Что такое вентиляция и какая она бывает?
Для ежедневного проживания в доме постоянный приток свежего воздуха является обязательным фактором. В этой статье мы рассмотрим, что такое вентиляция, какие бывают системы вентиляции и как правильно организовать приток свежего воздушного потока в помещение и рассчитать нормы воздуха на человека.
Качество воздуха играет большую роль в самочувствии человека, его настроении и качестве сна. Для поддержания необходимого химического состава, свойств и для удаления посторонних частиц применяется система вентиляции. Осуществляется это путем образования воздухообмена естественным или принудительным путем. Например, при отсутствии естественной циркуляции микроклимата в ванной комнате формируется зона высокой влажности с образованием конденсата, что со временем способствует появлению грибка. Его наличие может значительно повлиять на здоровье, так как плесневелые грибы вырабатывают микротоксины, которые и приводят со временем к заболеваниям.
Назначение вентиляции — организация воздухообмена в заданном закрытом пространстве. Даже в переводе с латинского ventilatio — проветривание, что говорит само за себя. Она способствует притоку свежей воздушной массы в дом и отводит загрязнения через вытяжные каналы. Характеристики и состав системы может меняться в зависимости от назначения объектов. Для производственных цехов главной целью является удаление вредных веществ из пространства цеха и приток свежего, наружного воздуха. В общественных и жилых зданиях в первую очередь необходимо поддерживать необходимый уровень кислорода и замещать использованный воздух чистым.
Для начала будет правильно разделить виды систем вентиляции на приточную и вытяжную. Совместная работа этих видов должна приводить к равному объему поступаемой и удаляемой воздушной массы. При правильно работе использованные массы полностью замещаются свежими. В противном случае образуются зоны пониженного или повышенного давления, что способствует к повышенному движению воздушной массы через щели в окнах и дверях.
Размещение приточной и вытяжной систем зависит от требований к помещению. В жилых домах, как правило, вытяжные воздуховоды организуются в ванных комнатах, туалетах и на кухне, а приток осуществляется за счет поступления через окна в жилых комнатах. Между комнатами воздушная среда может циркулировать через щели под дверьми или специальные решетки.
Рассмотрев типы вентиляции по направлению движения, далее вентиляцию классифицируют по способу движения массы и области обслуживания:
Такой вид вентиляции не использует механического оборудования и работает путем дополнительно побуждения к движению за счет:
Такая система наиболее дешевая, но и способов управления практически нет, максимум открыть окно или двери в комнате. При отсутствии разницы температур, давления или ветра — движение потока может не происходить вовсе. Такой вариант чаще всего используется в многоквартирных домах городского типа. Но за счет повсеместной установки стеклопакетов, которые могут абсолютно не пропускать воздух, качество такой системы значительно уменьшается. Для восстановления правильной работоспособности можно ставить окно на режим микропроветривания или установить специальные приточные клапаны, которые подают свежий микроклимат в комнате.
При таком виде вентиляции движение воздушной массы осуществляется электрическими вентиляторами, которые бывают радиальными или осевыми.
Тут тоже можно выделить несколько подтипов:
Первые два подхода, как уже известно, используются и в естественной вентиляции. А вот последний вариант возможен только при искусственной вентиляции. Особенность такого варианта в том, что используется одно и то же оборудование для обоих веток комплекса.
В механических системах используются не только вентиляторы, но еще большое количество другого оборудования: фильтры, нагреватели, решетки, тепловые насосы, клапаны, демпферы. С помощью комплекса устройств возможна регуляция входящей и выходящей массы, очистка и ее нагрев.
Использование приточно-вытяжных установок повышает энергоэффективность комплекса в целом. Такие установки могут состоять как из двух самостоятельных блоков, так и из одного. В первом варианте работа происходит без рециркуляции воздушной среды и называется разомкнутой, во втором же случае система замкнута и в ней присутствует рециркуляция.
За счет рециркуляции значительно экономится электроэнергия, которая идет на нагрев воздушной среды в зимний период времени. Приточная масса смешивается с удаляемой, и возвращается обратно в комнату. Таким образом, нагрев требуется значительно меньшему объему поступающей воздушной среды. Такой вариант возможен только в случае, если воздушная масса, отходящая от помещения, не содержит вредных вещество и токсичных примесей.
Также возможен вариант приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией, когда тепло выходящей массы передается через специальные узлы — рекуператоры, не смешиваясь с притоком.
Рекуператоры можно разделить на следующие категории:
Самый распространенный тип рекуператора. Передача тепла в таком рекуператоре происходит через пластины, которые разделяют входящий и выходящий потоки. Производятся такие установки из алюминия, нержавеющей стали, пластика или бумаги. Алюминиевые — универсальный вариант по соотношению цены и эффективности. Отличие алюминиевых и нержавеющих лишь в том, что последние используются в помещениях с агрессивными средами, чтобы исключить окисление и последующее образование ржавчины. Пластиковые мало чем уступают алюминиевым, стоят дороже, но с более высоким КПД.
Стоит учитывать, что пластиковые и бумажные рекуператоры имеют ограничения по размерам за счет более низкой прочности, нежели металлические. Поэтому применяются они исключительно в бытовых строениях, а алюминиевые и нержавеющие эффективны при использовании в промышленных зданиях. Бумажные рекуператоры имеют низкую цену, и за счет того, что бумага передает влагу — имеется возможность передачи конденсата одного потока другому без смешивания, что позволяет не покупать увлажнители. Другие материалы, отличные от бумаги, лишены такой возможности. Но у бумажных есть и недостаток — хрупкий материал и если конденсат превратится в лед на поверхности бумаги, произойдет разрыв. Она способна накапливать и передавать запахи, что при установке, например, в санузле, может давать неприятный результат.
При таком варианте роторный теплообменник вращается с определенной скоростью поочередно пересекая области входящего потока и исходящего. Барабан при вращении поглощает тепло исходящей массы путем нагрева множества мельчайших сот ротора. Далее при повороте эти соты попадают в зону входящего потока и происходит передача накопленного тепла. Таким образом, тепло из вытяжного воздуха передается в приточный. За счет того, что области рекуператора за одни цикл проходят через приточный и вытяжной каналы — происходит передача конденсата. Это является плюсом, как и с пластинчатым бумажным рекуператором. Но в отличие от бумажного он не боится обмерзания.
Процент рекуперации такого типа от 80 до 90 процентов. При выборе роторного рекуператора стоит помнить, что при таком механизме происходит незначительное смешение потоков, порядка 10 процентов. По этой причине использование в помещениях с посторонними запахами крайне нежелательно. Например, при использовании в туалете кафе или ресторана неприятный запах из вытяжного потока уборной попадет в общую приточную систему и распространится на всю площадь комплекса.
Чаще всего являются самодельными и требуют отдельной сборки. Посредством трубок с гликолем и насоса передается тепло от теплообменника с выходным потоком на теплообменник с приточным. При таком варианте теплообменники находятся на некотором расстоянии друг от друга и гликоль выступает в виде проводника тепла.
Эффективность таких установок сравнительно низкая, около 60% и используются они в основном на производственных цехах, где невозможно совместить приточный и вытяжной потоки.
Самый современный тип рекуператора. Отчасти схож с предыдущим по конструкции, но вместо гликоля используется фреон, а насос заменяется компрессором. Используются, как правило, вместе с роторным либо пластинчатым теплообменником. Имеет 4 патрубка — два на вход воздушной массы, и два на выход.
В системе используется двойной цикл утилизации тепла или холода из воздуха, что позволяет дополнительно отапливать комнаты зимой или охлаждать летом. Но высокая цена делает его не столь популярным, нежели предыдущие варианты.
Такой вид вентиляции, при котором в определенной точке помещения обеспечивается подача воздушной смеси или отвод вредных частиц за пределы здания. Самый простой и узнаваемый вариант — установка вытяжки над варочной поверхностью, чтобы запахи от приготовления еды не задерживались в доме. Похожие комплексы применяются и в промышленности, например над станками и сварочными аппаратами, но там несколько другая конструкция, размеры и мощности.
