Tiekiamoji-ištraukiamoji ventiliacija: veikimo principas ir įrengimo ypatumai

Šviežiu oru pripildytoje patalpoje lengviau kvėpuojama, produktyviau dirbama ir kietiau miegama. Tačiau atidaryti langą vėdinimui kas 2-3 valandas yra problemiška, ar sutinkate? Ypač naktį, kai visi šeimos nariai saldžiai miega.

Vienas iš automatizuotų sprendimų šiai užduočiai yra tiekiamoji-ištraukiamoji patalpos ventiliacija (PVV). Bet kaip teisingai ją padaryti? Mes padėsime Jums išstudijuoti veikimo principą ir suprasti įrengimo ypatumus.

Mūsų straipsnyje aptariami tiekiamosios-ištraukiamosios sistemos sudėtiniai elementai, jų skaičiavimo taisyklės ir oro mainų normatyvai įvairaus tipo patalpose.

Parinktos vėdinimo įrengimo schemos, nuotraukos su atskirų sistemos elementų atvaizdais, pateiktos naudingos vaizdo rekomendacijos, kaip savo rankomis įrengti vėdinimo sistemą privačiame name.

Kas yra ventiliacija?

Kaip dažnai vėdiname kambarį? Atsakymas turi būti kiek įmanoma sąžiningesnis: 1–2 kartus per dieną, jei nepamiršome atidaryti lango. O naktį kiek kartų? Retorinis klausimas.

Pagal sanitarines-higienines normas, bendra oro masė patalpoje, kurioje nuolat būna žmonės, turi būti visiškai atnaujinama kas 2 valandas.

Paprasta ventiliacija suprantamas kaip oro masių mainų procesas tarp uždaroje erdvėje ir aplinkos. Šis molekulinis-kinetinis procesas suteikia galimybę pašalinti šilumos ir drėgmės perteklių naudojant filtravimo sistemą.

Ventiliacija taip pat užtikrina, kad patalpos oras atitinka sanitarinius-higieninius reikalavimus, o tai nustato savo technologinius apribojimus įrangai, kuri generuos šį procesą.

Vėdinimo posistemė – technologinių įrenginių ir mechanizmų visuma, skirta oro paėmimui, šalinimui, judėjimui ir valymui. Ji yra sudėtinė patalpų ir pastatų komunikacijų sistemos dalis.

Rekomenduojame negretinti sąvokų vėdinimo ir kondicionavimo – labai panašių kategorijų, kurios turi nemažai skirtumų.

1. Pagrindinė idėja. Kondicionavimas užtikrina tam tikrų oro parametrų palaikymą uždaroje erdvėje, būtent temperatūrą, drėgmę, dalelių jonizacijos laipsnį ir panašiai. Vėdinimas tuo tarpu atlieka valdomą viso oro tūrio pakeitimą per tiekimą ir ištraukimą.
2. Pagrindinė ypatybė. Kondicionavimo sistema veikia su patalpoje esančiu oru, o pats šviežio oro tiekimas gali visiškai nebūti. Vėdinimo sistema visada veikia ties uždaro tarpo ir aplinkos riba per mainus.
3. Priemonės ir metodai. Skirtingai nuo vėdinimo supaprastinta forma, kondicionavimas yra modulinė schema iš kelių blokų, kuri apdoroja nedidelę oro dalį ir taip palaiko sanitarinius-higieninius oro parametrus nurodytame diapazone.

Sistema vėdinimo name gali būti išplėsta iki bet kokio reikiamo masto ir užtikrina, avarinės situacijos patalpoje atveju, gana greitą viso oro masės tūrio pakeitimą. Tai vyksta naudojant galingus ventiliatorius, šildytuvus, filtrus ir išsišakojusią vamzdynų sistemą.

Jums gali būti įdomi informacija apie vėdinimo vamzdyno įrengimą iš plastikinių ortakių, nagrinėjama kitame mūsų straipsnyje.

