Смеситель; 2 – регулятор температуры; 3 – клапан; 4 – бак; 5 – циркуляционный насос; 6 – элеватор

    Из тепловой сети теплоноситель (горячий и охлажденный) подаются через смеситель 1 в бак 4. Температура воды после смесителя устанавливается регулятором температуры 2. Уровень воды в баке поддерживается клапаном 3. Циркуляционный насос 5 обеспечивает непрерывную подачу горячей воды к водоразборным приборам. Разбор горячей воды из центральной тепловой сети компенсируется при помощи элеватора 6.

. Несмотря на простоту такой системы ГВС ее существенным недостатком является то, что к водоразборным приборам подается необработанная вода.

     В отсутствие централизованных систем ГВС возможно использование автономных систем горячего водоснабжения. Главной составной частью автономных систем горячего водоснабжения, не зависящих от внешних источников, являются водоподогревательные котлы малой мощности,

газовые водоподогревательные колонки либо проточные унифицированные

водонагреватели. Их конструкции идентичны.

   На рис. 6.10 приведена схема широко используемой автономной системы ГВС с газовым водонагревателем.

 

Рис. 6.10. Газовый водонагреватель системы ГВС:

    Здесь  А,Б, Г –  трубы холодной воды;  В –  труба газа;  Д –  труба горячей воды.

 1 –  вентиль газа;  2 – вентиль холодной воды;  3 –  блок-кран  горелки;   4 – вентиль холодной воды;  5 –  ванна;  6 – водонагреватель; 7 – вентили горячей воды;  8 – смеситель мойки;  9 – смеситель ванны

    В водоподогревательный  котел 6 через вентиль 2 подается холодная вода, которая нагревается продуктами сгорания газа. Под действием напора горячая вода поступает к смесителям мойки 8 и ванны 9. При снижении давления воды, поступающей в в водоподогреватель, блок-кран горелки перекрывает доступ газа, нагрев воды прекращается.

  В настоящее время жилищное строительство развивается в направлении индивидуальных жилых домов. Их отопление и горячее водоснабжение возможно от индивидуальной системы теплоснабжения. Примерная схема такой системы приведена на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Автономная система теплоснабжения:

Котел; 2 – расширительный бачок; 3 – шаровый кран; 4 –циркуляционный насос; 5 – теплообменник; 6 – предохранительный клапан; 7 – компенсатор давления; 8  - напорный насос; 9 –фильтр; 10 – обратный клапан; 11 –устройство под-

Питки

       

    Из котла 1 нагретая вода естественной конвекцией подается в систему отопления. Часть воды насосом 4 прокачивается через теплообменник 5, предназначенный для нагрева воды системы ГВС. Вода из системы ХВС, проходящая через обратный клапан 10, нагревается в теплообменнике и циркулирует по трубам ГВС под напором насоса 8. Предохранительный клапан 6 и компенсатор давления 7 повышают надежность работы системы. Подпитка холодной водой автономной системы теплоснабжения осуществляется при помощи автоматического устройства 11. В системе использованы шаровые краны 3, фильтр 9 и расширительный бачок системы отопления 2.

 

 

Раздел III

Вентиляция и кондиционирование обитаемых объектов

Глава 7

Вентиляция

     7.1. Назначение и виды вентиляции

      Вентиляция (от латинского «ventilation» –проветривание) –

   это регулируемый  воздухообмен.

     В результате жизнедеятельности человека и других живых организмов в объекте их размещения в воздухе уменьшается количество кислорода, появляются вредные газы, влага, пыль, а иногда и избыточная теплота. Человек в состоянии покоя в течение 1ч вдыхает и выдыхает в среднем 500 л воздуха. При дыхании состав воздуха изменяется, табл. 7.1.

 

Таблица 7.1 – Изменение состава воздуха при дыхании человека

Составные части воздуха	Вдыхаемого, % по объему	Выдыхаемого, % по объему
Кислород	20,90	16,40
Азот	78,13	79,02
Углекислота	0,03	3,58
Аргон, неон и др. инертные газы	0,94	1,01

 

    Уже по содержанию кислорода и углекислоты в выдыхаемом воздухе для человека необходим постоянный воздухообмен в помещении. Кроме того, организмом человека при умеренной температуре воздуха и небольшой физической нагрузке выделяет каждую секунду 85…120 Дж теплоты и  40 … 75 г/ч воды, см. Приложение табл. 4, 5, и 6.

      Для поддержания в помещениях различного назначения допустимых параметров воздушной среды предназначены системы вентиляции.

      Системы вентиляции имеют особенности обусловленные назначением помещений, характером технологических процессов, видом вредных  выделений, задачами, стоящими перед системами вентиляции, и т.п. Независимо от этого их можно классифицировать по следующим характерным признакам:

   – назначению (вытяжные и приточные);  

   – сфере действия (местные и общеобменные);

   – способу создания давления для перемещения воздуха (с естественным и механическим побуждением);

   – конструктивным особенностям (канальные и бесканальные).

  Вытяжные системы предназначены для удаления из помещений загрязненного воздуха. Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Этот воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.). В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их воздухообмен должна быть сбалансирован с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. Для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части применяют общеобменные системы – как приточные, так и вытяжные. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения. Общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения.

В качестве примера на рис.7.1 приведена технологическая схема общеобменной приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуж- дением четырехэтажного обитаемого сооружения.

Рис. 7.1. Схема общеобменной приточно-вытяжной вентиляции:

Решетка; 2 – приточная шахта; 3 – клапан; 4 – фильтр; 5 – калорифер; 6 – приточный вентилятор; 7, 8 –приточные каналы; 9 – приточные решетки; 10 – вытяжной вентилятор; 11 – дифлектор; 12 – вытяжные каналы; 13 – вытяжные решетки

 

   Атмосферный воздухзасасывается вентилятором 6 и походит через воздухозаборную решетку 1, приточную шахту 2, утепленный клапан 3, фильтры 4, калорифер 5. Из вентилятора воздух подается через каналы 7, 8 и приточные решетки 9 в помещение. Удаляется воздух из помещения через вытяжные решетки 13, канал 12 вентилятором 10. В данной схеме выброс воздуха в атмосферу предусмотрен через вытяжную шахту с дифлектором 11. Дефлектор – это колпак на вытяжном канале для усиления его действия. Схема устройства дефлектора показанана рис. 7.4. Расчет дефлектора приведен в

   Местные системы вентиляции обслуживают ограниченные участки помещений. Так, местные вытяжные системы, которые обычно называют локализующими, удаляют загрязненный воздух от технологического оборудования или других источников выделения вредных веществ. Системы, ло-

кализующие пылевыделения, называют аспирацией. Местные приточные системы подают воздух в отдельные точки помещения, например на рабочие места, на которых нужно создать определенные метеорологические условия.

     На рис. 7.2 представлены варианты местных систем вентиляции.

Рис. 7.2  Варианты местных систем вентиляции:

а – вытяжной зонт; б – вытяжной шкаф с верхним отсосом; в – вытяжной шкаф с нижним отсосом; г – воздушный душ с наклонной подачей; д – воздушный душ с подачей воздуха на рабочее место

       

   Вытяжная вентиляция в вариантах а, б, в; приточная – в вариантах г,д.

   Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении.

   Однако местные системы не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией. Так не все вредные выделения могут быть локализованы, если они рассосредоточенные на значительной площади или в значительном объеме. Подача воздуха в отдельные точки помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, если работа производится на всей площади помещения или ее характер связан с перемещением..

При естественной вентиляции перемещение воздуха происходит под действием естественного давления, возникающего вследствие разности температур наружного воздуха и воздуха в помещении, а также в результате воздействия на здание ветра. Системы естественной вентиляции применяют в виде аэрации и канальных гравитационных систем. Системы естественной вентиляции просты, не требуют сложного дорогостоящего оборудования, расхода электрической энергии. На рис.7.3 представлены схемы естественной вентиляции в различных сооружений:   а) – двухэтажного; б) – одно этажного.

                       

 

 

                                                                        

                              a                                                                      б

Рис. 7.3. Схемы естественной вентиляции сооружений:

 1 – инфильтрация воздуха в помещение; 2 – вентиляционные входы удаляемого воздуха; 3 – вентиляционные каналы; 4 – дефлекторы

    Однако зависимость действия этих систем и их эффективности 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.

    В механических системах используется сложное и дорогостоящее оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.). Эти системы

       Рис. 7.4 Дифлектор:                        могут подавать и удалять воздух из за-

1 –  вытяжная труба; 2 – диффузор;  данных точек в требуемом количестве

3 – конус; 4 – скрепляющие лапки;      независимо от  изменяющихся усло-

  5 – обечайка; 6 – колпак                         вий окружающей воздушной сре-

ды и т.д. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждением.

Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы), либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при аэрации, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии и т.д. (бесканальные системы). Примеры систем вентиляции сельскохозяйственных сооружений приведены на рис. 1,2,3,4 Приложения.

Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным выше четырем признакам: по назначению, сфере действия, способу побуждения и конструктивным особенностям.

 

     7.2. Вентиляторы и их характеристики

     В механической системе вентиляции источником перемещения воздуха является вентилятор. В е н т и л я т о р – это гидравлическая машина с рабочим органом в виде лопаточного колеса, создающая избыточное давление воздуха или других газов до 15 кПа. Вентиляторы предназначены для перемещения воздуха при проветривании помещений, для транспортировки аэросмесей и т.д. По принципу действия вентиляторы делятся на осевые, радиальные и диаметральные. 

     Простейший осевой вентилятор изображен на рис. 7.5. Он состоит из рабочего колеса 2, закрепленного на втулке и насаженного на вал 3  электродвигателя 4; кожуха 1, назначение которого – создать направление потоку воздуха. Осевые вентиляторы просты по устройству, компактны, способны перемещать большие объемы воздуха. К недостаткам осевых вентиляторов относят невысокое избыточное давление воздуха (ниже 200 Па) и значительная шумность работы.

     На рис. 7.6 приведена схема радиального вентилятора со спиральным кожухом. Воздух через всасывающий коллектор 1 поступает к вращающемуся рабочему колесу 2. Лопатками 4 воздух захватывается, закручивается в направлении вращения колеса и отбрасывается в спиральный кожух 3. Кинетическая энергия потока воздуха из кожуха определяет напор вентилятора. Рабочее колесо насаживается либо на вал электродвигателя,  либо на  отдельный вал со шкивом, установленный в подшипниках, закрепленных на станине или на кожухе.

     Радиальные (центробежные) вентиляторы различают по направлению вращения колеса. Если смотреть со стороны, противоположной входному

 

отвер­стию, то вентилятор, в котором  рабочее  колесо  вращается  по ча-

совой стрелке, называется вентилятором правого вращения,  а против ча-

совой стрелки – левого вращения.

Колесо вентилятора должно вращаться всегда по ходу разворота спирального (улиткообразного) кожуха, так как при обратном враще­нии колеса подача вентилятора резко (примерно на 70 – 80%) уменьшается.

 Вентилятору присваивается номер, соответствующий наружному диаметру ко­леса в (дециметрах). Так, например, вентилятор № 5 имеет наружный диаметр рабочего колеса 5 дм (500 мм), № 3 – 3 дм (300 мм) и т.д.

В настоящее время центробежные вентиляторы выпускаются промыш­ленностью сериями с колесами от 200 (№ 2) до 1000 мм (№ 10) через каждые 100 мм и от 1000 до 2000 мм (№ 20) через 200 мм.

Радиальные вентиляторы одной и той же серии и номера изготов­ляют с кожухами, имеющими различное направление выхода воздуха по отношению к линии горизонта,

По создаваемому давлению центробежные вентиляторы делятся на группы: низкого давления – до 1000 Па; среднего давления – до 3000 Па; высокого давления – до 12 000 Па.  В системах вентиляции более широкое применение находят вентиляторы низкого давления. Радиальные вентиляторы высокого давления используют для пневматического транспорта и других производственных целей. Конструктивное выполнение радиальных вентиляторов показано на рис. 7.7.

 

 

 

Рис. 7.7. Конструктивное выполнение радиальных вентиляторов:

  а – консольное крепление колеса на одном валу с двигателем; б – двухопорное крепление колеса (соединение с двигателем через муфту); в – консольное крепление колеса (соединение с двигателем через муфту); г – двухопорное крепление колеса (соединение с двигателем клиноременной передачей); д – двух-опорное крепление колеса двустороннего всасывания (соединение с двигателем через муфту); е – консольное крепление колеса (соединение с двигателем клиноременной передачей); ж – двухопорное крепление колеса двустороннего всасывания (соединение с двигателем клиноременной передачей).

 Схема диаметрального вентилятора представлена на рис 7.8. Рабочее колесо 1 выполнено из двух дисков, соединенных криволинейными лопатками 2 с малой хордой. Вал рабочего колеса устанавливается в подшипниках, закрепленных в корпусе 3. В выходном патрубке  4 установлены направляющие плоскости 5, устраняющие закрутку воздуха. При вращении колеса воздух захватывается лопат­ками из входного патрубка 3  и движется в межлопаточных каналах в центростремительном направлении. Пройдя внутреннее пространство решетки, воздух вновь захватывается лопатками колеса, проходит их межлопаточные каналы в центробежном направлении и далее поступа­ет в выходной канал 4. Воздух движется в плоскостях, перпендикуляр­ных оси вращения колеса, вследствие чего вентиляторами создается плоскопараллельный поток. Поэтому данные вентиляторы можно изго­товлять большой ширины при сравнительно небольшом диаметре. Ло­патки диаметральных вентиляторов выполняют из листового металла и, как правило, в сечении они представляют собой дугу окружности. Поэто­му взаимосвязь между параметрами колеса описывается теми же уравне­ниями, что и у радиальных вентиляторов. Число лопаток в колесе со­ставляет от 12 до 64. В вентиляторах без направляющего аппарата внутри колеса его выполняют в виде двух плоских дисков, к которым приклепывают или приваривают лопатки.

       Диаметральные вентиляторы нашли широкое применение в отопительно –вентиляционных системах транспортных средств, в малогабаритных установках кондиционирования воздуха, в зерноочистительных машинах.

       Аэродинамические характеристики диаметральных вентиляторов позволяют использовать их в различных схемах соединения. Так для увеличения напора воздуха можно использовать последовательную схему, представленную на

рис. 7.9  (а); для увеличение подачи – схему на рис. 7.9  (б).

     Вентиляторную  установку при последовательном прохождении воздуха через поточную часть вентиляторов, соединенных патрубком  применяют в том случае, когда необходимо подавал воздух в сеть (или отсасывать от сети), имеющей большой коэффициент сопротивления.

Установку при параллельном движении воздуха через проточную часть вентиляторов целесообразно применять в системах требующих подачи (или отсоса) большого количества воздуха в единицу времени. Подача воздуха данной установкой регулируется поворотом  А-образной вставки 2, являющейся составной частью корпуса.

Рис. 7.9. Схемы соединения диаметральных вентиляторов:

а – последовательное соединение,  здесь  1 – рабочее колесо;  2 – соединяющий кожух;