Из чего состоят системы вентиляции и кондиционирования?

воздуховоды

Youtube Video

      В системах вентиляции и кондиционирования воздуха используются воздуховоды из различных материалов. Наиболее часто применяются воздуховоды из листовой стали круглого или прямоугольного сечения. По возможности используются воздуховоды круглого сечения, так как они дешевле стоят и обладают лучшими аэродинамическими характеристиками, по сравнению с прямоугольными. В них создается меньшее сопротивление для движения воздуха, следовательно нужно затратить меньше энергии на его передвижение. В ситуациях, когда применить круглые воздуховоды невозможно, например нужно поджаться по высоте, применяют воздуховоды прямоугольного сечения. При той же площади сечения прямоугольные воздуховоды могут быть размещены более компактно и удобно, чем аналогичные круглые. Сети воздуховодов состоят из прямых участков, которые представляют собой трубы круглого и прямоугольного сечения и фасонных деталей. Фасонные детали – это переходы с одного размера на другой, с круглого сечения на прямоугольное, тройники, крестовины, отводы и др. Помимо воздуховодов из листовой стали, часто в системах вентиляции применяются гибкие воздуховоды со стальным проволочным каркасом. Их не целесообразно применять для прокладки длинных магистралей, так как они имеют высокое аэродинамическое сопротивление, чаще всего их применяют для подключения воздухораспределителей к сети. В некоторых частных случаях используются воздуховоды из пластиков, текстилей и других материалов.

     Воздухораспределители применяются для подачи и забора воздуха и представляют собой решетки, диффузоры, различного вида и устройства. Их многообразие определено решением разного рода задач, в том числе и дизайнерских, так как они являются видимым элементом систем вентиляции. Одни воздухораспределители предназначены для монтажа на воздуховод, другие для монтажа в каркас подвесного потолка, наружные решетки служат для защиты вентиляционного канала от попадания атмосферных осадков, в больших высоких помещениях применяются воздухораспределители с дальнобойными факелами и большой производительности, а в маленьких наоборот.

вентиляторы

Вентиляторы

      Вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам, а также для осуществления прямой подачи воздуха в помещение либо отсоса из помещения и создающее необходимого давление для преодоления сопротивлений во всех элементах сети вентиляции.

      Радиальный вентилятор, так называемая улитка, представляет собой спиральный кожух с расположенным внутри рабочим колесом, при вращении которого, воздух, попадающий в каналы между его лопатками, двигается в радиальном направлении. Под действием центробежной силы воздух отбрасывается в спиральный кожух и далее направляется в выходное отверстие. В зависимости от типа радиального вентилятора лопатки рабочего колеса изготавливаются загнутыми вперед, загнутыми назад и радиальные. Радиальные вентиляторы могут иметь правое и левое вращение. Применяются в приточных и вытяжных системах. Такие вентиляторы нельзя включать без сети воздуховодов, это приведет к сгоранию электродвигателя.

Крышные вентиляторы или вытяжные вентиляторные агрегаты, устанавливаемые на кровлях, предназначены для вытяжных систем вентиляции. Крышные вентиляторы могут работать как в вентиляционной сети, так и без нее. Имея простую и легкую конструкцию, крышные вентиляторы легко монтируются на кровле зданий и позволяют экономить полезную площадь здания.

      Осевой вентилятор представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе колесо из лопастей, закрепленных на оси под углом к плоскости вращения. При вращении колеса воздух захватывается лопастями и перемещается в осевом направлении. Такие вентиляторы, как правило, применяют для подачи значительных объемов воздуха при малых аэродинамических сопротивлениях сети. То есть такие вентиляторы применяются либо без сети воздуховодов, либо с очень короткой сетью с маленьким количеством поворотов.

      Канальные вентиляторы - это вентиляторы, которые предназначены для установки непосредственно в вентиляционную сеть. Они бывают круглого или прямоугольного сечения. Вентиляторы этого типа устанавливаются на одном валу с электродвигателем в едином корпусе. Корпус может представлять собой обечайку вентилятора или коробку. Основные преимущества канального вентилятора связаны с его компактностью при значительных расходах воздуха. Без сети воздуховодов такие вентиляторы включать нельзя.

