Вентиляционные системы и виды вентиляции

   Для нормальной работоспособности человеку необходим чистый воздух.
К сожалению, предусмотренная в большинстве жилых помещений система вентиляции воздуха не обеспечивает необходимый для нормальной жизнедеятельности воздухообмен. А после того, как в строительстве начали широко применять герметичные стеклопакеты и монолитный бетон, современные дома совсем перестали пропускать внутрь себя свежий воздух. Следствием плохой вентиляции является чрезмерная влажность, неприятные запахи из кухни и туалетных комнат, затхлый воздух. А при открытой форточке проникает загазованный воздух, пыль, шум, сквозняки. Все это в той или иной мере ухудшает микроклимат помещений, в которых человеку приходится проводить большую часть своего времени.
  Для эффективного устранения вредных веществ из воздуха  рекомендуется установка вентиляционного оборудования. Вентиляция помогает создавать и контролировать благоприятные условия для эффективной и здоровой жизнедеятельности человека (поддержание постоянной температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха, допустимой концентрации вредных примесей). И если о необходимости присутствия в доме кондиционера еще можно поспорить, то наличие хорошей вентиляции – непременное требование к качественному жилью. Системы вентиляции предназначены для комфортных условий жизни деятельности в помещениях различного назначения. 

Вентиляционные системы можно разделить на несколько видов:
1) системы вентиляции с естественным и искусственным побуждением (различаются по способу создания давления для перемещения воздуха);
2) приточные и вытяжные системы вентиляции (различаются по назначению);
3) местные и общеобменные (различаются по зоне обслуживания);
4) канальные и бесканальные системы вентиляции (различаются по конструктивному исполнению).

 Естественная вентиляция
  Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:
- вследствие разности температур наружного и воздуха в помещении;
- из-за от разности давлений «воздушного столба» между нижним уровнем (помещением) и верхним уровнем (вытяжным устройством, установленным на кровле здания);
- в результате воздействия так называемого ветрового давления.
  Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного оборудования и расхода электрической энергии. Однако эффективность такого вентиляционного оборудования  зависит от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра), поэтому они не могут считаться надежными.
 
Механическая вентиляция
  В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Аппараты искусственной вентиляции могут подавать и удалять воздух в требуемых количествах из локальных зон помещения независимо от изменяющихся условий окружающей среды. Но затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. По способу подачи воздуха и его удаления из помещения вентиляционные системы делятся на приточные, вытяжные или приточно-вытяжные. Выбор необходимой системы вентиляции зависит от назначения, объема и конкретных особенностей помещения (наличия и характера источника загрязнений, количества людей, планировки и т. д.). 

Приточные системы вентиляции
  Приточная вентиляция предназначена для подачи воздуха в помещение. Свежий воздух подается, как правило, после предварительной подготовки, которая может включать очистку, подогрев, охлаждение и увлажнение. Вентиляционное оборудование может размещаться в одном корпусе или набираться из отдельных элементов: вентиляторов, фильтров, калориферов, охладителей, клапанов. Необходимым элементом является система воздуховодов и распределителей воздуха (решетки, диффузоры и др.). Производительность приточных установок может изменяться от нескольких десятков (мини-приточки) до нескольких десятков тысяч (центральные приточные установки) кубических метров воздуха в час. Нагревающий элемент (калорифер) обеспечивает в зимнее время подогрев свежего воздуха до необходимой температуры для подачи его в помещение. 

