close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

672.Системы обеспечения микроклимата зданий

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
М.Н. Жерлыкина, С.А. Яременко
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Учебное пособие
Воронеж 2013
1
УДК 697.9 (035.5)
ББК 38.762
Ж599
Жерлыкина, М.Н.
Ж599
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ: учеб. пособие / М.Н. Жерлыкина,
С.А. Яременко. – Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2013. – 160 с.
ISBN 978-5-89040-459-6
Приведены в достаточном объеме сведения об устройстве систем обеспечения микроклимата в помещениях зданий и сооружений, систем жизнеобеспечения: теплоснабжения, отопления, холодного и горячего водоснабжения, водоотведения, централизованного газоснабжения, защиты зданий и сооружений
от пожаров и проникновения в помещения дыма при пожаре, вентиляции и
кондиционирования воздуха.
Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры направления 270100 «Строительство», а также для повышения квалификации и переподготовки специалистов и инженерно-технических работников
ТСЖ, строительно-монтажных и пуско-наладочных организаций.
Ил. 59. Табл. 12. Библиогр.: 47 назв.
УДК 697.9 (035.5)
ББК 38.762
Печатается по решению научно-методического совета
Воронежского ГАСУ
© Жерлыкина М.Н.,
Яременко С.А., 2013
© Воронежский ГАСУ. 2013
ISBN 978-5-89040-459-6
2
Оглавление
Введение…..……………………………………………………………............
Глава 1. Системы внутреннего и наружного теплоснабжения
зданий и сооружений……………………….…………………..
1.1. Общие сведения……………………………………………...........
1.2. Определение тепловой мощности котельной……………......
1.3. Тепловые сети………………………………….………..……....
1.3.1. Общие сведения………………………………………………
1.3.2. Схемы тепловых сетей………….…………………………
1.3.3. Прокладка тепловых сетей………….……………………
1.3.4. Строительные конструкции каналов для прокладки
тепловых сетей. Опорные конструкции……………..
1.4. Автоматизированные узлы управления систем водяного
отопления…………………………………………………………
1.4.1. Необходимость создания тепловых пунктов…………
1.4.2. Схемы узла управления при присоединении систем
отопления к тепловым сетям по зависимой схеме…..
1.4.3. Автоматизированные узлы управления системами
отопления, подключенные к тепловым сетям
по зависимой схеме…...................................................
1.4.4. Автоматизированные узлы управления системами
отопления, подключенные к тепловым сетям
по независимой схеме….……………………………………
1.4.5. Комплексная автоматизация систем
водяного отопления………………………………………
1.5. Конструирование систем отопления…………………………
1.5.1. Двухтрубные системы водяного отопления………….
1.5.2. Однотрубные системы отопления……………….......
1.6. Основные принципы гидравлического расчета систем
водяного отопления…………….………………………………..
1.7. Горячее водоснабжение………………………………..…….....
1.7.1. Основные элементы и устройства централизации
горячего водоснабжения…………...…..…………...……
1.7.2. Местные системы горячего водоснабжения………….
Глава 2. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха……........
2.1. Назначение систем вентиляции………………………………..
2.2. Классификация вентиляционных систем……………………..
2.3. Устройство вентиляционных систем……..………………….
2.4. Вентиляция жилых зданий…………………………………......
2.4.1. Вентиляция с естественным побуждением………….
2.4.2. Вентиляция с механическим побуждением…………..
2.5. Приёмные устройства наружного воздуха в системах
вентиляции....................................................................................
2.6. Выбросы загрязняющего вентиляционного воздуха
в атмосферу………………………………………………………..
3
6
7
7
7
8
8
10
11
13
15
15
17
18
22
24
26
26
30
32
35
35
37
39
39
40
41
50
50
51
54
57
2.7. Воздушный режим здания……………………………………….
2.8. Основы расчета воздухообмена в зданиях и сооружениях......
2.9. Основные принципы организации воздухообмена……………..
2.10. Классификация систем кондиционирования воздуха……….
2.11. Климатическое оборудование………………………………….
2.11.1. Компрессоры холодильных машин…………………….
2.11.2. Теплообменные аппараты системы
кондиционирования воздуха…………………………….
2.12. Центральные системы кондиционирования воздуха………
2.12.1. Общие сведения о центральных системах
кондиционирования воздуха…………….………………
2.12.2. Центральные однозональные системы
кондиционирования воздуха………………………..….
2.12.3. Центральные многозональные системы
кондиционирования воздуха……………………………
2.12.4. Системы кондиционирования воздуха с количественным
и количественно-качественным регулированием………
2.12.5. Центральные двухканальные системы
кондиционирования воздуха………………….…………
2.12.6. Центральные водовоздушные системы…………..…..
2.13. Назначение, конструктивные особенности и принцип
работы основных секций центрального кондиционера…....
2.14. Системы кондиционирования воздуха с чиллерами
и фанкойлами……………………………………………………..
2.15. Автономные кондиционеры………….………………..………..
2.15.1. Кондиционеры сплит-систем…….……………………
2.15.2. Бытовые кондиционеры………………..……...............
2.15.3. Настенные кондиционеры………..…………………….
2.15.4. Напольные и настенно-потолочные кондиционеры….
2.15.5. Кондиционеры кассетного типа………………..…….
2.15.6. Крышные кондиционеры………………………………
2.15.7. Шкафные кондиционеры……..………..………………
2.15.8. Мульти-сплит система………………………….…....
2.15.9. Многозональные системы кондиционирования воздуха ...
Глава 3. Системы газоснабжения…………………………………...….......
3.1. Классификация газопроводов…………………………………….
3.2. Применяемые трубы и арматура………………………………
3.3. Устройство газопроводов внутри помещений……………......
3.4. Отвод продуктов сгорания……………………………..……….
3.5. Газоснабжение жилых и общественных зданий………….....
3.5.1. Бытовые газовые приборы…………………….............
3.5.2. Требования к помещениям, в которых устанавливают
газовые приборы…………………………………............
3.5.3. Размещение газовых приборов……………..…………….
4
61
62
64
69
74
74
75
77
77
79
80
82
83
83
84
89
91
91
92
92
93
94
95
95
96
96
98
98
98
99
101
102
102
103
105
3.5.4. Особенности устройства внутренних газопроводов
в жилых и общественных зданиях, а также
коммунально-бытовых предприятиях…………………..
3.6. Газоснабжение промышленных предприятий……………......
3.7. Обеспечение эффективности использования газа……………
3.8. Газоснабжение сжиженными газами…………….…...............
Глава 4. Системы холодного водоснабжения и водоотведения.……......
4.1. Классификация систем водоснабжения……………………….
4.2. Схемы холодного водоснабжения населенных пунктов……...
4.3. Системы производственного водоснабжения
промышленных предприятий……………………………………
4.4. Системы внутреннего водоснабжения и водоотведения.
Системы и схемы холодного водопровода…….………….……..
4.4.1. Зонные схемы водоснабжения…………………..………
4.4.2. Вводы………………………………………..…….………
4.4.3. Счетчики расхода воды………………..…………………
Глава 5. Системы защиты зданий и сооружений от пожаров
и проникновения в помещения дыма…………………………..
5.1. Извлечения из основных нормативных документов
противопожарных и строительных требований
к системам вентиляции в зданиях категорий А, Б, В1, В2,
В3, В4, Г, Д…………………………………………………………
5.2. Основные положения по проектированию и строительству
воздуховодов, каналов и дымовых труб с учетом пределов их
огнестойкости……………………………………………………
5.2.1. Проектирование воздуховодов………………………..
5.2.2. Классификация воздуховодов по плотности………....
5.2.3. Классификация воздуховодов по скорости потока
воздуха и рабочему давлению……………………….….
5.2.4. Классификация воздуховодов по материалам
и конструктивному исполнению………………………..
5.3. Принципы аэродинамического расчета вентиляционных систем…………………………………………………………….
5.4. Требования к дымоходам и дымовым трубам печного
и индивидуального отопления…………………………………...
5.5. Противопожарные клапаны……………………………………
5.5.1. Клапан противопожарный комбинированный КПК-1.
5.5.2. Схемы установки клапанов КОМс-1…………………….
5.5.3. Клапаны перекидные, взрывозащитные
и искробезопасные………………………………………
5.5.4. Клапан противодымный КПД-4………………………....
5.6. Аварийная вентиляция……………………………………..........
5.7. Противодымная защита зданий при пожаре…………………
Заключение…………………………………………………………………….
Библиографический список………………………………..………………....
5
107
108
111
112
115
115
116
120
122
123
125
127
130
130
133
133
135
136
137
139
143
144
144
145
147
148
149
151
156
157
Введение
За последние годы в нашей стране произошли глубочайшие изменения в
области строительной индустрии. При строительстве зданий и сооружений используется не только отечественная, но и зарубежная техника и технология. На
Российском рынке появились новые виды инженерного оборудования, которые
раньше в России не использовались.
Проблема рационального энергосбережения инженерными системами
остается чрезвычайно актуальной, так как системы зданий являются, как пр авило, энергоемкими. Следовательно, инженерные системы должны работать
таким образом, чтобы количество воздуха, воды, газа, теплоты, подаваемое в
каждое помещение зданий, должно определяться текущей потребностью. Такие
требования могут обеспечить только автоматизированные системы, оснащенные приборами учета тепло-, газо-, водопотребления. Предъявляемые требования к обслуживанию современного инженерного оборудования предполагают
четкую организацию эксплуатации, которая может быть обеспечена лишь на
высоком уровне инженерно-технической подготовки персонала.
В учебном пособии по дисциплинам «Основы обеспечения микроклимата
зданий и сооружений», «Эксплуатация зданий, сооружений и инженерных с истем» приведены основные сведения о системах жизнеобеспечения зданий и
сооружений: системах вентиляции и кондиционирования воздуха, системах
отопления, горячего водоснабжения и автономного теплоснабжения, системах
холодного водоснабжения и водоотведения. Даны необходимые сведения о с истемах жизнеобеспечения населенных мест: централизованного теплоснабжения, газоснабжения, централизованного водоснабжения и водоотведения. Каждая глава содержит контрольные вопросы для оценки качества изученного материала.
Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры направления 270100 «Строительство», а также рассчитано на широкий
круг специалистов, работающих в области техники и технологии формирования
среды обитания и функциональной деятельности человека в зданиях и соор ужениях, создания и функционирования технических систем жизнеобеспечения
зданий и населенных мест, включая коммунальную инфраструктуру энергоресурсообеспечения.
6
ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ ВНУТРЕННЕГО И НАРУЖНОГО
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
1.1. Общие сведения
Теплоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий может
осуществляться:
- от централизованного источника теплоты (от тепловых сетей систем
теплоснабжения населенного пункта);
- от автономного источника теплоты (в том числе крышной котельной);
- от индивидуальных теплогенераторов систем поквартирного теплоснабжения.
В качестве теплоносителя целесообразно применять воду. Другие теплоносители допускается применять, если они отвечают санитарно-гигиеническим
требованиям и требованиям взрывопожаробезопасности. Для зданий в районах
с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 ºС и ниже (параметр Б)
допускается применять воду с добавками, предотвращающими ее замерзание.
В последние годы получило широкое распространение автономное теплоснабжение, которое реализуется через строительство автономных котельных,
обслуживающих один или несколько многоэтажных жилых домов, и через с истему поквартирного теплоснабжения. Преимущество автономных систем теплоснабжения заключается в следующем: отсутствии дорогостоящих наружных
тепловых сетей, возможности реализации монтажа и пуска в работу систем
отопления и горячего водоснабжения одновременно, сравнительно низких первоначальных затратах, сокращении расхода топлива за счет местного регулирования отпуска теплоты и отсутствия потерь в местных тепловых сетях.
1.2. Определение тепловой мощности котельной
Тепловая нагрузка на котельную в холодный период года Qкот, Вт, определяется по формуле
Q
1,2 ( Q
Q
Q
Q ),
(1.1)
где 1,2 – коэффициент запаса, учитывающий потери в тепловых сетях;
QОТ – максимальный часовой расход теплоты на отопление, Вт, определяется
по формуле
Q
q0 (t в t н ) V
(1.2)
t,
где q0 – удельная отопительная характеристика жилых и общественных
зданий, Вт/(м3·°С), приведена в справочной литературе при разности температур внутреннего tв, °С, и наружного (наиболее холодной пятидневки), tн, °С,
воздуха равной
t 18 ( 30) 48 С ,
Vн – объем отапливаемой части здания по наружному обмеру, м 3;
βt – коэффициент, учитывающий климатические условия района, определяется по формуле
7
t
0,54
22
.
t в tн
Максимальный часовой расход теплоты на вентиляцию QВЕНТ , Вт, определяется по формуле
(1.3)
Q
qв (t вн tнв ) ,
где qв – удельная вентиляционная характеристика общественных зданий,
3
Вт/(м ·ºС); tвн – усредненная расчетная температура воздуха внутри вентилируемых помещений, ºС; tнв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции (принимается по параметрам А), ºС.
Для ориентировочных расчетов можно принимать qв равной
0,23 Вт/(м3·°С).
Средний расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, QГВср , Вт, определяется по формуле
Q ср qгв n ,
(1.4)
где qгв – расход теплоты в зависимости от расхода воды на одного жителя,
Вт, при расходе воды 85 л/сут. (без ванн) qгв равна 320 Вт, при расходе воды
105 л/сут. (ваннами) qгв равна 378 Вт; n – число жителей.
Максимальный часовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых
и общественных зданий, QГВ, Вт, определяется по формуле
Q
2 Q ср .
(1.5)
Расход топлива на отопление и вентиляцию В, кг/ч, определяется по формуле
В
3,6
Qнр
Q
,
(1.6)
ку
где ΣQ – часовой расход теплоты на отопление и вентиляцию, Вт;
Qнр – теплота сгорания топлива, кДж/кг.
Перевод рабочего (натурального) топлива в условное Вусл, Вт, производится по формуле
Вусл
В Э ,
(1.7)
где ЭТ – переводной коэффициент, равный для газообразного топлива
29300 кДж/нм3, для твердого или жидкого топлива 29300 кДж/кг.
1.3. Тепловые сети
1.3.1. Общие сведения
Для тепловых сетей применяют следующие трубы: стальные бесшовные
горячекатаные, наружным диаметром от 32 до 426 мм ГОСТ 8731-58; стальные
электросварные с продольным швом и калиброванными концами, наружным
диаметром от 426 до 1220 мм ГОСТ 4015-58; стальные электросварные с продольным швом наружным диаметром от 32 до 133 мм.
В зависимости от способа прокладки тепловых сетей и параметров теплоносителя применяют трубы с различной толщиной стенок труб и различных
8
наружных диаметров. При заказе труб в спецификациях должны быть указаны
рабочие параметры теплоносителя. В качестве деталей трубопроводов применяются: гнутые гладкие, крутоизогнутые и сварные отводы, симметричные,
несимметричные переходы – эксцентрические и концентрические стальные
штампованные и несимметрические и симметрические сварные, изготовляемые
из листовой стали.
В зависимости от способа прокладки и диаметров трубопроводов в тепловых сетях применяют скользящие, катковые, подвесные (простые и пружинные) подвижные опоры. На участках бесканальной прокладки трубопроводов
подвижные опоры не устанавливают.
Скользящие опоры для труб условным проходом до Dу 175 мм включительно применяют при всех способах прокладки тепловых сетей.
Для труб условным проходом Dу от 200 до 1200 мм скользящие опоры
применяют при прокладке труб в непроходных и полупроходных каналах и для
нижнего ряда труб в тоннелях.
Расстояния между опорами зависят от диаметра труб и приведены в таблицах [16].
Катковые опоры применяют для труб условным проходом Dу , равным
200мм и больше, при прокладке трубопроводов на отдельно стоящих низких и
высоких опорах, по стенам зданий.
При надземной прокладке трубопроводов на эстакадах применяют как
скользящие, так и катковые опоры.
Неподвижные опоры фиксируют отдельные точки трубопровода, делят
его на независимые в отношении температурных удлинений участки и воспр инимают усилия, возникающие в трубопроводах при различных схемах и способах компенсации тепловых удлинений.
Расстояние между неподвижными опорами l, м, при применении сальников компенсаторов определяется по формуле
l
арасч
(t tн.о ) ,
(1.8)
где арасч – расчетная компенсирующая способность сальникового компенсатора, мм; α – коэффициент линейного расширения трубной стали, мм/(м·°С); t
– расчетная температура теплоносителя, ºС; tн.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ºС.
При проектировании тепловых сетей иногда целесообразно использовать
трубопровод большего диаметра в качестве несущей конструкции для прокладки на нем трубопровода меньшего диаметра (прокладка «труба на трубе»).
При этом обязательно производится проверочный расчет нижнего трубопровода на прочность с учетом дополнительной нагрузки верхнего трубопровода. Арматуру, фланцы, заглушки и компенсаторы выбирают в зависимости от
температуры и вида теплоносителя и условного давления. Для тепловых сетей
9
применяют стальную и чугунную арматуру с фланцевыми и муфтовыми присоединительными концами, а также с концами под приварку труб.
В процессе строительно-монтажных работ в трубопроводы тепловых сетей попадают песок, окалины, электроды. До сдачи тепловых сетей в эксплуатацию эти засоры должны быть удалены.
Паропроводы продувают паром от ТЭЦ или котельной. Водяные сети
промывают водой или водовоздушной смесью.
Существует две стадии промывки водой: черновая и чистая. При черновой промывке трубопроводы наполняют водой под давлением от 3 до 4 атм., а
затем вода сбрасывается через открытые дренажи в конце промываемого учас тка. При чистой промывке используются сетевые насосы. Заполняют и подпитывают сети при этом водопроводной водой.
1.3.2. Схемы тепловых сетей
Тепловые сети по своему размещению подразделяются на следующие категории: магистральные, распределительные и ответвления к отдельным зданиям. Схемы тепловых сетей в зависимости от взаимного размещения источников теплоты и потребителей могут быть: лучевыми - с прокладкой от одного источника теплоты отдельных магистралей в районы размещения тепловых потребителей; кольцевыми - с прокладкой от источника теплоты к одной группе
потребителей не менее двух магистралей, соединяющихся между собой в районе размещения потребителей, и обеспечивающих двухстороннюю подачу теплоты.
Между магистралями одного или нескольких источников теплоты устраивают перемычки, служащие для проведения летних ремонтов с наименьшим
ограничением потребителей бытового горячего водоснабжения.
Водяные тепловые сети могут быть закрытыми и открытыми в зависимости от способа подачи теплоты к местным системам горячего водоснабжения.
В закрытой системе вода в местную систему горячего водоснабжения поступает из системы питьевого водопровода и подогревается в водоводяных подогревателях, установленных на вводе тепловой сети в каждое здание или
группу зданий.
В открытой системе вода для местной системы горячего водоснабжения
отбирается непосредственно из тепловой сети на вводе ее в каждое здание или
группу зданий.
Отобранная из тепловых сетей вода компенсируется таким же количеством воды на ТЭЦ или в котельной.
Водяные сети подразделяются на одно-, двух-, трех- и четырехтрубные.
В однотрубных системах для совместной подачи теплоты на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение вода, охлажденная в системах отопления
и вентиляции, используется полностью для бытового горячего водоснабжения.
10
Двухтрубные водяные сети являются основными для совместной подачи
теплоты на отопление, вентиляцию, бытовое горячее водоснабжение жилых
районов и промышленных предприятий.
Трехтрубные сети имеют два подающих трубопровода и один общий обратный.
В одном из подающих трубопроводов поддерживается постоянная температура воды. Этот трубопровод предназначен для подачи теплоты к местным
системам горячего водоснабжения.
