляцией.
Конструкция окон должна предусматривать теплозащиту переплетов. Поскольку наиболее
вероятным местом конденсации является поверхность оконных стекол, рекомендуется
использовать окна с тройным остеклением.
Кухни
Школьные кухни могут быть различными: одни используются только для подогрева
готовых обедов, другие работают на коммерческой основе и приготовление пищи
осуществляется в полном объеме.
Главными элементами системы вентиляции кухонь являются местные отсосы от плит и
духовок с соответствующей компенсацией удаляемого воздуха. Кроме того, могут быть
местные отсосы от посудомоечных машин, водонагревателей и другого оборудования.
Кондиционирование воздуха в кухнях используется достаточно часто, в том числе и в
северных странах. Однако заказчиков следует предупреждать о дополнительных затратах,
связанных с обеспечением комфортных условий для персонала. Проектировщик систем
вентиляции может использовать для местных отсосов стандартные укрытия, отвечающие
обычным требованиям, или укрытия специального типа по UL Standard 710. В таблице 2
приведены данные о нормативном количестве удаляемого воздуха. Укрытия,
сконструированные по UL-710 и имеющие марку UL, рассчитаны на меньший объем
удаляемого воздуха. Такие укрытия должны проектироваться применительно к кухонному
оборудованию для каждого конкретного случая и монтироваться по инструкции
изготовителя. Строительные нормативы обычно допускают некоторое уменьшение
расчетного объема удаляемого воздуха, если испытания подтверждают эффективность
улавливания выделяющихся вредностей.
Существует два основных типа укрытий для местных отсосов от жаровен и плит: колпаки
и плоские зонты или навесы. Колпаки могут устанавливаться у стен или изолированно
(одиночные или сдвоенные). Тип укрытий выбирается в зависимости от расположения
кухонного оборудования и должен согласовываться с технологом. Обычно плоские
навесы устанавливаются в тех случаях, когда малая высота помещения не позволяет
использовать колпаки. Поскольку с точки зрения улавливания вредностей плоские навесы
менее эффективны, их не рекомендуется использовать для больших жаровен.
Объем приточного воздуха для кухонь следует рассчитывать, исходя из условия
поддержания в кухне более низкого давления по сравнению с окружающими
помещениями. Расход приточного (наружного) воздуха, определенный для компенсации
вытяжки (с учетом вышеуказанного ограничения), обычно превышает санитарную норму
наружного воздуха для персонала кухни. При отсутствии системы кондиционирования
воздуха приточный воздух подается в верхнюю зону помещения через систему
воздухораспределения. Приточные устройства должны быть расположены таким образом,
чтобы не оказывать отрицательного влияния на работу местных отсосов. Приточные
устройства можно конструктивно совмещать с местным отсосом. Возможные способы
подачи воздуха: горизонтально, вертикально сверху вниз, комбинация этих вариантов;
кроме того, можно использовать укрытия типа «сокращенная циркуляция»
(компенсационные). В последнем случае приточный воздух может подаваться подогретым
или неподогретым, в зависимости от климата. При использовании компенсационных
укрытий следует проконсультироваться с их изготовителем, так как количество
компенсационного воздуха зависит от конструктивного исполнения укрытия.
Использование укрытий компенсационного типа позволяет уменьшить общий объем
воздуха, удаляемого из помещения.
Для подачи приточного воздуха в смежные с кухней обеденные залы может
использоваться та же приточная установка, что и для кухни, а выпуск воздуха при этом
осуществляется со стороны перегородки, разделяющей кухню и обеденный зал. В кухнях,
оборудованных кондиционерами, подача нагретого приточного воздуха производится
горизонтально или сверху вниз с малой скоростью выпуска, а кондиционеры подают
только охлажденный воздух. Системы вытяжной вентиляции проектируются с учетом
требований NFPA 96 и местных нормативов.
Ниже приведены основные требования к системам удаления воздуха местными отсосами
от жаровен и духовок, для более подробных указаний следует обращаться к
вышеупомянутым нормативным документам.
Воздуховоды изготавливаются из углеродистой стали марки 16 или нержавеющей стали марки 18.








Все соединения элементов вытяжной сети должны быть сварными, влагонепроницаемыми.
Необходимо предусматривать технологическое отверстия и отверстия для очистки воздуховодов.
Для плоских элементов стандартом NFPA-96 не допускаются сварные соединения встык.
