Общие сведения о системах вентиляции
Зачем мы вентилируем свои жилища и насколько сильная вентиляция им требуется? В течение почти 250 лет считалось, что люди являются единственными источниками загрязнения в помещениях, где они обитают.
Мало того, на протяжении большей части XIX века сохранялось убеждение, что каждый человек выдыхает некое неизвестное высокотоксичное вещество, во избежание отравления которым и необходима вентиляция.
На пороге нового столетия в теории вентиляции произошел сдвиг в системе представлений, и теперь ученые обвиняют человека в том, что он является распространителем инфекции, и целью вентиляции стали считать снижение концентрации микроорганизмов в воздухе, с тем, чтобы уменьшить риск всевозможных заболеваний.
Позднее особое внимание разных ученых, инженеров, архитекторов и гигиенистов привлекли такие загрязнители воздуха, как тепло и паровыделения человека, а также табачный дым. Существенно важным признавалось, чтобы человек, входя в вентилируемое помещение, воспринимал воздух внутри него как приемлемый для себя.
Интенсивность подачи воздуха задавалась как необходимый объем наружного свежего воздуха в расчете на одного человека. Однако в последнее время, когда в строительстве используется масса различных новых материалов, многие из которых загрязняют и ухудшают качество внутреннего воздуха.
Становится ясным, что даже здание само по себе должно рассматриваться как источник загрязнения воздуха, и это обязательно должно учитываться при проектировании дома, выборе материалов для строительства и устройстве вентиляции. Вообще, интенсивное широкомасштабное внедрение новейших технологий зачастую застает наших сограждан врасплох, а иногда ставит их просто в тупик при выборе.
Простейший пример: человек решил заменить старые деревянные оконные рамы с форточками на новые высокотехнологичные пластиковые стеклопакеты, обеспечивающие уменьшение уличного шума, проникновение пыли и улучшающие герметичность ограждений. Проведя эту операцию, он тут же практически лишает себя вентиляции, так как старые добрые окна с форточкой и щелями обеспечивали хотя бы минимальный воздухообмен.
Модернизация привела к тому, что герметичность была обеспечена, а дышать стало абсолютно нечем. А ведь человек без воздуха не может жить! Мы все постоянно находимся в воздушной среде. Мы вдыхаем и выдыхаем 20 000 литров воздуха ежедневно.
Насколько пригоден этот воздух для жизни и дыхания? Не вдаваясь подробно в науку, можно выделить несколько основных показателей, понятных любому человеку:
- Содержание в воздухе кислорода и углекислого газа. Уменьшение количества кислорода и увеличение количества углекислого газа вызывают состояние духоты в помещениях.
- Содержание в воздухе вредных веществ и пыли. Повышенная концентрация в воздухе пыли, табачного дыма и других загрязнителей отравляет организм человека.
- Запахи. Неприятные запахи создают дискомфорт или раздражают нашу нервную систему.
- Влажность воздуха. Повышенная и пониженная влажность вызывает неприятные ощущения, а у людей с заболеваниями дыхательных путей, кожи, может вызывать обострение болезней. Влажность важна для мебели и отделки в наших домах. Например, от пониженной влажности в зимний период двери, оконные рамы, мебель могут рассыхаться, а в помещениях с повышенной влажностью (например, бассейнах), наоборот, набухать.
- Температура воздуха. При отклонении температуры окружающего воздуха от комфортной, человеку может быть жарко или холодно.
- Подвижность воздуха. Повышенная скорость вызывает ощущение сквозняка, а пониженная приводит к застою воздуха в различных частях помещений.
Находясь в помещении, мы ощущаем на себе воздействие любого из этих факторов.
Практически все, что нас окружает, выделяет в воздух различные вещества, не всегда для нас полезные. С большой любовью и вкусом обставленная квартира может стать источником большого количества вредных веществ, которые добавляются к уже загрязненному воздуху. Если добавить некомфортную температуру и сквозняки, то получится безрадостная картина.
Помочь в этой ситуации может правильно организованная система вентиляции и кондиционирования воздуха. Здесь следует пояснить, что система кондиционирования может принципиально отличаться от системы вентиляции тем, что не предусматривает подачи наружного и удаления отработанного воздуха, а поддерживает температуру и, возможно, влажность, внутреннего воздуха помещения.
Существуют варианты совмещенных систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Далее мы подробнее рассмотрим систему вентиляции и простые, недорогие, надежные варианты ее реализации на практике.
Система вентиляции и кондиционирования воздуха обеспечит летом подачу фильтрованного, а зимой фильтрованного и подогретого наружного воздуха, а также удаление отработанного, загрязненного внутреннего воздуха. Любая схема вентиляции должна предусматривать приток наружного воздуха и вытяжку отработанного, обеспечивая этим баланс воздуха в помещениях.