Во втором, подающем трубопроводе, предназначенном для подачи теплоты к системам отопления и вентиляции, температура воды меняется по отопительному графику.
Четырехтрубные водяные сети представляют собой сочетание двух двухтрубных циркуляционных тепловых сетей: одной для подачи теплоты на ото пление и вентиляцию и второй для подачи теплоты тем же потребителям на горячее водоснабжение или на технологические нужды.
1.3.3. Прокладка тепловых сетей
Для тепловых сетей применяются следующие основные способы прокладки: подземная прокладка – бесканальная, в непроходных каналах, в полупроходных каналах, в проходных каналах, в общих коллекторах совместно с
другими коммуникациями; надземная прокладка – на эстакадах, на низких опорах, по стенам зданий.
Для жилых районов городов и населенных мест исходя из архитектурных
соображений применяется подземная прокладка тепловых сетей. Надземная
прокладка в жилых районах применяется как исключение в особо тяжелых
грунтовых условиях (районы вечномерзлых грунтов, заболоченные участки
трассы).
Этот тип прокладки может применяться в любых грунтовых условиях с
устройством в зоне грунтовых вод попутного фильтрующего дренажа.
Бесканальная прокладка применяется при хороших грунтовых условиях.
Прокладка в полупроходных каналах применяется, как правило, при пересечении трассой площадей и проездов с интенсивным движением.
Прокладка тепловых сетей под существующими зданиями допускается
при условии выделения в подвале здания специального технического коридора
с самостоятельными выходами на поверхность.
На территории промышленных предприятий допускается прокладка тепловых сетей снаружи или внутри зданий, если при этом не нарушаются условия
техники безопасности и нормы освещенности и не требуется усиление стро ительных конструкций последних.
Надземной прокладке отдают преимущество, если на предприятии принята надземная прокладка технологических трубопроводов и имеется техническая
возможность совместной прокладки всех трубопроводов на общих эстакадах
или высоких опорах.
11
Надземную прокладку рекомендуется применять при плохих гидрогеологических условиях (высокий уровень грунтовых вод, просадочные грунты и тому подобное).
Для паропроводов с давлением пара большим или равным 22 кг/см2, как
правило, применяется только надземная прокладка на эстакадах или высоких
опорах.
Подземную прокладку тепловых сетей на промышленных предприятиях
применяют при хороших гидрогеологических условиях и при небольшом количестве прокладываемых труб (от двух до четырех). На головном участке трассы, где количество трубопроводов и их диаметры возрастают, может казаться
целесообразным строительство проходного канала.
По незастроенной территории промышленных районов, городов и поселков (разрывы между предприятиями и жилыми массивами, районы, не подлежащие застройке по грунтовым условиям, рельефу местности и тому подо бное), как правило, применяют надземную прокладку на низких опорах. Выс окие опоры и эстакады в этом случае используют при большом количестве пересечений с автодорогами и с железнодорожными путями.
При небольшом количестве железнодорожных путей пересечение последних теплопроводами допускают без применения специальных высоких
опор (рис. 1.1).
В районах горных выработок применяют прокладку тепловых сетей только на низких опорах.
Способ прокладки в вечномерзлых грунтах зависит в основном от характера грунтов и влияния на них тепловыделений трубопроводов тепловых сетей.
Рис. 1.1. Пересечение железнодорожных путей теплопроводами
без применения специальных высоких опор:
1 – неподвижные опоры; 2 – подвесные пружинные опоры; 3 – подпятники;
4 – рамы жесткости; 5 – трубка для выпуска воздуха (изолируются вместе с основными трубопроводами); Г.Р. – головки рельсов; в.о. – водовод обратный; п – паропровод;
в.п. – водовод подающий
12
1.3.4. Строительные конструкции каналов
для прокладки тепловых сетей. Опорные конструкции
Непроходные каналы выполняют из сборного бетона и железобетона. При
небольшой длине трассы и малых диаметрах труб стены непроходных каналов
допускается выполнять из хорошо обожженного красного кирпича марки 100.
Непроходные каналы делятся на одноячейковые, двухъячейковые и многоячейковые.
В каналах серии ТС-01-01 (рис. 1.2) стены выполняются из сборных бетонных блоков или из кирпича, днище – из бетонных плит или монолитного бетона.
Каналы перекрываются плоскими сборными железобетонными плитами.
Высота каналов в свету от 190 до 1060 мм, ширина – от 250 до 1800 мм.
а)
б)
Рис. 1.2. Канал с бетонными стенками по ТС-01-01:
а – одноячейковый; б – двухъячейковый; 1 – сборные железобетонные плиты покрытий; 2 – стеновые блоки; 3 – плиты основания или бетонная подготовка;
4 – цементный раствор
Каналы серии ИС-01-04 по конструкции разделяются на два типа. Первый
тип собирается из лотковых элементов и обозначается марками КЛ и КЛс
(рис. 1.3; 1.4), второй – из сборных железобетонных плит и обозначается марками КС (рис. 1.5).
Каналы марок КЛ высотой 300, 450 и 600 мм собирают из лотковых элементов, перекрываемых съемными плоскими плитами. Каналы высотой 900 и
1200 мм монтируют из лотковых элементов, уложенных друг на друга. В каналах типа КС сборные стеновые панели устанавливают в пазы сборных плит
днища и замоноличивают бетоном М-300 на мелком щебне.
Промежуточные опоры трубопроводов в непроходных каналах выполняются в виде плоских прямоугольных сборных железобетонных подушек. Опорные подушки укладывают на пол канала на цементном растворе.
В верхней части опорных подушек устанавливают закладные металлические детали, выступающие из бетона на высоту до 20 мм и обеспечивающие
беспрепятственное скольжение стальных опор трубопроводов.
13
а)
б)
Рис. 1.3. Непроходные каналы типа КЛ:
а – одноячейковый; б – двухъячейковый; 1 – лотковый элемент; 2 – плита перекрытия;
3 – песчаная подготовка; 4 – песок; 5 – цементная шпонка
а)
б)
Рис. 1.4. Непроходные каналы типа КЛс:
а – одноячейковый канал; б – двухъячейковый канал; 1 – железобетонный лотковый
элемент; 2 – двутавр; 3 – песчаная подготовка; 4 – песок; 5 – цементная шпонка
а)
б)
Рис. 1.5. Непроходные каналы типа КС:
а – одноячейковый; б – двухъячейковый; 1 – железобетонная плита днища;
2 – железобетонные стеновые плиты; 3 – плиты перекрытия; 4 – песчаная подготовка
14
Толщина опорных подушек определяется величиной наименьшего зазора
между теплоизоляцией трубопроводов и полом канала.
Размеры подушек в плане и их армирование определяют расчетом на
прочность из условия передачи нагрузки от труб через бетонное дно канала на
грунт. В случае выполнения защитного покрытия изоляции из асбоцементной
штукатурки на месте высоту подушек под трубопроводом диаметром 350 мм и
более рекомендуется принимать не менее 140 мм.
В полупроходных каналах и проходных тоннелях нижний ряд трубопр оводов также опирают на подушки, применяемые в непроходных каналах. Верхние ярусы труб опирают либо на металлические консоли и кронштейны, либо
на рамы.
Неподвижны опоры для трубопроводов в непроходных каналах выпо лняют щитовыми или в виде опорных подушек, бетонируемых совместно с днищем (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Щитовая неподвижная опора:
1 – бетон М150; 2 – бетон М75; 3 – днище канала; 4 – отверстие для стока воды;
5 – асбестовая прокладка
Щитовые неподвижные опоры представляют собой вертикальные железобетонные щиты с отверстием для прохода труб. Нагрузка от трубопроводов
через щитовые опоры передается на днище и стенки канала, а при бесканальной
прокладке – на вертикальную плоскость грунта. Щитовые опоры в зависимости
от грузоподъемности подъемного оборудования, имеющегося на строительной
площадке, выполняют сборными или монолитными. Для уменьшения температурного влияния труб на бетон между трубой и бетоном опоры устраивается
асбестовая прокладка толщиной от 10 до 30 мм в зависимости от температуры
теплоносителя.
1.4. Автоматизированные узлы управления
систем водяного отопления
1.4.1. Необходимость создания тепловых пунктов
Для отопления зданий различного назначения применяют теплоносители
разных параметров. Например, для обогрева жилых и школьных зданий ис-
15
пользуют воду с параметрами 95/70 ºС – для двухтрубных и 105/70 ºС – для
однотрубных систем отопления; для обогрева зданий больниц и лечебных
учреждений применяют воду с параметрами 85/65 ºС. Для промышленных и
спортивных зданий и других допустимо применять воду с более высокими параметрами.
При централизованном теплоснабжении ТЭЦ или районных котельных
для доставки теплоты потребителям используют высокотемпературную воду с
параметрами 150/70 ºС.
Системы отопления зданий, в которых допустимы высокие параметры,
например 150/70 ºС, присоединяют непосредственно, то есть без дополнительных устройств.
Если для отопления зданий требуются пониженные параметры теплоносителя, то температура воды, подаваемая по тепловым сетям, понижается путем
подмешивания к ней воды из обратных магистралей системы отопления (непосредственная схема присоединения) или сетевую воду подают в специальные
теплообменники, в которых вода системы отопления нагревается до требуемой
температуры (независимая схема присоединения), в этом случае вода системы
отопления не смешивается с сетевой водой.
Для приготовления воды соответствующих параметров в зданиях создаются тепловые пункты (ТП). Тепловой пункт соединяет систему отопления и
тепловую сеть и является составной частью системы отопления.
В зависимости от источника теплоснабжения изменяется оборудование
теплового пункта системы отопления и его принципиальная схема.
При теплоснабжении от автономного источника или индивидуальных
теплогенераторов тепловым пунктом системы отопления является котельная.
При централизованном теплоснабжении тепловые пункты подразделяются на следующие виды:
- индивидуальные тепловые пункты (ИТП) – для присоединения систем
отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок одного здания или части его;
- центральные тепловые пункты (ЦТП) – то же для двух зданий и более.
Устройство ИТП обязательно для каждого здания, при этом в ИТП осуществляются только те функции, которые необходимы для систем потребления
теплоты данного здания.
В тепловых пунктах размещается оборудование, арматура, приборы ко нтроля, учета, управления и автоматизации, посредством которых осуществляется преобразование вида теплоносителя или его параметров, контроль параметров теплоносителя, регулирование параметров теплоносителя и распределение
его по системам потребления теплоты, отключение систем теплопотребления,
заполнение и подпитка систем потребления теплоты, учет расхода теплоты,
расхода теплоносителя и конденсата, сбор, охлаждение, возврат конденсата, аккумулирование теплоты, водоподготовка для систем горячего водоснабжения.
16
В тепловом пункте в зависимости от его назначения могут осуществляться все перечисленные функции или только часть.
Системы отопления присоединяют к тепловым сетям в тепловых пунктах.
В настоящее время системы водяного отопления присоединяют к тепловым сетям по следующим схемам:
- зависимая прямоточная;
- зависимая со смешиванием воды при помощи водоструйного элеватора;
- зависимая со смешиванием воды при помощи насоса;
- независимая схема.
ИТП допускается размещать в технических подпольях и подвалах зданий.
Допускается предусматривать ИТП пристроенными к зданиям или отдельно
стоящими, причем тепловые пункты должны иметь самостоятельный выход
наружу или в лестничную клетку, а двери должны открываться наружу.
Ширину проходов в свету следует принимать не менее: между насосами с
электродвигателями с напряжением до 1000 В – 1 м, между насосом и стеной –
1 м, между неподвижными выступающими частями оборудования – 0,8 м.
Крепление неподвижного оборудования (грязевики, задвижки, элеваторы
и другое) и трубопроводов с арматурой разрешается крепить непосредственно к
стене, при этом минимальное расстояние в свету (с учетом тепловой изоляции)
до стены должно быть не менее 0,2 м.
Допускается установка насосов с электродвигателями напряжением до
1000 В у стены без прохода, при этом расстояние от выступающих частей до
стенки должно быть не менее 0,3 м. Разрешается установка двух насосов на о дном фундаменте без прохода между ними, но с обеспечением при этом проходов шириной не менее 1 м. Минимальная высота помещения от отметки чистого пола до перекрытия (в свету) для ИТП должно быть не менее 2,2 м.
1.4.2. Схемы узла управления при присоединении систем отопления
к тепловым сетям по зависимой схеме
Узел управления, изображенный на рис. 1.7, применяется в том случае,
когда расчетная температура воды в системе отопления может быть равна температуре воды в тепловой сети.
Горячая вода (теплоноситель) из тепловой сети подается в узел управления системой отопления по трубопроводу 1, после стальной задвижки 2 вода
проходит грязевик 3 и фильтр тонкой очистки 4 и попадает в счетчик горячей
воды, в комплект которого входит счетчик горячей воды 5, счетчик горячей воды 6А, вычислитель 6Б, два термометра сопротивления 6В. Счетчик горячей
воды служит для учета расхода теплоты, подаваемой в систему отопления. З атем теплоноситель проходит регулятор расхода 7, предназначенный для стабилизации расхода воды в системе отопления при неравномерном ее поступлении
из тепловой сети.
17
Рис. 1.7. Схема узла управления при присоединении системы отопления
к тепловой сети по зависимой прямоточной схеме
После задвижки 8 вода поступает в систему отопления по трубопроводу
9, в которой вода охлаждается до температуры tо и возвращается в узел управления по обратному трубопроводу 10. Задвижки 8 и 11 предназначены для отключения системы отопления; грязевик 12 и фильтр 13 – для очистки воды,
прошедшей через систему отопления. Задвижки 14 и 2 служат для отключения
узла управления от тепловой сети. По трубопроводу 15 обратная вода возвращается в тепловую сеть. Манометры 16, размещенные попарно на одном и том
же уровне от пола, позволяют судить о гидростатическом давлении в каждом
трубопроводе и о разности давления, определяющей интенсивность движения
теплоносителя.
Термометры 17 служат для измерения температуры теплоносителя. Трубопроводы 18 и 19 предназначены для опорожнения системы отопления; на
указанных трубах установлены пробковые краны 20 и 21; трубопроводы 18 и 19
соединяются с ручным насосом при помощи шланга.
1.4.3. Автоматизированные узлы управления системами отопления,
подключенные к тепловым сетям по зависимой схеме
Согласно требованиям [42], следует предусматривать комплексное автоматическое регулирование параметров теплоносителя и адекватную этим задачам конструкцию систем отопления. Комплексное автоматическое регулирование включает несколько базовых принципов. Один из них – индивидуальное
автоматическое регулирование на каждом отопительном приборе термостатом,
который автоматически поддерживает заданную жильцом температуру воздуха
внутри помещения.
Другим базовым принципом является применение автоматизированных
узлов управления систем отопления. В таких узлах управления осуществляется
18
приготовление параметров теплоносителя в зависимости от температуры
наружного воздуха.
Для индивидуального регулирования подачи теплоты от отопительных
приборов в помещении применяются автоматические радиаторные терморегуляторы – краны «Данфосс», которые поддерживают заданную температуру воздуха в помещениях. Такие краны позволяют экономить более 20 % теплоты за
счет использования бытовых тепловыделений и теплоты солнечной радиации, а
также путем снижения температуры воздуха в ночное время и в периоды, когда
здание не эксплуатируется.
Терморегулятор типа РТД фирмы «Данфосс» состоит из двух частей: р егулирующего клапана и автоматического термостатического элемента (клапана). Регулирующий клапан монтируется на трубопроводе, подающем воду к
отопительному прибору, а на клапан устанавливается термостатический элемент.
Третьим базовым принципом является управление гидравлическими р ежимами системы отопления при помощи автоматических балансировочных
клапанов, которые устанавливаются на стояках или горизонтальных ветках с истемы. Эти клапаны обеспечивают расчетное потокораспределение по стоякам
и веткам вне зависимости от колебаний давлений в трубопроводах системы
отопления.
Обоснованность применения автоматизированных узлов управления
(АУУ) (разновидность индивидуальных тепловых пунктов ИТП) подтверждена
расчетами, опытом их использования в нашей стране и закреплена в нормативных документах.
Применение автоматизированных узлов управления позволяет поддерживать в отапливаемых помещениях расчетную температуру воздуха при обеспечении экономии тепловой и электрической энергии, а также выполнять оплату
за тепловую энергию по факту ее потребления. Кроме того, применение таких
узлов управления позволяет улучшить теплогидравлический режим работы
всей системы отопления и снизить температуру обратной воды на выходе из
системы отопления до нормируемого значения (70 ºС).
Узел управления, схема которого представлена на рис. 1.8, применяется в
том случае, когда система отопления присоединена к тепловым сетям с пер егретой водой.
Принцип работы узла следующий. Перегретая вода из тепловой сети подается по трубопроводу 1, проходит стальную задвижку 2, грязевик 3, сетчатый
фильтр 4, теплосчетчик 5 в комплекте, регулятор перепада давлений 6 и поступает в регулятор расхода 7 (клапан регулирующий с электроприводом).
19
Рис. 1.8. Схема автоматизированного узла управления при присоединении
системы отопления к тепловым сетям со смешением воды
Для поддержания заданной температуры воды в системе отопления ос уществляется и подача воды из обратной магистрали по трубопроводу 20, на котором установлен обратный клапан 21. В результате смешения двух потоков
вода приобретает требуемую температуру для системы отопления. Циркуляция
воды осуществляется циркуляционным насосом 9; обратный клапан 10 предотвращает опорожнение системы при остановке насосов 9, а чугунная задвижка
11 служит для отключения от узла управления. Трубопровод 12 используют для
опорожнения системы отопления. Грязевик 13 и фильтр 14 служат для очистки
воды. Стальные задвижки 2 и 16 предназначены для отключения системы от
тепловой сети. Термометры 17 и манометры 18 используются для контроля над
работой узла управления.
Если температура теплоносителя (воды) не соответствует требуемому
значению, например, она стала выше, чем требуется, то датчик 5б подает сигнал в электронный блок 19. Одновременно в электронный блок 19 поступает
сигнал от датчика 20 (датчик температуры наружного воздуха). После этого
электронный блок 19 выдает команду регулятору расхода 7, который уменьшает расход сетевой воды, а расход воды из обратной магистрали увеличивается;
таким образом, производительность насоса 9 и, следовательно, расход воды в
системе остаются постоянными.
И наоборот, если температура воды, подаваемая в систему отопления,
стала ниже, чем требуется, то расход сетевой воды увеличивается, а расход
подмешиваемой воды уменьшается.
На рис. 1.9 представлен монтажный чертеж автоматизированного узла
управления, принцип работы которого такой же, как и узла показанного на
рис. 1.8.
20
Рис. 1.9. Монтажный чертеж автоматизированного узла управления:
1 – насос циркуляционный; 2 – клапан регулирующий; 3 – электронный регулятор
температуры; 4 – фильтр магнитный; 5 – регулятор перепада давления; 6 – счетчик горячей
воды; 7 – теплосчетчик в комплекте (7а – счетчик горячей воды; 7б – вычислитель;
7в – термометр сопротивления); 8 – грязевик абонентский; 10, 11 – манометр показывающий;
12, 13 – термометр показывающий; 14 – задвижка стальная; 15 – задвижка чугунная
Рис. 1.10. Узел коммерческого учета теплоты:
1 – теплосчетчик (1а – тепловычислитель; 1б – вихревой электромагнитный преобразователь расхода; 1в – термопреобразователь сопротивления); 2 – фильтр магнитный;
3 – грязевик; 4 – задвижка стальная;
5 – клапан проходной; 6 – кран трехходовой;
7 – манометр показывающий
21
Рис. 1.11. Узел управления системами отопления:
1 – задвижка; 2 – регулятор расхода (давления); 3 – клапан проходной; 4 – клапан
проходной муфтовый; 5 – грязевик абонентский; 6 – манометр технический; 7 – термометр
Если в отапливаемом здании имеется несколько систем отопления, то целесообразно узел коммерческого учета выполнить отдельно (рис. 1.10) от узла
управления системами (рис. 1.11).
