Приточно-изпускателна вентилация: принцип на работа и особености при обзавеждане

В помещение, изпълнено с чист въздух, се диша по-лесно, работи се по-продуктивно и се спи по-дълбоко. Но да отваряте прозорец за проветряване на всеки 2-3 часа е проблематично, съгласни ли сте? Особено през нощта, когато всички членове на семейството спят сладко.

Едно от автоматизираните решения за тази задача е приточно-изтеглящата вентилация (ПВВ) на помещението. Но как да я направите правилно? Ние ще ви помогнем да изучите принципа на работа и да разберете особеностите на устройството.

В нашата статия са разгледани съставните елементи на приточно-изтеглящата система, правилата за тяхното изчисление и нормативите за въздухообмен в помещения от различен тип.

Подбрани са схеми за устройство на вентилацията, снимки с изображение на отделни елементи от системата, предоставени са полезни видеопрепоръки за изграждане на вентилационна система в частен дом със собствени ръце.

Какво е вентилация?

Колко често проветряваме стаята? Отговорът трябва да е максимално честен: 1–2 пъти на ден, ако не сме забравили да отворим прозореца. А през нощта колко пъти? Риторичен въпрос.

Съгласно санитарно-хигиенните норми общата маса на въздуха в стаята, където постоянно пребивават хора, трябва напълно да се обновява на всеки 2 часа.

Под обикновена вентилация се разбира процес на обмен на въздушни маси между затворено пространство и околната среда. Този молекулярно-кинетичен процес предоставя възможност за отстраняване на излишъците от топлина и влага с помощта на филтрационна система.

Вентилацията също така осигурява съответствие на въздуха в помещението със санитарно-хигиенните изисквания, което налага свои собствени технологични ограничения върху оборудването, което ще генерира този процес.

Вентилационната подсистема е съвкупност от технологични устройства и механизми за вземане, отвеждане, преместване и пречистване на въздуха. Тя е част от комплексната система за комуникации на помещения и сгради.

Препоръчваме да не съпоставяте понятията вентилация и климатизация – много сходни категории, които имат редица разлики.

1. Основна идея. Климатизацията осигурява поддържане на определени параметри на въздуха в затворено пространство, а именно температура, влажност, степен на йонизация на частиците и подобни. Вентилацията пък произвежда управляема подмяна на целия обем въздух чрез приток и отвеждане.
2. Главна особеност. Климатичната система работи с въздуха, който се намира в помещението и самият приток на свеж въздух може изобщо да отсъства. Вентилационната система винаги работи на границата на затвореното пространство и околната среда посредством обмен.
3. Средства и методи. За разлика от вентилацията в опростен вид, климатизацията представлява модулна схема от няколко блока, която обработва малка част от въздуха и по този начин поддържа санитарно-хигиенните параметри на въздуха в посочения диапазон.

Системата вентилация в дома може да бъде разширена до всеки необходим мащаб и осигурява, в случай на аварийна ситуация в помещението, доста бърза подмяна на целия обем въздушна маса. Това се осъществява с помощта на мощни вентилатори, нагреватели, филтри и разклонена система от тръбопроводи.

Може да Ви е интересна информацията за обустройството на вентилационен тръбопровод от пластмасови въздуховоди, разгледана в друга наша статия.

Освен основната си функция, вентилационните системи могат да бъдат част от интериора в индустриален стил, който се използва за офисни и търговски помещения, развлекателни заведения

Различават се няколко класа вентилация, които могат да бъдат разделени според начина на генериране на налягане, разпространение, архитектура и предназначение.

Изкуственото нагнетяване на въздух в системата се извършва с помощта на нагнетателни инсталации – вентилатори, въздуходувки. Чрез увеличаване на налягането в системата от тръбопроводи може да се премества газовъздушната смес на големи разстояния и в значителен обем.

Това е характерно за промишлени обекти, производствени помещения и обществени обекти с централна вентилационна система.

Генерирането на налягане на въздуха в системата може да бъде от няколко типа: изкуствено, естествено или комбинирано. Често се прилага комбиниран метод.

Разглеждат се вентилационни системи местни (локални) и централни. Локалните вентилационни системи са “точкови” тясно насочени решения за конкретни помещения, където е необходимо строго съответствие със стандартите.

Централната вентилация предоставя възможност за създаване на редовен обмен на въздух за значителен брой помещения с еднакво предназначение.

И последният клас системи: приточни, смукателни и комбинирани. Приточно-смукателните вентилационни системи осигуряват едновременен приток и изсмукване на въздух в пространството. Това е най-разпространената подгрупа вентилационни системи.

Такива конструкции осигуряват лесно мащабиране и обслужване за най-разнообразни помещения от промишлен, офисен и жилищен тип.

