Классификация систем механической вентиляции

    Содержание. 
 
 

1. Введение                                                                                            с. 3.
2. История развития систем вентиляции                                            с.3.
3. Основная часть.

   1. Общие сведения о вентиляции                                                       с.6.

    2. Естественная вентиляция                                                                       с.8.

    3. Классификация систем механической вентиляции.

              3-1. Механическая вентиляция                                                        с.9 .

    3-2. Классификация вентиляционных систем по назначению             с.10.

    3-3. Классификация вентиляционных систем по зоне обслуживания  с.12.

3-4. Классификация вентиляционных систем по конструктивному исполнению                                                                                               с.15.

4. Заключение                                                                                     с.15.   

Список использованной литературы                                            с.17. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение.

         Здоровье и работоспособность  человека напрямую зависят от  атмосферы, в которой он находится,  от условий микроклимата и  воздушной помещения, где он  проводит своё время. За сутки  человек потребляет 3 кг пищи и  15 кг воздуха. Свежесть и чистота,  температура и влажность воздуха  в помещении обеспечивается системами  кондиционирования и вентиляции. Поэтому данные инженерные системы  становятся всё более распространёнными.  Они всё больше обуславливают  комфорт нашей жизни.

История развития вентиляции.

Изобретение вентиляции невозможно датировать определенным веком  или годом. Вероятно, первые попытки  были сделаны, когда человеку понадобились отверстия в крышах, с которыми очаг горел ярче, а в жилищах  становилось легче дышать с уменьшением  задымленности.

Уже население Древнего Египта обнаружило преимущества вентиляции для очистки воздуха от пыли и  посторонних запахов. Египтяне отметили тот факт, что резчики по камню, которые работали в закрытых помещениях, часто страдали различными заболеваниями  верхних дыхательных путей. В  свою очередь, у резчиков, работающих на открытом воздухе, такие заболевания  практически не встречались. Обнаружив, что источником заболеваний является высокая концентрация пыли, рабочие  стали строить производственные помещения, где стены либо совсем отсутствовали, либо конструкция стен не мешала циркуляции воздуха.

В первом веке до нашей  эры в Древнем Риме начали использовать систему отвода дыма в качестве системы  отопления зданий. Печь внутри здания соединялась с дымоходом через  специальные каналы, которые проходили  под полом. Дым и раскаленный  воздух от печи, проходя по каналам, нагревал каменные полы, тем самым  повышая температуру в постройке. Такая централизованная система  отопления использовалась в домах  римских высокопоставленных вельмож, а также в банях.

Дома и маленькие  здания обогревались  с помощью  открытого огня в каминах. В период Средневековья люди стали понимать, что воздух в помещении может  передавать болезни среди людей, которые находятся в переполненных  комнатах. Дым часто проникал в  комнату, и люди просто-напросто задыхались. Король Англии Чарльз I в 1600 году запретил строить здания, где высота потолка  меньше чем 10 футов (3 м). Высота окон должна превышать их ширину. Такой метод  строительства призван был уменьшить  количество дыма в жилище и понизить процент отравившихся угарным газом  людей.

В 17 столетии стали  проводиться научные исследования по определению состава загрязненного  дымом воздуха. Эксперименты проводились  на мелких животных, которых помещали в стеклянную емкость с горящей  свечой. Пламя свечи тушили прежде, чем животное умирало от удушья. Только половина подопытных, участвующих  в эксперименте, смогла выжить, после  того как пламя свечи было погашено. Заключение было следующим: причина  смерти – это «неизвестные частицы», которые содержатся в воздухе.

И лишь спустя сто  лет, в 1775 году, французский химик  Антуан Лавуазье идентифицировал «неизвестные частицы» как углекислый газ – CO2. Антуан Лавуазье стал проводить исследования, связанные с содержанием кислорода  и углекислого газа в воздухе  переполненных комнат. Спустя два  года он заключил, что причина плохого  состояния человека не сокращение кислорода, а переизбыток углекислого газа. Эта гипотеза стала сенсацией  и причиной длинных обсуждений.

Более чем два века ученые спорят о минимальной величине количества свежего воздуха, которое  нужно одному человеку, чтобы оптимально себя чувствовать.

На протяжении длительного  количества времени существовало две  точки зрения по поводу задач вентиляции. Для архитекторов и инженеров  системы вентиляции должны исключать  противные запахи, насыщать воздух кислородом и препятствовать накоплению углекислого газа. При этом не портить  внешний и внутренний вид здания и не занимать много полезной площади.

 С другой стороны,  врачи были уверены в том  что вентиляция должна в первую  очередь защищать человека от  влияния болезнетворных микроорганизмов,  содержащихся в воздухе. Разные  подходы привели к различным  нормам и рекомендациям по  содержанию чистого воздуха в  замкнутом пространстве.

, В 1836 году горный  инженер Томас Тредгольд впервые  опубликовал нормы о минимальном  необходимом объеме помещения,  которые равнялись 7.2 м3 на одного  человека. Во время Крымской войны  (1853–1855) было замечено, что в переполненных  больницах с плохой вентиляцией  среди раненных солдат быстро  распространяются болезни, которые  передаются от человека к человеку. Полагаясь на эти наблюдения, врачи рекомендовали 50 м3 свободного  пространства на одного человека. Эта рекомендация и была принята  законодательно в 1914 году обществом  американских инженеров по отоплению  и вентиляции (ASHVE).

Как следствие энергетического  кризиса полвека спустя этот закон  был пересмотрен. Новые исследования, выполненные независимыми экспертами в США и Дании, подтвердили, что 27 м3 на одного человека – это был  минимальный объем, при котором  людям хватает чистого воздуха. В 1989 году был принят стандарт ASHRAE/ANSI 621989, который является теперь общепринятой нормой в большинстве развитых стран. Это соглашение положило конец  длинным спорам и обсуждениям вопроса оптимальных норм воздуха для человека.

Первая вентиляция была естественной и осуществлялась путем ориентации здания и размещения окон по розе ветров на местности. Высокие  потолки и большие открытые центральные  лестницы, также немного помогали притоку свежего воздуха в  помещения. Но не везде была возможность  спроектировать жилище, таким образом, поэтому требовалась вентиляция, которая обеспечит циркуляцию воздуха  в здании в принудительном порядке.

Первый вентилятор был встроен в стену изобретателем  Леонардо Да Винчи. Он проветривал будуар жены патрона великого изобретателя того времени. Бурное развитие принудительных вентиляционных систем началось с середины восьмидесятых годов девятнадцатого века вместе с активным применением  в механизмах пара и электричества. Первые паровые вентиляторы были весьма сильными, но они и весили несколько тонн. Но с некоторых  пор выбор пал в сторону

вентилятора, работающего  на постоянном токе(DC) или на переменном(AC). В повседневной жизни даже самыми современными системами вентиляции уже никого не удивить.

Комфортное жилье

С развитием систем вентиляции люди поняли, что постоянный свежий воздух в помещениях – это  еще не все, что нужно для уютного  и комфортного проживания в доме. Они стали искать различные способы  управления микроклиматом в квартирах, загородных домах и офисах, исключая любое влияние внешней окружающей среды.

Кондиционирование воздуха  стало отдельным научным направлением. Ее принцип состоит в изучении управления температурой, влажностью, чистотой и движением воздуха  в замкнутом пространстве независимо от внешних условий. Вероятно, с момента  зарождения разумной жизни на Земле  человеческий род живет в поисках  комфорта.

100 000 лет назад человек  научился пользоваться огнем,  чтобы согреться. Наравне с  острым вопросом, как не замерзнуть  зимой, людей также волновала  проблема, как остудить жилище  жарким летом. В подтверждение  этих слов найдены исторические  документы, которые показывают, как  он охлаждался в те времена.  Никаких механических попыток  искусственно понизить температуру  воздуха до 19 века не предпринималось.  Так, для создания прохлады  в Римской Империи использовался  снег и лед, принесенный с  горных вершин. В Индии на окна  вешали влажные циновки, чтобы  вода, испаряясь, дарила драгоценную  влажность и спасала от зноя  в комнате.

Изобретение Тесла  электрического вентилятора в 1882 году стало главным новшеством, которое  применялось для избавления человека от мучительной жары. Однако возможности  вентилятора в понижении температуры  сильно ограничены, поэтому, чтобы эффективно и быстро охладить комнату, многие клали перед вентилятором лед. Врачи использовали приведенные в действие паром вентиляторы для того чтобы охладить спальню американского президента Джеймса A. Гарфилда летом 1881 года использовалось более чем 20 тонн льда.

Развитие кондиционирования  воздуха в помещениях началось с  изобретения морозильных паровых  установок. Одни из самых ранних паровых  морозильников были спроектированы Чарльзом Телье во Франции. Дэвид  Бойл в 1870 году успешно получал лед  с помощью своего парового агрегата, который использовал аммиак. Рауль  Пиктье запатентовал технологию получения  льда с помощью двуокиси серы.

Действие и спасительные свойства первых систем контроля за температурой и влажностью воздуха население  смогло оценить в американских кинотеатрах  в начале 20 века. Кинотеатры, не использующие кондиционеры во время показа фильмов, закрывались на период летних месяцев. Театральные операторы, которые  установили кондиционеры, окупали их стоимость за один летний сезон.

После второй мировой  войны кондиционирование воздуха  становилось все более и более  популярным. Оно также стало доступным  и для среднего класса. Рекламу  систем

кондиционирования теперь можно увидеть во всех популярных глянцевых изданиях: от толстых архитектурных  и дизайнерских каталогов до прессы для домохозяек.

Современные кондиционеры уже давно перестали быть признаками роскоши. Они сравнимы по цене с добротной  мебелью или большим телевизором, но не более. Кондиционер для дома или

офиса небольшой, занимает мало места и все его функции  доступны вам несколькими нажатиями  кнопок на пульте управления.

Сегодняшние тенденции  развития экономики взывают к  бережному использованию энергии. Разработки новых кондиционеров  направлены на достижение надлежащего  баланса между тепловым комфортом  в помещении, чистотой воздуха и  потреблением электроэнергии.

    Общие сведения о вентиляции.

    Вентиляция  – совокупность мероприятий  и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях и на рабочих местах в соответствии со СНиП (Строительными нормами).

    Система вентиляции – это комплекс архитектурных, конструктивных и специальных инженерных решений, который при правильной эксплуатации обеспечивает необходимый воздухообмен в помещении.

    Вентиляционная  система – это инженерная конструкция, которая имеет определённое функциональное назначение (приток, вытяжка, местный отсос и т. п.) и является элементом системы вентиляции.

    Системы вентиляции создают условия для  обеспечения технологического процесса или поддержания в помещении  заданных климатических условий  для высокопродуктивной работы человека. В первом случае система вентиляции будет называться технологической, а во втором – комфортной.

    Технологическая вентиляция обеспечивает в помещении заданный состав воздуха, его температуру, влажность, подвижность в соответствии с требованиями технологического процесса. Особенно высоки эти требования в цехах таких производств, как радиотехническая, электровакуумная, текстильная, химико-фармацевтическая промышленность, хранилища сельскохозяйственной продукции, архивы, помещения, в которых хранятся исторические ценности (музеи, галереи, памятники старины), и др.

    К вентиляционным технологическим системам относятся такие, которые обеспечивают пневмотранспорт сыпучих и легковесных  материалов (мука, цемент, зерно и  т. п.) или удаляют производственную пыль, выделяющуюся от пылящего оборудования (места пересыпки сыпучих материалов, выбивки в литейных цехах, конвейеры  сыпучих материалов и т. п.). Эти  системы называются аспирационными системами.

    Комфортная вентиляция должна обеспечить благоприятные санитарно-гигиенические условия для работающих в этих помещениях людей.

    Санитарные  условия, или микроклимат, помещения  характеризуются температурой внутреннего  воздуха, температурой внутренних поверхностей ограждающих конструкций, относительной  влажностью воздуха соответствует  установленным нормам. Сочетание  указанных параметров, обеспечивающее наилучшее самочувствие и наивысшую  работоспособность человека, называют комфортными условиями.

    Требуемые метеорологические условия в  помещениях должны быть обеспечены в  рабочей зоне помещения или на рабочих местах. За рабочую зону принимают пространство высотой 2 м. от уровня пола или площадки, на которой  находится рабочее место.

    Для нормального самочувствия человека необходимо, чтобы был обеспечен  постоянный отвод выделяемого им тепла.

    Теплоотдачу человека в окружающую среду в  большой степени зависит о  температуры окружающего воздуха, относительной влажности, т. е. от метеорологических  условий, создаваемых системами  комфортной вентиляции.

    По  способу создания давления для перемещения  воздуха системы вентиляции разделяют  на системы с естественным и искусственным механическим побуждением. 

    Естественная  вентиляция.

    В одном кубическом метре воздуха  может находиться различное по массе  количество воздуха. Это зависит  от его температуры. Чем выше температура  воздуха, тем он легче и тем  меньше его будет в единице  объёма, в данном случае в кубическом метре.

    В большинстве промышленных цехов  воздух имеет более высокую плотность, чем наружный воздух, а значит, меньшую  плотность. Разность плотностей внутреннего  и наружного воздуха создаёт  движение его в помещении (воздухообмен).

    Воздухообмен, происходящий под влиянием разности температур, а, следовательно, и разности плотностей внутреннего и наружного  воздуха, называется естественной вентиляцией. Обязательное условие естественной вентиляции – наличие гравитационного давления.

    Также перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:    

    • вследствие разности давлений «воздушного  столба» между нижним уровнем (обслуживаемым  помещением) и верхним уровнем  — вытяжным устройством (дефлектором), установленным на кровле здания;    

    • в результате воздействия так  называемого ветрового давления.     

    Аэрацию, то есть перемещение воздуха вследствие разности температур, применяют в  цехах со значительными тепловыделениями, в случае, если концентрация пыли и  вредных газов в приточном  воздухе не превышает 30% предельно  допустимой в рабочей зоне. Аэрацию  не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная  обработка приточного воздуха или  если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.

    В помещениях с большими избытками  тепла воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее  плотный теплый воздух.    

    При этом в замкнутом пространстве помещения  возникает циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую  вызывает вентилятор.    

    В системах естественной вентиляции, в  которых перемещение воздуха  создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный перепад  по высоте между уровнем забора воздуха из помещения и его выбросом через дефлектор должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах — не превышать 1 м./с.    

    Воздействие ветрового давления выражается в  том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле, — пониженное давление (разрежение).    

    Если  в ограждениях здания имеются  проемы, то с наветренной стороны  атмосферный воздух поступает в  помещение, а с заветренной —  выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит  от скорости ветра, обдувающего здание, и соответственно от величин возникающих  разностей давлений.    

    Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода электрической энергии. Однако зависимость эффективности  этих систем от переменных факторов (температуры  воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое  давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные  задачи в области вентиляции.

    Классификация систем механической вентиляции.

    Механическая  вентиляция.

    Естественная  вентиляция, зависящая от температуры  наружного воздуха и скорости ветра, не всегда может обеспечить нужный воздухообмен. Поэтому там, где необходимо удалить из помещения строго определенное количество воздуха и заменить его  таким же по объёму количеством, широко используют механическую вентиляцию.

    При механической вентиляции в цех или  непосредственно к рабочему месту  подают необходимое количество воздуха  заранее заданной температуры и  влажности, чтобы обеспечить условия  для нормального технологического процесса или выполнить требования, предъявляемые санитарными нормами.

    Вытяжные  системы механической вентиляции удаляют  запыленный или загрязнённый газами воздух на любое расстояние от рабочего места или цеха, а также очищают  воздух от пыли перед выбрасыванием  его в атмосферу. Приточные и  вытяжные системы могут быть включены и выключены в любое время, их работу контролирует обслуживающий  персонал. В силу этих преимуществ  механическая вентиляция находит более  широкое применение, чем естественная.     

    В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие  перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие  системы могут подавать и удалять  воздух из локальных зон помещения  в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости  воздух подвергают различным видам  обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждением.    

    Часто используют смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естественную и механическую вентиляцию.    

    В каждом конкретном проекте определяется тип вентиляции, который является наилучшим в санитарно-гигиеническом  отношении, а также технически и  экономически более рациональным. 

    Классификация  вентиляционных систем по назначению.

    Вентиляционные  системы можно по назначению разделить  на приточные и вытяжные. Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен загрязнённого. При этом в необходимых случаях приточный воздух может подвергаться обработке, например, очистке, нагреванию и увлажнению.

    Система приточной вентиляции состоит из воздухоприёмного устройства, приточной  камеры, сети воздуховодов и устройств  подачи воздуха в помещение.

Приточная система вентиляции. 

1. Устройство  забора.
2. Устройство очистки.
3. Система воздуховодов.
4. Вентилятор.
5. Устройство подачи на раб. место.

    К устройствам местной приточной  вентиляции относятся воздушные  души, воздушные завесы и воздушное  отопление.

    Воздушный душ – устройство в системе местной приточной вентиляции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха. Подаваемый воздух создаёт в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека условия воздушной среды, соответствующие гигиеническим требованиям.

    Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраивают для того, чтобы холодный воздух в зимнее время не проникал через открытые двери в общественные здания через открытые двери в общественные здания и через ворота в производственные помещения промышленных сооружений. Воздушная завеса – это плоская струя воздуха, которая подаётся с боков ворот или дверей под некоторым углом навстречу наружному холодному воздуху. Для воздушно-тепловой завесы подаваемый вентилятором воздух дополнительно подогревается.

    В системах воздушного отопления воздух нагревается в калориферах до определённой температуры, а затем подаётся в помещение. В калориферах воздух нагревается горячей или перегретой водой, паром или горячими газами.

    Вытяжная  вентиляция служит для удаления из помещения загрязненного или нагретого отработанного воздуха. К вытяжным вентиляционным системам промышленной вентиляции относят системы аспирации или пневматического транспортирования сыпучих материалов, а также отходов производства – пыли, стружек, опилок и пр. Эти материалы перемещают по трубам и каналам потоком воздуха.

Система вытяжной вентиляции.

1. Устройство  для удаления воздуха.
2. Вентилятор.
3. Система воздуховодов.
4. Пыле- и газоулавливающие устройства.
5. Фильтры.
6. Устройство для выброса воздуха.

    В системах аспирации применяют специальные  вентиляторы, очистные устройства, пылеприёмники  и другое оборудование. Системы аспирации  широко применяют на деревообрабатывающих предприятиях для удаления стружек  и опилок от станков, на элеваторах для погрузки зерна в транспортные средства, на цементных заводах при погрузке цемента, в литейных цехах для транспортирования песка и горелой земли.

   В общем  случае в помещении предусматриваются  как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности  поступления воздуха в смежные  помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также  предусмотрена только вытяжная или  только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных  помещений через специальные  проемы или удаляется из данного  помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.

   Классификация вентиляционных систем по зоне обслуживания. 

   Как приточная, так и вытяжная вентиляция может  устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная).

   Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

   Местная приточная вентиляция.

   К местной  приточной вентиляции относятся  воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Воздушные души подают чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижают в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувают рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению.

   Также к местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы — участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2–2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой.

   Местную приточную вентиляцию применяют  также в виде воздушных завес, создающие воздушные перегородки или изменяющие направление воздушных потоков.

   Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т. п.) обычно применяют смешанную систему  вентиляции — общую для устранения вредностей во всем объеме помещения  и местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест.