Вентиляция в больших помещениях
+7 (812) 313-27-07
+7 (495) 505-63-32
ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

Вентиляция в больших помещениях

11.07.2011
    Помещения большого объема как производственных, так и общественных зданий, требуют значительных затрат энергии для нужд отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Для подачи и распределения воздуха в таких помещениях одним из вариантов является использование текстильных перфорированных воздуховодов, обладающих высокими эжекционными свойствами. При правильном проектировании такая система имеет неоспоримые преимущества по уровню создаваемого комфорта, размерам капитальных и эксплуатационных затрат. Системы распределения воздуха больших помещений делятся на два вида - канальные и бесканальные. В бесканальных системах воздух поступает в помещение компактными сосредоточенными струями. Количество воздухораспределительных патрубков определяется размерами помещения, условно разбиваемого на зоны. Каждая зона может обслуживаться отдельным приточным модулем. Такие системы широко используются в промышленных зданиях в качестве воздушного отопления, совмещенного с приточной вентиляцией. Применяют также рециркуляционные воздушно-отопительные агрегаты, включающие нагреватель (калорифер), вентилятор и направляющие жалюзи. Сосредоточение больших воздушных масс (потоков) на ограниченном участке создает контрастные теплые и холодные зоны. Это приводит также к высокому температурному коэффициенту по высоте помещения. Для дестратификации температуры требуется использовать дополнительное оборудование. До сих пор ошибочно считается допустимым в целях минимизации затрат жертвовать физиологическим комфортом.
    В технически более совершенных канальных системах, используемых для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, обслуживаемое помещение покрывается сетью воздуховодов, чаще всего из листовой стали, с определенным количеством воздухораспределителей (решеток, диффузоров патрубков, ане-мостатов и т. д.), через которые подготовленный воздух подается в помещение. В этом случае число распределительных точек больше, используемые типы диффузоров имеют более высокий коэффициент эжекции, выше температурная однородность воздуха по горизонтали. Сеть воздуховодов систем ОВК служит для подачи воздуха, а также обеспечения тепло и массообмена в обслуживаемом помещении в целях поддержания требуемых параметров. При этом температура подаваемого в помещение воздуха существенно отличается от температуры, необходимой для комфортных условий.



    В этой связи приоритетной становится задача обеспечить равномерное распределение воздуха с целью предотвращения создания физиологического дискомфорта для людей (пусть даже на ограниченных участках), а также зон с различной температурой, где тепловая стратификация ведет к неприемлемым потерям энергоресурсов.
При грамотном проектировании канальные системы дают очень хорошие результаты. Имеется, однако, ряд функциональных технических ограничений, которые в определенных условиях могут привести к эксплуатационным недостаткам и стать причиной физиологического дискомфорта и потерь энергоресурсов.