Физическа основа на вентилационната система

Приточно-смукателната вентилационна система представлява многофункционален комплекс за свръхбърза обработка на газовъздушна смес. Въпреки че това е система за принудителен транспорт на газ, в основата й стоят напълно обясними физични процеси.

За създаване на ефект от естествена конвекция на въздушните потоци, източниците на топлина се поставят максимално ниско, а смукателните елементи – в тавана или под него.

Самата дума “вентилация” е тясно свързана с понятието конвекция. Тя е един от ключовите елементи при движението на въздушните маси.

Конвекцията е явление на циркулация на топлинна енергия между студени и топли газови потоци. Съществува естествена и принудителна конвекция.

Малко училищна физика за разбиране на същността на случващото се. Температурата в стаята се определя от температурата на въздуха. Носители на топлинна енергия са молекулите.

Въздухът е многомолекулна газова смес, която се състои от азот (78%), кислород (21%) и останали примеси (1%).

В затворено пространство (помещение) имаме нееднородност на температурата по отношение на височината. Това се дължи на нееднородността на концентрацията на молекулите.

Като се има предвид равномерността на налягането на газа в затворено пространство (помещение), съгласно основното уравнение на молекулярно-кинетичната теория: налягането е пропорционално на произведението на концентрацията на молекулите и тяхната средна температура.

Ако налягането е еднакво навсякъде, тогава произведението на концентрацията на молекулите и температурата в горната част на стаята ще бъде еквивалентно на същото произведение на концентрацията и температурата:

p=nkT, n_горе*T_горе=n_долу*T_долу, n_горе/n_долу=T_долу/T_горе

Колкото по-ниска е температурата, толкова по-голяма е концентрацията на молекулите, а следователно и по-голяма е общата маса на газа. Затова се казва, че топлият въздух е “по-лек”, а студеният — “по-тежък”.

Правилната вентилация в съчетание с ефекта на конвекцията може да поддържа в помещението зададения температурен режим и влажност в периодите на автоматично изключване на основното отопление.

Във връзка с гореизложеното става ясен основният принцип на устройството на вентилацията: подаването (притокът) на въздух обикновено се оборудва отдолу на помещението, а отвеждането (смукателната) — отгоре. Това е аксиома, която трябва да се вземе предвид при проектирането на вентилационната система.

Особености на приточно-изтеглящата вентилация

Приточно-смукателната вентилация взаимодейства с два различни по състав и предназначение потока въздух, които впоследствие се обработват.

В ПСВ цялото необходимо оборудване и допълнителни системи са разположени в единен корпус, който може да се монтира вътре в лоджията, на тавана, на стената отвън на къщата и т.н.

Специалната конструкция на инсталацията предоставя широки възможности за осигуряване на вентилиране на практически всякакъв брой стаи в сградата.

Освен основната функция за преместване на въздух, приточно-смукателната вентилация включва следния арсенал от помощни подсистеми и допълнителни функции.

Сред които са следните:

• охлаждане и затопляне на въздуха;
• йонизация и овлажняване на частици;
• обеззаразяване и филтрация на въздуха.

Нека разгледаме типичния работен цикъл на приточно-смукателната вентилационна система, която се базира на двуконтурен модел на транспортиране.

На първия етап се извършва засмукване на студен въздух от околната среда и изсмукване на топъл въздух от помещението. И от двете страни въздухът преминава през система за почистване.

След това студеният въздух се подава към калорифер (нагревател) — характерно за ПСВ с рекуперация на топлина. Освен това топлината на студения газ се предава от изходящия топъл въздух — характерно за обикновените системи.

След нагряване и обмен на топлина, изходящият отработен въздух се отвежда през външен канал, а нагрятият свеж въздух се подава в помещението.

Популярната компоновка на вентилационния модул включва топлообменна камера (рекуператор), в която се извършва обмен на топлинна енергия между противоположни въздушни потоци. Във всеки случай всеки поток преминава през двойна филтрационна система.

Основните принципи на работа на приточно-смукателната вентилация са ефективност и икономия.

Класическата схема на приточно-смукателната вентилация има следните предимства:

• висока степен на пречистване на входящия поток
• достъпна експлоатация и поддръжка на сменяемите елементи
• цялостност и модулност на конструкцията.

За разширяване на функционалността приточно-смукателните инсталации се оборудват с помощни блокове за управление и контрол, филтърни системи, сензори, автотаймери, шумозаглушители, сигнализатори за претоварване на електродвигателите, рекуперативни блокове, поддони за кондензат и др.

Динамични параметри на вентилацията

С проектирането на вентилационната система са свързани доста въпроси, тъй като при грешно изчисление на характеристиките от съвсем икономичен вентилационен комплекс може да се получи разточителен “монстър” на енергийните ресурси.