1.4.4. Автоматизированные узлы управления системами отопления,
подключенные к тепловым сетям по независимой схеме
Независимое присоединение систем отопления применяют обычно в целях повышения надежности работы. По независимой схеме, предусматривающей установку водоподогревателей, целесообразно присоединять системы
отопления двенадцатиэтажных зданий и выше.
Независимая схема рекомендуется к применению в зданиях, предназначенных для хранения художественных и других ценностей (музеи, архивы и
другое).
Такая схема может применяться и в тех случаях, когда разности давления
на вводе недостаточно для работы системы отопления.
Система отопления при независимой схеме, служит дольше, чем система,
присоединенная по зависимой схеме вследствие уменьшения коррозионной активности теплоносителя.
В системах отопления, присоединенных к тепловым сетям по независимой схеме, можно обеспечить высокое качество теплоносителя, а это позволяет
использовать терморегуляторы «Данфосс», в которых минимальное отверстие
для пропуска теплоносителя может быть равным двум миллиметрам.
Кроме того, в таких системах в качестве теплоносителя можно использовать незамерзающие жидкости для зданий любого назначения.
На рис. 1.12 показана принципиальная схема узла управления (ИТП) системой отопления, подключенной к тепловым сетям по независимой схеме с
22
необходимой запорной, контрольно-измерительной и регулирующей арматурой. Рассмотрим принцип работы.
Рис. 1.12. Независимая схема присоединения системы отопления к тепловым сетям
с высокотемпературным теплоносителем
при использовании открытого расширительного бака
Из тепловой сети по трубопроводу 1 подается перегретая вода; для отключения от тепловой сети установленного оборудования предусмотрены две
стальные задвижки 2 и 18. Сетевая вода очищается в абонентском грязевике 3 и
в сетчатом фильтре 4. Теплосчетчик в комплекте (5 и 6) служит для учета количества теплоты, подаваемой в теплообменник 8; регулятор расхода 7 служит
для пропуска расчетного расхода теплоносителя. Высокотемпературная вода из
подающего трубопровода тепловой сети с температурой Тг проходит через теплообменник 8, нагревает через стенку теплообменника вторичную – местную
воду (не смешиваясь с ней) от температуры tо до tг, а вода из тепловой сети
охлаждается до температуры То и по трубопроводу 19 возвращается в тепловую
сеть. Задвижка 11 служит для отключения теплообменника 8, а сетчатый
фильтр 4 – для очистки сетевой воды. Манометры 21 и термометры 17 служат
для контроля за работой узла ввода.
Вода из системы отопления по трубопроводу 10 и 16 насосом (один резервный) подается в теплообменник 8, в котором нагревается до заданной температуры. Перед насосом 12 установлен фильтр 13, служащий для очистки обратной воды. До и после насоса устанавливаются задвижки 14, а на нагнетательном трубопроводе - обратный клапан 15. Нагретая в теплообменнике 8 вода
по трубопроводу 9 подается в систему отопления. Задвижки 22 и 11 служат для
отключения оборудования от системы отопления.
23
Независимая схема присоединения основана на отделении системы отопления от тепловой сети с помощью теплообменников, вследствие этого давление из тепловой сети не может передаваться теплоносителю системы отопления. Утечки воды из системы восполняются из тепловой сети по уровню воды в
расширительном баке. Подпитка системы отопления осуществляется по трубопроводу 20.
Независимую систему отопления можно оборудовать открытым расширительным баком, который устанавливается выше любой точки системы ото пления. Термометры 17 и манометры 21 используются для контроля за работой
узла управления (ИТП).
Для опорожнения от воды нижних частей системы отопления, откуда вода не может самостоятельно сойти в канализацию, используется ручной пор шневой насос «Родник». На рис. 1.13 показана схема присоединения ручного
насоса 4 к системе отопления. Для опорожнения от воды трубопроводы 12 (см.
рис. 1.8) гибким шлангом соединяют с ручным насосом и открывают пробковый кран 7, и вода проходит по обводной линии и сливается в раковину по трубопроводу 8, а затем в канализацию (при этом пробковый кран 6 должен быть
закрыт). При откачке воды насосом из нижней части системы отопления должны быть открыты краны 6 и 5, а кран 7 закрыт. Вентиль 1 служит для отключения подачи воды из водопровода, трехходовой кран 3 служит для установки
манометра, а обратный клапан 2 препятствует стоку воды из системы отопления в водопроводную трубу при открытом вентиле 1 и в случае падения давления в водопроводе.
Рис. 1.13. Схема обвязки ручного насоса «Родник»
1.4.5. Комплексная автоматизация систем водяного отопления
Комплексная автоматизация системы отопления включает местное регулирование параметров теплоносителя в тепловом пункте и автоматическое поддержание гидравлических режимов в трубопроводах систем отопления.
Автоматические балансировочные клапаны, устанавливаемые на стояках
или горизонтальных ветках системы отопления, предназначены для управления
гидравлическими режимами работы. Эти клапаны обеспечивают поступление
24
расчётного расхода теплоносителя по стоякам системы независимо от колеб аний давления в трубопроводах, а также работу радиаторных терморегуляторов
и не являются источниками шума.
Примерная схема комплексной автоматизации двухтрубной системы
отопления показана на рис. 1.14.
Радиаторный терморегулятор служит для автоматического поддержания
температуры воздуха в помещении на заданном уровне. Такие терморегуляторы
состоят из двух частей: регулирующего клапана и автоматического термостатического элемента.
Применяется большое количество типов клапанов.
Выбор модификации термостатического элемента зависит от назначения
здания, типа отопительного прибора, характера его размещения и другого. Указанные клапаны присоединяются к отопительным приборам с помощью резьбовых соединений с накидной гайкой или могут быть встроены в конструкцию
прибора.
Выпускаются конвекторы для двухтрубных систем с воздуховыпускным
краном на корпусе клапана терморегулятора.
Для присоединения отопительных приборов к трубопроводам (при их
скрытой прокладке) целесообразно использовать специальные гарнитуры с
терморегуляторами.
Рис. 1.14. Примерная схема комплексной автоматизации систем водяного отопления:
1 – подающий трубопровод; 2 – задвижка; 3 – грязевик; 4 – фильтр тонкой очистки;
5 – общедомовой теплосчетчик, который включает расходомеры, термодатчики, тепловычислители; 6 – регулятор перепада давления; 7 – электронный регулятор температуры теплоносителя с погодной коррекцией; 8 – температурный датчик наружного воздуха;
9 – температурный датчик теплоносителя; 10 – регулирующий клапан с электроприводом;
11 – насос; 12 – автоматические балансировочные запорно-измерительные клапаны;
13 – радиаторные терморегуляторы RTD; 14 – запорный клапан
25
Балансировочные клапаны необходимы для гидравлической балансировки (увязки) отдельных колец системы отопления и стабилизации динамических
режимов её работы. Ручные балансировочные клапаны используются вместо
регулировочных диафрагм. Автоматические балансировочные клапаны устанавливаются на стояках или горизонтальных ветках двухтрубных систем отопления с целью стабилизации в них перепада давлений на уровне, который тр ебуется для работы термометров.
1.5. Конструирование систем отопления
Автоматические терморегуляторы могут применяться в любых системах
водяного отопления: однотрубных и двухтрубных, с верхней и нижней разво дкой магистралей. Терморегуляторы следует устанавливать на всех отопительных приборах. Следует иметь в виду, если в одном помещении установлены два
или несколько отопительных приборов, объединенных общим трубопроводом,
то на нем устанавливается один общий терморегулятор.
1.5.1. Двухтрубные системы водяного отопления
Двухтрубные системы с терморегуляторами могут быть вертикальными и
горизонтальными; вертикальные системы могут быть с верхней и нижней разводкой магистралей, однако предпочтение следует отдавать системам с нижним
расположением подающей и обратной магистралей (рис. 1.15).
Рис. 1.15. Схема стояка двухтрубной системы отопления
с нижней разводкой магистралей:
1 – отопительный прибор с боковым присоединением; 2 – конвектор со встроенным
терморегулятором; 3 – радиатор со встроенным терморегулятором и боковым присоединением; 4 – терморегулятор с клапаном RTD-N; 5 – запорный клапан RLV; 6 – воздуховыпускной
кран; 7 – балансировочный клапан ASV-P (PV) со спускным краном; 8 – запорный клапан
ASV-M; 9 – сильфонный компенсатор фирмы «Витзенманн»
В системах с вертикальными стояками присоединение отопительных
приборов к стояку может быть одностороннее и двустороннее. Теплоноситель
26
следует подводить к верхнему патрубку прибора (вне зависимости от расположения магистралей) с установкой терморегулятора RTD-N на входе в прибор.
Диаметр регулятора RTD-N принимается равным диаметру подводки отопительного прибора. Чаще применяют регуляторы RND-N с условным диаметром прохода 15 мм.
В современных двухтрубных системах отопления на обратной подводке
устанавливают запорный радиаторный клапан типа RLV такого же диаметра,
что и терморегулятор RTD-N. Указанный клапан служит для отключения отопительного прибора. Если применяются отопительные приборы со встроенными терморегуляторами и боковым присоединением, то запорную арматуру р екомендуется устанавливать на обеих подводках.
В зданиях высотой до шести этажей включительно компенсация температурных удлинений стояков осуществляется за счет изгибов стояков. В зданиях
высотой более шести этажей следует предусматривать установку компенсаторов. Если в таком многоэтажном здании необходимо запроектировать квартирную систему отопления, то целесообразно устроить двухтрубную систему
отопления с вертикальными стояками – магистралями и горизонтальной прокладкой трубопроводов к отопительным приборам в пределах одной квартиры
(поквартирная разводка), а в административных зданиях горизонтальная ветка
прокладывается для помещений офиса отдельных владений. Разводящие трубопроводы от стояков – магистралей до отопительных приборов могут прокладываться периметрально по тупиковой, попутной или по «лучевой» (рис. 1.16)
схеме.
Для регулирования тепловой мощности отопительного прибора используются терморегуляторы с обычными клапанами RTD-N или специальные гарнитуры с терморегулятором для присоединения отопительного прибора к тр убопроводам типа RND-K и RA 15/6 TB, VHS.
Запорно-регулирующую арматуру следует предусматривать для отключения спуска воды от отдельных колец, ветвей и стояков систем отопления.
В зданиях с числом этажей три и менее число стояков на отдельных ветках не более трёх, арматуру на стояках допускается не устанавливать. При числе этажей в здании от трех до шести на каждом стояке, при их числе на ветвях
не более трех необходимо предусматривать шариковые запорные (для отключения стояков) и спускные краны; если количество стояков на ветвях больше
трех, то предусматривается установка ручных балансировочных клапанов типа
MSV-1/MSV-M. В зданиях высотой более шести этажей на стояках предусматривается установку автоматических балансировочных клапанов ASV-P/PV, PV
Plus/ASV-M.
27
Если устанавливаются балансировочные клапаны (ручные и автоматические) со спускными устройствами, то запорно-спускная арматура дополнительно не устанавливается.
Если давление, создаваемое насосами, в корне стояков выше 25000 Па, то
во всех случаях на них устанавливаются автоматические балансировочные клапаны (чтобы не допустить образования шума в клапанах терморегуляторов).
Рис. 1.16. Схема двухтрубной системы с «лучевой» поквартирной разводкой:
1 – обычный отопительный прибор с боковым присоединением; 2 – отопительный
прибор со встроенным терморегулятором и нижним присоединением; 3 – терморегулятор с
угловым клапаном RLV-KS; 4 – запорный угловой клапан RLV; 5 – присоединительная гарнитура с терморегулятором RTD-K; 6 – запорно-присоединительный клапан RLV-KS;
7 – воздуховыпускной кран; 8 – распределительный коллектор; 9 – запорный шаровой кран;
10 – спускной кран; 11 – запорный клапан ASV-M; 12 – балансировочный клапан ASV-P со
спускным краном; 13 – квартирный теплосчетчик с расходомером и температурными датчиками; 14 – сетчатый фильтр
На горизонтальных поквартирных (поэтажных) ветках двухтрубных с истем при любой этажности здания необходимо предусматривать балансирово чные клапаны:
- ручные MSV-1/MSV-M – при числе этажей и стояков на ответвлениях системы не более трех;
- автоматические ASV-P (с фиксированной настройкой на 10000 Па) – в
зданиях с числом этажей более трех (рис. 1.17 - 1.19).
28
Рис. 1.17. Схема ветки двухтрубной системы отопления с верхней разводкой
Рис. 1.18. Схема ветки двухтрубной системы отопления с нижней разводкой
29
Рис. 1.19. Схема горизонтальной двухтрубной системы отопления
при разностороннем присоединении горизонтальных веток к магистралям
1.5.2. Однотрубные системы отопления
Вертикальные однотрубные системы водяного отопления со смещенными
замыкающими участками могут оснащаться радиаторными терморегуляторами
с проходными регулирующими клапанами пониженного гидравлического с опротивления, например RTD-G (рис. 1.20 - 1.21).
Рис. 1.20. Схема однотрубной системы отопления с верхней разводкой
и смещенными замыкающими участками
30
Рис. 1.21. Схема однотрубной системы отопления с нижней разводкой магистралей
В горизонтальных системах отопления (рис. 1.21), в том числе квартирных, целесообразно использовать терморегуляторы в составе присоединительных гарнитур RTD-KE, в конструкцию которых встроен байпас.
Установка терморегуляторов в однотрубных системах отопления уменьшает коэффициент затекания воды в отопительные приборы, а это приводит к
увеличению требуемой поверхности нагрева (увеличение стоимости системы
отопления). Поэтому применение однотрубных систем отопления в новом
строительстве должно быть ограничено. Использование терморегуляторов в
однотрубных системах отопления дает больший эффект в случае использования
автоматизированного узла управления для предотвращения завышения температуры обратной воды, поступающей в тепловую сеть из системы отопления.
Для обеспечения наибольшего коэффициента затекания целесообразно
принимать диаметр подводки к прибору и калибр клапана терморегулятора
равным 20 мм, а диаметр замыкающего участка 15 мм. Для возможности отключения и демонтажа каждого отопительного прибора на его обратной по дводке следует установить проходной шаровой кран.
На стояках и горизонтальных ветках однотрубных систем отопления следует устанавливать балансировочные клапаны.
Ручные балансировочные клапаны устанавливаются в небольших системах отопления (до шести отопительных приборов, подключенных к стояку, и
числе стояков на ветке не более трех).
Автоматические клапаны устанавливаются в больших системах отопления. Регуляторы могут устанавливаться как на подъемной, так и на опускной
31
части однотрубного вертикального стояка или горизонтальной ветки; кроме того, регуляторы выполняют и функции запорной арматуры.
В процессе работы проходное сечение радиаторных терморегуляторов и
балансировочных клапанов изменяется, например минимальное проходное с ечение терморегулятора составляет около 2 мм. Поэтому, чтобы предотвратить
засорение указанной арматуры, необходимо, предусматривать установку сетчатых фильтров с размером ячейки не более 5 мм. При диаметрах трубопроводов
(более 50 мм) фильтры не отвечают указанным требованиям, поэтому необходимо дополнительно устанавливать фильтры на ветках или на каждом стояке, а
в системах квартирного отопления фильтры следует устанавливать на вводе в
каждую квартиру.
1.6. Основные принципы гидравлического расчета
систем водяного отопления
Система отопления представляет собой разветвленную сеть трубопроводов, служащих для подачи теплоносителя (нагретой воды) в каждый отопительный прибор.
Цель гидравлического расчета – определить диаметр трубопроводов для
подачи в каждый отопительный прибор расчетного расхода теплоносителя при
расчетном циркуляционном давлении, вычисленном для данной системы отопления.
Из курса гидравлики известно, что при движении жидкости по трубам
возникают потери давления на трение в местных сопротивлениях. К местным
сопротивлениям относят тройники, крестовины, отводы, вентили, шаровые
краны, теплообменники и т.д.
Потери давления Rтр , Па, на преодоление трений на участке трубопровода
с постоянным расходом воды и неизменным диаметром определяют по формуле
2
Rтр
d
2
l,
(1.9)
где d – диаметр трубопровода, м; λ – безразмерный коэффициент трения;
υ – скорость движения воды, м/с; ρ – плотность воды, м3/кг; l – длина участка
трубопровода, м.
Потери давления на преодоление местных сопротивлений Z, Па, определяют по формуле
2
Z
2
,
(1.10)
где ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке
трубопровода, величина безразмерная, определяется по справочным данным;
2
2 – динамическое давление воды в данном участке трубопровода РД, Па.
Суммарные потери давления, возникающие при движении воды в трубопроводе циркуляционного кольца, должны быть меньше расчетного циркуля-
32
ционного давления, вычисленного для данной системы отопления примерно на
10 %.
Расчетное циркуляционное давление – это давление, необходимое для
поддержания принятого гидравлического режима системы отопления, или это
давление, которое может быть израсходовано в расчетных условиях на преодоление гидравлических сопротивлений в системе.
Чаще гидравлический расчет выполняют либо методом удельных потерь
давления на трение, либо методом характеристик.
При использовании первого метода потери давления на трение в местных
сопротивлениях определяют раздельно для каждого участка; диаметры трубопроводов определяют при постоянных перепадах температуры воды во всех
стояках и ветвях, равных расчетному перепаду температуры воды в системе
отопления.
При использовании второго метода устанавливают распределение потоков воды в кольцах циркуляции и получают переменные перепады температуры
воды в стояках и ветвях. При этом диаметр трубопровода на каждом участке
определяют с учетом допустимых скоростей движения воды.
Расчетный участок – это участок трубопровода с постоянным расходом
теплоносителя. При расчете основного циркуляционного кольца (наиболее неблагоприятного в гидравлическом отношении) рекомендуется предусматривать
запас давления на неучтенные потери, но не более 10 % расчетного давления по
формуле
(1.11)
R l Z ОЦК 0,9 Pрасч .
К гидравлическому расчету приступают после того, как выполнено следующее:
- вычислена тепловая мощность системы отопления здания;
- принята система отопления;
- выбран тип отопительных приборов и определено их количество для
каждого помещения;
- размещены на поэтажных планах здания отопительные приборы, подающие и обратные стояки, а на планах чердака и подвала – подающие и обратные магистрали;
- выбрано место для размещения индивидуального теплового пункта или
котельной, показано на плане чердака или верхнего этажа (при совмещенной
крыше) размещение расширительного бака и устройств для удаления воздуха;
- на всех планах подающие и обратные стояки системы отопления должны быть пронумерованы;
- вычерчивают пространственную схему системы отопления в изометрической проекции в масштабе 1:100, на схеме кроме стояков нумеруют все расчетные участки циркуляционных колец – участки труб - и указывают тепловую
нагрузку и длину каждого участка, сумма длин всех расчетных участков с оставляет величину расчетного циркуляционного кольца;
33
- выявляют основные циркуляционные кольца, в тупиковых однотрубных
системах отопления за основное циркуляционное кольцо принимается кольцо
циркуляции, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах –
кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка. В этом случае сумма длин участков, то есть Σl – наибольшая, а расчетное давление ΔРр –
наименьшее, тогда и отношение ΔРр к Σl, показывающее давление на 1 метр
длины, будет наименьшим.
В системах отопления с попутным движением воды за основное циркуляционное кольцо принимается кольцо циркуляции, проходящее через один из
средних наиболее нагруженных стояков.