Необходимо выполнять сварку внахлест или использовать фланцевые соединения.
Скорость воздуха в вытяжных воздуховодах должна быть не менее 7,6 м/с. Некоторые нормативные
документы, например, стандарт BOCA Mechanical, вводят максимально допустимое значение
скорости (11 м/с). Это ограничение связано с увеличением потерь давления при увеличении
скорости.
Вытяжные вентиляторы должны устанавливаться в конце сети для того, чтобы большая часть
соединений вытяжных воздуховодов находилась под разрежением.
Вытяжные вентиляторы, установленные на кровле, для выпуска воздуха должны иметь патрубок,
поднятый над уровнем кровли на высоту не менее 1 м.
Минимально необходимые зазоры между воздуховодами и строительными конструкциями
(сгораемыми, трудносгораемыми и несгораемыми) следует принимать, руководствуясь указаниями
стандарта NFPA. Для уменьшения величины требуемых зазоров указанным стандартом допускается
применение листовых материалов, изолирующих воздуховоды от строительных конструкций. При
использовании этого способа необходимо руководствоваться данными предприятий - изготовителей
изоляционных листовых материалов.
Стандартом NFPA-96 регламентируется минимально допустимое расстояние между
воздуховыпускными и воздухозаборными отверстиями, расположенными на кровле и в наружных
стенах. Кроме того, при определении мест выпуска удаляемого воздуха следует принимать во
внимание преобладающее направление ветра.
В дополнение к вышеперечисленным условиям проектировщикам следует
предусматривать средства регулирования работы местных отсосов и противопожарные
мероприятия.



Система автоматического регулирования должна поддерживать воздушный баланс помещения
(отключать приточные системы при отключении вытяжных) и при срабатывании пожарной
сигнализации перекрывать подачу электроэнергии и газа к кухонному оборудованию. Вытяжная
ветиляция при включении системы автоматического пожаротушения должна оставаться включенной.
Приточная система также может работать до тех пор, пока не будет отключена встроенным
детектором дыма. Такими детекторами снабжаются вентиляторы производительностью 940 л/с и
более. Обычно применяемые системы автоматического пожаротушения используют влажные или
сухие химикаты. Новые системы пожаротушения для ресторанов следует проектировать с учетом
требований UL-300. Процедура тестирования систем ОВК по стандарту UL-300 в большей мере,
соответствует современной технологии приготовления еды в ресторанах, чем прежние стандарты.
Конструктивные решения укрытий, приведенные в UL-300, предусматривают возможность
встраивания системы пожаротушения.
Во всех случаях при проектировании систем пожаротушения следует руководствоваться
соответствующими разделами NFPA и местными нормативами.
Мастерские
В настоящее время в школьном производственном обучении вместо традиционной
работы в столярных, слесарных и автомобильных мастерских существует тенденция
уделения основного внимания ознакомлению учащихся с современными
высокотехнологичными производствами. Этой работой школьники занимаются во время
каникул, причем одни и те же помещения мастерских часто используются несколькими
школами.
Проектировщику следует ознакомиться со школьной программой производственного
обучения и определить требования к системам ОВК для производственных помещений:
пылеуборка, местные отсосы от сварочных аппаратов и станков, пневмосеть, боксы для
установки краскопультов.
При проектировании системы вакуумной пылеуборки рекомендуется пользоваться
материалами Американской конференции по гигиене труда в промышленности
«Руководство по системам промышленной вентиляции» и данными заводов изготовителей оборудования для этих систем. Воздуховоды этих систем допускается
размещать как внутри, так и вне обслуживаемого помещения; для поддержания
воздушного баланса помещения воздух после очистки от пыли может использоваться как
рециркуляционный.
В «Руководстве по системам промышленной вентиляции» содержатся указания по выбору
скоростей движения воздуха в воздуховодах систем пылеуборки для различных видов
загрязнений, рекомендации по проектированию местных отсосов для оборудования
мастерских и по конструктивным решениям сети воздуховодов. Кроме того,
проектировщики могут пользоваться справочником ASHRAE 1995 - Приложения
«Системы вытяжной вентиляции промышленных зданий» и ASHRAE 1997 - Основная
часть «Проектирование систем вытяжной вентиляции промышленных зданий».
Помимо местных отсосов, в воздуховодах систем пылеудаления вблизи пола в местах
скопления пыли и мелкого мусора следует предусматривать всасывающие ответстия.