Което пряко влияе върху финансовите разходи за неговата поддръжка. В резултат на това самата идея за икономична експлоатация на оборудването не се разглежда.

Основното натоварване на вентилационната система пада върху вентилатора. Производителността на вентилатора зависи от формата на импелера (колело с лопатки), качеството на материалите и сглобяването на оборудването.

За да се проектира правилно приточно-смукателната вентилация, се препоръчва да се извършат алгебрични изчисления на производителността на инсталацията и динамичните параметри на въздушните потоци.

Има няколко различни методики и алгоритми за изчисления, но на нашето внимание ще бъде представен един от най-простите и надеждни варианти.

Всичко, свързано с второстепенните процеси на овлажняване, допълнителна йонизация и вторично пречистване на този етап, може да не се отчита.

Нормативи за устройство

Не е рационално да се изброява пълният списък на санитарните норми и правила (СНиП), които се отнасят до различните вентилационни системи, тъй като материалът би стигнал за няколко книги, но е необходимо да се знаят основните константи за жилищни и офис помещения.

Що се отнася до офисните помещения, при изграждането на вентилационната система основното внимание се обръща на помещенията, в които ще се намира персоналът на офиса.

Освен това, всички стандарти се посочват на база на един човек. В класическа офисна сграда на един етаж се намира пълен набор от помещения с разнообразно предназначение.

Например, в кабинета за един час трябва да се извърши подмяна на 60 кубически метра въздух, в операционните зали — 30-40 м³, в тоалетната — 70 м³, в стаята за пушене — над 100 м³, в коридорите и фоайетата — 10 м³.

Съгласно общите санитарни норми за жилищни помещения, за един час се извършва пълна подмяна на въздушната маса в количество от 30 м³ на човек — изчисление по броя на обитателите.

Съществува още един подход за изчисляване на обема на въздуха — по площ. На всеки квадратен метър от жилищното пространство се падат 3 м³.

Отделно трябва да се спомене вентилацията на промишлени обекти и складови хангари — 20 м³ на единица площ. В такива огромни помещения вентилационните системи се изграждат на базата на многокомпонентна система от сдвоени вентилатори (4, 8, 16 или повече броя в рамка).

За останалите помощни помещения има готови нормативни параметри. Така, кухня с електрическа печка — над 60 м³, с газова печка — над 80 м³, баня — не по-малко от 25 м³ и т.н.

Освен това, трябва да се помни, че за жилищните стаи скоростта на въздушните потоци е не повече от 2 m/s, а за кухнята и тоалетната скоростта трябва да бъде 4-6 m/s.

Формули и пояснения към тях

Преминаваме директно към характеристиките и формулите. Изчисленията се извършват на няколко етапа, като на всеки от тях изчисляваме една от характеристиките на вентилационната система.

Работен обем на въздуха

Нека разгледаме изчисляването на работния обем на въздуха (м³/ч).

За офиса препоръчваме да се направи изчисление по брой хора:

V=35*N,

Където N е броят на хората, които се намират едновременно в помещението.

За апартаменти и частни къщи е необходимо да се направи изчисление спрямо обема на жилищното пространство:

V=2*S*H,

Където: 2 е коефициентът на кратност на обмена на въздух за единица време (за 1 час); S е жилищната площ; H е височината на помещенията.

Изчисляване на сечението на въздуховода

Сечението на въздуховода за вентилация се изчислява в см². Главните въздуховоди биват два типа по сечение: кръгли и правоъгълни.

Площта на сечението на тръбата се изчислява по съотношението:

S_сечен=V*2,8/ω

Къде: S_сеч. — площ на сечението; V — обем на въздуха (м³/ч); 2,8 — коефициент за съгласуване на размерите; ω — скорост на потока в магистралата (м/с).

Скоростта на въздушния поток, преминаващ по магистралата, обикновено е еквивалентна на 2-3 м/с.

След като изчислите площта на сечението на въздуховода, можете да определите диаметъра за кръгъл или ширината/височината за правоъгълен въздуховод. Знаейки ширината, можем да намерим височината на сечението и обратно. Диаметърът на кръглото сечение ще бъде равен на √4*S_сеч./π

Брой и размер на дифузорите

Нека разгледаме как да изчислим броя и размера на дифузорите. Размерите на разпръсквача обикновено се избират 1,5-2 пъти по-големи от площта на сечението на основната магистрала.

С броя на дифузорите е малко по-сложно, те се изчисляват по формулата:

N=V/(2820*ω*d²),

Къде: N – търсеният брой дифузори; V – дебит на въздушната маса (м³/ч); ω – скорост на въздушния поток (м/с); d – диаметър на дифузора (м), ако е кръгъл.

Ако дифузорът е с правоъгълно сечение, тогава:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Къде: π — числото Пи, a и b — размери на сечението.