Если нет притока наружного воздуха, то в помещении, где находятся люди, уменьшается содержание кислорода в воздухе, увеличивается влажность и запыленность. Если в помещении нет вытяжки, то из него не удаляются образующиеся вредные вещества, запахи, влага.
Следует также добавить, что приток и вытяжка отдельно друг от друга не работают. Организовать вытяжку из замкнутого сосуда невозможно потому, что нет компенсации удаляемому воздуху. Аналогичная ситуация с притоком в замкнутый сосуд. Здесь можно возразить, что установленный в санузле или на кухне вентилятор «тянет», а значит, вентиляция работает. Действительно. Вроде бы работает.
Но такая ситуация означает, что взамен удаляемому вентилятором воздуху в квартиру поступает так называемый неорганизованный приток из всевозможных щелей в окнах, дверях, ограждающих конструкциях. Это ведет к проникновению пыли в помещения, а также запахов с улицы и от соседей, к сквознякам.
Существует еще один вариант притока - через открытые форточки и окна. Это возможно, но здесь есть проблемы. Проблема резкого выстуживания помещения зимой, проблема пыли и шума с улицы, проблема мух и комаров, жаждущих проникнуть в распахнутое окно, проблема сквозняка и резкие перепады температур.
И еще интересный пример. Строя дом за городом, мы, как правило, забываем встроить систему вентиляции и дышим в этом доме почти таким же воздухом, как и в городе, поскольку конструкции, материалы, оборудование и мы сами являемся источниками запахов, углекислого газа и массы других веществ, наше здоровье не укрепляющих.
И это вместо того, чтобы система вентиляции подавала обогащенный кислородом и лесными ароматами свежий воздух и удаляла отработанный.
В разных странах мира по мере развития современных технологий одновременно ведется пересмотр стандартных требований к вентиляции, и общие тенденции сводятся к следующему:
- В их основе по-прежнему лежит принцип комфорта, учитывающий здание (то есть, среду обитания) как источник загрязнения.
- Прилагаются все большие усилия к учету наряду с комфортом факторов, влияющих на здоровье.
- Проектировщику, как, впрочем, и заказчику, предлагается на выбор не один минимальный, а несколько различных уровней качества внутреннего воздуха, что, естественно, сказывается и на стоимости системы вентиляции.
Возможно, читатель уже решил сделать себе систему вентиляции, поэтому далее мы рассмотрим различные системы вентиляции в порядке возрастания их сложности. Все эти системы подходят для вентиляции квартир, загородных домов и небольших офисных помещений.
Система вентиляции с механической вытяжкой и естественным притоком.
Из помещений, где выделяются запахи, избыточная влажность и теплота, устраивается вытяжка при помощи одного общего или нескольких, установленных в каждом таком помещении вентиляторов. В этих помещениях образуется зона пониженного давления воздуха (разрежение), благодаря этому туда начинает поступать воздух из соседних комнат.
В соседние жилые помещения — спальни, гостиные, детские комнаты - за счет все того же разрежения организуется подача наружного воздуха через специальные приточные клапаны. Эти клапаны устанавливаются в наружных стенах здания и обеспечивают фильтрацию поступающего внутрь воздуха и глушение уличных шумов, а также ручную регулировку количества поступающего воздуха.
Преимущества системы в ее простоте, надежности, низкой стоимости и легкости обслуживания. Эта система может применяться в квартирах, загородных домах и небольших офисных зданиях.
Система механической вентиляции с утилизацией тепла вытяжного воздуха.
Отличие ее от предыдущей системы в том, что вытяжка и приток производятся механическим способом при помощи единой приточно-вытяжной установки.
Вытяжкой обеспечиваются помещения кухни, санузлов, кладовки и жилых комнат, где это требуется, а приточный воздух подается в жилые помещения. Движение воздуха происходит по специальным вентиляционным каналам — воздуховодам, которые обычно прокладываются за подвесным потолком, по чердаку или в специальных карнизах в помещениях.
В зимний период, когда необходимо подогревать приточный воздух в установке, при помощи пластинчатого рекуператора происходит процесс передачи тепла от теплового вытяжного воздуха холодному приточному. В установке происходит фильтрация подаваемого в помещения воздуха.
Преимущества системы в ее экономичности, надежности, простоте монтажа и обслуживания и низкой стоимости.
Система может применяться в квартирах, загородных домах и небольших офисных зданиях.
Система с механической вытяжкой и механическим притоком.
Такая система включает в себя раздельно смонтированные, но вместе работающие вытяжную и приточную системы.
Система предусматривает устройство вытяжки в первую очередь из кухни, санузлов и т.д., а также из жилых комнат, если это необходимо или очень хочется.
Приточный воздух обрабатывается в приточной установке и подается в жилые помещения. В приточной установке воздух может проходить следующую обработку:
- Фильтрация разной степени.
- Подогрев.
- Охлаждение.
- Увлажнение.
- Осушение.
Схема обработки выбирается в каждом конкретном случае.