Как правило, такие системы могут иметь и слабые стороны:
    •Помещения, вследствие чего образуются преференциальные воздушные потоки, что ограничивает перемешивание воздушной массы.
    • На воздуховодах для кондиционирования необходимо предусмотреть дополнительные затраты на теплоизоляцию воздушных каналов с покрытием материалом, защищающим от конденсата. Требуется увеличение числа точек распределения воздуха с соответствующим снижением объемного расхода каждой и улучшение их качества для повышения эффекта эжекции воздухораспределительной системы.
    • Во всех случаях требуется предусмотреть воздухоотводящую сеть воздуховодов по всему помещению во избежание образования застойных зон.
    Системы распределения воздуха на основе эжекционных перфорированных воздуховодов были предложены как попытка преодолеть технические ограничения традиционных систем, обеспечить высокий физиологический комфорт и как можно ближе подойти к идеальным микроклиматическим условиям. В основе такой системы лежат свойства изотермических и не изотермических воздушных потоков в свободном поле. Воздушный поток в свободном поле меняет свое поведение в зависимости от геометрии и конфигурации выходного отверстия, а также скорости, что создает разные по степени выраженности «впрыск» и эжекцию. В частности, с учетом данного принципа калибруются выходные отверстия в круглом канале из воздухонепроницаемой ткани.
Полученные таким образом отверстия-форсунки, рассчитываемые отдельно для каждого конкретного проекта специальным программным обеспечением, позволяют получить оптимальный компромисс между «впрыском» и эжекцией и решить следующие функциональные задачи:
    • Горизонтальное распределение воздуха. Распределение воздуха в горизонтальном направлении осуществляется через множество отверстий по всей длине воздуховода. Диаметры отверстий варьируются в зависимости от их функционального назначения: функция может быть «направляющая» или «эжекционная». Распределение объемного расхода по горизонтали с небольшим перепадом между первым и последним отверстиями в воздуховоде обеспечивается за счет эффекта высокого статического давления, в силу которого потери давления по длине весьма незначительны.
    • Равномерное выравнивание параметров нагнетаемого воздуха с воздухом в помещении. Обеспечивается тем, что общий объем воздушного потока разделяется на множество струй. Такое деление существенно увеличивает площадь впрыска нагнетаемого воздуха, повышает эжекцию и, как следствие, активизирует перемешивание воздушной массы. Продольное расположение форсунок организовано таким образом, чтобы каждая форсунка захватывала весь воздух, содержащийся в обслуживаемом микрообъеме, и обеспечивала полную однородность воздуха в нем.
    • Эффективное перемешивание воздушных масс верхнего и нижнего уровней. Знание особенностей поведения воздушных струй и данные множества экспериментов позволяют в большинстве случаев с высокой точностью определить скорость впрыска, длину струи и расчетное расстояние до смежного участка, не создавая дискомфортных воздушных течений. Эжекция, создаваемая воздушной струей, и круглая форма воздуховода служат для создания непосредственно над ним зоны пониженного давления, куда устремляются значительные массы воздуха, что и предотвращает воздушную стратификацию.
    • Низкая скорость воздуха на уровне профиля человека. Охват всего воздушного объема в помещении позволяет медленно перемещать воздух вплоть до самого нижнего уровня, предотвращая образование дискомфортных направленных воздушных течений.

Пример использования перфорированных воздуховодов
Пример использования перфорированных воздуховодов в системе вентиляции.

    Впервые такие системы появились в рамках научных исследований, проводившихся в начале 1980-х годов с целью разработки воздухораспределительной системы. Среди ряда возможных решений предпочтение было отдано перфорированному воздуховоду, который обеспечивал равномерное распределение воздуха и герметичность воздушного канала. Затем более подробно был изучен вопрос эжекции и распределения воздуха с эффектом воздушного поршня, и системы получили дальнейшее усовершенствование.
    Термин «воздушный поршень» был использован по той причине, что в круглом перфорированном канале постоянного сечения наклон воздушной струи, поступающей в помещение, определяется результирующим вектором скорости воздушного потока в канале и скорости воздуха на выходе из отверстия в стенке. Очевидно, что с увеличением расстояния от начальной точки воздуховода до конечной скорость воздушного потока в нем падает, и при практически постоянной скорости воздуха на выходе из отверстий наклон воздушной струи, поступающей в помещение, уменьшается. В гипотетической точке, где скорость внутри канала падает до нуля, угол выхода стремится к перпендикуляру относительно воздуховода. В действительности этого никогда не происходит, поскольку даже на удаленном участке воздуховода скорость воздушного потока имеет положительное значение. Кроме того, непрерывное «проталкивание» воздуха вперед по каналу («поршневой эффект»), когда наклон поступающей в помещение воздушной струи постепенно уменьшается, поддерживает возвратную циркуляцию общего воздушного потока в направлении воздуховыпускных отверстий.
    Производители перфорированных воздуховодов разработали различные прикладные технологии и практические решения, специальные программы расчета конфигурации отверстий в каналах, предлагая индивидуальные проектные решения, предназначенные для использования на сетях отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, непрерывно совершенствуя свою продукцию и экспериментируя с материалами. На первом этапе эта, по сути, экспериментальная система была установлена на некоторых промышленных предприятиях Франции и южной Италии.
Системы распределения воздуха посредством эжекционных перфорированных текстильных воздуховодов с момента появления на рынке и по сей день являются объектом пристального изучения и непрерывного совершенствования. В результате сегодня такие системы можно успешно использовать в зданиях практически любого типа. Изучение особенностей кондиционирования воздуха и отопления подвело специалистов к предположению о необходимости использовать данные системы в различных условиях (смена времен года, изменение тепловой нагрузки и т. п.) с регулируемой температурой или регулируемым объемным расходом. Для обеспечения функциональности системы, проделав огромную научную и исследовательскую работу, сегодня фирмы-производители имеют в своем активе самый широкий спектр конфигураций отверстий, защищенных патентами, оптимизированных под различные виды тканей, в том числе, в зависимости от поведения ткани при перепадах давления и колебаниях рабочей температуры.