клапаны

Клапаны

      Воздушные клапаны в системах вентиляции применяются для регулирования расхода воздуха и защиты от попадания наружного воздуха при выключенных системах. Могут быть оборудованы площадкой под электрический привод или ручкой для ручного управления. Существуют обратные клапаны. Они устанавливаются в системы вытяжной вентиляции. При включении вентилятора они открываются и пропускают воздух, при выключении вентилятора они закрываются за счет сил гравитации. Также применяются противопожарные нормально открытые и нормально закрытые клапаны. Нормально открытые противопожарные клапаны, или еще их называют огнезадерживающими, предназначены для блокирования распространения огня и продуктов горения по воздуховодам, шахтам и каналам систем вентиляции при пожаре. Клапаны противопожарные с нормально закрытой заслонкой предназначены для открывания проемов при срабатывании пожарной сигнализации и используются в системах пожарной вентиляции для удаления дыма и подпора воздуха.

фильтры

Фильтры

      Фильтры в системах вентиляции применяются для защиты помещений и оборудования от загрязнений, а также для очистки вытяжного воздуха перед выбросом его в атмосферу, если это требуется. Чаще всего фильтр в системах вентиляции представляют собой короб с открывающимся люком. В коробе установлены направляющие для удержания сменных фильтрующих кассет. Фильтрующие кассеты, или фильтрующие элементы подбираются в зависимости от требуемых параметров чистоты воздуха и могут быть грубой, тонкой очистки, высокой эффективности и сверхвысокой эффективности. Как правило, фильтры могут устанавливаться группами, вначале идет фильтр грубой очистки, а затем тонкой и высокой эффективности, это позволяет реже менять сменные фильтрующие кассеты. На производственных предприятиях загрязненный воздух вытяжных систем вентиляции подвергается очистке перед выбросом в атмосферу до предельных значений концентрации загрязняющих веществ. Применяются различного рода циклоны, гидрофильтры, пылеосадительные камеры и другие специальные устройства.

Шумоглушители

Шумоглушители

      Шумоглушители предназначены для снижения уровня шума в каналах вентиляции от работы вентиляторов и других агрегатов и элементов вентиляционных систем. Шумоглушители в системах вентиляции бывают двух основных видов: трубчатые и пластинчатые. Они могут устанавливаться группами по несколько штук, для того чтобы добиться требуемых параметров уровня шума. Трубчатые шумоглушители бывают прямоугольного и круглого сечения и представляют собой две трубы, вставленные одна в другую, между которыми находится звукопоглощающий материал. Внутренняя часть их перфорирована. Пластинчатые шумоглушители изготавливаются прямоугольной формы. В своей конструкции пластинчатый шумоглушитель имеет вертикальные пластины. Они обладают звукопоглощающими свойствами и являются основными функциональными компонентами устройства. Пластины устанавливаются в корпус, изготовленный из листовой оцинкованной стали. Благодаря своей конструкции, пластинчатые шумоглушители обладают значительно большей площадью шумоподавления, чем аналоги. При этом компактные размеры сохраняются.

нагреватели и охладители

нагреватели и охладители

      Нагреватели в системах вентиляции применяются в приточных системах для нагрева наружного воздуха в холодный период года. Бывают водяные, паровые и электрические. В водяных воздухонагревателях теплоносителем может служить как вода, так и незамерзающие жидкости, в паровых – пар. Нагрев воздуха в водяных и паровых калориферах происходит во время его прохождения через горячий контур трубок и пластин. В электрических нагревателях нагрев происходит за счет обдува электрических тэнов.