- вычисляют расчетное циркуляционное давление ΔРр , Па, по формуле
(1.12)
Pр
Pн Б Pе.пр.
Pе.тр. ,
где ΔРн – давление, создаваемое циркуляционным насосом или элеватором, Па; Б – коэффициент, определяющий долю естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетах; ΔРе.пр. – давление, возникающее за
счет охлаждения воды в отопительных приборах; ΔРе.тр. – то же в трубопроводах;
- при расчете методом удельных потерь давления на трение, для предварительного выбора диаметра трубопровода, вычисляют среднее значение
удельных потерь давления по основному циркуляционному кольцу Rср , по формуле
Rcр
k
Pр
l
,
(1.13)
где k – коэффициент, учитывающий долю потерь давления на трение от
общей величины расчетного циркуляционного давления (k равен 0,65 – для систем отопления с насосной циркуляцией; k равен 0,5 – для систем отопления с
естественной циркуляцией); Σl – общая длина расчетного циркуляционного
кольца, м; ΔРр – расчетное циркуляционное давление, Па;
- вычисляют расход воды на расчетных участках Gуч, кг/ч, по формуле
Gуч
3,6 Qуч
с t р tо
1
2
,
(1.14)
где Qуч – тепловая нагрузка участка, Вт; с – теплоемкость воды,
кДж/(кг·С); разность tp и to – перепад температур воды в стояке, ºС;
β1 – коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных
приборов за счет округления поверхности нагрева прибора сверх расчетного;
β2 – коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными
приборами у наружных ограждений.
Ориентируясь на вычисленные значения удельных потерь давления, формула (1.13), и зная расход воды, с помощью расчетной таблицы подбирают оптимальные диаметры труб расчетного кольца.
Все данные, получаемые в результате расчета, обычно записывают в специальную таблицу.
34
Следует помнить, что местные сопротивления тройников и крестовин относят к участку с наименьшим расходом воды.
Если потери давления в основном циркуляционном кольце будут больше
или меньше расчетного (с учетом запаса), то на отдельных участках следует
изменить диаметр труб.
После расчета основного кольца циркуляции рассчитывают параллельные
кольца циркуляции. Проводиться «увязка» потерь давления, то есть получение
равенства потерь давления, на параллельно соединенных дополнительных
участках других колец. При этом невязка потерь давления не должна превышать 15 % для тупиковых систем отопления и 5 % для систем отопления с попутным движением теплоносителя.
Расход воды, проходящий через отопительный прибор, в однотрубных
системах отопления с замыкающими участками Gпр , кг/ч, определяется зависимостью
Gпр
Gст ,
(1.15)
где Gпр – расход воды, поступающий в прибор, кг/ч; Gст – то же, проходящее через стояк, кг/ч; α – коэффициент затекания воды.
1.7. Горячее водоснабжение
1.7.1. Основные элементы и устройства
централизации горячего водоснабжения
Горячее водоснабжение жилых и общественных зданий является одним
из важных условий для удовлетворения бытовых и санитарно-гигиенических
нужд человека. Горячее водоснабжение обеспечивает потребителей водой с
температурой во всех точках водозабора:
- не ниже 50 ºC для систем, присоединяемых к закрытым системам теплоснабжения;
- не ниже 60 ºC для систем, присоединяемых к открытым системам теплоснабжения;
- не выше 75 ºC, для указанных выше систем.
Для потребителей, нуждающихся в воде с температурой выше 75 ºC, централизованное горячее водоснабжение должно дополняться местным догревом
воды. Температуру воды на выходе из догревателя следует принимать для с истем теплоснабжения: закрытых – 60 ºC с допустимым отклонением на 2 ºC;
открытых – 65 ºC. В централизованных системах горячего водоснабжения воду
приготавливают для ряда потребителей в одном месте (в центральном тепловом
пункте ЦТП) и транспортируют её по трубам к местам расходования.
Вода в них может нагреваться по закрытой или открытой схеме. При закрытой схеме горячую воду приготавливают нагреванием холодной воды в водонагревателях. При открытой схеме горячую воду получают смешением воды,
забираемой из сети централизованного теплоснабжения, с холодной водопр оводной. При двухтрубных водяных сетях теплоснабжения открытая схема си-
35
стемы горячего водоснабжения присоединяется непосредственно к трубопр оводам теплосети, а при закрытой – через водонагреватели.
Число тепловых пунктов в тепловом районе и мощность каждого из них
обосновываются технико-экономическими расчетами. Все централизованные
системы горячего водоснабжения проектируют с циркуляционными трубопр оводами, которые могут циркулировать круглосуточно (в жилых домах, больницах, гостиницах и тому подобное) или только перед началом водоразбора.
Основными элементами централизованных (циркуляционных) систем горячего
водоснабжения являются: установка по приготовлению горячей воды, подающие и циркуляционные трубопроводы, водоразборные узлы, циркуляционный
насос. Водоразборные узлы состоят из подающих и циркуляционных стояков,
полотенцесушителей и подводок к водоразборным приборам. Полотенцесушители помимо своего прямого назначения служат ещё и отопительными приборами, обеспечивающими в ванных комнатах повышенную температуру воздуха. В случаях, когда система не имеет циркуляционных трубопроводов, нормами допускается присоединение полотенцесушителей к системе отопления с
устройством отдельной ветви и обеспечением круглогодовой циркуляции воды
в этой ветви. Трубопроводы систем горячего водоснабжения устраивают, как и
водопроводы холодной воды, из таких же стальных оцинкованных труб или
стальных электросварных и бесшовных горячедеформированных труб с с облюдением тех же требований и правил соединений и монтажа, что и для трубопроводов холодного водоснабжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов, когда они не обеспечиваются одними поворотами, в с истемах горячего водоснабжения устанавливают П-образные компенсаторы с
гнутыми отводами. Считается, что удлинения трубопроводов горячей воды на
погонную длину 1 м составляет примерно 1 мм. Поскольку П-образные компенсаторы могут воспринимать удлинение, равное 50 мм, то устанавливаются
они по сети горячего водоснабжения через 50 м.
Арматура для горячего водоснабжения имеет в основном ту же конструкцию, что и арматура для холодного водопровода. Для учета расхода горячей
воды применяют горячеводные счетчики, конструкция этих счетчиков такая
же, как и водомеров для холодной воды с тем лишь отличием, что рабочие о рганы их выполняют из латуни или из других материалов, которые не коробятся
от горячей воды.
Водонагреватели, применяемые в закрытых системах горячего водоснабжения, разделяют на скоростные и емкостные.
В скоростных водонагревателях нагреваемая вода движется со скоростью
от 0,5 до 2,5 м/с и подогревается теплоносителем (водой, паром) до заданной
температуры. Скоростные водонагреватели работают по принципу противотока
нагреваемой воды и теплоносителя. Движение теплоносителя принимают сверху вниз, а нагреваемая вода снизу вверх. Пароводяные емкие подогреватели
применяют в системах горячего водоснабжения с периодическим разбором воды. Водоподогреватели снабжаются термометром, манометром, предохрани36
тельным клапаном для сбросов излишков воды и пара при перегреве, а также
спускным вентилем.
В системах горячего водоснабжения широко применяют повысительные
установки, подающие воду в распределительную систему на водоразбор и циркуляционные установки, обеспечивающие движение воды по циркуляционному
контуру. Повысительные насосные установки, как правило, подают воду одновременно в холодный и горячий водопроводы. В крупных системах горячего
водоснабжения со скоростными водонагревателями, в которых при эксплуатации потери давления достигают от 0,1 до 0,3 MПа, могут применяться насосы
только для горячего водопровода. Циркуляционные насосы в ряде случаев
устанавливают на подающей линии, превращая их в циркуляционно-подающие.
1.7.2. Местные системы горячего водоснабжения
При наличии в доме централизованного отопления приготовление гор ячей воды в газорегулируемых зданиях происходит в скоростных и ёмких газовых водонагревателях, при отсутствии газоснабжения - в полых водогрейных
котлах в сочетании с баком-аккумулятором или в дровяных колонках.
Водогрейные колонки для ванн устанавливают непосредственно на пол
(бетонный или из керамической плитки). Колонки устанавливают не ближе
5 см от несгораемой стены и на расстоянии не менее 30 см от полусгораемой.
Газовые проточные водонагреватели снабжаются устройствами для зажигания и автоматическими устройствами безопасности и регулирования расхода
воды, газа. Приточные газовые водонагреватели устанавливают в кухнях или
ванных комнатах объёмом не менее 7,5 м 3, оснащенных вентиляцией. Ёмкостные газовые водонагреватели применяют для местного водяного отопления
помещений и горячего водоснабжения. Эти водонагреватели оснащены термометром со шкалой 150 ºC, терморегулятором с пределом настройки от 40 до
85 ºC, автоматическими и регулирующими устройствами. Продукты сгорания
отводятся из верхней части водонагревателя через металлический газоход в
дымовой канал.
Электрические водонагреватели подразделяют на проточные и ёмкос тные. Бак ёмкостных водонагревателей имеет внутри нагревательный элемент и
изготавливается из стали. Водонагреватель снабжён термометром и сигнальной
лампой, которая загорается во время работы нагревательного элемента.
Контрольные вопросы
1. Назовите источники теплоснабжения зданий различного назначения.
2. В чем заключается методика определение тепловой мощности котельной?
3. Расскажите о способах прокладки тепловых сетей.
37
4. Напишите уравнение для определения расстояния между неподвижными
опорами при применении сальников компенсаторов.
5. Напишите классификацию водяных тепловых сетей в зависимости от
способа подачи теплоты к местным системам горячего водоснабжения.
6. Проанализируйте допустимые способы прокладки тепловых сетей на территории промышленных предприятий.
7. Назовите рекомендуемые нормативными документами параметры теплоносителя для отопления жилых и школьных зданий, больниц, лечебных
учреждений.
8. Поясните сущность автоматизированного управления системами отопления при их присоединении к тепловым сетям по зависимой и независимой схеме.
9. Приведите схему двухтрубной системы водяного отопления.
10. Опишите методику гидравлического расчета систем водяного отопления.
11. Объясните назначение и принцип действия повысительных установок в
системе горячего водоснабжения.
38
ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
2.1. Назначение систем вентиляции
Окружающий воздух представляет собой смесь газов, состоящую в основном из азота, кислорода и водяных паров. Воздух, не содержащий водяных
паров, называется сухим, а содержащий их – влажным. В состав сухого воздуха
входят (% по объему): азот – 78,13; кислород – 20,9; инертные газы – 0,94; углекислый газ – 0,03. Практически в вентиляции приходится иметь дело только с
влажным воздухом. В зависимости от метеорологических условий содержание
водяных паров колеблется от 0,5 до 25 г на 1 кг воздуха.
Состояние воздуха характеризуют его основные параметры: температура,
относительная влажность, подвижность и барометрическое давление.
Человек хорошо себя чувствует только в довольно узком диапазоне сочетаний различных параметров воздуха. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-76
«Воздух рабочей зоны» в рабочей зоне помещений (пространство высотой 2 м
от пола или 1,5 м, если люди находятся в сидячем положении) необходимо
поддерживать определенные параметры воздуха с учетом категории тяжести
работы, времени года и количества вредностей, выделяющихся в помещениях.
В производственных помещениях нет необходимости поддерживать требуемые
параметры воздуха по всему объему. Важно, чтобы только в зоне, где находятся
люди, или в местах у технологического оборудования параметры воздуха не
отклонялись от нормируемых пределов.
Параметры воздуха могут быть оптимальными, при которых человек не
ощущает ни теплоты, ни холода, чувствует себя комфортно, и допустимыми,
при которых самочувствие человека и производительность его труда незнач ительно отличаются от оптимальных. Так, для производственных помещений в
холодный период года при работе средней тяжести установлены следующие
оптимальные параметры воздуха: температура от 18 до 20 ºС, подвижность не
более 0,2 м/с и относительная влажность от 40 до 60 %. Допустимые параметры
воздуха для тех же условий имеют более широкий диапазон: температура от 17
до 23 ºС, относительная влажность не выше 75 % (нижний предел не лимитируется) и подвижность не более 0,3 м/с. Поддержание тех или иных параметров
воздуха регламентируется [42].
Производственные процессы могут сопровождаться выделением в воздух
рабочей зоны помещений вредных для человека газов и паров, количество которых зависит от особенностей технологического процесса и степени герметизации оборудования. Содержание вредных газов и паров в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимой концентрации. Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это максимально возможное количество вредного вещества, мг/м3, в единице объема воздуха, которое в течение всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья людей, работающих в данных условиях.
39
Кроме того, от технологического оборудования может поступать большое
количество теплоты как конвективной, так и лучистой требующей создания
определенной подвижности воздуха на рабочих местах, подверженных облучению, а также влага и пыль. Человек, участвующий в производственном процессе, сам является генератором теплоты, влаги, пыли и углекислого газа. При легкой работе теплоотдача одного рабочего в окружающую среду составляет около 150 Вт, при тяжелой – 300 Вт и более. Каждый час с поверхности тела человека испаряется от 60 до 400 г водяных паров, а от органов дыхания поступает
20 … 40 л углекислого газа.
Указанные вредности в виде избыточной теплоты, влаги, вредных газов и
паров поступают в окружающий воздух, который их ассимилирует, но при этом
повышается его температура, увеличиваются влагосодержание, загазованность,
запыленность. Происходит изменение химического состава и физических
свойств воздуха, что неблагоприятно отражается на самочувствии находящихся
в этом помещении людей и отрицательно влияет на ход технологических пр оцессов. Такой воздух должен быть удален из помещения.
Для поддержания в помещениях нормальных условий воздушной среды,
соответствующих санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям,
устраивают вентиляцию, которая создает организованный воздухообмен – удаляет загрязненный воздух и подает вместо него обработанный свежий воздух.
Массы удаляемого воздуха и воздуха, подаваемого либо проникаемого в помещение через неплотности строительных конструкций, всегда равны.
Вентиляция в большинстве случаев может обеспечить в помещениях
только допустимые санитарно-гигиенические условия. Параметры воздуха,
строго определенные по температуре и относительной влажности, в том числе и
оптимальные, обеспечиваются применением систем кондиционирования воздуха.
2.2. Классификация вентиляционных систем
Вентиляционная система – это совокупность устройств для обработки,
подачи или удаления воздуха; она является также средством для создания воздухообмена в помещении.
Вентиляционные системы по назначению делятся на приточные, осуществляющие подачу свежего воздуха в помещения, и вытяжные, удаляющие
из помещений загрязненный воздух.
Как приточные, так и вытяжные вентиляционные системы могут быть
общеобменные и местные. Общеобменные системы предназначены для подачи
и удаления воздуха равномерно по обслуживаемому помещению, для создания по всему объему рабочей зоны воздушной среды примерно с одинаковыми
параметрами. Местные вытяжные системы удаляют воздух в местах образования вредностей у ванн, печей и другого технологического оборудования, не
позволяя вредностям распространяться по всему объему помещения. Местные
приточные системы подают свежий приточный воздух вблизи рабочих мест,
40
создают воздушный душ – ограниченную зону в помещении, где параметры
воздушной среды соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям или
предотвращают проникновение холодного воздуха через ворота или двери зданий внутрь помещений.
Местная вытяжная вентиляция намного эффективнее общеобменной, так
как удаляет воздух у мест образования вредностей с более высокой их концентрацией, не дает вредностям свободно распространяться по всему помещению.
По способу перемещения воздуха все вентиляционные системы бывают
либо естественные, либо механические.
В системах естественной вентиляции движение воздуха происходит
вследствие разности плотностей внутреннего и наружного воздуха.
В системах механической вентиляции воздух перемещается вентилятором, приводимым в действие электродвигателем. Механические системы пр именяются значительно чаще, чем естественные, так как радиус действия механических систем намного больше, а сечения воздуховодов меньше, чем в естественных системах вентиляции той же пропускной способности, за счет более
высокой скорости движения воздуха. Так, в воздуховодах естественных систем
вентиляции скорость движения воздуха от 0,5 до 1,5 м/с, а в воздуховодах механических систем от 4 до 13 м/с.
При работе вентиляции любого вида в помещении происходит смена воздуха. Отношение количества поданного в помещение в течение 1 ч свежего
воздуха или удаленного загрязненного воздуха к внутреннему вентилируемому
объему помещения называется кратностью воздухообмена.
Помимо организованного воздухообмена, осуществляемого вентиляционными системами, воздух может проникать в помещения через неплотности
окон, стен, дверей, ворот вследствие гравитационного давления и за счет ветрового напора. Таким же образом воздух может удаляться из помещения. Такой
нерегулируемый воздухообмен называется неорганизованным.
Если в помещении нет вредных выделений, то приточные системы вентиляции выполняют таким образом, что часть воздуха они забирают снаружи, а
часть из помещения. Такое вторичное использование воздуха из помещения для
приточных систем называется рециркуляцией; оно позволяет экономить теплоту
зимой.
2.3. Устройство вентиляционных систем
Системы естественной вентиляции отличаются бесшумностью работы, отсутствием каких-либо механизмов, простотой обслуживания. Действие
естественной вентиляции обусловлено гравитационным давлением, возникающим вследствие разности плотностей наружного и внутреннего воздуха.
Плотность воздуха в большой степени зависит от температуры. Так, при температуре 0 ºС и обычном барометрическом давлении плотность воздуха 1,29 кг/м3, при температуре 16 ºС – 1,22 кг/м3, а при 100 ºС – всего 0,95 кг/м3. В
промышленных цехах воздух, как правило, имеет более высокую температуру,
41
чем наружный воздух и, следовательно, меньшую плотность. При наличии открытых проемов в наружных ограждениях или вытяжных вентиляционных труб
и шахт внутренний, менее плотный воздух будет вытесняться наружным. Чем
больше разность плотностей и чем больше расстояние между центром входного
(нижнего) проема или низом шахты и центром вытяжного (верхнего) либо
устьем шахты, тем выше гравитационное давление и интенсивнее действие
естественной вентиляции (рис. 2.1).
Естественная вентиляция может быть бесканальной, если воздух проходит только через открытые проемы в наружных ограждениях (рис. 2.1, а), или
канальной, когда воздух перемещается по каналам, воздуховодам и шахтам
(рис. 2.1, б).
Рис. 2.1. Схемы систем естественной вентиляции, работающих
под действием гравитационного давления:
а) и б) – перемещение воздуха через проемы в наружных ограждениях
и через проемы и вытяжную шахту
Работа естественной вентиляции в значительной степени зависит от действия ветра. Ветер, набегая на здание, создает на наветренной стороне зону избыточного давления, а на заветренной – зону отрицательного давления. Это явление используется для усиления воздухообмена.
Управляемый естественный воздухообмен в промышленных зданиях
называется аэрацией. Такие здания обычно оборудуются фонарями со створками, открываемыми вручную или специальными механизмами. Такими же открывающимися створками снабжены проемы в наружных стенах. Открывая их
частично или полностью, можно регулировать воздухообмен.
Преимуществом аэрации является то, что воздухообмен создается без помощи вентиляторов и не требуется расхода электроэнергии. Однако аэрация
обеспечивает только общеобменную вентиляцию и не предусматривает очистку
приточного и вытяжного воздуха.
Системы механической вентиляции получили наибольшее распространение, так как не подвержены влиянию внешних метеорологических условий,
легко поддаются регулированию и имеют значительный радиус действия.
Приточные системы механической вентиляции подают очищенный с заданной температурой и в некоторых случаях и влажностью воздух в рабочую
42
зону помещения для обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий
пребывания людей и работы технологического оборудования. Вытяжные с истемы механической вентиляции удаляют загрязненный воздух, очищая его в
случае необходимости перед выбросом в атмосферу.