Конструктивные решения по прокладке воздуховодов вытяжной вентиляции, связанной с
местными отсосами от сварочных агрегатов и других станков, не имеют принципиальных
отличий от рассмотренных выше для систем пылеуборки. Указания по проектированию
этих систем также содержатся в названных справочниках и нормативах.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Американская конференция по гигиене труда в промышленности; Промышленная вентиляция практическое руководство. 23 издание, 1998 г., Цинциннати, ОН.
Стандарт ASHRAE 62-1989 Обеспечение допустимых параметров микроклимата в помещениях
системами вентиляции; ASHRAE Атланта, GA.
Справочник ASHRAE Приложения; 1995 г., гл. 4, 26, 28; ASHRAE Атланта, GA.
Справочник ASHRAE Основная часть; 1997 г., гл. 22, 23; ASHRAE Атланта, GA.
NFPA-30 Правила работы с легковоспламеняющимися и сгораемыми жидкостями, издание 1996 г.;
Национальная ассоциация по пожарной безопасности, Куинс, МА.
NFPA-33 Руководство по работе с установками распыления легковоспламеняющихся и горючих
материалов; издание 1995 г., NFPA.
NFPA-45 Правила пожарной безопасности для химических лабораторий; издание 1995 г., NFPA.
NFPA-96 Регулирование систем вентиляции и пожарная безопасность для кухонь предприятий
общественного питания; издание 1994 г., NFPA. Перепечатано из приложения к ASHRAE Journal,
июнь 1998 г. Перевод с английского О.П.Булычевой.
Вентиляция, охлаждение и отопление зала ресторана
В ресторане, где во главу угла поставлены качество воздуха и тепловой комфорт,
современные технологические решения обусловили результат, предлагаемый теперь
посетителям в качестве модели для подражания, - результат, ставший возможным
благодаря стремлению заказчика к интеграции в окружающую среду, а проектировщика к
применению новейших технологических достижений. Для кондиционирования
микроклимата ресторанного зала применены напольные панели отопления-охлаждения и
вентиляция вытесняющего типа.
К основным причинам, обусловившим такое решение, можно отнести:



целесообразность исключения перемешивания воздуха в объеме помещения,
особенно когда многие посетители курят (по просьбе заказчика);
необходимость достижения круглогодичного комфорта, который может быть
обеспечен правильным распределением нагрузки между панельной и воздушной
системами и с учетом конвективных тепловых струй от внутренних источников;
стремление к экономии энергоресурсов при использовании эффекта расслоения
внутреннего воздуха на две зоны, свойственное системам данного типа и
предоставляющего возможность кондиционировать только нижнюю часть объема
помещения.
Следует иметь в виду, что при вентиляции вытеснением приточный воздух подается в
помещение снизу с небольшой скоростью и температурой ниже температуры внутреннего
воздуха. Таким образом нагретый и загрязненный воздух выталкивается вверх, а свежий и
чистый занимает нижнюю зону помещения. Такой способ вентиляции организует
формирование двухслойной стратификации воздуха, когда разделительный слой
(температурное перекрытие) располагается на высоте от 110 до 180 см от пола.
В описываемом случае температурное перекрытие принято на высоте около 160 см, что
объясняется ограниченностью высоты рабочей зоны, так как в зале ресторана
большинство посетителей - это сидящие за обеденным столом люди. Медленное
перемещение воздуха от воздухораспределителей к вытяжным решеткам, установленным
в верхней части ресторанного зала, обеспечивается за счет тепла поверхностей, с
которыми соприкасается воздушная масса (люди, стены, холодильники и проч.). Проект
системы разработан таким образом, что конвективное движение, обусловленное теплом
посетителей ресторана, уравновешено соответствующим расходом приточного воздуха,
составляющим на одного человека около 45 м3/ч (12,5 л/с). Во избежание дисбаланса
между расходом приточного воздуха и скачкообразно изменяющейся нагрузкой
(заполняемость ресторана значительно различается в зависимости от времени суток и дня
недели) в системе используется автоматическое регулирование с помощью
трехскоростного вентилятора (описание системы ступенчатого регулирования приводится
ниже). Необходимость в повышении расхода воздуха по мере увеличения числа
посетителей в обеденном зале вызвана стремлением поддерживать постоянную высоту
температурного перекрытия, связанную с конвективным теплообменом посетителей, а
также компенсировать соответствующие повышения температуры и влажности воздуха.