При наличии встроенного гаража в частном доме желательна установка местной вытяжной системы для отвода отработанных газов. В противном случае газы и прочие сторонние запахи способны проникать в жилые комнаты, например через щели в дверях.
Также бывают и местные приточные системы, которые помогают с подачей чистого воздуха к рабочим местам. Они также способствуют снижению температуры потока в определенной зоне или изменению направления воздушного потока и созданию воздушной преграды (воздушные завесы).
В отличие от местной, предназначена для циркуляции микроклимата в помещении в целом. Общеобменную также можно разделить на приточную и вытяжную. Вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего объема закрытого пространства, а приточные подают по всему объему вентилируемого помещения.
Приточная общеобменная вентиляция путем подачи воздушного потока выравнивает уровень тепла и влаги, разбавляет содержание вредных паров и газов, не удаленных вытяжной, а также организует поток, комфортный для дыхания человека.
Если приточный воздух поступает с более низкой температурой чем требуется — организуют подогрев в системе, прежде чем воздушная масса окажется в помещении.
Количество воздуха, входящего через приточную систему должно полностью компенсировать работу всех вытяжных систем.
Для разных условий в помещениях существуют свои нормы при проектировании. Коридор необходимого воздуха на человека находится в пределах от 20м3/ч до 80м3/ч.
Минимальный уровень в 20м3/ч предполагает нахождение человека в помещении не более двух часов при отсутствии физических нагрузок. Простой пример — кинотеатр, где люди в состоянии покоя в течение двух часов смотрят фильм.
Максимальный предел в 80м3/ч проектируется для помещений, в которых присутствую активные физические нагрузки, например в тренажерных залах, закрытых спортивных площадках.
Но 80м3/ч должно быть учтено для каждого человека. Т.е. при проектировании в помещении, где будут, например, заниматься спортом 3 человека, объем должен быть 240м3/ч.
Следующий уровень — 60м3/ч, который чаще всего используется в различных производственных цехах, где люди подвержены умеренным физическим нагрузкам.
И самый частый случай — 30м3/ч. Это норма минимального количества воздуха на каждого человека в обычных жилых домах и квартирах.
Каждый проект индивидуален и нормы количества воздуха на человека могут изменяться в зависимости от физиологических особенностей проживающих. Например, высоким и крупным людям требуется больше воздуха для жизнедеятельности организма, нежели людям маленького роста. В первом варианте порог можно повысить до 40м3/ч, в то время как во втором варианте 30м3/ч будет достаточно.
Частная ошибка новичков или людей, которые не занимались проектированием раньше — определение производительности вентиляционной установки всего дома только лишь по количеству проживающих людей. То есть, будет ошибкой выбор производительности вентустановки из расчета 90м3/ч на 3 человека в доме. Количество необходимого воздуха проектируется для человека в определенной комнате. Следовательно, проживающий должен получить норму в 30м3/ч в каждой комнате дома.
При проектировании вентиляционного комплекса в частном доме, квартирном помещении или производственном цеху стоит представлять принцип работы каждого вида вентиляции. Их принцип работы может отличаться, но в целом они способствуют или притоку свежего потока с определенными качественными характеристиками, такими как влажность, температура, содержание примесей, или отводу вредных или отработанных масс за пределы помещения.
В современных реалиях возможно недостаточным использование только лишь естественной вентиляции, так как повсеместное использование абсолютно герметичных пластиковых окон практически исключает естественную циркуляцию микроклимата между комнатами и внешней средой. Для таких вариантов предусматривают приточно-вытяжные установки.
Установки рекуперации позволяют в перспективе экономить на отоплении за счет передачи тепла, в некоторых случаях влажности, от отходящего потока входящему. Это позволяет замещать отработанные массы свежим воздухом со схожими характеристиками по теплу и влаге и поддерживать требуемый микроклимат в помещении без дополнительных устройств.