Системы механической вентиляции могут быть включены и остановлены
в любое время, их работа легко поддается контролю и управлению, что спосо бствует их широкому распространению. Приточные системы вентиляции состоят
из следующих основных элементов (рис. 2.2): воздухозаборного устройства
1, приточной камеры, а также сети воздуховодов и воздухораспределителей 7.
Между воздухозаборным устройством 1 и фильтром приточной камеры 5 устанавливают утепленный клапан с ручным или электрическим приводом 3. При
неработающем вентиляторе клапан должен быть закрыт для защиты оборудования приточной камеры от попадания холодного наружного воздуха, который
может заморозить воду в трубах воздухонагревателей и вывести их из строя.
Рис. 2.2. Схема приточной вентиляционной системы
Приточная камера в строительном исполнении (рис. 2.3) состоит из жалюзийной решетки 1, утепленного клапана 2, фильтра для очистки воздуха 3,
калориферов для его нагрева 4 и вентилятора 7 с электродвигателем 8. Вентилятор соединен с металлическим конфузором 11 и диффузором 6 сети воздуховодов с помощью мягких вставок 5 из брезента. Раму 9 вентилятора устанавливают на виброизоляторах 10. Виброизоляторы и мягкие вставки уменьшают
уровень шума от вентоборудования. Герметические двери 12 предназначены
для входа в вентиляционную камеру с целью обслуживания калориферов,
фильтра, клапана в процессе эксплуатации.
43
Рис. 2.3. Приточная камера
1 – жалюзийная решетка; 2 – утепленный клапан; 3 – фильтр;
4 – воздухонагреватель (калорифер); 5 – мягкие вставки; 6 – диффузор;
7 – вентилятор; 8 – электродвигатель; 9 – рама; 10 – виброизоляторы;
11 – металлический конфузор; 12 – герметические двери
Приточные камеры в металлическом исполнении можно устанавливать на
фундаменте, либо площадке, или даже подвешивать к фермам покрытий помещений. Для этих камер не требуется ограждение из строительных конструкций.
На рис. 2.4 приведена схема компоновки приточной металлической камеры типа 2ПК.
Рис. 2.4. Схема компоновки приточной камеры 2ПК:
1 – вентилятор; 2 – соединительная секция; 3 – калориферная секция;
4 – приемная секция с фильтром
Приточные камеры 2ПК рассчитаны на производительность по воздуху
от 3500 до 150000 м3/ч. Допускается отклонение производительности камер в
пределах 15 %.
44
В состав камер от 2ПК10 до 2ПК125 входят следующие секции:
- приемная;
- соединительная с вентиляторной установкой;
- оросительная;
- калориферная;
- фильтр.
В зависимости от технологических требований к обработке приточного
воздуха камеры могут быть выполнены с полным набором секций, а также без
секции фильтра и оросительной секции. Камеры могут быть левого и правого
исполнения и монтироваться как с одним вентилятором, так и с двумя (один из
которых резервный).
На рис. 2.5 приведены схемы компоновки унифицированных приточных
установок, которые имеют производительность от 0,3 до 50 тысяч м 3/ч как с обводным клапаном, так и без него. Характеристики модульных приточных установки серии АПК (рис. 2.6) производительностью до 8000 м 3/ч, разработанных
НПП «Инновент», представлены в табл. 2.1.
Рис. 2.5. Схемы компоновки унифицированных приточных установок (УПУ):
а – с одним вентилятором; б – с двумя вентиляторами (рабочим и резервным);
1 – воздухозаборная шахта; 2 – патрубок; 3 – воздухонагреватель; 4 – конфузор; 5 – коробка;
6 – гибкая вставка; 7 – вентилятор
45
Рис. 2.6. Типовая схема приточной камеры АПК:
1 – входной клапан с приводом; 2 – воздушный фильтр; 3 – канальный вентилятор;
4 – калорифер (водяной или электрический); 5 – глушитель шума
Таблица 2.1
Аэродинамические параметры и геометрические размеры
приточных установок типа АПК
АПК-1,6
АПК-2
Номинальная
производительность,
тыс. м3 /ч
0,1 ... 0,5
0,2 ... 1,0
АПК-2,5-2
АПК-2,5-4
АПК-3,15-2
АПК-3,15-4
0,3 ... 1,8
0,2...0,9
1,0 ... 4,0
0,4 ... 1,8
670 ... 350
180 ... 80
1200 ... 600
260 ... 120
2750
1350
2850
1350
АПК-4-4
1,0 ... 4,0
480 ... 200
1350
АПК-4-6
0,5 ... 2,2
190 ... 120
880
АПК-5-4
АПК-5-6
2,0 ... 8,0
1,0 ... 5,0
780 ... 350
340 ... 150
1420
920
Тип камеры
Номинальное
статическое
давление, Па
Частота
вращения,
об/мин
270 ... 150
370 ... 220
2750
2750
Поперечное
Продольная
сечение, квад- длина вентират А, мм
лятора L, мм
270
330
300
350
400
420
500
500
620
560
780
700
Стандартная комплектация приточной камеры включает в себя: воздушный клапан с электроприводом, блок фильтра, электрический или водяной калорифер, вентилятор, шумоглушитель.
Воздуховоды систем вентиляции обычно изготовляют из кровельной
тонколистовой оцинкованной или черной стали толщиной от 0,50 до 1,4 мм,
принимаемой для каждого из сечений в соответствии с [42]. Воздуховоды могут
быть круглого или прямоугольного сечения. Металлические воздуховоды
46
быстро монтируются, достаточно прочны и обладают хорошей герметичностью.
Воздухораспределители (приточные насадки) предназначены для раздачи
приточного воздуха. Приточный воздух может подаваться в рабочую зону. Для
этого воздухораспределители должны иметь незначительную скорость выходящего воздуха, чтобы исключить ощущение дутья. При подаче воздуха в
верхнюю зону помещения, наоборот, скорость выхода воздуха должна быть
выше, чтобы струя свежего воздуха достигала рабочей или обслуживаемой з оны. Воздухораспределители устанавливают в подвесных потолках или на небольшой высоте над рабочей зоной у наружных стен или колонн.
Разновидностью приточных вентиляционных систем является воздушное
душирование, которое обеспечивает подачу потока воздуха на постоянное рабочее место. Такая подача воздуха необходима при интенсивном тепловом (от
140 до 2800 Вт/м2 и более) облучении рабочих, например около промышленных печей, при работе с нагретым или расплавленным металлом, либо при открытых производственных процессах с выделением вредных газов и паров, когда невозможно устроить местные укрытия. Принципиально схема воздушного
душирования не отличается от приточной вентиляционной системы, но вместо
воздухораспределителей устанавливают душирующие поворотные патрубки.
Воздушные и воздушно-тепловые завесы предназначены для защиты рабочей или обслуживаемой зоны у наружных ворот или открытых проемов от
поступления холодного воздуха в холодный период года. Различают два типа
завес: шибирующие, у которых плоская струя воздуха подается либо снизу, либо сверху, либо с боков проемов и ворот под некоторым углом навстречу холодному воздуху, и смесительные, когда воздух из здания или цеха подается в
тамбур между двойными входными дверями. Смесительные завесы применяют
в административно-общественных зданиях, торговых центрах. Завесы, в которых воздух предварительно нагревается в воздухонагревателе, называются
воздушно-тепловыми, а завесы, подающие воздух без нагрева, – воздушными.
В системах воздушного отопления часто используют воздушно-отопительные
агрегаты с полной либо частичной рециркуляцией воздуха. Воздух подогревается в воздухонагревателе и вентилятором через направляющую решетку подается в помещение.
Общеобменные вытяжные системы вентиляции обычно удаляют воздух
из верхней, реже из средней или нижней зоны помещений. Перед выбросом в
атмосферу воздух в общеобменных вытяжных системах обычно не проходит
очистку. Общеобменные вытяжные системы могут быть бесканальными, если
47
воздух удаляется крышными вентиляторами, которые устанавливают на специальных железобетонных стаканах перекрытиях цехов, и канальными (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Схема общеобменной вытяжной вентиляционной системы:
1 – воздухоприемные решетки; 2 – воздуховоды; 3 – вентилятор; 4 – шибер;
5 – вытяжная шахта; 6 – зонт
В канальных системах вытяжной вентиляции воздух всасывается в воздухоприемные отверстия или решетки 1, по воздуховодам 2 подается к вентилятору 3 и, пройдя вытяжную шахту 5, попадает в атмосферу. Для защиты вытяжной шахты от атмосферных осадков над ней устанавливают зонт 6, а воздуховоды при неработающем вентиляторе перекрывают шибером 4.
Местные вытяжные системы вентиляции предназначены для забора вредных выделений у мест их образования с помощью укрытий или местных отсосов, транспортировки загрязненного воздуха, его очистки в фильтрах или пылегазоуловителях и выброса в атмосферу (рис. 2.8). Местные отсосы и укрытия
имеют самую разнообразную конструкцию и форму: это зонты, вытяжные
шкафы, полные укрытия, бортовые и кольцевые отсосы у ванн и шахтных печей, отсасывающие панели, воздухоприемники, кожухи и др.
Рис. 2.8. Схема местной вытяжной вентиляционной системы:
48
1 – местные отсосы; 2 – воздуховоды; 3 – пылеотделитель; 4 – вентилятор;
5 – заслонка (клапан); 6 – вытяжная шахта с факельным выбросом
Многие вредности, выделяющиеся при технологических процессах, активно воздействуют на местные отсосы, воздуховоды, вентиляторы, фильтры,
вызывая их сильную коррозию, кроме того, они могут быть взрыво- и пожароопасными. В этих случаях воздуховоды и другие устройства, контактирующие
с агрессивной средой, изготовляют из материалов, не подверженных интенсивной коррозии перемещаемой средой (коррозионностойких легированных сталей, алюминия, титана, металлопласта, полиэтилена и др.), либо применяют
специальные покрытия стальных воздуховодов кислото- и щелочестойкими
перхлорвиниловыми красителями, эмалями и лаками. В таких системах устанавливают вентиляторы и другое оборудование в коррозионностойком или искрозащищенном исполнении.
К местным вытяжным системам вентиляции относятся системы аспирации и пневматического транспорта. Аспирационные системы удаляют воздух
вместе с взвешенными в нем частицами пыли от аспирируемых укрытий мест
пылеобразования порошкообразных и зернистых материалов. В аспирируемых
укрытиях поддерживается разрежение, чтобы частицы пыли не проникали в
помещение через неплотности. Для очистки воздуха от взвешенных частиц в
аспирационных системах используют циклоны, скрубберы, рукавные фильтры
и другие пылеотделители.
Системы пневмотранспорта предназначены для транспортировки сыпучих материалов и различных отходов производства (древесных стружек, опилок
и прочее), которые перемещаются по воздуховодам вместе с потоком воздуха.
Чтобы транспортируемый материал не осаждался внутри воздуховодов, должна
поддерживаться определенная скорость движения воздуха, зависящая от пло тности материала и размеров его частиц. Чем тяжелее материал и чем больше
размеры частиц, тем выше должна быть скорость для их транспортировки
(табл. 2.2).
В системах аспирации и пневмотранспорта применяют более плотные и
прочные воздуховоды, чем в обычных системах, чаще сварные из металла толщиной от l,4 до 2 мм. Пылевые вентиляторы для этих систем сконструированы
таким образом, чтобы противостоять абразивному и ударному воздействию
транспортируемой среды.
Таблица 2.2
Скорость движения воздуха в воздуховодах, предназначенных
для пневматического транспорта материалов
Скорость, м/с, на участках воздуховодов
вертикальных
горизонтальных
10
11
13
15
13
15
14
17
16
19
Транспортируемый материал
Гипс, тонкомолотая известь
Земляная и песочная пыль
Древесные отходы (опилки, стружки)
Шамот
Пыль наждачная
49
Шлак (частицы размером 10 … 15 мм)
20
22
2.4. Вентиляция жилых зданий
2.4.1. Вентиляция с естественным побуждением
В жилых зданиях в основном проектируются системы естественной вентиляции.
В квартирах воздухообмен осуществляется следующим образом: приток
свежего воздуха (неорганизованный) – через неплотности в оконных рамах, открывающиеся фрамуги и форточки, через установленные в стенах, оконных рамах или коробках специальные клапаны (в том числе в шумозащитном исполнении). Такой воздухообмен происходит за счет гравитационного давления
вследствие разности температур наружного и внутреннего воздуха, а также под
воздействием ветра.
Приточный воздух поступает в жилые комнаты и кухню, а через щели
между полом и нижней частью дверей (высота щели должна быть 5 см) – в ванную комнату и туалет, нагревается и загрязняется продуктами жизнедеятельности людей. Затем отработанный воздух удаляется из квартиры через вытяжные
решетки под потолком помещений, установленные в вентиляционных блоках,
каналах или воздуховодах.
Для удаления воздуха проектируются сборные вертикальные каналы с
подключаемыми к ним индивидуальными каналами-спутниками, в которых
устанавливаются вытяжные решетки. Для двух последних этажей, на которых
естественная вытяжка через сборный вытяжной канал наименее эффективна,
так как располагаемое давление мало вследствие небольшой высоты верхней
части сборного вытяжного канала, проектируются самостоятельные (индивидуальные) вытяжные каналы (вентблоки).
Расчет вытяжной вентиляции производится с учетом условий переходного периода при температуре приточного воздуха плюс 5 ºС и отсутствии ветра.
Система естественной вентиляции рассчитывается на удаление из каждой квартиры нормативного количества воздуха.
Известно, что аэродинамический режим здания (особенно повышенной
этажности) таков, что нижние этажи работают на приток, а верхние - на вытяжку. Кроме того, при определенном направлении и скорости ветра на верхних
этажах может возникнуть «опрокидывание тяги» (с заветренной стороны).
Практика эксплуатации жилых зданий повышенной этажности показала,
что на двух последних этажах в вентиляционных каналах кухонь и санузлов
необходимо устанавливать малогабаритные осевые вентиляторы, рассчитанные
на работу в летнее время.
Жилые многоэтажные здания, как правило, проектируются с «теплыми
чердаками». Сборные вытяжные каналы выходят на «теплый чердак», где устанавливаются общие (для нескольких каналов) вытяжные шахты с зонтами (для
предотвращения попадания на чердак и в каналы осадков) или без зонтов, но с
поддонами для сбора влаги.
50
Сборные вертикальные каналы обычно выполняются из поэтажных блоков индустриального изготовления, как правило гипсобетонных. В кирпичных
зданиях сборные каналы и каналы-спутники выполняются, как правило, непосредственно в стене. В зданиях с большой высотой этажа, где применение индустриальных поэтажных блоков невозможно, а также в домах, возводимых по
индивидуальным проектам, предусматриваются металлические вытяжные воздуховоды с подсоединением к ним воздуховодов-спутников по схеме «через
этаж». На воздуховоды наносится противопожарная изоляция с пределом огнестойкости 0,5 ч или их обкладывают кирпичом.
Выпуск воздуха из «теплого чердака» в атмосферу происходит через о бщую вытяжную шахту для всех квартир одной секции дома. Не допускается
устройство общей вытяжной шахты для квартир разных секций дома, а также
устройство нескольких вытяжных шахт на одну секцию жилого дома.
В домах с холодным чердаком выпуск воздуха из вентблока верхнего
этажа в атмосферу осуществляется через самостоятельные вытяжные шахты.
Вытяжка из техподполья должна происходить через самостоятельные
вертикальные каналы. При наличии в техподполье газопровода объем вытяжки
должен соответствовать однократному воздухообмену. При отсутствии газ опроводов воздух из вытяжного канала техподполья может выпускаться непосредственно в «теплый чердак». Объем вытяжки из техподполья должен соо тветствовать в этом случае полукратному воздухообмену.
На выпусках воздуха в «теплый чердак» из вентблоков устанавливаются
диффузоры (оголовки вентблоков).
В связи с проектированием в последние годы «теплых домов» с герметичными оконными переплетами и трехслойными стеклопакетами естественная
вентиляция становится неэффективной из-за полного отсутствия или ограниченного поступления инфильтрационного воздуха.
Во многих индивидуальных жилых домах по желанию заказчика проектируются системы механической вытяжной, приточной вентиляции и даже
кондиционирования воздуха.
Принципиальные схемы естественной вытяжной вентиляции многоэтажных жилых домов приведены на рис. 2.9.
2.4.2. Вентиляция с механическим побуждением
В последнее время в связи с необходимостью решения проблемы энергосбережения применение механической вентиляции стало актуальным. Это вызвано тем, что установка окон с высокими значениями сопротивления воздухопроницанию приводит к снижению воздухопроизводительности естественной
вентиляции. Кроме того, дальнейшее повышение показателей энергосбережения возможно только при утилизации теплоты вытяжного воздуха, а для этого
необходима приточно-вытяжная механическая вентиляция.
Известен зарубежный опыт использования систем механической вентиляции в жилых домах. Попытки применения механической вентиляции в мас51
совом жилищном строительстве в нашей стране делались и раньше, в частности
в отдельных экспериментальных домах при застройке Новых Черемушек,
Рис. 2.9. Схемы вытяжной естественной и механической вентиляции:
1 – воздухоприемные устройства; 2 – воздуховод из встроенно-пристроенных помещений; 3 – канал (воздуховод) – с нормируемым пределом огнестойкости; 4 – сборный вертикальный канал (воздуховод с нормируемым пределом огнестойкости); 5 – индивидуальные
каналы двух последних этажей с нормируемым пределом огнестойкости по
СНиП 41-01-2003; 6 – осевой вентилятор; 7 – центральная вытяжная шахта;
8 – крышной вентилятор
Северного Чертанова и в домах серии И-700А. Эксплуатация вентиляции этих
зданий выявила ряд проблем. Во-первых, возникли вопросы по использованию
сборных конструкций, так как стыки вентблоков не обеспечивали необходимой
герметичности и самопроизвольные подсосы воздуха сводили на нет эффективность вентиляции. Во-вторых, центральные системы вентиляции в зданиях повышенной этажности требовали установки вентиляторов высокой производительности, которые не соответствовали нормативным требованиям по распр о52
странению вибрации и шума. В-третьих, для эксплуатации этих установок требовался квалифицированный персонал и современное сервисное оборудование,
что не могло быть обеспечено при массовом жилищном строительстве в те годы.
Механическую вентиляцию в жилищном строительстве можно подразделить на центральную и местную, вытяжную и приточно-вытяжную.
Вытяжные каналы из кухонь и санузлов квартир при центральной механической вытяжной вентиляции выводятся на чердак здания, где они объед иняются сборными воздуховодами и подводятся к центральной вытяжной герметичной камере.
В вентиляционной камере располагаются рабочий и резервный вентиляторы и устройства шумоглушения. Шумоглушители устанавливаются также и
на оголовках вытяжных каналов для того, чтобы шумы высокого уровня с чердака не передавались по вытяжным каналам в квартиры.
Для снижения шума в ночные часы один из вентиляторов предусматривается тихоходным, и автоматически включается по реле времени. В утренние и
вечерние часы также автоматически включается вентилятор с повышенной
производительностью. По сигналу пожара оба вентилятора отключаются. Для
снижения вибрационных воздействий от работающих вентиляторов последние
устанавливаются на виброизолированной «плавающей плите».
Возможна схема совмещения механической вытяжной вентиляции с естественной вентиляцией по принципу «теплого чердака». При этой схеме вытяжной воздух вертикальными каналами выводится на «теплый чердак», откуда
выбрасывается в атмосферу через центральную вытяжную шахту либо одним,
либо несколькими крышными вентиляторами, снабженными камерой глушения
(см. рис. 2.9).