Следствием недостаточного притока воздуха могут стать неприятные шлейфы воздушной
массы, образовавшейся из смеси чистого воздуха и загрязненного табачным дымом и
запахами пищи. Чересчур интенсивный приток воздуха ведет к перерасходу
энергоресурсов и создает дискомфорт из-за расширения зоны с повышенными
подвижностями воздуха вокруг воздухораспределителей (повышенной считается
скорость, превышающая или равная 0,2 - 0,3 м/с). В летний период температура воздуха
на выходе из воздухораспределителя составляет около 20°С (при внутреннем с
температурой 26°С и относительной влажностью 50 %).
Рабочая разность температур между подаваемым и внутренним воздухом в 6°С
обеспечивает компенсацию максимальной расчетной нагрузки, хорошую очистку воздуха
в обеденном зале и практически полное отсутствие неприятных воздушных шлейфов. В
зимний период при температуре внутреннего воздуха по сухому термометру 20°С и при
его относительной влажности 40 % приточная система используется исключительно для
вентиляционных целей с параметрами притока, близкими к параметрам внутреннего. Это
объясняется тем, что перегрев приточного воздуха приведет к уменьшению своей
плотности по сравнению с плотностью внутреннего и вызовет мгновенный его подъем к
вытяжным решеткам, что вредно вдвойне: во-первых, понапрасну расходуются
энергоресурсы, во-вторых, перемешиваются нижний и верхний слои воздуха. Отопление
ресторана в зимний период целиком обеспечивается напольными панелями. Что касается
совместной работы системы панельного отопления-охлаждения с вентиляционной
системой, то, если не считать необходимости ограничивать влажность внутреннего
воздуха во избежание образования конденсата на охлажденных панелях, между ними
существует позитивное взаимодействие, в особенности на этапе летнего охлаждения. На
самом деле медленное движение воздуха, выходящего из воздухораспределителей на
уровне пола, повышает эффективность теплообмена панели. Такое воздействие
ощущается даже без сложной измерительной аппаратуры. В рассматриваемом ресторане
производительность панели существенно выше, если в зале работает вентиляция.
Отмечается увеличение мощности по сравнению с заложенными в проект 40 Вт/м2.
Архитектура системы
В состав проекта входят вентиляционная приточная система с воздухораспределителями
для подачи в нижнюю зону и панельная система напольного отопления-охлаждения. В
летний период их обслуживают две самостоятельные холодильные машины, одна
предназначена для работы в более низком диапазоне температур (7-12°С), вторая - в более
высоком (15-21°С), как показано на рисунке 3. Решение использовать раздельные
холодильные установки для обслуживания системы панельного охлаждения и
воздухоохладителя вентиляционной системы обусловлено тем, что для них нужна разная
температура. Кроме того, эти системы имеют различные мощности и время запуска.
Холодильная машина, предназначенная для центральной приточной установки,
традиционно работающей с диапазоном температур от 7 до 12°С, не пригодна для
непосредственного обслуживания панельной системы, в которой необходим диапазон 1521°С. Решить эту проблему можно было подмешиванием к холодной воде обратной воды
из панельной системы. Однако решено было контуры холодоснабжения систем разделить,
принимая во внимание следующие обстоятельства:

разное потребление мощности (мощность холодильного агрегата панелей на 1/3
меньше мощности машины для контура воздухоохладителя);



разное время запуска холодильных агрегатов (при низких нагрузках в межсезонье
вполне возможно обеспечивать вентилирование без осушки приточного воздуха);
разная продолжительность работы (панель в режиме охлаждения может быть
задействована постоянно, в том числе ночью);
разный расход охлаждаемой воды в двух холодильных агрегатах, работающих в
двух разных температурных диапазонах (агрегат с повышенным диапазоном
температур охлаждает, естественно, больший расход воды).
Основные элементы вентиляционной установки: рекуперативный теплообменник
перекрестного типа, регулирующие заслонки, рециркуляционный воздуховод, воздушный
фильтр, воздухоохладитель, воздухонагреватель, приточный вентилятор, вытяжной
вентилятор.
Сознательно было решено отказаться от установки зимнего увлажнителя. Такое решение
обусловлено климатическими характеристиками места строительства и возможностью
небольшого увлажнения воздуха внутренними влаговыделениями внутри обеденного зала.