Как работает приточная вентиляция
  Типовая приточная механическая вентиляционная система состоит из следующих компонентов:
1. Воздухозаборная решетка. Через нее наружный воздух поступает в систему вентиляции. Эти решетки, как и другие элементы вентиляционной системы, бывают круглой или прямоугольной формы. Воздухозаборные решетки не только выполняют декоративные функции, но и защищают систему вентиляции от попадания внутрь капель дождя и посторонних предметов.
2. Воздушный клапан. Служит для предотвращения попадания в помещение наружного воздуха при выключенной системе вентиляции. Воздушный клапан особенно необходим зимой, поскольку без него в помещение бесконтрольно будут проникать холодный воздух и снег. Как правило, в приточных системах вентиляции устанавливаются воздушные клапаны с электроприводом, что позволяет полностью автоматизировать управление системой: при включении вентилятора клапан открывается, при выключении – закрывается.
3. Фильтр. Этот элемент необходим для защиты как самой системы вентиляции, так и вентилируемых помещений от пыли, пуха, насекомых. Обычно в системе устанавливается один фильтр грубой очистки, который задерживает частицы величиной более 10 мкм. Если к чистоте воздуха предъявляются повышенные требования, то дополнительно могут быть установлены фильтры тонкой очистки (для частиц до 1 мкм) и особо тонкой очистки (задерживают частицы до 0,1 мкм). Фильтрующим материалом в фильтре грубой очистки служит ткань из синтетических волокон, например акрила. Фильтр необходимо периодически очищать от грязи и пыли, обычно не реже 1 раза в месяц.
4. Калорифер или воздухонагреватель. Предназначен для подогрева воздуха, который подается с улицы в зимнее время. Калорифер может быть водяным (температура горячей воды должна быть не менее 70°С) или электрическим. Для небольших приточных установок выгоднее использовать электрические калориферы, поскольку установка такой системы требует меньших затрат. Для больших помещений (площадью более 100 м2) желательно использовать водяные нагреватели, иначе затраты на электроэнергию окажутся очень большими. Для значительного снижения затрат на подогрев холодного воздуха используется рекуператор – устройство, в котором холодный приточный воздух нагревается за счет теплообмена с удаляемым теплым воздухом. Воздушные потоки при этом не смешиваются.
5. Шумоглушитель. Поскольку вентилятор является источником шума, рядом обязательно устанавливают шумоглушитель, чтобы предотвратить распространение шума по воздуховодам. Основным источником шума при работе вентилятора являются турбулентные завихрения воздуха на его лопастях, то есть аэродинамические шумы.
6. Вентилятор. Служит для подачи свежего воздуха в помещение и создания необходимого давления воздушного потока в сети.
7. Воздуховоды. После выхода из шумоглушителя обработанный воздушный поток готов к распределению по помещениям. Для этих целей используется воздухопроводная сеть, состоящая из воздуховодов и фасонных изделий (тройников, поворотов, переходников). Основными характеристиками воздуховодов являются площадь сечения, форма (круглая или прямоугольная) и жесткость (бывают жесткие, полугибкие и гибкие воздуховоды). Скорость потока в воздуховоде не должна превышать определенного значения, иначе воздуховод станет источником шума. Поэтому размер воздуховодов подбирается исходя из расчетного значения воздухообмена и максимально допустимой скорости воздуха. Жесткие воздуховоды изготавливаются из оцинкованной жести и могут иметь круглую или прямоугольную форму. Полугибкие и гибкие воздуховоды имеют круглую форму и изготавливаются из многослойной алюминиевой фольги. Круглую форму таким воздуховодам придает каркас из свитой в спираль стальной проволоки. Такая конструкция удобна тем, что воздуховоды при транспортировке и монтаже можно складывать «гармошкой». Недостатком гибких воздуховодов является высокое аэродинамическое сопротивление, вызванное неровной внутренней поверхностью, поэтому их используют только на участках небольшой протяженности.
8. Распределители воздуха. Через воздухораспределители воздух из воздуховода попадает в помещение. Как правило, в качестве воздухораспределителей используют решетки (круглые или прямоугольные, настенные или потолочные) или диффузоры (плафоны). Помимо декоративных функций воздухораспределители служат для равномерного рассеивания воздушного потока по помещению, а также для индивидуальной регулировки воздушного потока, направляемого из воздухораспределительной сети в каждое помещение.
9. Системы регулировки и автоматики. Последним элементом вентиляционной системы является электрический щит, в котором обычно монтируют систему управления вентиляцией. В простейшем случае система управления состоит только из выключателя с индикатором, позволяющего включать и выключать вентилятор. Однако чаще всего используют систему управления с элементами автоматики, которая включает калорифер при понижении температуры приточного воздуха, следит за чистотой фильтра, управляет воздушным клапаном и т. д. В качестве элементов системы управления используют термостаты, гигростаты, датчики давления и т. п. 
Управление приточной вентиляцией
  Для вентиляции квартир и небольших офисов сегодня активно используются небольшие системы вентиляции: сеть воздуховодов с приточной установкой. Управлять современным вентиляционным оборудованием удобно и просто. При помощи выносного пульта управления можно осуществить пятиступенчатую регулировку подачи воздуха, в зимнее время плавно регулировать температуру от 5 до 28°С.  Кроме того, некоторые приборы имеют таймер, осуществляющий включение установки в определенный день недели или время суток. Предусмотрена также возможность подключения внешнего вытяжного вентилятора. Автоматика обеспечит синхронное включение и выключение приточного и вытяжного вентиляторов. На случай аварии управление оснащено системой защиты. Агрегат надежно защищен от перегрева. В обмотку электродвигателя вентилятора встроена тепловая защита. При срабатывании она останавливает вентилятор, сигнализируя аварийной лампой. Нагревательные элементы калорифера оборудованы термостатами, предохраняющими от перегрева и пожара. Также приточные системы вентиляции дополнительно можно укомплектовать дифференциальным манометром, предназначенным для измерения перепада динамического давления в воздушном потоке на участке воздушного фильтра, и отсечным клапаном, монтируемым на приточном участке воздуховодов. При остановке работы агрегата заслонка при помощи привода автоматически блокирует поступление наружного холодного воздуха в помещение. 