Таким образом, к основным преимуществам перфорированных воздуховодов можно отнести следующее:

    • Полное регулирование воздушного потока. Воздушные потоки можно перемещать в нужном направлении, обеспечивая их абсолютную однородность, которую маловероятно получить иными способами. Однородный поток легко преодолевает препятствия на своем пути -движущаяся воздушная масса послушно обтекает преграды. Наиболее ценно это качество для производственных помещений, где во множестве имеются различного рода подвижные конструкции, равно как и для помещений, организованных по принципу «открытого пространства» (от англ. open space). Если они обслуживаются традиционными системами, то перестановка относительно схемы первоначального размещения элементов оборудования может привести к серьезным нарушениям распределения воздуха с перекрытием или отклонением воздушных потоков на выходе из подающих патрубков, что потребует дополнительных затрат на модификацию и адаптацию распределительной сети к новой схеме размещения оборудования.
    • Однородность температуры. Воздух в помещении полностью вовлекается в перемешивание и в течение считанных минут выравнивается по температуре как горизонтально, так и вертикально.
    • Отсутствие сквозных воздушных течений. Правильный расчет размеров и расположения выходных отверстий позволяет получить воздушную струю оптимальной скорости и дальности на такое расстояние, что при приближении к уровню профиля человека скорость воздуха снижается ровно настолько, чтобы обеспечить полный физиологический комфорт.

Пример использования тканевых воздуховодов в промышленных помещениях
Пример использования тканевых воздуховодов в промышленных помещениях.