В летний период осушка воздуха осуществляется за счет охлаждения в воздухоохладителе
до температуры 11°С (при максимальной нагрузке) и подается в помещение после нагрева
в воздухонагревателе до температуры около 20°С (температура подачи в помещение). Для
ограничения энергозатрат летом в воздухонагревателе циркулирует вода, нагретая в
конденсаторном блоке холодильной машины, обслуживающей напольное охлаждение, до
температуры около 65°С с температурным перепадом подачи и возврата не менее 15°С.
Зимой вода нагревается в конденсационном котле, утилизирующем теплоту конденсации
водяных паров из продуктов сгорания. Таким образом обеспечивается коэффициент
полезного действия не менее 104 % (рассчитанный по низшей теплоте сгорания при
температуре возвращаемой в блок воды 50°С). Тот же конденсационный котел в зимний
период обеспечивает теплом и воздухонагреватель, и напольное отопление. Благодаря
своей электронике автоматически переключаются расходы подаваемой в систему воды,
причем приоритетом по отношению к панельному отоплению пользуется запрос
воздухонагревателя. В контур воздухонагревателя включен бак-аккумулятор,
сокращающий число циклов вкл./выкл. теплогенератора. Было решено обойтись без
системы непрерывного приготовления воды, имеющей высокую температуру, с
последующим подмешиванием обратной. Таким образом, разработчики в полной мере
использовали преимущества, предоставляемые тепловым насосом.
Регулирование
Рассматриваемая система рассчитана на частые изменения тепловой нагрузки при
ограничении температурных колебаний и минимизации расходов энергоресурсов. С этой
целью в качестве регуляторов использованы свободно программируемые контроллеры.
Расход и температура подаваемого приточного воздуха регулируются одним регулятором
в зависимости от температуры и влажности наружного и внутреннего воздуха, а также
показаний датчика качества внутреннего воздуха, тогда как второй регулятор управляет
напрямую работой панельного отопления-охлаждения. Три датчика непрерывно
контролируют состояние среды в помещении, управляя посредством регуляторов работой
холодильных агрегатов, теплогенератора и трех заслонок, расположенных в приточном,
вытяжном и рециркуляционном воздуховодах. Обе системы регулирования
взаимодействуют в случаях, когда для исключения выпадения конденсата на напольных
панелях требуется обеспечить осушку приточного воздуха. В остальных случаях системы
работают отдельно друг от друга (например, только в режиме вентилирования с
охлаждением или без него). Для обеспечения максимально комфортных условий, помимо
энтальпийных датчиков, в системе использован датчик качества воздуха,
предназначенный для обнаружения загрязняющих веществ, типичных для помещений, где
разрешено курить, в частности, СО2 и органических летучих соединений (ОЛС). В
зависимости от концентрации данных веществ в воздухе регуляторы приводят в действие
приточный и вытяжной вентиляторы. Вентиляторы могут работать на одной из трех
скоростей (1500, 1000, 750 об./мин.).
Особенности работы системы в летний период
Низкая нагрузка
В летний период, если нагрузка ресторана невелика, напольное панельное охлаждение не
выключается, а вентиляционная система работает с минимальным расходом приточного и
вытяжного воздуха при автоматически устанавливаемой низкой скорости вентиляторов. В
таком режиме небольшой расход воздуха обеспечивает достаточно быструю подстройку
системы осушки приточного воздуха под изменения состояния среды в помещении, а
также рост эффективности теплообмена системы панельного охлаждения. Настроенная на
работу с низкой нагрузкой, предназначенная для этого холодильная машина, обеспечивает
охлаждение пола, потребляя немногим более 1 кВт электроэнергии. Хладоноситель для
осушки приточного воздуха готовится другой холодильной машиной, в контуре которой
имеется бак-аккумулятор для сокращения циклов вкл./выкл. Теплоаккумулирующие
охлаждаемые полы и массивные наружные и внутренние стены здания образуют своего
рода инерционный энергетический маховик, идущий в ход в период повышенной
нагрузки.