Be pagrindinės funkcijos, vėdinimo sistemos gali būti interjero dalimi pramoniniame stiliuje, kuris taikomas biurų ir prekybos patalpoms, pramogų įstaigoms

Išskiriamos kelios vėdinimo klasės, kurias galima suskirstyti pagal slėgio generavimo, sklidimo, architektūros ir paskirties būdą

Dirbtinis oro slėgio didinimas sistemoje atliekamas naudojant slėginius įrenginius – ventiliatorius, orapūtes. Padidinus slėgį vamzdynų sistemoje, galima perkelti dujų-oro mišinį dideliais atstumais ir dideliu kiekiu

Tai būdinga pramoniniams objektams, gamybinėms patalpoms ir viešiesiems objektams su centrine vėdinimo sistema

Oro slėgio generavimas sistemoje gali būti kelių tipų: dirbtinis, natūralus arba kombinuotas. Dažnai taikomas kombinuotas metodas

Nagrinėjamos vietinės (lokalinės) ir centrinės vėdinimo sistemos. Vietinės vėdinimo sistemos yra “taškiniai” siaurai orientuoti sprendimai konkrečioms patalpoms, kuriose būtinas griežtas standartų laikymasis

Centrinis vėdinimas suteikia galimybę sukurti reguliarų oro mainą dideliam kiekiui pagal paskirtį vienodų patalpų

Ir paskutinė sistemų klasė: tiekiamosios, ištraukiamosios ir kombinuotos. Tiekiamosios-ištraukiamosios vėdinimo sistemos užtikrina vienu metu oro tiekimą ir ištraukimą erdvėje. Tai labiausiai paplitusi vėdinimo sistemų pogrupis

Tokios konstrukcijos užtikrina lengvą mastelio keitimą ir priežiūrą pačioms įvairiausioms pramoninio, biuro ir gyvenamojo tipo patalpoms

Fizinis vėdinimo sistemos pagrindas

Tiekiamoji-ištraukiamoji vėdinimo sistema yra daugiafunkcis itin greito dujų-oro mišinio apdorojimo kompleksas. Nors tai yra priverstinės dujų transportavimo sistema, tačiau jos pagrindą sudaro visiškai paaiškinami fiziniai procesai

Siekiant sukurti natūralios oro srautų konvekcijos efektą, šilumos šaltiniai išdėstomi kuo žemiau, o ištraukiamieji elementai – lubose arba po jomis

Pats žodis “ventiliacija” yra glaudžiai susijęs su konvekcijos sąvoka. Ji yra vienas iš pagrindinių oro masių judėjimo elementų

Konvekcija – tai šiluminės energijos cirkuliacijos reiškinys tarp šaltų ir šiltų dujų srautų. Egzistuoja natūrali ir priverstinė konvekcija

Šiek tiek mokyklinės fizikos, kad suprastume, kas vyksta. Kambario temperatūrą lemia oro temperatūra. Šiluminės energijos nešėjai yra molekulės

Oras – daugiamolekulinis dujų mišinys, kurį sudaro azotas (78%), deguonis (21%) ir kitos priemaišos (1%)

Būdami uždaroje erdvėje (patalpoje), turime temperatūros nevienalytiškumą aukščio atžvilgiu. Tai susiję su molekulių koncentracijos nevienalytiškumu.

Atsižvelgiant į dujų slėgio tolygumą uždaroje erdvėje (patalpoje), pagal pagrindinę molekulinės kinetinės teorijos lygtį: slėgis yra proporcingas molekulių koncentracijos ir jų vidutinės temperatūros sandaugai.

Jei slėgis visur vienodas, tada molekulių koncentracijos ir temperatūros sandauga viršutinėje kambario dalyje bus lygiavertė tokiai pačiai koncentracijos ir temperatūros sandaugai:

p=nkT, n_viršus*T_viršus=n_apačia*T_apačia, n_viršus/n_apačia=T_apačia/T_viršus

Kuo žemesnė temperatūra, tuo didesnė molekulių koncentracija, taigi ir didesnė bendra dujų masė. Todėl sakoma, kad šiltas oras “lengvesnis”, o šaltas – “sunkesnis”.

Teisingas vėdinimas kartu su konvekcijos efektu gali palaikyti patalpoje nustatytą temperatūrinį režimą ir drėgmę pagrindinio šildymo automatinio išjungimo laikotarpiais.

Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta, tampa aiškus pagrindinis vėdinimo įrengimo principas: oras paprastai tiekiamas (įteka) iš patalpos apačios, o išvedamas (ištraukiamas) – iš viršaus. Tai aksioma, į kurią reikia atsižvelgti projektuojant vėdinimo sistemą.

Tiekiamosios-ištraukiamosios ventiliacijos ypatumai

Tiekiamoji ir ištraukiamoji vėdinimas sąveikauja su dviem skirtingos sudėties ir paskirties oro srautais, kurie vėliau apdorojami.

PVV sistemoje visa reikalinga įranga ir papildomos sistemos yra išdėstytos viename karkase, kurį galima montuoti lodžijoje, palėpėje, ant sienos lauke ir t.t.

Speciali įrenginio konstrukcija suteikia plačias galimybes užtikrinti praktiškai bet kokio kiekio kambarių vėdinimą pastate.

Be pagrindinės oro judėjimo funkcijos, tiekiamoji ir ištraukiamoji vėdinimas apima šį pagalbinių posistemių ir papildomų funkcijų arsenalą.

Tarp kurių yra šios:

• oro vėsinimas ir šildymas;
• dalelių jonizacija ir drėkinimas;
• oro dezinfekcija ir filtravimas.

Panagrinėkime tipinį tiekiamojo ir ištraukiamojo vėdinimo sistemos darbo ciklą, pagrįstą dviejų kontūrų transportavimo modeliu.

Pirmuoju etapu vyksta šalto oro paėmimas iš aplinkos ir šilto oro ištraukimas iš patalpos. Iš abiejų pusių oras praeina valymo sistemą.

Po to šaltas oras perduodamas į kaloriferį (šildytuvą) – būdinga PVV sistemoms su šilumos rekuperacija. Be to, šiluma šaltoms dujoms perduodama iš ištraukiamo šilto oro – būdinga įprastoms sistemoms.

Po šildymo ir šilumos mainų ištrauktas panaudotas oras pašalinamas per išorinį kanalą, o pašildytas šviežias oras tiekiamas į patalpą.

Populiarus vėdinimo modulio išdėstymas apima šilumokaičio kamerą (rekuperatorių), kurioje vyksta šiluminės energijos mainai tarp priešpriešinių oro srautų. Bet kuriuo atveju kiekvienas srautas praeina per dvigubą filtravimo sistemą.

Pagrindiniai tiekiamojo ir ištraukiamojo vėdinimo veikimo principai yra efektyvumas ir taupumas.

Klasikinė tiekiamojo ir ištraukiamojo vėdinimo schema turi šiuos privalumus:

• aukštas įeinančio srauto išvalymo lygis
• prieinamas eksploatavimas ir nuimamų elementų priežiūra
• konstrukcijos vientisumas ir moduliškumas.

Siekiant išplėsti funkcionalumą, tiekiamojo ir ištraukiamojo vėdinimo įrenginiai aprūpinami pagalbiniais valdymo ir kontrolės blokais, filtrų sistemomis, jutikliais, automatiniais laikmačiais, triukšmo slopintuvais, elektros variklių perkrovos signalizatoriais, rekuperaciniais blokais, kondensato padėklais ir kt.

Dinaminiai ventiliacijos parametrai

Su vėdinimo sistemos projektavimu susiję gana daug klausimų, nes neteisingai apskaičiavus charakteristikas, iš visai ekonomiško vėdinimo komplekso galima gauti išlaidų “monstrą” energijos išteklių atžvilgiu.

Tai tiesiogiai veikia jo priežiūros finansines išlaidas. Dėl to pati ekonomiško eksploatavimo idėja nėra svarstoma.

Pagrindinė vėdinimo sistemos apkrova tenka ventiliatoriui. Ventiliatoriaus našumas priklauso nuo sparnuočio (rato su mentėmis) formos, medžiagų kokybės ir įrangos surinkimo.

Siekiant teisingai suprojektuoti tiekiamąją ir ištraukiamąją vėdinimą, rekomenduojama atlikti algebrinius įrenginio našumo skaičiavimus ir oro srautų dinaminius parametrus.

Yra keletas įvairių skaičiavimo metodikų ir algoritmų, tačiau mūsų dėmesiui bus pateiktas vienas iš paprasčiausių ir patikimiausių variantų.

Viską, kas susiję su antriniais drėkinimo, papildomos jonizacijos ir antrinio valymo procesais, šiame etape galima nevertinti.

Įrengimo normatyvai

Pateikti išsamų sanitarinių normų ir taisyklių (SNiP), kurios taikomos įvairioms vėdinimo sistemoms, sąrašą yra neracionalu, nes medžiagos užtektų porai knygų, tačiau būtina žinoti pagrindines konstantas gyvenamajoms ir biuro patalpoms.

Kalbant apie biuro patalpas, projektuojant vėdinimo sistemą, pagrindinis dėmesys skiriamas toms patalpoms, kuriose bus įsikūręs biuro personalas.

Toliau visi normatyvai nurodomi skaičiuojant vienam asmeniui. Klasikiniame biurų pastate viename aukšte yra pilnavertis įvairios paskirties patalpų rinkinys.

Pavyzdžiui, kabinete per vieną valandą turi būti pakeista 60 kubinių metrų oro, operacinėse salėse – 30–40 m³, sanitariniame mazge – 70 m³, rūkymo kambaryje – daugiau nei 100 m³, koridoriuose ir vestibiuliuose – 10 m³.

Pagal bendrąsias sanitarines normas gyvenamosioms patalpoms, per vieną valandą įvyksta visiškas oro masės pasikeitimas 30 m³ vienam asmeniui – skaičiavimas pagal gyventojų skaičių.

Egzistuoja dar vienas požiūris skaičiuojant oro tūrį – pagal plotą. Kiekvienam gyvenamojo ploto kvadratiniam metrui tenka 3 m³.

Atskirai verta paminėti pramoninių objektų ir sandėlių angarų vėdinimą – 20 m³ ploto vienetui. Tokiose didžiulėse patalpose vėdinimo sistemos kuriamos remiantis daugiakomponente porinių ventiliatorių sistema (4, 8, 16 ir daugiau vnt. karkase).

Kitiems pagalbiniams kambariams yra paruošti norminiai parametrai. Taigi, virtuvė su elektrine virykle – daugiau nei 60 m³, su dujine virykle – daugiau nei 80 m³, vonios kambarys – ne mažiau nei 25 m³ ir t. t.

Be to, būtina atsiminti, kad gyvenamuosiuose kambariuose oro srautų greitis yra ne didesnis kaip 2 m/s, o virtuvėje ir sanitariniame mazge greitis turi būti 4–6 m/s.

Formulės ir paaiškinimai joms

Pereiname tiesiai prie charakteristikų ir formulių. Skaičiavimai atliekami keliais etapais, kiekviename iš jų apskaičiuojame vieną iš vėdinimo sistemos charakteristikų.

Darbinis oro tūris

Apsvarstykime darbinio oro tūrio (m³/h) apskaičiavimą.

Biurui rekomenduojame skaičiuoti pagal žmonių skaičių:

V=35*N,

Kur N – vienu metu patalpoje esančių žmonių skaičius.