    • Меньшее число воздуховодов. По сравнению с традиционными канальными системами при прочих равных условиях данная система требует меньшее число воздуховодов - широта охвата перфорированного воздуховода без потери функциональной эффективности достигает 20 метров при дальности воздушной струи до 10 метров вправо и влево от канала независимо от общей длины и высоты прокладки сети.
    • Отсутствие ограничений по протяженности и форме. Воздуховоды производятся на заказ для каждого конкретного проекта по предварительно выполненным замерам и расчетам строго требуемой длины и необходимой конфигурации (круглая, полукруглая, четверть круга и т. д.) в комплекте со всей необходимой фурнитурой (соединительные колена, т-образные муфты, редукторы), крепежом под кронштейны с учетом схемы установки.
    • Отсутствие воздухоотводящей сети воздуховодов. Еще одна весьма привлекательная особенность данных воздухораспределительных систем заключается в том, что они не требуют прокладки разветвленной сети воздухоотводящих каналов. Непрерывное движение воздушной массы в помещении вдоль по оси и вокруг воздуховода обеспечивает абсолютное перемешивание воздуха и полностью предотвращает образование застойных зон. Качество воздуха будет одинаковым в любой точке помещения как по вертикали, так и по горизонтали. В силу этого достаточно предусмотреть на верхнем уровне одну централизованную шахту для удаления из помещения отработанного воздуха.
    • Возможность регулирования объемного расхода воздуха. Использование данных распределительных систем дает возможность регулировать температуру и объемный расход воздуха за счет одних лишь сетевых параметров давления без всякой запорно-регулирующей арматуры с электрическим либо ручным приводом, что позволяет существенно экономить расходы и затраты на пусконаладочные и регулировочные работы и последующее техническое обслуживание.
    • Высокий уровень противопожарной безопасности. В отношении противопожарной безопасности следует подчеркнуть, что материалы, применяемые для производства перфорированных воздуховодов, являются огнестойкими, сертифицированными по классам защиты, либо негорючими для всех объектов, где требуется использование негорючих воздуховодов (развлекательных и театрально-концертных комплексов), а также на сетях, обслуживаемых теплогенераторами горячего воздуха при прямом сгорании топлива.
    • Увеличенный срок службы. Перфорированные воздуховоды производят, как правило, из материалов, рассчитанных по своим характеристикам как на конкретную распределительную сеть, так и на микроклиматические условия, в которых они будут эксплуатироваться. Материал подбирается специально под конкретный проект и рассчитана то, чтобы в заданных условиях обеспечивалась устойчивость к воздействию внешних факторов. При необходимости материал проходит предварительную защитную и гигиеническую обработку. Заказчику могут быть предложены материалы с сертифицированной антибактериальной и антиаллергенной обработкой, предотвращающей размножение микроорганизмов, грибка и плесени. Воздуховоды легко очищать от накапливающихся в них осадков. Как правило, при правильном монтаже и корректной эксплуатации средний срок службы таких воздуховодов от первоклассных поставщиков составляет 10-15 лет.
    • Функциональная гибкость. В силу использования специальных технических тканей вес перфорированных
тканевых воздуховодов весьма незначительный и даже на сетях большого диаметра редко когда превышает 1-4 кг на погонный метр. Небольшой вес позволяет монтировать такие сети даже в зданиях старой постройки, имеющих не высокую несущую способность, либо в сверхлегких конструкциях, где они обеспечивают весьма эффективную систему распределения воздуха. Чрезвычайно интересным представляется не получивший пока должного распространения метод повышения, с их помощью тепловой производительности имеющихся старых отопительно-вентиляционных систем. Дополнительной установкой обычных вентиляторов и сети перфорированных воздуховодов температурная стратификация легко снижается до приемлемого уровня, одновременно значительно снижаются и затраты на отопление помещения. Текстильные воздуховоды легко складываются и транспортируются.

Текстильные воздуховоды в офисных помещениях
Вентиляция офисных помещений на базе тканевых воздуховодов.

    • Экономия энергоресурсов. Использование систем на основе перфорированных воздуховодов дает значительную экономию энергоресурсов, позволяя снизить эксплуатационные расходы и в режиме отопления, и в режиме кондиционирования воздуха за счет следующих характеристик:
    - минимизация тепловой стратификации по высоте помещения;
    - сокращение времени выхода сети на расчетный тепловой режим при включении;
    - возможность при помощи определенных настроек обеспечить зональное распределение воздуха или распределение, близкое к многоуровневому, не затрагивая остальные участки помещения, с соответствующим снижением установленной тепловой мощности;
    - сокращение объемного расхода воздуха по сравнению с традиционными системами при равной тепловой мощности.

В нашей стране тоже используются перфорированные воздуховоды равномерной раздачи в основном в пром зданиях для выпуска воздуха с малыми скоростями по схеме «сверху-вниз». Отверстия в них одинаковые и имеют простую форму. Если нужно подать относительно большой объем воздуха непосредственно в рабочую зону, используют эжекционные воздухораспределители, например ВЭПш, отверстия которых имеют специальную форму для эжектирования воздуха помещения. Уже на небольшом расстоянии от таких воздухораспределителей скорость воздуха падает до допустимой в рабочей зоне. В связи с этим и зона их действия ограничена.

Использование перворированных воздуховодов в спортивных комплексах
Система вентиляции крупных спортивных комплексов основана на перфорированных воздуховодах.


Статья подготовлена канд. техн. наук И. М. Квашниным по материалам указанной литературы.

Литература
1. Robert Howard. Вентиляция предприятий сферы об¬служивания // АВОК. - 2001. - № 4.
2. R. Catiglioni. Тканевые воздуховоды //АВОК.- 2004. -№3.
3. Riccardo Rispogliati. Diffusione dell'aria per grandi volumetrie // RCI. - 2007.- № 11.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