Высокая нагрузка
Когда число посетителей заведения начинает заметно расти (часы перерыва на обед в
организациях и вечернее время), растут расходы воздуха, подаваемого в залы. Вначале
подается нейтральный воздух (т.е. имеющий температуру и влажность, близкие к
параметрам внутреннего), затем все более холодный - при максимальной расчетной
нагрузке разность температур приточного и вытяжного воздуха составляет около 6°С. В
состав приточно-вытяжной вентиляционной установки входит перекрестный рекуператор
тепла для использования остаточной энергии вытяжного воздуха, что позволяет снизить
энергозатраты на обработку больших расходов приточного. При благоприятных погодных
условиях (температура наружного воздуха не превышает температуру рециркуляции)
заслонка байпаса узла обработки воздуха закрывается, и система работает на прямотоке
без обработки приточного воздуха. Датчик температуры в приточном воздуховоде
непрерывно контролирует температуру воздуха на выходе из воздухораспределителей,
которая не должна выходить за рамки 20°С. В этих условиях посетители чувствуют себя
комфортно. Запускается система утром - заслонки устанавливаются на полную
рециркуляцию, включаются вентиляторы. Только когда качество воздуха
неудовлетворительно (а утром такое случается очень редко), заслонки переключаются на
частичный приток свежего воздуха вместе с запуском вентиляторов.
Особенности работы системы в зимний период
Принцип работы системы в зимний период весьма прост. Заведение отапливается
исключительно напольной панельной системой с регулированием температуры воды в
подающей магистрали. Помещение вентилируется нейтральным воздухом, расход
приточного изменяется ступенчато в зависимости от качества воздуха в помещении. В
залах ресторана поддерживается температура воздуха по сухому термометру, равная 20°С
при 40 % относительной влажности, а температура приточного воздуха также
поддерживается около 20°С.
Выбор воздухораспределителей
При выборе модели воздухораспределителя и определении его типоразмера были приняты
в расчет следующие параметры: форма и размеры ресторана, тепловая нагрузка залов,
расположение столиков и, самое главное, зона повышенной подвижности воздуха вокруг
воздухораспределителей.
Панели отопления-охлаждения
В панелях использованы трубы диаметром 14 мм, уложенные в змеевик с постоянным
шагом 10 см. Укладка труб производилась в обычном порядке.
Ко всему сказанному выше о регулировании работы панелей в летний период следует
добавить, что температура холодной воды внутри панели постоянно поддерживается
выше точки росы внутреннего воздуха, при этом температура в подающей магистрали
изменяемая от 15 до 21°С с разностью между подающей и обратной около 5°С.
Температура точки росы рассчитывается определенным узлом в соответствии с
показаниями энтальпийного датчика, установленного в зале (зал 1). Температура
поверхности пола непрерывно контролируется, чтобы, с одной стороны, осуществлять
охлаждение зала, а с другой - не допускать образования нежелательного конденсата.
Практическое воплощение
Серьезные препятствия в реализации проекта были отмечены по ходу прокладки
воздуховодов в стенах ресторанного зала. Работа осложнялась тем, что, помимо
горизонтальных ответвлений воздуховодов, внутри несущих конструкций необходимо
было проложить вертикальные, в том числе ответвления к горловинам
воздухораспределителей. Последние были "утоплены" в несущую стену (крупные
распределители на глубину около 47 см, мелкие - на 35 см), при этом несущая
способность стены не ослаблена.
В ходе прокладки электропроводки и разводки сети управления системами пришлось
решать проблемы, типичные для работ по реконструкции зданий, имеющих определенный
возраст. В частности, в рассматриваемом ресторане возведены сводчатые потолки, а
толщина несущих стен на некоторых участках превышает 60 см. В этой связи целый ряд
серьезных проблем удалось решить только при активном участии профессионального
архитектора. Что же касается системы регулирования, то следует подчеркнуть, что
интеграция электронных узлов управления системой панельного отопления-охлаждения в
пульт управления обслуживающей ее холодильной машины позволила значительно
упростить электрическую схему контура и существенно сэкономить на сроках и условиях
прокладки инфраструктуры системы.
Заключение
Выполненная разработка и реализация проекта представляется достаточно непростой,
однако весьма интересной. Несомненно, главным его достижением является то, что была
"придумана" система, отличная от традиционного "пакета", отработанного и знакомого до
мелочей со всеми достоинствами и недостатками, - пакета, привязка, оптимизация и
раскладка которого, имея перед глазами расчетные параметры (смета расходов,
показатели мощности узлов, скорости воздушных потоков), производятся в кратчайшие
сроки. Конечно, хороший профессионал расчеты и такого "пакета" проверит и
перепроверит, но за спиной у него всегда будут тысячи уже реализованных подобных
проектов и уверенность в непогрешимости общей идеи. Впрочем, справедливости ради
следует сказать, что с технической точки зрения, когда "ознакомительный" барьер
преодолен, разработанный проект особых сложностей не вызывает. В концептуальном
плане разработчики применяли известные принципы расчета узлов за исключением, быть
может, конфигурации и сопряжения различных электронных систем, не предназначенных
для работы в сложной интегрированной системе подобной той, что описана в статье.