Система требует определенных энергозатрат, разветвленной сети воздуховодов, квалифицированного монтажа и обслуживания.
К преимуществам системы можно отнести универсальность и возможность реализовать практически любую схему подготовки воздуха и поддерживать климат в здании. В случае сложной обработки воздуха с целью поддержания климата в помещениях эта система становится системой центрального кондиционирования.
Раздельная система вентиляции и кондиционирования.
Такая система предусматривает устройство системы вентиляции и дополнительно системы кондиционирования. Обе системы работают независимо друг от друга. Система вентиляции обеспечивает требуемый обмен воздуха в здании, а система кондиционирования - поддержание необходимой температуры.
В качестве вентиляционной может быть использована любая из предложенных выше систем.
Кондиционирование обеспечивается любыми типами кондиционеров, установленных в обслуживаемых помещениях.
Преимущества системы в универсальности, большом разнообразии вариантов и возможностей, как в техническом, так и в стоимостном аспекте.
Система может применяться в любых зданиях.
Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования.
Автоматика с алгоритмом работы в системе вентиляции важна так же, как и сама вентиляция. Подтверждением этому служат следующие соображения, но прежде о том, что делает автоматика.
Автоматика.
- Вовремя включает и выключает систему и отдельные ее элементы. Возможно включение по таймеру. По температуре, влажности, освещенности и т.д., вплоть до ручного включения и выключения, лишь бы выключатель был удобный и в нужном месте.
- Поддерживает необходимые технологические параметры. Температуру, влажность. Производительность. Здесь надо отметить, что заменить автоматическое поддержание нужных параметров ручным практически невозможно. Температура на улице может меняться в течение дня несколько раз. В доме собралось много гостей и становится жарко и душно. Вся семья уезжает на курорт. Из-за тучи вышло солнце и стало припекать. На солнечной стороне стало жарко. Примеров можно привести много, и по всем этим случаям надо бежать к пульту управления и крутить рукоятки, чтобы что-то регулировать. Живем один раз и тратить на это время - нерационально, тем более что все равно ничего толком не отрегулируешь.
- Реализует функции защиты системы в целом и ее элементов в частности. Например, защита оборудования от перенапряжения и падения напряжения, пропадания фаз.
- Контроль чередования фаз для трехфазного оборудования, чтобы двигатели вращались в нужную сторону. Защита электрических калориферов от перегрева. Защита водяных калориферов от замораживания. В общем, много всего. Эксплуатировать систему без этих защит нельзя. Реализовать вышеперечисленное вручную просто невозможно. Действительно не щупать же двигатель вентилятора каждые полчаса, опасаясь, что он перегреется, например, из-за пропадания фазы или еще чего-нибудь. За всем не уследишь.
- Реализует правильную последовательность технологических операций, например, при запуске установок или при их остановке. Остановка системы с электрокалорифером должна происходить в такой последовательности: сначала выключается электрокалорифер, примерно через 3 минуты выключается вентилятор, затем закрывается воздухозаборный клапан. Если сразу выключить все элементы, в доме запахнет горелым. Сработает пожарная сигнализация, приедут пожарные, будут ругаться... Неприятно! А таких тонкостей, непосредственно связанных с автоматикой, много.
- Сигнализирует об авариях и отклонениях в рабочих параметрах системы и ее отдельных элементов. Вентилятор работает - горит зеленая лампочка. Издалека видно, что все в порядке. Загрязнился фильтр - горит красная лампочка. Опять же издалека видно. Лень, а чистить надо. Сигнализация и визуализация параметров работы может выражаться включением и выключением лампочек, звонков и т.д. Параметры можно видеть на экране контроллера, входящего в систему автоматики, а можно - на экране портативного компьютера через телефонную линию или Интернет, загорая на Канарах. Кому как захочется, так и можно реализовать мечту, конечно, в пределах технических и финансовых возможностей.
- Учитывая сказанное, напрашивается вывод, что без необходимой автоматики система работать не будет, а если и будет, то не так. Если система работает не так или вовсе не работает, то зачем она нужна. Значит, автоматика важна так же, как и сама вентиляция.
Следует, однако, сказать, что не для всех систем нужна сложная автоматика. Уровень автоматизации должен соответствовать уровню сложности системы, но основные защитные и технологические функции все равно необходимо реализовывать.
Система вентиляции в вашем доме, тем более в доме с бассейном, - это не роскошь, а осознанная необходимость. Улучшение качества ограждающих конструкций, снижающих теплопотери наших домов, приводит к снижению или прекращению инфильтрации наружного воздуха через конструкции. Установка практически герметичных пластиковых окон и дверей тоже уменьшает поступление уличного воздуха в помещения.
Новые строительные материалы выделяют в воздух химические соединения. Бытовая техника и компьютеры ионизируют воздух. И т.д., и т.п.
Значит, выход в условиях современного города и все более урбанизированного пригорода видится один - в местах длительного пребывания человека устройство вентиляции нужно, как свежий воздух!