Схема вытяжной механической вентиляции, совмещенной с естественной, может быть дополнена приточной установкой, расположенной там же, на
чердаке. Приточная установка очищает наружный воздух в фильтре, подогревает его вытяжным воздухом в рекуперативном теплообменнике, догревает калорифером и подает его либо непосредственно в квартиры, либо в лифтовые хо ллы. При этом в квартирах создается подпор, что исключает инфильтрацию во здуха.
Приточно-вытяжная вентиляция может быть и квартирной. При этой схеме вытяжной, приточный вентиляторы и теплообменник располагаются в герметичной камере непосредственно в квартире. Если квартира выходит на два
фасада, то может быть использована схема утилизации теплоты солнечной р адиации помещений, выходящих на освещенный фасад.
Квартирные системы приточно-вытяжной вентиляции могут быть дополнены сплит-системой, что позволит обеспечить комфортные условия в помещениях в теплый период года.
Системы механической приточной вентиляции в жилых зданиях могут
быть как центральными, так и квартирными. Предпочтение следует отдать
53
квартирным как более экономичным, благодаря возможности использования
частичной рециркуляции воздуха.
Отопление осуществляется за счет перегрева приточного воздуха. Температура приточного воздуха не должна превышать 45 ºС.
Минимальный расход приточного воздуха для воздушного отопления G0,
кг/ч, определяется по формуле
Q
,
(2.1)
G0 3,6
cр t t
где G0 – расход приточного воздуха, кг/ч; Qтп – теплопотери
помещения, Вт; ср – удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К);
tг и tв – температуры нагретого воздуха и внутренняя в отапливаемом помещении, ºС.
Расход приточного воздуха в таких системах должен быть принят по
большей величине потребности на нужды отопления и вентиляции, с корректировкой (при необходимости) температуры приточного воздуха.
2.5. Приёмные устройства наружного воздуха в системах вентиляции
Воздухоприёмные устройства следует располагать так, чтобы в них поступал незагрязнённый наружный воздух. Воздухоприёмные устройства нео бходимо располагать на расстоянии от 10 до 12 м по горизонтали и 6 м по вертикали от мест загрязнения воздуха (котельных, кухонь, производственных помещений). Воздухозабор как при механической, так и при естественной вентиляции следует осуществлять на высоте не менее 2 м от уровня земли до низа
проёма; в случае расположения воздухоприёмного устройства в зелёной зо не
эта высота может быть уменьшена до 1 м.
При заборе воздуха в зоне выше кровли воздухоприёмные устройства во
избежание попадания в них загрязнённого воздуха из вытяжных шахт располагают не ближе 10 м от последних. Можно забирать наружный воздух и через
отверстия, расположенные рядом с вытяжной шахтой, но при этом вытяжная
шахта должна быть выведена выше воздухоприёмных отверстий не менее чем
на 2,5 м.
Общие приёмные устройства наружного воздуха не следует проектировать для любых систем, обслуживающих разные пожарные отсеки. Расстояние
по горизонтали между проёмами для забора воздуха, расположенными в соседних пожарных отсеках, должно быть не менее 3 м. Общие приёмные устройства
наружного воздуха допускается предусматривать для систем общеобменной
вентиляции (кроме систем, обслуживающих помещения и склады категории А,
Б, и В1), обслуживающих разные пожарные отсеки, при условии установки
противопожарных нормально открытых клапанов на воздуховодах приточных
систем общеобменной вентиляции в местах пересечения или ограждений помещения для вентиляционного оборудования.
54
Приточные воздухоприёмные отверстия целесообразно размещать в зданиях со стороны господствующего направления ветра с учётом подпора во здушного потока.
Граница зоны подпора перед зданием определяется по графику на
рис. 2.10.
Рис. 2.10. График определения размеров зоны подпора
для отдельно стоящего здания
В зависимости от места установки вентиляционного оборудования пр иточных систем воздухоприёмные устройства могут выполняться в виде отдельно стоящих или приставных шахт, в виде отверстий в ограждающих конструкциях, а также на кровле зданий (рис. 2.11).
55
Рис. 2.11. Схема устройства для забора воздуха:
а – отдельно стоящая шахта; б – приставная шахта; в – отверстие в наружной стене;
г – воздухозаборная шахта на кровле; д, е – декоративные устройства
Архитектурное оформление шахт и отверстий должно соответствовать архитектуре здания, особенно для сооружений общественного назначения. Воздухозаборное устройство может состоять из воздухозаборного отверстия с решёткой,
приточной шахты с утеплённым клапаном и распределительного канала.
Если воздухоприёмный канал проходит в толще стен, то он должен иметь
теплоизоляцию для предотвращения переохлаждения при транспортировке холодного воздуха.
Шахты выполняют из кирпича, сборного или монолитного железобетона
квадратной, прямоугольной, круглой или более сложной формы, оцинкованными, из нержавеющей стали.
При размещении воздухозаборной шахты на расстоянии от здания пр окладывается канал под землёй с размерами не менее 700 × 1500 мм в свету,
чтобы была возможность его периодической очистки и уборки.
Скорость движения воздуха в живом сечении воздухозаборных шахт и
каналов при механической вентиляции рекомендуется принимать от 2 до 6 м/с.
Воздухоприёмные отверстия заполняются жалюзийными решётками. Основные размеры и технические данные штампованных неподвижных жалюзийных решёток приведены в табл. 2.3.
При необходимости решетки могут соединяться в панели из нескольких
штук.
Скорость воздуха в живом сечении жалюзийных решеток рекомендуется
принимать не более 6 м/с.
Таблица 2.3
Технические данные и основные размеры жалюзийных
воздухозаборных решеток типа СТД
Тип
решётки
СТД 5288
СТД 5289
Рекомендуемый расход
воздуха, м3 /с
350 … 1000
450 … 1300
Живое
сечение, м2
0,05
0,06
Размеры, мм
L
H
150
490
150
580
Масса, кг
0,97
1,13
Настенные решетки для забора воздуха изготавливают трёх типов любых
размеров и из различных материалов: тип 1 – чёрная сталь окрашенная, крепление наружное (на стене); тип 2 – оцинкованная сталь, крепление внутреннее (в
торце); тип 3 – нержавеющая сталь, крепление по заказу. Французские и шведские фирмы изготавливают круглые настенные воздухоприёмные решётки из
алюминия и оцинкованной стали диаметром от 100 до 1250 мм.
Оптимальная скорость в живом сечении решётки равна 3 - 5 м/с.
56
2.6. Выбросы загрязняющего вентиляционного воздуха в атмосферу
Воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем мастных отсосов и общеобменной вентиляции, содержащий загрязняющие вредные вещества, следует,
как правило, очищать. Остаточное количество вредных веществ необходимо
рассеивать в атмосфере. При этом концентрация вредных веществ с учётом фоновых значений не должна превышать предельно допустимых максимальных
разовых концентраций, ПДК м.р., на границе санитарно-защитной зоны и в атмосферном воздухе населённых мест (ближайшей жилой застройки).
В местах массового отдыха населения (санатории, дома отдыха, пансионаты, дачные и садово-огородные участки, парки, городские пляжи, спортивные базы) концентрации вредных веществ с учётом фоновых значений не
должны превышать 0,8 × ПДК м.р . Соблюдение максимально разовых ПДК
должно быть обеспечено в период кратковременных подъёмов концентраций.
При длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм должны
быть обеспечены среднесуточные ПДК. В приточном воздухе, поступающем в
производственные и административно-бытовые помещения, концентрации не
должны превышать 0,3 ПДК вредных веществ для рабочей зоны.
Выбросы от систем вытяжной вентиляции с загрязняющими вредными
веществами следует размещать по расчёту относительно узлов воздухозабора
приточных систем или на расстоянии от приёмных устройств не менее 10 м по
горизонтали или на 6 м по вертикали при горизонтальном расстоянии менее
10 м.
Кроме того, выбросы из систем местных отсосов вредных веществ следует размещать на высоте не менее 2 м под кровлей более высокой части здания,
если расстояние до её выступа менее 10 м.
Выбросы от систем вытяжной вентиляции следует, как правило, предусматривать отдельными, если хотя бы в одной из труб или шахт возможно о тложение горючих веществ или возможно при смешении выбросов образование
взрывоопасных смесей. Выбросы целесообразно организовывать таким образом, чтобы вредные вещества поступали в атмосферу выше границы низких источников и не попадали в зону аэродинамического следа здания.
На рис. 2.12 приведена структура воздушного потока при обтекании о тдельно стоящих зданий и границе низких источников загрязнения атмосферы,
на рис. 2.13 структура воздушного потока при обтекании группы здания.
Циркуляционная зона при обтекании воздушным потоком узкого здания
представлена на рис. 2.12, а. Высота этой зоны в среднем составляет 1,8 × Нзд.,
длина 6 × Нзд..
57
При обтекании воздушным потоком широкого здания над ним возникает
наветренная циркуляционная зона длиной 2,5 × Нзд. и высотой 0,8 × Нзд., а за
ним – заветренная зона длиной 4 × Нзд. и высотой около 2,5 × Нзд. (рис. 2.12, б).
При обтекании воздушным потоком группы зданий между двумя смежными зданиями возникает циркуляционная зона длиной до 10 × Н зд., если первое по потоку здание узкое (рис. 2.13, а), и до 8 × Нзд., если первое по потоку
здание широкое (рис. 2.13, б).
58
Рис. 2.12. Структура воздушного потока при обтекании отдельно стоящих зданий и
границы низких источников загрязнения атмосферы:
а – узкого здания; б – широкого здания; 1 – граница низких источников
Рис. 2.13. Структура воздушного потока при обтекании группы зданий и границе ни зких источников загрязнения атмосферы:
а – узкого здания; б – широкого здания; 1 – граница низких источников
При больших межкорпусных расстояниях смежные здания следует рассматривать как отдельно стоящие.
Высоту низкого источника загрязнения атмосферы Нгр , м, можно определить по формулам:
для узкого отдельно стоящего здания (см. рис. 2.12, а)
Н гр 0,36 b3 2,5 Н зд ,
(2.2)
для широкого отдельно стоящего здания (см. рис. 2.12, б)
Н гр 0,36 b3 1,7 Н зд ,
(2.3)
для группы зданий (см. рис. 2.13)
Н гр 0,36 b3 х1 2,5 Н зд ,
(2.4)
59
где b3 – расстояние от источника, расположенного в пределах крыши до
заветренной стены здания, м. При расположении источника за зданием в пределах циркуляционной зоны
b3
х,
где x – расстояние от заветренной стены здания до источника, м;
H' зд – высота второго по потоку здания для рассматриваемой межкорпусной зоны, м.
Источники, выбрасывающие вредные вещества на высоту, превышающую Hгр , следует относить к высоким.
Выбросы пылегазовоздушной смеси из систем механической вентиляции
следует предусматривать вертикально вверх через трубы и шахты без зонтов
для помещений категорий А и Б, систем, удаляющих вредные вещества первого, второго классов опасности и неприятно пахнущие вещества. Для увеличения
высоты выброса применяют высокие трубы или факельный выброс. Следует
учитывать, что высокие трубы нарушают архитектуру, вызывают конструктивные и эксплуатационные трудности, а факельный выброс требует дополнительных затрат электроэнергии на придание необходимой скорости газовоздушной
смеси на выходе из устья факельного насадка. Конструктивное оформление факельного выброса представлено на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Схема факельного выброса
Скорость выхода пылегазовоздушной смеси из насадка варьируется от 15
до 40 м/с. Увеличение скорости более 40 м/с экономически невыгодно.
Общий коэффициент местного сопротивления (КМС), ε, факельного
насадка составляет от 1,15 до 1,2. При определении потерь давления на факельный выброс величина КМС должна быть отнесена к скорости выхода выбрасываемых газов. При применении факельного выброса необходимо предусмотреть
устройство для отвода влаги из кожуха вентилятора. Высоту подъёма вредностей над устьем насадка Δh, м, можно определить по формулам:
60
при безветрии
2,17 v0 d 0 ,
(2.5)
где v0 – скорость на выходе из насадка, м/с; d0 – диаметр устья факельного
насадка, м;
при расчетной скорости ветра до 10 м/с
h
h 4,2 d 0
v0
0,63
0,7
vр
,
(2.6)
где vp – расчётная скорость ветра, м/с.
Рекомендуется принимать vp равную 2,5 м/с.
При расчётной скорости ветра 3 м/с можно выполнять расчёты по
формуле
h 1,2 v0 d 0 ,
(2.7)
В табл. 2.4 представлены потери давления на факельный выброс при скорости газовоздушной смеси от 15,0 до 40,0 м/с.
Таблица 2.4
Потеря давления на факельный выброс
v 0 , м/с
P, Па
v 0 , м/с
P, Па
v 0 , м/с
P, Па
v 0 , м/с
P, Па
15
17
19
20
160
200
250
280
22
24
25
27
340
410
440
510
29
30
32
34
590
630
720
810
35
37
39
40
860
960
1070
1130
Как следует из табл. 2.4 при скорости 40 м/с потеря давления относительно велика и составляет 1130 Па. При расчётной скорости ветра 2,5 м/с рекомендуется определять условную высоту подъёма вредных веществ Δh, м, по формуле
h 2,6 d 0
3
v02 .
(2.8)
При сильном ветре, имеющем скорость от 10,0 до 15,0 м/с, факела как такового не образуется, однако, при таком ветре струя настолько размывается,
что концентрация вредностей уменьшается в несколько раз.
Вентиляционные выбросы на границе с ближайшей жилой застройкой
или санитарно-защитной зоной должны обеспечивать условие
Ср
Сфон
СПДК
1,
(2.9)
где Cp – расчётная концентрация вредного вещества, мг/м 3;
Cфон – фоновая концентрация вредного вещества, мг/м 3; СПДК – ПДК вредного вещества для населённой местности, мг/м 3.
2.7. Воздушный режим здания
Процессы перемещения воздуха внутри помещений, движение его через
ограждения, неплотности и отверстия в ограждениях, по каналам и воздухово-
61
дам, обтекание здания потоком воздуха и взаимодействия здания с окружающей воздушной средой объединяются общим понятием – воздушный режим
здания.
Тепловой, воздушный и влажностный режимы взаимосвязаны.
Воздушный режим здания содержит три задачи: внутреннюю, краевую и
внешнюю.
Решение внутренней задачи включает расчёт воздухообмена в помещении, определение параметров внутреннего и наружного воздуха, выбор оптимальной схемы организации воздухообмена, создание нормируемых параметров микроклимата в помещении.
Решение краевой задачи включает расчёт инфильтрации и эксфильтрации
в ограждающих конструкциях здания, аэродинамический расчёт воздуховодов
и каналов, расчёт устройств по нагреванию и очистке приточного воздуха.
Решение внешней задачи включает определение аэродинамических коэффициентов здания, выбор мест размещения воздухоприёмных устройств и вытяжных шахт, расчёт и прогнозирование загрязнения атмосферы вредными вентиляционными выбросами, эколого-экономическое обоснование выбора пылегазоочистного оборудования.
2.8. Основы расчета воздухообмена в зданиях и сооружениях
Для определения требуемого воздухообмена должны быть известны следующие исходные данные: количество вредных выделений (теплоты, влаги, газов, паров, пыли); содержание вредностей в уходящем и приточном воздухе,
допустимое количество вредных веществ в 1 м 3 воздуха помещения.
Расход приточного воздуха определяется расчетом для теплого, холодного периодов года и переходных условий по избыткам теплоты, избыткам влаги,
по массе выделяющихся вредных веществ, по нормируемой кратности воздухообмена, по нормам взрывопожарной безопасности. В качестве расчетного воздухообмена принимается большая величина.
Необходимый воздухообмен LG, м3/ч, по газовым вредным выделениям
определяется по формуле
LG
Gв.в.
СПДК
Спр
,
(2.10)
где Gв.в. – количество вредных газов и паров, выделяющихся в помещение, мг/ч; СПДК – ПДК газов, мг/м3.
При одновременном выделении в воздух нескольких газов однонаправленного действия необходимый воздухообмен определяют суммированием
объёмов воздуха, потребных для разбавления каждого вредного вещества до
нормы. При одновременном выделении вредных веществ, не обладающих о днонаправленным характером действия, количество вентиляционного воздуха
принимают по тому вредному веществу, которое требует наибольшего объёма
воздуха.
62
В зимнее время относительная влажность в жилых и общественных помещениях не должна превышать 65 %. В противном случае при повышенной
влажности водяной пар будет конденсироваться на внутренних поверхностях
наружных ограждений.
Необходимый воздухообмен LW, м3/ч, при наличии только влагоизбытков
определяется по формуле
W
LW
,
(2.11)
(d
d )
ух
пр
где W – количество избыточной влаги, г/ч; dух – влагосодержание уходящего воздуха, г/кг сухого воздуха; dпр – влагосодержание приточного воздуха,
г/кг сухого воздуха; ρ – плотность приточного воздуха, кг/м 3.
Для помещений с повышенным содержанием влаги (бани, прачечные,
химчистки и другие) воздухообмен необходим также для предотвращения разрушения строительных конструкций здания.
Для определения объёма вентиляционного воздуха по избыточной теплоте необходимо знать количество теплоты, поступающей в помещение от различных источников Qпр , Вт, и количество теплоты, расходуемой на возмещение
потерь через ограждения здания и другие щели, Qрасх., Вт. Разность между Qпр и
Qрасх., равная Qизб., Вт, выражает количество теплоты, которое и должно учитываться при расчёте воздухообмена.
Можно считать, что в тёплый период года вся теплота, которая поступает
в помещение, является избыточной.
Необходимый воздухообмен для борьбы с явными теплоизбытками, Lя,
3
м /ч, определяется по формуле
Qизб.
Lя
,
(2.12)
с
(t
t )
ух
пр
где Qизб. – теплоизбытки в помещении, кДж/ч; с – массовая удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·˚С); ρ – плотность воздуха, поступающего
в помещение, кг/м3; tух , tпр. – температура удаляемого и приточного воздуха, ˚С.
Температуру приточного воздуха в теплый период года принимают равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч.
Для определения tух , ºC, можно пользоваться формулой
t ух tр.з. К (Н 2) ,
(2.13)
где tр.з. – расчётная температура воздуха в рабочей зоне, ˚С;
К – коэффициент нарастания температуры воздуха по высоте помещения,
равный от 0,2 - 1,5 ˚С/м; Н – высота помещения, м.
Воздухообмен по нормируемой кратности воздухообмена Lк, м3/ч, определяется по формуле
Lк Vр n ,
(2.14)
3
где Vр – объём помещения, м : для помещений высотой 6 м и более следует принимать
Vр 6 A ,
63
где А – площадь помещения, м2; n – нормативная кратность воздухообмена, ч-1 (значения n даны в справочниках и технической литературе).
Если нормативная кратность воздухообмена равна, например, плюс 2 и
минус 3, то это значит, что в это помещение за 1 ч подаётся двукратно и удаляется из него трёхкратное к объёму помещения количество воздуха.
Для жилых комнат квартир воздухообмен L, м3/ч, определяется по формуле
L A K,
2
где А – площадь помещения, м ; К – нормируемый расход приточного
воздуха на 1 м2 помещения.
Количество удаляемого из помещения жилой комнаты воздуха принимается равным 3 м3/(ч·м2) из расчёта разбавления выделяемой человеком углекислоты до ПДК.
При одновременном выделении теплоты и влаги воздухообмен Gя, кг/ч,
может быть определён с помощью формул:
- по полной теплоте
Gя
3.6 Qизб.
,
J ух. J пр.
(2.15)
где Qизб. – избыточная полная теплота, Вт; Jух., Jпр. – теплосодержание
удаляемого из помещения и подаваемого в помещение воздуха соответственно,
кДж/кг. сух. возд.;
- по влаговыделениям - с помощью формулы (2.11).