Когда были сняты трудности начального периода (во многом благодаря дальновидности и
чуткости руководства, а также высокому профессионализму работников), окончательный
расчет системы и реализация проекта не заняли много времени. В свете сказанного можно
утверждать, что установленная система позволила обеспечить хорошие комфортные
условия для посетителей заведения как в летний, так и в зимний периоды во всех залах
ресторана с улучшенной очисткой воздуха в зонах обслуживания. Несмотря на то, что
везде в ресторане посетителям разрешено курить, до сих пор не было отмечено ни одного
случая подмешивания загрязненного воздуха к нижней зоне заведения, поскольку
столбики табачного дыма свободно уходят в зону вытяжки, не испытывая практически
никаких сторонних возмущений. В частности, особенно в летний период, в ресторане
ощущаются приятные освежающие конвективные потоки, обтекающие сидящих за
столиками и удаляющие дым и испарения. В завершение добавим, что реализованный
проект позволил добиться подтвержденной существенной экономии энергоресурсов в
сравнении с традиционными системами кондиционирования в основном благодаря
вытесняющей вентиляции, применению теплового рекуператора, ступенчатому
регулированию скорости вентиляторов, регулированию угла раскрытия струи в
соответствии с нагрузкой и, наконец, использованию при нагреве воды конденсатора
холодильной машины для напольных панелей в летнее время и конденсационного котла в
зимний период. В результате заказчик оценил проект более чем удовлетворительно.
Новинки для систем вентиляции бассейнов
В этой статье мы хотим рассказать о новых технических решениях по устройству систем
вентиляции бассейнов на базе вентиляционных установок осушения воздуха Daw-E
компании Thermocold. Основная задача осушителей воздуха - это снижение влажности в
помещении бассейна при осушении рециркуляционного воздуха с соблюдением всех
санитарных норм.
В состав осушителя Thermo-cold входят холодильные контуры, вентиляторная секция,
фильтрующая секция и щит управления.
Полностью независимые холодильные контуры (один или два - в зависимости от модели),
в свою очередь, состоят из спирального компрессора с пониженным уровнем шума,
установленного в отдельном компрессорном блоке, испарителя, конденсатора для
подогрева рециркуляционного воздуха, пластинчатого конденсатора из нержавеющей
стали (для работы с хлорированной водой), ТРВ, кислотостойкого фильтра-осушителя и
реле защиты по высокому и низкому давлению. Вентиляторная секция представляет собой
центробежный вентилятор двухстороннего всасывания с ременным приводом и
асинхронным электродвигателем (1450 об/мин) с классом защиты IP55. Роль
фильтрующей секции выполняет металлический фильтр с эффективностью 80% AFI. Щит
управления включает в себя блоки управления, микропроцессоры, контакты для
подключения датчиков влажности и температуры оборотной воды и дистанционный
пульт.
Осушители воздуха DAW-E могут работать в режимах подогрева воды или подогрева
воздуха. Когда реализуется режим работы установки с подогревом воды, компрессор
включается по сигналу датчика влажности. Тепло, полученное от работы компрессора и
образующееся в процессе осушения, используется в теплообменнике подогрева воды. При
достижении необходимой установленной температуры воды система автоматики
направляет получаемое тепло в теплообменник подогрева воздуха. В режиме работы с подогревом воздуха, тепло в первую очередь используется для подогрева воздуха, и при
достижении заданной температуры направляется в теплообменник подогрева воды.
Линейка оборудования Thermo-cold DAW-E представлена пятнадцатью моделями. Расход
воздуха через осушитель составляет от 1790 до 18900 м3/час. Осушительная способность
варьируется в пределах 8-82 кг/час, что позволяет использовать Daw-E в бассейнах с
площадью водяного зеркала от 80 до 1100 м2. Тепловая мощность, которую можно
использовать для подогрева воды или воздуха (или воды и воздуха в соотношении 55 и
45%), колеблется от 14 до 139 кВт, при потребляемой мощности компрессоров от 2,1 до
20,1 кВт.
Типовая схема установки DAW-E в помещении бассейна приведена на схеме.