      Охладители применяются в системах вентиляции и кондиционирования для охлаждения и осушения воздуха. Бывают водяные и фреоновые. Фреоновые называются испарителями. Водяные подключаются к чиллеру, в качестве хладагента используется вода или незамерзающие жидкости. Фреоновые подключаются к компрессорно-конденсаторному блоку, в качестве хладагента во фреоновых охладителях используются фреоны. Конструкция охладителя представляет собой корпус, внутри которого устанавливаются теплообменник, каплеуловитель и поддон.

компрессорно-конденсаторные блоки

ККБ

      ККБ представляют собой часть холодильной машины, основными элементами которой являются компрессор и конденсатор. Нужны они для того, чтобы фреон из газового состояния перевести в жидкое, а затем направить его в испаритель (так называемый фреоновый охладитель), перед которым будет стоять дросселирующее устройство. В испаритель после дросселирующего устройства поступит парожидкостная смесь фреона, в нем она закипит и превратится в газ, в процессе кипения произойдет потребление тепла из воздуха, которым обдувается испаритель. Далее газообразный фреон поступит в ККБ, где при помощи компрессора он сожмется до более высокого давления, нагреется и поступит в конденсатор, в котором при взаимодействии его с внешней средой, имеющей более низкую температуру чем он сам, сконденсируется и превратится в жидкость и снова пойдет в испаритель через дросселирующее устройство, и цикл будет повторяться пока работает компрессор. Дросселирующее устройство необходимо для снижения давления и расхода фреона для поддержания его полного выкипания в испарителе.

чиллеры

Чиллеры

      Чиллер представляет собой законченную холодильную машину. В системах вентиляции и кондиционирования применяется для охлаждения воды или гликолевого раствора, который с помощью насосов подается к фанкойлам или водяным охладителям приточных, приточно-вытяжных установок или центральных кондиционеров. Чиллеры разделяют по типу охладительного цикла на парокомпрессионные и абсорбционные.

     В абсорбционных чиллерах в качестве хладагента используют дистиллированную воду. Основной источник энергии данных холодильных машин представляет собой перегретый пар или горячую воду. Основная особенность абсорбционных чиллеров — возможность использования вторичных энергоресурсов, например, на теплоэлектростанциях.

     Работа парокомпрессионных чиллеров построена на таких же холодильных процессах, что и работа ККБ с испарителем за счет фазового перехода фреона между жидким и парообразным состоянием. Охлаждение в данных чиллерах обеспечивается непрерывной циркуляцией, конденсацией и кипением хладагента в замкнутой системе.

увлажнители

Увлажнители

     Увлажнители в системах вентиляции и кондиционирования воздуха делятся на два основных вида: адиабатные и изотермические. Адиабатное увлажнение происходит за счет испарения воды при движении воздуха и характеризуется падением температуры воздуха. Адиабатные увлажнители по исполнению могут быть сотовыми, с форсуночным распылением и ультразвуковыми. Принцип действия работы изотермических увлажнителей основан на подогреве воды в паровом цилиндре до кипения и образования пара. Процесс увлажнения проходит без изменения температуры приточного воздуха, в отличие от адиабатного увлажнения.

рекуператоры

Рекуператоры

      Рекуператоры в системах вентиляции и кондиционирования предназначены для экономии энергии на нагрев и охлаждение приточного воздуха за счет передачи тепла вытяжного воздуха. Рассмотрим три основных вида рекуператоров: пластинчатый, роторный и рекуператор с промежуточным теплоносителем.

     Пластинчатый рекуператор состоит из множества тонких пластин, соединённых друг с другом с небольшим зазором. При данном типе рекуперации происходит полное разделения потоков приточного и вытяжного воздуха. Вытяжной воздух, проходя через пластинчатый рекуператор, нагревает пластины, которые, в свою очередь, за счёт быстрого теплообмена передают тепловую энергию приточному воздуху.

     Роторный рекуператор представляет собой закрытый корпус с установленным внутри него ротором, состоящим из пластин, приводимым в действие электромотором. Ротор вращается с определённой скоростью и попеременно оказывается в зоне действия тёплого или холодного воздушного потока. Таким образом, пластины ротора циклически то нагреваются, то остывают. В результате накопленное тепло передаётся поступающему холодному приточному воздуху. В отличие от пластинчатых, в рекуператорах роторного типа вытяжной воздух частично смешивается с приточным.

     Рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Принцип действия таких рекуператоров заключается в переносе тепловой энергии из отдельно стоящего вытяжного теплообменника в приточный с помощью воды, антифриза, либо других теплоносителей. Приточный и вытяжной теплообменники такого рекуператора воздуха могут быть расположены на удалении друг от друга и соединены теплоизолированным трубопроводом. Применяются в основном с целью модернизации отдельных приточной и вытяжной вентиляции либо при отсутствии возможности расположения вытяжной и приточной магистралей близко друг к другу.

ПРИТОЧНЫЕ УСТАНОВКИ И ЦЕНТРАЛЬНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ

Приточные установки

     Эти агрегаты формируются как при помощи канальных элементов, таких как воздушный клапан, фильтр, нагреватель, охладитель, увлажнитель, вентилятор, рекуператор, шумоглушитель, так и могут представлять собой общий корпус, в котором могут быть установлены как все, так и отдельные элементы в зависимости от того, какие параметры воздуха требуются в помещении. Они обеспечивают комплексное и эффективное решение задач для подачи свежего и удаления загрязненного воздуха из помещений любого типа - от жилых до производственных.

     Подбор конкретной модели приточной, приточно-вытяжной установки или центрального кондиционера осуществляется по требуемому расходу воздуха и по величине напора, позволяющего преодолеть сопротивление сети воздуховодов и воздухораспределительных устройств, а так же по климатическим характеристикам подаваемого воздуха таким, как температура и влажность.

АВТОМАТИКА СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ и кондиционирования

Автоматизация вентиляции

      Для управления системами вентиляции и центрального кондиционирования, а также для автоматического поддержания требуемых микроклиматических параметров и защиты оборудования предусматривают автоматизацию этих систем. Основными элементами систем автоматики являются датчики и исполнительные механизмы, подключаемые к щиту управления с микроконтроллером.

      Рассмотрим автоматизацию на примере приточной установки с водяным нагревателем. Первым элементом у нас будет привод воздушной заслонки, который автоматически открывает её перед пуском системы и закрывает в случае остановки или аварии. После воздушной заслонки идет секция фильтра, которая оборудуется дифференциальным датчиком давления. В случае загрязнения фильтра, этот датчик передает сигнал на щит управления о том, что пора заменить фильтр. Далее идет водяной нагреватель, за которым стоит термостат, который защищает водяной теплообменник от замерзания и разрушения. Также водяной нагреватель оборудуется смесительным узлом, который нужен для автоматического регулирования температуры приточного воздуха. Смесительный узел оборудуется трехходовым или двухходовым клапаном с приводом, за счет плавного открытия и закрытия которого происходит регулирование температуры воздуха. Регулирование открытия и закрытия клапана происходит за счет сигналов щита управления. Смесительные узлы оборудуются циркуляционными насосами, которые нужны для компенсации гидравлических потерь давления нагревателя, также смесительный узел оборудуется накладным или погружным датчиком температуры, который нужен для защиты установки по обратной воде. Если температура воды упадет ниже установленной, система уйдет в аварийный режим. Далее идет вентилятор, оборудованный частотным регулятором оборотов, который позволяет регулировать скорость вращения вентилятора, тем самым регулируя расход воздуха, а также осуществляет плавный пуск, уменьшая пусковые токи, выполняет защитные функции от сгорания электродвигателя. После вентилятора идет вентиляционный канал, в который устанавливается датчик температуры воздуха, опираясь на который, контроллер регулирует закрытие или открытие клапана на смесительном узле и тем самым поддерживает установленную температуру воздуха в вентиляционном канале.

     Это только один из примеров автоматизации системы вентиляции. Для каждого конкретного случая набор датчиков и виды контроллеров могут отличаться в зависимости от требуемых функций систем вентиляции и кондиционирования воздуха.