Butams ir privatiems namams reikia atlikti skaičiavimą pagal gyvenamojo ploto tūrį:

V=2*S*H,

Kur: 2 – oro apykaitos dažnio koeficientas per laiko vienetą (per 1 valandą); S – gyvenamasis plotas; H – patalpų aukštis.

Ortakio skerspjūvio apskaičiavimas

Skerspjūvis vėdinimo ortakio skaičiuojamas cm². Magistraliniai ortakiai būna dviejų tipų skerspjūvio: apvalūs ir stačiakampiai.

Vamzdžio skerspjūvio plotas apskaičiuojamas pagal santykį:

S_skers=V*2,8/ω

Kur: S_skerspj. — skerspjūvio plotas; V — oro tūris (m³/h); 2,8 — matmenų derinimo koeficientas; ω — srauto greitis magistralėje (m/s).

Oro srauto greitis magistralėje paprastai būna 2–3 m/s.

Apskaičiavus ortakio skerspjūvio plotą, galima nustatyti apvalaus ortakio skersmenį arba stačiakampio ortakio plotį/aukštį. Žinant plotį, galime rasti skerspjūvio aukštį ir atvirkščiai. Apvalaus skerspjūvio skersmuo bus lygus √4*S_skerspj./pi

Difuzorių kiekis ir dydis

Toliau panagrinėkime, kaip apskaičiuoti difuzorių kiekį ir dydį. Difuzoriaus matmenys paprastai parenkami 1,5–2 kartus didesni už pagrindinės magistralės skerspjūvio plotą.

Su difuzorių kiekiu yra šiek tiek sudėtingiau – jie apskaičiuojami pagal formulę:

N=V/(2820*ω*d²),

Kur: N – ieškomas difuzorių skaičius; V – oro masės srautas (m³/h); ω – oro srauto greitis (m/s); d – difuzoriaus skersmuo (m), jei jis apvalus.

Jei difuzorius yra stačiakampio skerspjūvio, tuomet:

N=π*V/(2820*ω*4*a*b),

Kur: π – skaičius Pi, a ir b – skerspjūvio matmenys.

Įrenginio našumo parametrai

Yra žinomos dvi svarbiausios ventiliacinio bloko charakteristikos – galia ir generuojamo slėgio laipsnis. Ventiliacinės stoties galia apskaičiuojama taip:

P=ΔT*V*Cv/1000,

Kur: ΔT – oro temperatūrų delta įėjime/išėjime (°C); V – oro masės srautas (m³/h); Cv – oro šiluminė talpa (0,336 Wh/m³*°C).

Generuojamas slėgis nustatomas pagal pagrindinio ventiliatoriaus našumo charakteristikų kreivę.

Šis parametras turi būti lygiavertis oro tinklo aerodinaminei varžai. Ventiliatorių gamintojai pateikia kreivės grafiką gaminio techniniame pase.

Be to, svarbu turėti bendrą supratimą apie įeinančio oro srauto šildytuvą – kaloriferį. Tai atskira ventiliacinės sistemos dalis, kurioje vyksta oro šildymas. Pavyzdžiui, praeidamas pro šiluminį radiatorių, oras taip įšyla.

Kaloriferis, kuriame šildymas vyksta per radiatorių ir šiluminės energijos mainus su ištraukiamuoju srautu, vadinamas rekuperatoriumi. Egzistuoja vienos ir daugelio sekcijų rekuperatoriai, kurie leidžia maišyti oro srautus, kurių įėjimo temperatūrų skirtumas yra didelis.

Pabaigai verta paminėti ventiliacinio bloko maitinimo tinklo įtampą. Rekomenduojama naudoti 380 V įtampos tinklą, jis užtikrins patikimą bet kokios galios įrenginio eksploataciją.

Mechaninės ventiliacijos įrengimo specifika

Su tiekiamo tipo vėdinimo įrenginio montavimu namų meistras, be abejonės, galėtų susidoroti nepasitelkęs darbininkų.

Tačiau verta prisiminti, kad darbai atliekami pavojingame nepatyrusiam vykdytojui aukštyje. Todėl geriau pasitelkti tuos, kurie turi patirties, įrankių ir apsauginių priemonių toliau nurodytiems etapams atlikti:

Baigus gana sudėtingas tiekiamo įrenginio montavimo manipuliacijas, liks tik jį prijungti prie komunikacijų.

Išsamiau panagrinėkime šį procesą naudodami šią nuotraukų atranką.

Informacija apie priverstinių vėdinimo įrenginių montavimo seką padės išvengti daugelio šiurkščių klaidų, kurias daro nepatyrę montuotojai.

Natūralios PVV konstravimo ypatumai

Kurdami kokybišką natūralią tiekimo-ištraukimo vėdinimą, dauguma specialistų laikosi tam tikro projektavimo ir montavimo darbų “statuto”.

Šios taisyklės padeda sukurti tikrai efektyvius ir ekonomiškus sprendimus net pačioms nestandartinėms kambarių ir pagalbinių patalpų išdėstymo situacijoms privačiame name ir daugiakambaryje bute daugiaaukščiame name.

Projektuojant vėdinimą, reikia stengtis sukurti natūralų oro srautą iš gyvenamųjų kambarių per koridorius į tualetą ir virtuvę.

Koridoriai šiuo atveju atlieka pratekėjimo erdvių vaidmenį. Todėl pagrindinis sistemos vėdinimo blokas turi būti išdėstytas namo centre, viršutinėje koridorių ar pagalbinių patalpų dalyje.

Pavyzdžiui, 2 aukštų privataus namo vėdinimo modulį galima įrengti pirmame aukšte, pagalbinės patalpos ar pagrindinio koridoriaus viršuje. 1 aukšto namui, kaip variantas, palėpės apatinėje dalyje.

Tiesiant magistralinį vamzdyną, reikia atsiminti, kad tiekiamas oras turi patekti į gyvenamuosius kambarius, o ištraukiamas – išeiti per virtuves ir pagalbines patalpas.

Todėl tiekimo difuzoriai išdėstomi ant sąlyginės “kambario-aplinkos” ribos, o ištraukikliai – virtuvėje, vonioje, pagalbinėje patalpoje, tualete.

Difuzorius sujungia dvi funkcijas: tolygų šviežio oro paskirstymą ir jau panaudoto oro pašalinimą. Jie būna įvairiausių formų. Gaminami iš plonasienio metalo ir plastiko.

Yra pastabų dėl įėjimo ir išėjimo oro angų aukščio. Vėdinimo sistemos išėjimas privalomai įrengiamas aukščiau pastato stogo lygio.

Tai apsaugos T/V nuo pakartotinio ką tik pašalinto oro įsiurbimo per ištraukimo angas.

Šviežio oro paėmimas turi būti atliekamas ne mažesniame kaip 2 metrų aukštyje nuo žemės paviršiaus.

Nes smulkios abrazyvinės dalelės ir dulkės gali būti pakeltos vėjo srautų į aukštį, didesnį nei 1 metras, ir patekti į tiekimo difuzorius, taip greitai užkimšdami pirminio valymo filtrus.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įraše pasakojama ir demonstruojama T/V projektavimo ir montavimo ypatybės privačiame name:

Dar vienas vaizdingas pavyzdys paruošto vėdinimo sprendimo privačiam 1 aukšto mediniam namui:

Apibendrindami aukščiau pateiktą informaciją, pažymime, kad tiekimo-ištraukimo vėdinimas yra nesudėtinga projektuoti, prieinama įsigyti ir montuoti sistema.

Vėdinimas kartu su šildymo sistema leidžia užtikrinti šviežio ir šilto oro balansą patalpoje.

Jūs užsiėmėte vėdinimo įrengimu sodyboje? Arba žinote vėdinimo sistemos projektavimo ir montavimo paslaptis bute? Pasidalinkite, prašau, savo patirtimi – palikite savo komentarus po šiuo straipsniu.