Помимо осушителей воздуха, не менее важной составляющей частью вентиляционной
установки является система воздуховодов.
Использование жестких стальных воздуховодов имеет ряд недостатков, среди которых:
выпадение конденсата внутри воздуховодов, неравномерное распределение подаваемого
воздуха в помещении бассейна, образование ржавчины по фланцевым соединениям, а
также большие проблемы с очисткой и дезинфекцией вентиляционных каналов. Избежать
этого поможет применение текстильных воздуховодов и диффузоров, к преимуществам
которых следует отнести простоту и дешевизну их монтажа и технического
обслуживания. Так, когда возникает потребность в чистке, текстильные воздуховоды
легко снимаются и моются, в отличие от металлических, для чистки которых необходимо
применение специальной дорогостоящей техники.
Кроме того, подача воздуха по текстильным воздуховодам исключает появление
направленных воздушных струй, зон с разной температурой и загрязнений вокруг
решеток. Подача воздуха здесь осуществляется по необходимым участкам или же по всей
длине воздуховода. При правильном подборе материала текстильного воздуховода и
схемы перфорации можно задать любую скорость и направление воздушного потока.
Например, если диаметр отверстий равен 10мм и они расположены с интервалом в 20мм, а
давление равно 100 Па, мы можем получить скорость потока 0,5 м/с на расстоянии 10м от
диффузора! Расположение отверстий и расстояние между ними - это очень важный
фактор. При помощи новейших компьютерных программ и методов расчета поток воздуха
может быть просчитан с максимальной точностью. В настоящее время выпускаются
текстильные воздуховоды круглого и полукруглого сечения, секторные, с различными
пропитками и любого цвета, которые органично вписываются в любые дизайнерские
решения. Благодаря антибактериальным материалам, использующимся для производства
текстильных воздуховодов, исключается вероятность их бактериального заражения, а
также появление плесени, слизи и других неприятных явлений внутри вентиляционной
системы.
Для оптимального распределения воздушных потоков в текстильных воздуховодах
используются мембранные диффузоры. Непроницаемая мембрана делит диффузор
продольно на верхнюю и нижнюю половины, что решает проблему дисперсии холодного
воздуха и распределения теплого воздуха. Можно достичь эффективного нагрева и
охлаждения одновременно даже при помощи одного агрегата. Воздушный клапан с
электроприводом - это неотъемлемая часть вентиляционного агрегата, который
переключается с режима охлаждения на режим нагрева и наоборот, в зависимости от
поступающих сигналов температурных датчиков. При нагреве мембрана покрывает
верхнюю часть диффузора, и воздушный поток проникает сквозь нижние отверстия в
помещение. При охлаждении нижние отверстия и вся нижняя часть диффузора
закрывается мембраной, и воздух распространяется в верхнюю часть, на которой нет
отверстий.
В последнее время большим спросом пользуются текстильные диффузоры с
микроперфорацией, которые обладают большей пропускной способностью по воздуху.
Если раньше для их производства применялись ткани с проницаемостью от 50 до 2000
м3/ч/м2 при давлении 120 Па, то теперь, при числе отверстий тканевого диффузора,
равном 16000, и диаметре 0,4 мм, достигается проницаемость 1000 м3/ч/м2! При этом
новые технологии и материалы позволили заметно уменьшить цену изделия, поскольку
вместо дорогой частично проницаемой ткани можно использовать обычный материал,
прошедший обработку микроперфорацией. Благодаря микроперфорации появилась
возможность производства воздуховодов и диффузоров с переменными
характеристиками, варьирующимися как по длине, так и по периметру, срок службы
которых намного больше, чем у аналогичной продукции предыдущего поколения.
Таким образом, появление новых материалов и оборудования для систем вентиляции
бассейнов предоставляет новые возможности профессионалам отрасли для реализации
самых смелых проектов с меньшими трудовыми и финансовыми затратами, от чего в
конечном счете выигрывают все, включая заказчиков.
1. испаритель
2. конденсатор воздушного охлаждения
3. теплообменник подогрева воды
4. конденсатор водяного охлаждения
5. вентилятор
6. клапан подмеса свежего воздуха
7. ХВП воды
8. вентили протока воды через конденсатор и теплообменник
9. основной теплообменник подогрева воды и поддержания требуемой температуры
10. фильтрационная установка
Статья предоставлена журналом "Мир климата" : Новинки
вентиляции бассейнов .
для систем