В любом случае количество вентиляционного воздуха должно быть не
меньше, чем требуется по санитарно-гигиеническим нормам, Lс.н., м3/ч:
Lс.н. N m ,
(2.16)
где N – число людей (посетителей), рабочих мест; m – нормируемый
удельный расход приточного воздуха на 1 человека, м 3/ч или на 1 рабочее место или на 1 посетителя.
2.9. Основные принципы организации воздухообмена
В зданиях и сооружениях, оборудованных механическими системами
вентиляции, в холодный период года следует, как правило, обеспечивать баланс
между расходом приточного и вытяжного воздуха.
В общественных и административно-бытовых зданиях допускается подавать часть приточного воздуха (в объеме не более 50 % требуемого воздухоо бмена) в коридоры или смежные помещения. При выборе схем подачи и удаления воздуха в помещении следует руководствоваться следующими основными
принципами:
- подача приточного воздуха (общеобменный приток) должна предусматриваться в зону дыхания, приточные струи не должны проходить через загря зненные зоны помещения;
- удаление воздуха целесообразно осуществлять непосредственно от мест
образования вредных выделений (бортовые отсосы, зонты, кожухи и другие
64
укрытия систем местной вытяжной вентиляции), тем самым предотвращая распространение вредных веществ по помещению;
- общеобменная вытяжка устраивается из зон помещения с наибольшим
загрязнением воздуха;
- соотношение между потоками подаваемого и удаляемого из помещения
воздуха выбирают таким, чтобы обеспечить направление и достаточный расход
воздуха, перетекающего из «чистых» помещений в «загрязненные» смежные
помещения.
В помещениях категорий А и Б, а также для производственных помещений, в которых выделяются вредные вещества или резко выраженные неприятные запахи, предусматривается отрицательный дисбаланс.
Для «чистых» помещений и помещений с кондиционированием предусматривается, как правило, положительный дисбаланс, если в них отсутствует
выделение вредных веществ.
Расход воздуха для обеспечения дисбаланса в помещениях принимается:
- при отсутствии тамбур-шлюза – не менее 100 м3/ч на каждую дверь защищаемого помещения;
- при наличии тамбур-шлюза – равным расходу воздуха, подаваемому в
тамбур-шлюз.
В большинстве помещений гражданских зданий для общеобменной вентиляции приточные и вытяжные устройства рекомендуется размещать в вер хней зоне помещения.
В помещениях общественного назначения с избытками теплоты высотой
более 3 м возможно применение вытесняющей вентиляции (подача приточного
охлажденного воздуха с пола через специальные воздухораспределители в о бслуживаемую зону и удаление воздуха из верхней зоны помещения).
В помещениях со значительными влаговыделениями целесообразно часть
приточного воздуха подавать в зоны возможной конденсации влаги на ограждающих конструкциях здания. В теплый период года предпочтительней под авать приточный свежий воздух в обслуживаемую зону.
При значительных избытках явной теплоты в помещении приточный воздух в холодный период года следует подавать с минимально допустимой температурой с учетом его подогрева за счет избыточной теплоты.
В производственные помещения приточный воздух следует подавать в
рабочую зону:
- горизонтальными струями, выпускаемыми из воздухораспределителей в
пределах или выше рабочей зоны;
- наклонными (вниз) струями, выпускаемыми на высоте 3 м и более от
пола;
- вертикальными струями, выпускаемыми на высоте 4 м и более от пола.
При незначительных избытках теплоты приточный воздух допускается
подавать в верхнюю зону. В помещениях с выделением пыли приточный воздух
65
следует, как правило, подавать струями, направленными сверху вниз из воздухораспределителей, расположенных в верхней зоне.
Приемные отверстия для удаления воздуха системами общеобменной вытяжной вентиляции из верхней зоны размещаются под потоком или покрытием
для удаления избытков теплоты, влаги и вредных газов.
Расположение воздухоприемных отверстий вытяжной общеобменной
вентиляции в зависимости от молекулярной массы вредных веществ и удельных теплоизбытков принимается из табл. 2.5.
Таблица 2.5
Рекомендуемые зоны удаления загрязненного воздуха
Характеристика выделений
Легкие газы (кроме аммиака) со
значительными избытками теплоты
и водород
Тяжелые газы с незначительными
избытками теплоты
Легкие газы с незначительными и
тяжелые газы со значительными
избытками теплоты и аммиак
Пыль
Зона удаления
Побуждение
Верхняя 100 %
Естественное или
механическое
Нижняя 60 … 80 %
Верхняя 40 … 20 %
Механическое или
естественное
Нижняя 40 %
Верхняя 60 %
Механическое
Нижняя 100 %
Механическое
Для воздухораспределения в помещениях в последние годы применяются
воздухораспределители регулируемые и нерегулируемые; круглой, квадратной
и прямоугольной форм; металлические и пластмассовые; разработанные как,
отечественными, так и зарубежными фирмами.
Разнообразие форм воздухораспределителей позволяет подобрать внешний вид устройств так, чтобы он хорошо сочетался с интерьером помещения.
Как правило, это устройства небольшой воздухопроизводительности,
предназначенные для размещения на потолке, создающие веерные или конические струи дисковыми и многодиффузорными плафонами, а также с закруткой
потока приточного воздуха; щелевые воздухораспределители, вентиляционные
решетки с подвижными жалюзи и перфорированные панели круглого и прямоугольного сечения, предназначенные для потолочной, настенной и напольной
установки, в том числе и в нижней части по периметру помещения, так чтобы
рабочее место оказывалось «затопленным» значительными объемами прито чного воздуха без активного перемешивания с окружающим воздухом.
На рис. 2.15 представлены некоторые общие принципиальные схемы организации воздухообмена в помещении.
Первые шесть схем служат примерами неудачного расположения вентиляторов. В каждой из этих схем вытяжные отверстия расположены выше рабочего места. Вредности, образующиеся на рабочем месте, вовлекаются в зону
дыхания работающего. В нижних шести схемах отверстие расположено над рабочим местом. При такой схеме организации воздухообмена удаление вредно-
66
стей осуществляется местной вытяжной вентиляцией от источника выделения
вредностей в дополнение к общеобменной вытяжке из помещения.
Рис. 2.15. Схемы организации воздухообмена в помещении:
а и б – соответственно неправильное и правильное расположение вентиляторов;
I-V – соответственно неправильное, правильное, удачное и наилучшее расположение приточного отверстия, VI – наилучшее устройство вытяжки (местной) при наилучшем расположении приточного отверстия; В – механическая вытяжка; ПЕ – естественный приток;
П – механический приток
На рис. 2.15 показано также и неправильное расположение приточных отверстий. Неудачное расположение приточных отверстий способствует удалению приточного воздуха кратчайшим путем через вытяжное отверстие или рассеиванию вредностей от источника выделения в помещение. При правильном
расположении приточных отверстий вредности не перемешиваются с подаваемым воздухом. Хорошая организация притока достигается при использовании
67
механической вентиляции, при наилучшей схеме воздухораспределения используются камеры для равномерного распределения воздуха в помещение.
Необходимо предупреждать возвращение удаляемого загрязненного воздуха в помещение путем выброса его над кровлей вдалеке от проемов и воздухозаборных отверстий.
Общее количество теплоты Q, кДж/ч, ассимилируемое приточным воздухом G, кг/ч, определяется по формуле
Q G J у J пр ,
(2.17)
где Jy , Jпр – теплосодержание воздуха, уходящего из помещения, и теплосодержание приточного воздуха соответственно, кДж/кг.
Из практических и экспериментальных наблюдений известно, что часть
теплоты поступает в рабочую зону, а часть, миную рабочую зону, удаляется через вытяжные отверстия:
Qраб
Q,
(2.18)
где Qраб – количество теплоты, поступающей в рабочую зону, кДж/ч;
α – коэффициент поступления теплоты в рабочую зону.
В то же время не всегда весь приточный воздух поступает в рабочую з ону, часть его уходит через вытяжные отверстия, минуя рабочую зону:
Gраб
G,
(2.19)
где Gраб – количество воздуха, поступающего в рабочую зону, кг/ч;
η – коэффициент, показывающий долю приточного воздуха попадающего
в рабочую зону.
Уравнение теплового баланса в помещении определяется по формуле
J у Jпр G
J раб Jпр G ,
(2.20)
отсюда
Jу
J пр
J раб
,
J пр
(2.21)
где Jраб – теплосодержание воздуха рабочей зоны, кДж/кг.
Отношение η/α можно назвать коэффициентом эффективности воздухообмена КЭ. Если в помещении только тепловыделения, то КЭ определяется по
формуле
КЭ
t ух tпр
tраб tпр
,
(2.22)
если в помещении только газовыделения, то КЭ определяется по формуле
КЭ
Сух Спр
Сраб Спр
.
(2.23)
Из выражений (2.22) и (2.23) следует, что чем меньше приточного воздуха от всего его количества поступает в рабочую зону, тем менее эффективна
схема организации воздухообмена и, наоборот, чем меньше воздушные пото ки
воздуха уносят теплоты в рабочую зону, тем вентиляция эффективнее; чем выше значение коэффициента КЭ, тем современнее организован воздухообмен в
данном помещении, следовательно, движение воздушных потоков в помещении
68
надо организовывать таким образом, чтобы приточный свежий воздух поступал
в рабочую зону кратчайшим путем, а нагретый и загрязненный вытеснялся к
вытяжным отверстиям, минуя рабочую зону.
2.10. Классификация систем кондиционирования воздуха
Кондиционирование воздуха – это создание и автоматическое поддерживание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных его пар аметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на
определенном уровне с целью обеспечения заданных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.
Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических
средств, называемым системой кондиционирования воздуха. В состав системы
кондиционирования воздуха входят технические средства забора воздуха, подготовки, то есть придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники,
увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. Системы кондиционирования воздуха больших
общественных, административных и производственных зданий обслуживаются,
как правило, комплексными автоматизированными системами управления.
Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное
состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий).
Основное оборудование системы кондиционирования для подготовки и
перемещения воздуха агрегатируется в аппарат, называемый кондиционером.
Во многих случаях все технические средства для кондиционирования воздуха
скомпонованы в одном блоке или в двух блоках, и тогда понятия «система ко ндиционирования воздуха» и «кондиционер» однозначны.
Системы кондиционирования воздуха классифицированы по следующим
признакам:
- основному назначению: комфортные и технологические;
- принципу расположения кондиционера по отношению к обслуживаемому помещению: центральные и местные;
- наличию собственного источника теплоты и холода: автономные и неавтономные;
- принципу действия: прямоточные, рециркуляционные и комбинированные;
- способу регулирования выходных параметров кондиционированного
воздуха: с качественным и количественным регулированием;
- степени обеспечения метеорологических условий в обслуживаемом помещении: первого, второго и третьего класса;
69
ные;
- количеству обслуживаемых помещений: однозональные и многозональ-
- по давлению, развиваемому вентиляторами кондиционеров: низкого,
среднего и высокого давления.
Кроме приведенных классификаций, существуют разнообразные системы
кондиционирования воздуха, обслуживающие специальные технологические
процессы, включая системы с изменяющимися во времени метеорологическими
параметрами.
Комфортные системы кондиционирования воздуха предназначены для
создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям для жилых, общественных и административно-бытовых зданий или помещений.
Технологические системы кондиционирования воздуха предназначены для
обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства. Технологическое кондиционирование в помещениях, где
находятся люди, осуществляется с учетом санитарно-технических требований к
состоянию воздушной среды.
Центральные системы кондиционирования воздуха снабжаются извне
холодом (доставляемым холодной водой или хладагентом), теплотой (доставляемым горячей водой, паром или электричеством) и электрической энергией для
привода электродвигателей вентиляторов, насосов и прочее.
Центральные системы кондиционирования воздуха расположены вне о бслуживаемых помещений, их зон или их отдельных помещений. Иногда несколько центральных кондиционеров обслуживают одно помещение больших
размеров (производственное помещение, театральный зал, закрытый стадион,
каток и прочее). Центральные системы кондиционирования воздуха оборуд уются центральными неавтономными кондиционерами, которые изготавливаются по базовым (типовым) схемам компоновки оборудования и их модификациям.
Центральные системы кондиционирования воздуха обладают следующими преимуществами:
- возможностью эффективного поддержания заданной температуры и относительной влажности воздуха в помещениях;
- сосредоточением оборудования, требующего систематического обслуживания и ремонта, как правило, в одном месте (подсобном помещении, техническом этаже);
- возможностями обеспечения эффективного шумо- и виброгашения.
Несмотря на ряд достоинств центральных систем кондиционирования
воздуха, надо отметить, что крупные габариты и проведение сложных монтажно-строительных работ по установке кондиционеров, прокладке воздуховодов и
трубопроводов часто приводят к невозможности применения этих систем в с уществующих реконструируемых зданий.
70
Местные системы кондиционирования воздуха разрабатывают на базе
автономных и неавтономных кондиционеров, которые устанавливают непосредственно в обслуживаемых помещениях. Достоинством местных систем
кондиционирования воздуха является простота установки и монтажа. Такая система может применяться в большинстве случаев:
- в существующих жилых и административных зданиях для поддержания
теплового микроклимата в отдельных офисных помещениях или в жилых комнатах;
- во вновь строящихся зданиях для отдельных комнат, режим потребления холода в которых резко отличается от такого режима в большинстве других
помещений, например, в серверных и других насыщенных тепловыделяющей
техникой комнатах административных зданий. Подача свежего воздуха и удаление вытяжного воздуха при этом выполняется, как правило, центральными
системами приточно-вытяжной вентиляции;
- во вновь строящихся зданиях, если поддержание оптимальных тепловых
условий требуется в небольшом числе помещений, например в ограниченном
числе номеров люкс небольшой гостиницы;
- в больших помещениях как существующих, так и вновь строящихся
зданий: кафе и ресторанах, магазинах, проектных залах, аудиториях и т.д.
Автономные системы кондиционирования воздуха снабжаются извне
только электрической энергией. Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины. Автономные системы охлаждают и ос ушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через
поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин. В переходный и холодный период года они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или путем реверс ирования работы холодильной машины по циклу так называемого «теплового
насоса».
Неавтономные системы кондиционирования воздуха подразделяются на
следующие виды:
- воздушные, при использовании которых в обслуживаемое помещение
подается только воздух, например мини-центральные кондиционеры, центральные кондиционеры;
- водовоздушные, при использовании которых в кондиционируемые помещения подводятся воздух и вода, несущие теплоту или холод, либо то и другое вместе, например системы чиллеров-фанкойлов, центральные кондиционеры с местными доводчиками и тому подобное.
Однозональные центральные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений с относительно равномерным
распределением теплоты, влаговыделений, например больших залов кинотеатров, аудиторий и тому подобное. Такие системы кондиционирования воздуха,
как правило, комплектуются устройствами для утилизации теплоты (теплоути-
71
лизаторами) или смесительными камерами для использования в обслуживаемых помещениях рециркуляции воздуха.
Многозональные центральные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений, в которых оборудование
размещено неравномерно, а также для обслуживания ряда сравнительно небольших помещений.
Прямоточные системы кондиционирования воздуха полностью работают
на наружном воздухе, который обрабатывается в кондиционере, а затем подается в помещение. Рециркуляционные системы кондиционирования воздуха работают без притока или с частичной подачей (до 40 %) наружного воздуха или на
рециркуляционном воздухе (от 60 до 100 %), который забирается из помещения
и после его обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение.
Классификация систем кондиционирования воздуха по принципу действия на прямоточные и рециркуляционные обусловливается, главным образом,
требованиями к комфортности, условиями технологического процесса производства либо технико-экономическими соображениями.
Центральные системы кондиционирования воздуха с качественными регулированием метеорологических параметров представляют собой широкий ряд
наиболее распространенных, так называемых одноканальных систем, в которых
весь обработанный воздух при заданных кондициях выходит из кондиционера
по одному каналу и поступает далее в одно или несколько помещений. При
этом регулирующий сигнал от терморегулятора, установленного в обслуживаемом помещении, поступает непосредственно на центральный кондиционер.
Системы кондиционирования воздуха с количественным регулированием
подают в одно или несколько помещений холодный и подогретый воздух по
двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется
комнатным терморегулятором, воздействующим на местные смесители (воздушные клапаны), которые изменяют соотношение расходов холодного и подогретого воздуха в подаваемой смеси. Двухканальные системы используются
очень редко из-за сложности регулирования, хотя и обладают некоторыми преимуществами, в частности, отсутствием в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов тепло- и хладоносителя; возможностью совместной работы с системой отопления, что особенно важно для существующих зданий, системы отопления которых при устройстве двухканальных систем могут
быть сохранены. Недостатком таких систем являются повышенные затраты на
тепловую изоляцию параллельных воздуховодов, подводимых к каждому о бслуживаемому помещению. Двухканальные системы так же, как и одноканальные, могут быть прямоточными и рециркуляционными.
Кондиционирование воздуха, согласно [42], по степени обеспечения метеорологических условий подразделяются на три класса:
- первый класс – обеспечение требуемых для технологического процесса
параметров в соответствии с нормативными документами;
72
- второй класс – обеспечение оптимальных санитарно-гигиенических
норм или требуемых технологических норм;
- третий класс – обеспечение допустимых норм, если они не могут быть
обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного
охлаждения воздуха.
Основные санитарно-гигиенические требования к системам кондиционирования воздуха регламентируются ГОСТ 12.1.005-76 «Воздух рабочей зоны.
Общие санитарно-гигиенические требования», [42], а также строительными
нормами и правилами на проектирование высших учебных заведений, предприятий общественного питания, санаториев, больниц и поликлиник, гостиниц, магазинов, спортивных сооружений, театров, кинотеатров, зданий административных учреждений, проектных организаций, архивов, вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий, животноводческих и птицеводческих зданий и сооружений, зданий и сооружений для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, теплиц и парников. Кроме того, указания по проектированию систем кондиционирования воздуха приведены в строительных нормах на производственные здания с герметизированными помещениями (для точных производств), здания и сооружения легкой промышленности, здания пищевой, мясной, рыбной и молочной промышленности и холодильников. Во всех случаях оборудование и каналы систем кондиционирования
воздуха должны занимать возможно меньшую площадь как в обслуживаемых,
так и во вспомогательных помещениях. Внешние формы и отделка оборудования, располагаемого в кондиционируемых помещениях, должны соответствовать архитектурному облику последних.
В проектах необходимо предусматривать возможность ввода систем кондиционирования воздуха в эксплуатацию по частям здания и этажам, а иногда и
по отдельным помещениям. Помимо того, необходимо предусматривать:
- возможность быстрого переключения систем с режима обогрева на режим охлаждения в переходное время года, а также при резких переменах температуры наружного воздуха и теплопоступлений;
- взаимную блокировку кондиционеров, заключающуюся в том, чтобы
при выключении одного кондиционера можно было подавать воздух из соседних кондиционеров, хотя бы и в меньшем количестве;
- обеспечение индивидуального регулирования температуры и относ ительной влажности воздуха в каждом отдельном помещении;
- возможность отопления одних помещений при одновременном охлаждении других помещений, обслуживаемых той же системой;
- сосредоточение оборудования, требующего систематического обслуживания, в минимальном числе мест;
- простоту и удобство обслуживания и ремонта;
- возможность частичной перепланировки помещений в процессе эксплуатации без переустройства систем кондиционирования воздуха, что имеет
73
большое значение, например, для зданий с быстро меняющейся технологией
производства.