Вытяжные системы вентиляции
  Предназначаются для удаления загрязненного воздуха. Искусственная вытяжная вентиляция, как правило, проще приточной и может состоять из одного вытяжного вентилятора или даже естественной вытяжки, если объем помещения невелик. Однако при работе одновременно на несколько помещений или на помещение сложной планировки требуется организация заборной сети воздуховодов, по которым воздух при помощи вентилятора будет удаляться наружу. 

Приточно-вытяжные системы вентиляции
  Наиболее частый и эффективный вариант устройства вентиляционной системы, при которой воздух в помещение подается приточной системой, а удаляется вытяжной. Обе системы вентиляции работают одновременно. При этом их производительность должна быть одинаковой, чтобы исключить разницу воздушного давления внутри и снаружи помещения, приводящей к эффекту «хлопающих дверей». Приточно-вытяжные системы аналогично приточным могут разрабатываться как на базе вентиляционных установок, так и состоять из отдельных элементов. Борьбу с вредными веществами, содержащимися в воздухе помещений, обычно ведут при помощи местной или общеобменной вентиляции. 

Общеобменная вентиляция
  Если выделяющиеся в помещении тепло, влага, газы, пыль, запахи или пары жидкостей поступают непосредственно в воздух всего помещения, то устанавливают общеобменную вентиляцию. В этом случае рассчитывается объем вытяжного воздуха таким образом, чтобы после его замещения приточным загрязнение воздуха упало бы до величин предельно допустимой концентрации (ПДК). Обычно из помещения извлекается такое же количество воздуха, какое в него и подается. Однако бывают случаи, когда общий приток воздуха не равен вытяжке. Так, например, из помещений, в которых выделяются пахучие вещества или ядовитые газы, извлекается больше воздуха, чем подается через приточную систему, для того чтобы вредные газы и запахи не распространялись по всему зданию. Недостающий объем воздуха подкачивается через открытые проемы наружных ограждений или из соседних помещений с более чистым воздухом. 

Местная вентиляция
  Местная (локализующая) вентиляция работает по несколько иному принципу: все вредные вещества удаляются из помещения непосредственно в том месте, где они образуются. Зачастую проблему вентиляции помещения решают с помощью комбинированной системы. В состав комбинированной системы вентиляции входят как общеобменная вентиляция, так и местные вытяжные системы. 

Канальная и бесканальная вентиляция
  Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы) либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при установке вентилятора в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции.