Вентиляционное оборудование. Вентиляторы. Лекция 3

1.

Вентиляционное
оборудование. Вентиляторы
Вентилятор – электромеханическое устройство,
предназначенное для перемещения воздуха по
помещениям или воздуховодам. Работа основана на
вращении лопастей электрическим двигателем. Воздух,

2.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• сталкиваясь с лопастями, выбрасывается со скоростью под
воздействием центробежной силы.
• По принципу работы все вентиляторы принято делить на два
типа:
• радиальные (центробежные);
• осевые (аксиальные).
• Все остальные типы вентиляторов: диагональный, диаметральный, безлопастной и т.д. — модификации радиальных и осевых
конструкций.

3.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Радиальный (центробежный) конструктивно состоит из кожуха в
форме спирали (улитки) в котором находится крыльчатка – полый
цилиндр с лопастями, расположенных параллельно стенкам
кожуха. При вращении колеса воздух, через входное отверстие
попадает в прорези между лопастями и благодаря центробежной
силе движется по спирали корпуса, а затем выходит через
выходное отверстие.
• От расположения и наклона лопаток зависит уклон воздушного
потока. При направлении лопаток назад, скорость потока
уменьшается, но при этом уменьшается уровень шума и
количество потребляемой энергии. Устройство характеризуется
высокой мощностью.

4.

Справа в качестве примера показан
кулер для ноутбука, который относиться
так же к радиальному типу

5.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Радиальный тип вентиляторов может вращаться в правую или
левую сторону. Вращение крыльчатки осуществляется
двигателем при помощи ременной передачи или напрямую от
вала, но улитки предназначенные для производственных нужд
никогда не имеют собственного двигателя.
• Применяются радиальные модели для вытяжки или подачи
воздуха в помещения с большой протяженностью воздуховодов и
большим аэродинамическим сопротивлением. Например, в
гостиничных комплексах с обширной системой вентиляции или в
производственных цехах, где воздух содержит большое
количество примесей (пыль, влага, дым).

6.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Радиальные устройства носят другое название – центробежные
вентиляторы, а в просторечье получили название «улитка».
• Осевой (аксиальный) представляет собой цилиндрический
корпус (наличие корпуса зависит от конструкции), в центре
которого расположена крыльчатка с лопастями расположенных
по диагонали — перпендикулярно относительно оси
двигателя. Крыльчатка устанавливается на вращающуюся ось.
При вращении лопастей воздух движется вдоль оси и
отбрасывается усиленным потоком. Аксиальная конструкция
имеет наиболее высокий КПД среди всех существующих
конструкций и требует незначительных мощностей, если
отсутствует встречное сопротивление воздуха.

7.

8.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Осевые вентиляторы применяются для установки в свободные
проемы для вытяжки или подачи воздуха из помещения во
внешнюю среду, в технике для охлаждения нагревающихся
элементов и даже известные нам напольные модели так же
относятся к одной из модификаций осевого типа.
• Благодаря несложной конструкции, простоты в монтаже и низком
потреблении энергии осевые модели чаще всего применяются в
быту.
• В бытовых моделях, как правило, используется без шариковые
самоцентрирующиеся подшипники, поэтому требуют
периодической чистки и смазки, в противном случае со временем
снижаются обороты из-за грязи, далее лопасти вообще перестают
вращаться.

9.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Самоцентрирующиеся осевые вентиляторы без шариковые
подшипники бытовых вентиляторов не являются ими, как мы
привыкли понимать слово «подшипник» — это латуниевая втулка,
размешенная в коронке, через которую проходит ось.
• Диагональный (канальный) относится к гибриду осевых и
радиальных вентиляторов, и имеет конструктивные особенности
в строении корпуса — конуса. Первоначально воздух, попавший
во входное отверстие движется вдоль оси, но из-за формы кожуха
меняет движение на радиальное. Подобная конструкция
увеличивает воздушный поток и его скорость.

10.

Латуниевая втулка осевого вентилятора

11.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Совмещение двух типов вентиляторов способствует увеличению
компактности и снижению уровня шума.
• Однако, наибольшее применение модели нашли в
промышленности и несмотря на ряд плюсов в быту мало
применяются из-за низкого КПД по сравнению с осевыми
устройствами.
• Диаметральный (тангенциальный) вентилятор состоит из
корпуса с патрубком и диффузором, крыльчатки в форме
цилиндра с параллельными друг к другу лопатками, загнутыми в
сторону вращения. Перемещение воздушных масс происходит
перпендикулярно оси вращения колеса и воздух двукратно
проходит центр.

12.

13.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• Внешне можно сравнить диаметральный тип с радиальным, с
той разницей, что воздуховод расположен по всей длине
боковой стороны крыльчатки, а выходное отверстие выполнено
в виде диффузора, который задает направление широкому
потоку.
• Подобные конструкции обладают высоким КПД, просты в
монтаже, бесшумны и способны легко изменять направление
потока. Выходящие воздушные массы характеризуются
равномерностью подачи в ограниченном диапазоне.
• Благодаря своим характеристикам диаметральные вентиляторы

14.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• широко применяются во внутренних блоках сплит-систем,
фанкойлах, воздушных завесах и башенных вентиляторах.
• Безлопастные вентиляторы. В первую очередь, необходимо
отметить, что название безлопастной вентилятор не вполне
соответствует действительности. На самом деле в конструкции
имеются высокоскоростные лопасти, но они расположены внутри
основания корпуса на двигателе. Так же основание корпуса имеет
множество небольших отверстий, через которые происходит
втягивание воздуха турбиной. По каналу воздух перемещается в
обдуватель выполненный в форме круга, овала и т.д.
• Рама обдувателя имеет по всему периметру прорезь, через
которую выходит воздушный поток. Однако, просто выдувом
рама не ограничивается. Она сконструирована таким образом,

15.

16.

Вентиляционное оборудование.
Вентиляторы
• что с обратной стороны профиля создается разрежение воздуха,
что способствует его дополнительному всасыванию и увеличению
выходящего потока. Если сравнивать с работой турбины, при
прохождении канала и рамы, поток увеличивается в среднем в 16
раз.
• Безлопастные вентиляторы не имеют внешних движущихся
частей, что делает их безопасными в быту. Они эстетично
выглядят, могут иметь множество форм и вариантов исполнения,
вписываются в любой дизайн помещений. Однако подобные
модели сильно шумят и имеют высокую стоимость.
• По способу передачи вращательного момента от двигателя
крыльчатке различают устройства с:

17.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• прямым креплением на валу двигателя;
• ременной передачей;
• креплением на эластичной муфте.
• Калориферы применяются в тех случаях, когда необходимо
обеспечить вентилирование помещений свежим воздухом при
низких уличных температурах. Калорифер – это агрегат, основу
которого составляет металлический теплообменник, который
нагреваясь от теплоносителя или электричества передаёт своё
тепло потоку воздуха. Применяется в системах вентиляции (как
канальный нагреватель) или в воздушном отоплении

18.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• (как тепловентилятор), предназначен для быстрого обогрева
помещений за счёт нагрева большого объёма приточного
воздуха.
• Принцип действия устройства основан на нагреве воздуха при
прохождении через теплообменник. При этом повышение
температуры входящего воздушного потока происходит за счёт
передачи тепловой энергии от теплоносителя (вода/пар) или
электричества.
• На практике канальные нагреватели применяются в составе
систем СВК воздуха в помещениях промышленного и
хозяйственного назначения. Наиболее распространённые
объекты применения — производственные цеховые помещения,
ангары, склады заготовок, оборудования и готовой продукции.

19.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• Помимо непосредственно отопительных функций, в качестве
примера практического использования калориферов можно
привести их работу в составе сушильных установок.
Нагревательные элементы подпитываются теплоносителем,
который поступает в устройство посредством подключения к
централизованным сетям теплоснабжения, водопровода или
подачи электроэнергии.
• Все устройства можно разделить по типу теплоносителя, который
применяется в работе. Аппараты могут быть таких видов:

20.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• 1. Паровые. Их обычно используют в производственных зонах,
где технологией предусмотрен процесс образования пара.
• 2. Электрические для приточной вентиляции. Такой вариант
является наиболее простым в монтаже. К нему нужно подвести
источник электричества. Но это устройство очень
энергозатратное. Применение электрокалорифера можно
обосновать только на небольших площадях (до 150 квадратов).
• 3. Водяные. Такой нагреватель функционирует с помощью
горячей воды. Его можно монтировать как в круглые, так и в
квадратные системы вентиляции. Используется на площадях, не
превышающих 150 кв. м. Такой тип прибора относительно
недорогой, очень надёжный и простой в эксплуатации.

21.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• Паровой калорифер. Они востребованы промышленными
предприятиями с избытком пара, который позволяет
обеспечивать технологические потребности устройства. Тепловой
носитель в таком приборе представлен паром, подаваемым
сверху, а в процессе его прохождения сквозь рабочие элементы
теплообменника образуется конденсат.
• Все выпускаемые в настоящее время паровые теплообменники в
обязательном порядке проходят проверку герметичности
посредством сухого воздуха, подаваемого с давлением в
пределах 30 бар при погружении устройства в резервуар,
наполненный тёплой водой. К преимуществам приборов в СВК
относится быстрый прогрев помещения, что объясняется
конструкцией такого устройства.

22.

Тепловым носителем в этом типе
калорифере является пар

23.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• Ощутимым минусом парового канального нагревателя является
обязательное наличие оборудования, которое непрерывно
генерирует пар.
• В подавляющем большинстве случаев теплопередающие
элементы калориферов представляют собой стальные трубы с
оребренной поверхностью. Именно оребрение помогает
увеличить площадь и, соответственно, эффективность
теплоотдачи. Внутри таких труб проходит нагревающий или
охлаждающий теплоноситель, а снаружи – воздушные потоки,
охлаждаемые или нагреваемые при контакте с трубами.

24.

Схематическое изображение главных
компонентов парового калорифера:
1. доска с трубами;
2. боковая щитковая часть;
3. нагревательный элемент;
4. прокладка

25.

Вентиляционное оборудование.
Калориферы
• Реберная структура устройства представляет собой
металлические пластины, насаженные на трубки, либо навитую
на них ленту или тонкую проволоку.
• Принцип действия калориферов основан на том, что
теплоноситель имеет больший коэффициент теплоотдачи по
отношению к потокам воздуха.
• Энергоэффективность калорифера зависит от коэффициента
теплоотдачи устройства при определенных энергозатратах.
Иными словами, чем больше тепла агрегат способен отдать при
неизменных энергетических затратах, тем выше его
эффективность.

26.

Вентиляционное оборудование.
Венткамеры
• Устройство способно значительно нагреть проходящие через него
воздушные потоки – поднять их температуру на 70-110 градусов,
поэтому использовать калорифер можно даже при минимальных
температурах (до -25 градусов).
• В соответствии с действующими нормами безопасности
производственные и общественные здания должны
оборудоваться системой принудительной вентиляции. Она
разделяется на две категории:
• вытяжная,
• приточная.

27.

Вентиляционное оборудование.
Венткамеры
• В первом случае вентилятор откачивает воздух из внутренних
помещений, во втором – нагнетает его в здание. Очень часто на
одном объекте предусматриваются оба типа воздухообмена. В
ситуациях, когда по условиям технологического процесса или изза повышения уровня шума недопустимо устанавливать
воздухообменное оборудование в проветриваемом зале, для
него оборудуются специальные венткамеры.
• В зависимости от характеристик огнестойкости построек
вентиляционные камеры изготавливаются из несгораемых или
трудносгораемых материалов

28.

Вентиляционное оборудование.
Венткамеры
• категорий А, Б и Е нельзя использовать для других целей. Их
оборудуют в подвалах, на чердаках или в отдельных комнатах на
этажах. Помещение должно иметь достаточные габариты для
размещения всего необходимого приточно-вытяжного
оборудования с возможностью его монтажа, ремонта и
технического обслуживания. Венткамеры для производств
• Приточная камера
• Приточная камера отвечает за снабжение помещений
необходимым количеством чистого воздуха, который в холодное
время года должен подвергаться подогреву. В ее состав обычно
входит:

29.

Приточная камера

30.

Вентиляционное оборудование.
Венткамеры
• устройство воздухозабора;
• механический или масляный фильтр очистки поступающего
потока;
• водяной или электрический калорифер;
• Для уменьшения уровня вибрации и шума металлические короба
имеют гибкие вставки и шумопоглощающие элементы. Расход
воздуха может регулироваться заслонкой, а его температура –
обводным клапаном к калориферу. Воздухозабор осуществляется
через проем в стене, оборудованный жалюзи, или через
приемный воздуховод, выведенный выше крыши здания.
Приточные венткамеры работают на прямой проток или с
частичной рециркуляцией воздушных масс из обслуживаемого
помещения.

31.

Вентиляционное оборудование.
Венткамеры
• Вытяжная камера
• В вытяжных венткамерах устанавливается электрическая
воздуходувка, соединенная через гибкую вставку с
металлическим коробом воздухосборного коллектора. Вывод
отработанного газа обычно направляется через отверстие в
глухой наружной стене или по воздуховоду на крышу здания.
Производительность вентилятора регулируется шибером или
заслонкой. Рециркуляция воздушных масс для вытяжных систем
не предусматривается.

32.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Воздушная завеса - это устройство с вентилятором, которое
создает невидимый воздушный барьер над дверным проемом
для эффективного разделения двух разных сред без ограничения
доступа людей или транспортных средств. Соответственно,
тепловая воздушная завеса- это все вышеперечисленное еще и с
подогревом. Энергосберегающий воздушный экран снижает
расходы на отопление и охлаждение до 80%, защищая
внутренний климат и повышая комфорт людей. Он сохраняет
атмосферу чистой от вредителей и насекомых, пыли, воздуха,
загрязнений, запахов, предотвращает сквозняки и попадание
холодного или теплого воздуха в помещение

33.

34.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Функционирование воздушной завесы основано на
высокоскоростной воздушной струе, которая закрывает все
отверстия. Воздушные завесы с подогревом создают комфорт
благодаря струе воздуха, когда люди пересекают воздушную
завесу, и помогают поддерживать температуру на входе.
• Воздушные завесы с подогревом имеют теплообменник
(электрический, горячая / охлажденная вода) Для нагрева или
охлаждения струи. Нагревание используется для того, чтобы люди
не чувствовали холодную струю воздуха при прохождении через
дверной проем, а также для обогрева объема воздуха,
поступающего на вход.
• Существует 3 возможных направления выдувания воздушных
потоков

35.

Горизонтальный
выброс
сверху вниз
Вертикальный выброс
с одной стороны на
другую сторону
Горизонтальный выброс
снизу вверх

36.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Воздушные завесы разделяются по производительности:
• высоконапорные применяются для проемов от 4 до 10 метров;
• средненапорные применяются для проемов до 3,5 метров;
• низконапорные тепловые завесы.
• Воздушные завесы разделяются по источнику тепла:
• с электрическим источником тепла;
• с водяным источником тепла (горячая вода);
• без источника тепла.
• Воздушные завесы разделяются по циркуляции воздуха:

37.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• не циркуляционные;
• циркуляционные.
• Устройство без рециркуляции выпускает воздух в окружающую
среду. В противном случае рециркуляция собирает и возвращает
воздух из выпускаемого воздуха. Циркуляционные воздушные
завесы более эффективны, но большинство установок не
циркулируют из-за более низких затрат.

38.

Не циркуляционная воздушная завеса Циркуляционная воздушная завеса

39.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Известно, что в открытых дверных проемах с двумя смежными
областями в разных условиях воздух между ними взаимозаменяем, потому что законы физики стремятся выровнять разницу
температуры и давления между обеими сторонами. В основном
передача воздуха в дверях происходит из-за этих 3 факторов:
• Разница температур: это эффект естественной конвекции,
который создает воздушную передачу между двумя областями с
разностью температур. Теплый воздух будет выходить через
верхнюю часть дверного проема и заменяться холодным
воздухом, поступающим внизу. Чем больше разница температур,
тем больше обмен воздуха и потерь энергии.

40.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Разница давлений: рекомендуется максимально уравновешивать
разницу давлений, поскольку она влияет на характеристики
воздушной завесы. Но в некоторых установках, таких как чистые
зоны, небольшая разница давления помогает предотвратить
попадание частиц снаружи.
• Естественный ветер и сквозняки: изменяя силу струи воздуха и
угол выпуска на выходе, воздушная завеса может
противодействовать принудительным воздушным движениям,
таким как естественный ветер или сквозняки. Если скорость
поступающего воздуха чрезмерна, воздушная завеса станет
менее эффективной.

41.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Схематическое представление основных параметров, связанных с
характеристиками воздушной завесы. Эффективность воздушной
завесы зависит от оптимизации факторов производительности.
• Самые важные из них:
• Турбулентность струи: струя с низкой турбулентностью будет
намного эффективнее и экономит энергию.
Скорость воздуха: скорость воздуха должна быть достаточной по
всему дверному проему.
Объем воздуха: более широкая струя делает воздушную завесу
более сильной против перемещения воздуха в дверных проемах.

42.

h = эффективная ширина струи
α = угол выброса
U0 = скорость выброса
θ = отрицательный угол удара
H = высота установки завесы
P1 = внешнее давление
P2 = внутреннее давление

43.

Вентиляционное оборудование. Воздушная
тепловая завеса
• Тип вентилятора: осевой, тангенциальный, центробежный и т. д.
Вентиляторы с более высоким давлением создают струю с более
высоким давлением, которая будет более эффективной.
Например, если мы сравним воздушную завесу с тангенциальным
вентилятором с воздушной завесой с центробежным
вентилятором (с тем же объемом воздуха), струя из
центробежных вентиляторов будет сильнее и больше.
Исследования показывают, что воздушная турбулентность
являются одним из наиболее важных параметров, которые
влияют на расстояние воздушной струи.
• Оптимизированная форма выпускной камеры, положение и тип
вентиляторов, форма ламелей и т. д. Существенно влияют на
производительность воздушной струи.

44.

Методика подбора вентиляционного
оборудования
• Проектирование вентиляции жилого, общественного или
производственного здания проходит в несколько этапов.
Воздухообмен определяется исходя из нормативных данных,
используемого оборудования и индивидуальных пожеланий
заказчика. Объем проекта зависит от типа здания: одноэтажный
жилой дом или квартира рассчитываются быстро, с
минимальным количеством формул, а для производственного
объекта требуется серьёзная работа. Методика расчета
вентиляции строго регламентирована, а исходные данные
прописаны в СНиП, ГОСТ и СП.

45.

Методика подбора вентиляционного
оборудования
• Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует
исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое
помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с
естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда
расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если
требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или
общественного здания, то предпочтение отдаётся механической
вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если
понадобится, то и с расчётом по вредностям.
• Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от
осветительных приборов и станков; испарения от станков;
выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).

46.

Методика подбора вентиляционного
оборудования
• Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования –
удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с
равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха.
Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно
которой подбирается оборудование.
• Подбор оборудования. Производится по полученным
параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку;
температура и влажность внутри помещения; наличие вредных
выбросов, подбираются вентустановки или готовые
мультикомплексы.

47.

Методика подбора вентиляционного
оборудования
• Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый
для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы,
рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как
дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество
воздуха.

48.

Домашнее задание
• Устройство вентиляторов, калориферов, венткамер, воздушных и
тепловых завес.

49.

Контрольные вопросы
• Для чего нужен вентилятор в СВК?
• Какие есть типы вентиляторов?
• Для чего нужен калорифер в СВК?
• Принцип действия калориферов
• Какие типы калориферов существуют (по теплоносителю)?
• Какие бывают типы венткамер?
• Что такое тепловая воздушная завеса?
• Какие есть направления выдувания потоков воздуха у завес?
• Чем циркуляционная завеса отличается от нециркуляционной?