Параметри на производителността на инсталацията

Известни са две най-важни характеристики на вентилационния блок — мощност и степен на генерираното налягане. Мощността на вентилационната станция се изчислява така:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Къде: ΔT — делта на температурите на въздуха на входа/изхода (°С); V — дебит на въздушната маса (м³/ч); Cv — топлинен капацитет на въздуха (0,336 Вт*ч/м³*°С).

Генерираното налягане се определя по характеристичната крива на производителността на главния вентилатор.

Този параметър трябва да бъде еквивалентен на аеродинамичното съпротивление на въздушната мрежа. Производителите на вентилатори предоставят графика на кривата в техническия паспорт на изделието.

Освен това, не е маловажно да имате обща представа за нагревателя на входящия въздушен поток — калорифера. Това е обособена част от вентилационната система, където се извършва нагряването на въздуха. Преминавайки, например, през топлинен радиатор, въздухът по този начин се нагрява.

Калорифер, в който нагряването става чрез радиатор и обмен на топлинна енергия с изпускателния поток, се нарича рекуператор. Съществуват едно- и многосекционни рекуператори, които позволяват смесването на въздушни потоци с голяма разлика в техните входни температури.

В заключение трябва да споменем за напрежението на захранващата мрежа за вентилационния блок. Препоръчва се да се използва мрежа с напрежение 380 V, тя ще осигури надеждна експлоатация на инсталация с всякаква мощност.

Специфика на инсталиране на механична вентилация

Монтажът на вентилационна уредба от приточен тип, домашният майстор без съмнение може да се справи без да привлича работници.

Все пак трябва да се помни, че работите се извършват на опасна за неопитния изпълнител височина. Затова е по-добре да се привлекат тези, които имат опит, инструменти и предпазни средства за изпълнение на следните етапи:

След приключване на съвсем нелесните манипулации по монтажа на самата приточна уредба, остава само да я свържат към комуникациите.

Нека разгледаме по-подробно този процес с помощта на следната фотоподборка.

Информацията за последователността на монтаж на принудителни вентилационни инсталации ще помогне да се избегнат много груби грешки, допускани от неопитни монтажници.

Особености на изграждане на естествена ПВВ

При разработката на качествена естествена приточно-изпускателна вентилация, повечето специалисти спазват някакъв “устав” на проектно-монтажните работи.

Тези правила помагат да се създадат наистина ефективни и икономични решения дори за най-нестандартните разположения на стаи и помощни помещения в частна къща и многостаен апартамент в многоетажна сграда.

По време на проектирането на вентилацията трябва да се опитате да създадете естествено течение на въздух от жилищните стаи през коридорите към тоалетната и кухнята

Коридорите в този случай играят ролята на проточни пространства. Затова главният вентилационен блок на системата трябва да се разположи в центъра на къщата, в горната част на коридорите или помощните помещения.

Например, вентилационен модул за 2-етажна частна къща може да се разположи на първия етаж в горната част на помощно помещение или основен коридор. За 1-етажна къща, като вариант, в долната част на тавана.

При полагане на главния тръбопровод, трябва да се помни, че приточният въздух трябва да отива в жилищните стаи, а изпускателният – да излиза през кухните и помощните помещения.

Затова приточните дифузори се разполагат на условната граница “стая-среда”, а изпускателните – в кухнята, банята, помощното помещение, тоалетната.

Дифузорът съчетава две функции: равномерно разпределение на свежия и отвеждане на вече използвания въздух. Те биват с най-различна форма. Изработват се от тънколистов метал и пластмаса.

Съществуват забележки относно височината на разположение на входните и изходните въздушни отвори. Изходът на вентилационната система се разполага задължително над нивото на покрива на сградата.

Това ще предпази ПВВ от вторично засмукване на току-що изведен въздух през изпускателните отвори.

Заборът на свеж въздух трябва да се извършва на височина не по-малка от 2 метра от повърхността на земята.

Защото малки абразивни частици и прах могат да се издигат с помощта на ветрови потоци на височина над 1 метър и да влизат в приточните дифузори, като по този начин бързо запушват филтрите за първично пречистване.

Изводи и полезно видео по темата

Във видеото се разказва и демонстрират особеностите на проектирането и монтажа на ПВВ в частна къща:

Още един нагледен пример за готово решение за вентилация на частна 1-етажна дървена къща:

Обобщавайки гореизложената информация, отбелязваме, че приточно-изпускателната вентилация е система, която не е сложна за проектиране, достъпна за закупуване и монтаж.

Вентилацията в съчетание с отоплителната система позволява да се организира баланс на свеж и топъл въздух в помещението.

Вие занимавали ли сте се с изграждането на вентилация на вилата? Или знаете тайните на проектирането и монтажа на вентилационна система в апартамент? Споделете, моля, своя опит – оставете вашите коментари към тази статия.