2.11. Климатическое оборудование
База климатического оборудования включает в себя:
- компрессоры холодильных машин: поршневые, ротационные, спиральные, винтовые;
- теплообменные аппараты систем кондиционирования воздуха: пластинчатые рекуперативные, рекуперативные, регенеративные теплообменники;
- распределители жидкого хладагента: регуляторы подачи жидкого хладагента, капиллярное расширительное устройство, терморегулирующий вентиль,
электронный регулирующий вентиль;
- электродвигатели: синхронные электрические машины, коллекторные
электрические машины, однофазные асинхронные электродвигатели с пусковой
обмоткой, конденсаторные электродвигатели;
- четырехходовой клапан обращения цикла;
- вспомогательные элементы холодильного контура: жидкостный рес ивер, докипатель жидкого хладагента, глушитель, маслоотделитель, обратные
клапаны, фильтры-осушители, смотровые стекла.
2.11.1. Компрессоры холодильных машин
Компрессором называют механизм, предназначенный для сжатия газов за
счет механической энергии. Механическую энергию компрессор получает от
привода, как правило, электрического. Компрессор вместе с электроприводом
называют компрессорным агрегатом.
Компрессорные агрегаты делятся на две группы: объемные и динамич еские. В компрессоре объемного типа хладагент всасывается в результате увеличения объема компрессионной камеры и сжимается в результате уменьшения
этого объема, после чего нагнетается в трубопровод.
В компрессоре динамического типа повышение давления достигается за
счет преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию
давления. При этом магистрали всасывания и нагнетания постоянно соединены
между собой. К компрессорам динамического типа относятся лопаточные, ос евые, центробежные и струйные.
В компрессорах в основном используются объемные компрессоры четырех видов: поршневые, ротационные, спиральные и винтовые.
Поршневой компрессор – это компрессор объемного типа, содержащий
один или несколько поршней, перемещающихся прямолинейно и возвратно поступательно в цилиндрах.
Поршневые компрессоры подразделяются на прямоточные, у которых
всасывающий и нагнетательные клапаны расположены в крышке цилиндра, и
противоточные, всасывающий клапан которых установлен на дне поршня. Это
74
компрессоры простого действия, в которых процесс осуществляется при движении поршня в обе стороны.
Ротационные компрессоры подразделяются:
- на компрессоры с катящимся ротором, у которых ротор расположен
эксцентрично относительно цилиндра;
- на пластинчатые компрессоры, в роторе которых радиально перемещаются разделительные пластины.
Спиральные компрессоры состоят из двух спиралей, одна из которых неподвижна, а вторая подвижна и совершает колебательные движения. Если спиральные элементы вставить друг в друга, то образуются ячейки, размеры которых изменяются при движении подвижной спирали. Благодаря этому происходит сжатие рабочего тела.
Спиральные компрессоры могут быть:
- с вертикально или горизонтально расположенным валом;
- с различными формами спиралей.
Основные преимущества спиральных компрессоров – это высокая энергетическая эффективность, высокая надежность и долговечность; хорошая уравновешенность; малый момент на валу компрессора; небольшие скорости движения газа; низкий уровень шума, быстроходность, число оборотов от 1000 до
13000 мин-1; отсутствие мертвого хода; малая доля перетечек, высокий индикаторный коэффициент полезного действия; отсутствие клапанов всасывания.
Недостатком спиральных компрессоров является сложность конструкции
и изготовления спиралей.
Спиральные компрессоры нашли применение во всех основных системах
воздушного кондиционирования, включая сплит и мульти-сплит модели, в чиллерах, крышных кондиционерах и тепловых насосах.
В винтовых компрессорах рабочее вещество сжимается двумя винтами,
на одном из которых нарезаны выпуклые, а на другом вогнутые зубья. Роль цилиндра выполняют полости (впадины между зубьями винтов). Повышение давления газа в них достигается за счет уменьшения замкнутого объема газа.
Винтовые компрессоры быстроходные и не имеют всасывающих и нагнетающих клапанов.
2.11.2. Теплообменные аппараты системы кондиционирования воздуха
В холодильных машинах теплообмен осуществляется теплообменными
аппаратами, состоящими из теплообменников и вентиляторов. Применяются
два вида теплообменников: испарители и конденсаторы.
Испаритель – это теплообменник, в котором теплота передается от охлаждаемой среды к охлаждающему веществу, циркулирующему в холодильном
контуре.
Охлаждающее вещество – это жидкость или газ, которые могут быть в
виде:
75
- хладагента, если необходимо получить низкие положительные или отрицательные температуры;
- рассола – для получения низких температур;
- воды (или другой незамерзающей жидкости) – для охлаждения до температур положительных, но близких к 0 ºС.
Конденсатор – это теплообменник, в котором обмен теплом осуществляется между хладагентом и охлаждающей средой, которая может быть жидкой
или газообразной. Как правило, в конденсаторе происходят процессы охлажд ения перегретого пара, конденсации и переохлаждения. Тепловая энергия, отд аваемая конденсатором, складывается из теплоты, поглощенной испарителем, и
теплоты, вырабатываемой компрессором при сжатии хладагента. Теплота, выделяемая конденсатором, больше производительности холодильной машины
примерно на величину от 30 до 35 %.
К основным техническим характеристикам теплообменных аппаратов относятся: производительность при заданном температурном напоре, Вт; площадь
теплопередающей поверхности, м2; масса, кг; габаритные размеры, м; уровень
шума (с учетом шума вентиляторов), дБ; надежность.
Эффективность теплообменных аппаратов оценивают с помощью следующих показателей: коэффициента теплопередачи, Вт/(м2·ºС); удельной тепловой нагрузки, Вт/м2; гидравлического сопротивления, Па; удельной материалоемкости, кг/Вт; удельного габаритного объема (отношение произведения габаритных размеров к производительности), м 3/кВт.
По процессам, происходящим внутри испарителя, разделяют испарители
с перегревом и затопленные испарители.
В испарителях с перегревом испарение хладагента происходит таким о бразом, что количество жидкого хладагента, подаваемое в этот испаритель, в
точности соответствует тому количеству, которое может в нем испариться. Регулировка количества хладагента в испарителе производится терморегулирующим вентилем по величине перегрева хладагента на выходе испарителя. В испарителях с перегревом в каждой трубке всасывающего коллектора или во фреоновой магистрали непосредственно на выходе испарителя необходимо устанавливать маслоподъемную петлю.
В затопленных испарителях всегда находится такое количество хладагента, которое необходимо, чтобы поверхность теплообмена постоянно была в
контакте с жидким хладагентом.
По конструктивному исполнению испарители подразделяются на кожухотрубные, панельные, с оребренными трубами.
Кожухотрубные испарители используются в основном как охладители
жидкости. Охлаждаемая жидкость циркулирует внутри пучка труб, а кипящий
хладагент заполняет большую часть пространства между трубами, омывая трубы снаружи. В холодильных машинах систем кондиционирования в основном
применяют змеевиковые испарители с оребренными трубами. Обычно применяется труба медная, а ребра – алюминиевые.
76
В перекрестных теплообменниках «хладагент – воздух» скорость воздушного потока должна быть от 2 до 3 м/с. На 1 кВт производительности испарителя необходим расход воздуха около 200 м3/ч, конденсатора – от 300 до 370 м3/ч. Величина потерь давления должна компенсироваться напором вентилятора. Потери
давления потока воздуха в испарителях составляют от 100 до 250 Па, в конденсаторах – от 150 до 350 Па.
В чиллерах применяются пластинчатые теплообменники типа «хладагент
– вода» или «вода – вода». Внутри теплообменника создаются два независимых
контура циркуляции хладагента и воды, движущихся в противоположных
направлениях.
Пластинчатые теплообменники имеют теплотехнические характеристики,
небольшие габаритные размеры, объем и массу. В пластинчатых теплообменниках перепад температур между средами небольшой, в связи с чем требуется
меньше хладагента. Но из-за уменьшения количества хладагента в системе
необходимо устанавливать аккумуляционный бак, чтобы исключить частые
циклы включения и выключения компрессора.
В перекрестно-поточных (рекуперативных) теплообменниках, применяемых в центральных кондиционерах, удаляемый из помещения воздух и прито чный воздух проходят через один теплообменник, не контактируя друг с другом.
Вращающиеся (регенеративные) теплообменники – это устройства, в которых теплообмен происходит в результате аккумуляции теплоты вращающимся барабаном.
Барабан приводится во вращение электродвигателем через ременную передачу. Удаляемый воздух проходит через нижнюю часть барабана, нагревая
его. Вращаясь, нагретые части барабана попадают на путь прохождения пр иточного воздуха, и отдают ему теплоту.
Основным недостатком вращающихся теплообменников является наличие взаимного перетекания воздушных потоков, что не позволяет их применять
на объектах, где требуется полное разделение приточного и удаляемого воздуха.
В системах с промежуточным теплоносителем происходит полное разделение приточного и удаляемого воздуха. Эффективность теплоутилизации таких систем составляет 60 %.
2.12. Центральные системы кондиционирования воздуха
2.12.1. Общие сведения о центральных системах
кондиционирования воздуха
77
Центральные системы кондиционирования воздуха с кондиционерами,
расположенными вне обслуживаемых помещений, обслуживают много помещений или одно большое помещение. Иногда несколько центральных систем
обслуживают одно помещение больших размеров – театральный зал, закрытый
стадион или каток.
Современные центральные кондиционеры выпускаются в секционном
исполнении и состоят из унифицированных типовых секций, предназначенных
для регулирования, смешивания, нагревания, охлаждения, очистки, осушки,
увлажнения и перемещения воздуха.
Основные классы центральных кондиционеров могут подразделяться:
- по напору встроенных вентиляторов: низкого давления (до 1000 Па),
среднего давления (от 1000 до 3000 Па), высокого давления (выше 3000 Па);
- по времени работы: сезонные и круглогодичные.
Воздух из центральных кондиционеров разводится, как правило, по
стальным изолированным воздуховодам, прокладываемым внутри помещений.
При подземной прокладке эти воздуховоды рекомендуется укладывать в каналы.
В центральных системах кондиционирования воздуха, предназначенных
для круглогодичной и круглосуточной эксплуатации при отсутствии резервного
отопления помещений, следует устанавливать не менее двух кондиционеров
производительностью по 50 % общей производительности системы, при этом
калориферы второго и местного подогрева должны иметь производительность,
достаточную для нормального отопления помещений.
Центральные системы кондиционирования воздуха, работающие с применением рециркуляции, рекомендуется рассчитывать на подачу переменных
объемов рециркуляционного воздуха в зависимости от параметров наружного
воздуха, с применением для рециркуляции отдельного вентилятора. Размещенные в пределах одного здания системы кондиционирования воздуха следует для
взаимозаменяемости объединять попарно (или по три) по приточным и рециркуляционным воздуховодам. В калориферы второго и местного подогрева следует подавать теплоноситель с постоянными параметрами. В кондиционерах
большой производительности в результате процессов смешения, нагрева и
охлаждения воздуха наблюдается существенный градиент температуры и влагосодержания. Таким образом:
- первая рециркуляция представляет собой подмешивание рециркуляционного воздуха к наружному перед теплообменником первого подогрева, что
значительно снижает потребление теплоты на первый подогрев;
- вторая рециркуляция представляет собой подмешивание рециркуляционного воздуха к наружному воздуху, прошедшему обработку в воздухоохла-
78
дителе или камере орошения перед вентилятором. При этом отпадает необходимость включения в работу теплообменника второго подогрева в летний период.
Кондиционер с теплоутилизацией – это прямоточный кондиционер с центральным теплоутилизатором, в котором нет смешения потоков наружного и
рециркуляционного воздуха, а передача теплоты от удаляемого воздуха к
наружному происходит в специальном теплообменнике.
Обводные автоматические клапаны (заслонки), предназначенные для регулирования калориферов первого, второго и местного подогрева, необходимо
устанавливать только при питании калориферов паром. При питании калориферов водой следует, как правило, применять секции подогрева, выполненные без
обводных каналов.
Оросительные форсуночные камеры являются экономичными и эффективными тепломассообменными аппаратами. Однако в ряде случаев они заменяются поверхностными орошаемыми воздухоохладителями, а частично и неорошаемыми поверхностными воздухоохладителями, работающими непосредственно на хладагенте или с промежуточным холодоносителем, что существенно упрощает систему холодоснабжения.
Фильтры для очистки воздуха следует устанавливать в тех частях кондиционеров, через которые проходит весь обрабатываемый воздух, с целью защиты от пыли возможно большего числа секций кондиционеров. Воздушные
фильтры должны быть легко доступны для очистки и обслуживания. Устанавливать их следует на участках с выравненными потоками воздуха.
При совместной работе систем кондиционирования воздуха и отопления
последние необходимо рассчитывать на обеспечение температуры воздуха от
2 до 4 ºС ниже заданной для данного помещения.
2.12.2. Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха
Центральные однозональные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений с равномерными тепло- и влаговыделениями, например залов собраний, театров, аудиторий и производственных
помещений. Поскольку в последние годы значительно возросли требования к экономичности, системы кондиционирования воздуха теперь должны комплектоваться устройствами для использования отбросной теплоты. На рис. 2.16 приведена схема однозональной системы. Процессы нагревания, увлажнения, охлаждения и осушения воздуха в камере орошения регулируются изменением температуры и количества воды, разбрызгиваемой форсунками.
79
Для однозональных систем кондиционирования воздуха большой производительности, имеющих обводной канал вокруг камеры орошения и работающих по двухвентиляторной схеме с клапанами К13 и К14, в отдельных случаях
может быть применена система регулирования по оптимальным режимам.
Рис. 2.16. Схема центральной прямоточной однозональной системы кондициониров ания, работающей полностью на наружном воздухе или с рециркуляцией: ВТ – водоводяной
теплообменник; ТУ1, ТУ2 – теплообменник; ПВ, РВВ – вытяжной вентилятор,
НУ1, НУ2 – насос; СП1, СП2 – калориферы первого подогрева; МП – калориферы
второго подогрева; ИС – индукторная муфта; Т1, Т2, Т, Т5 – регулятор температуры воздуха;
К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, К8, К9 – клапан; Т3 – двухпозиционный регулятор;
К10 – воздушный клапан; В – влагорегулятор
2.12.3. Центральные многозональные системы
кондиционирования воздуха
Центральные многозональные системы кондиционирования воздуха применяются для обслуживания больших помещений, на площади которых неравномерно размещено оборудование, а также для обслуживания нескольких сравнительно мелких помещений. Хотя многозональные системы экономичнее о днозональных, но при них не может быть достигнута такая же высокая степень
точности поддержания одного из двух заданных параметров (относительная
влажность или температура).
Если рециркуляция воздуха недопустима, то применяют центральную
прямоточную многозональную систему кондиционирования воздуха, которая в
теплый период года в точках установки датчиков может поддерживать температуры воздуха с минимальными отклонениями от заданных величин. При этом
80
энтальпия, влагосодержание и относительная влажность могут существенно отклоняться от заданных значений при изменении количества влаги, поступающей в воздух помещения (рис. 2.17).
Рис. 2.17. Центральная прямоточная многозональная система
кондиционирования, работающая полностью на наружном воздухе
В тех случаях, когда допустима рециркуляция, применяют центральные
многозональные системы, работающие, как правило, по двухвентиляторной
схеме с переменными объемами наружного и рециркуляционного воздуха, с
одним или двумя рециркуляционными каналами.
В многоэтажных зданиях устройство общей рециркуляции часто неосуществимо в связи с недостатком площади для прокладки каналов или нево зможно по акустическим и санитарно-гигиеническим соображениям. В таких
случаях применяют многозональные системы с поэтажными вентиляторными
81
доводчиками, с помощью которых производится рециркуляция воздуха в пределах группы помещений, или в пределах этажа.
В состав многозональных систем входят местные подогреватели МП,
устанавливаемые по числу обслуживаемых зон, помещений или комплексов
одинаковых помещений.
Производительность систем кондиционирования воздуха на весь холо дный период года рассчитывают на температуру наружного воздуха 10 ºС и относительную влажность 70 %.
Максимальный расход холода на охлаждение воздуха в системе, работающей без рециркуляции, при расчетных условиях для теплого периода года Qх,
кВт, составляет:
Qх Qх1 Qх2 Qх3 Qх4 ,
(2.24)
где Qx1 – расход холода, кВт, на охлаждение помещений; Qx2 – расход холода, кВт, на охлаждение наружного воздуха, вводимого в помещения;
Qx3 – расход холода, кВт, компенсирующий утечки воздуха; Qx4 – количество
холода, теряемое вследствие работы калориферов второго подогрева, кВт.
Сравнительная экономичность систем кондиционирования воздуха определяется коэффициентом использования холода ηх, характеризуемым отношением полезных затрат холода на охлаждение помещения к общим его затратам:
х
Qх1
Qх .
(2.25)
В последние годы для некоторых помещений (машинные залы вычислительных центров, хирургические операционные), в которых требуется повышенная чистота или стерильность воздуха, применяют системы кондиционир ования воздуха с увлажнением воздуха паром, поскольку водяной пар бактерициден. Применение пара позволяет избегать загрязнения воздуха тончайшей
пылью, образующейся из солей жесткости, попадающих с капельками воды из
камеры орошения кондиционеров. Кроме того, обеспечивается возможность
раздельного регулирования влажности воздуха в каждом из обслуживаемых
помещений. Длина прямого участка воздуховода, на котором происходит асс имиляция пара воздухом, при повышении влажности на 20 % равна 1,8 м, а при
увлажнении на 80 % доходит до 3,5 м.
Применение пара для центральных систем кондиционирования воздуха
должно быть обосновано специальными технологическими требованиями или
технико-экономическим расчетом.
2.12.4. Системы кондиционирования воздуха
с количественным и количественно-качественным регулированием
В однозональных и многозональных системах с количественным и количественно-качественным регулированием уменьшение охладительного эффекта
воздуха в калориферах второго или местного подогрева осуществляется плавно
82
или ступенчато с частичным или полным сокращением количества воздуха,
вводимого в помещение.
Системы с количественно-качественным регулированием после предельного сокращения подачи притока регулируются с помощью калориферов второго или местного подогрева, то есть системы переключаются с количественного регулирования на качественное. Системы кондиционирования воздуха с количественным и количественно-качественным регулированием требуют экономичного автоматического регулирования производительности приточных и р ециркуляционно-вытяжных вентиляторов. Возможны четыре способа регулирования производительности вентиляторов: клапаном на магистральном воздуховоде; направляющим аппаратом во всасывающем отверстии вентилятора; числом оборотов вентилятора с помощью гидромуфты или электрической индукторной муфты скольжения; вариатором привода ременной передачи при пер едаваемой мощности до 15 кВт.
Направляющие аппараты регулируют производительность вентилятора,
изменяя его аэродинамическую характеристику вследствие закручивания воздушного потока на входе воздуха в вентилятор. Направляющие аппараты могут
управляться вручную, дистанционно или автоматически. Дистанционный ко нтроль можно производить по углу поворота лопаток направляющего аппарата с
помощью реостата обратной связи исполнительного механизма. Дроссельные
клапаны весьма неэкономично регулируют производительность вентиляторов,
и поэтому применять их для этой цели не рекомендуется.
2.12.5. Центральные двухканальные системы кондиционирования воздуха
Центральные двухканальные системы кондиционирования воздуха подводят к помещениям холодный и подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется терморегулятором, воздействующим на местные смесительные воздушные клапаны СК, которые изменяют соотношение количеств холодного и теплого воздуха в подаваемой
смеси. Преимуществом этих систем является отсутствие в обслуживаемых помещениях или вблизи них теплообменников и трубопроводов тепло- и холодоносителя. Отрицательной стороной являются затруднительность прокладки и
повышенные затраты на устройство и тепловую изоляцию параллельных воздуховодов. В результате часто двухканальные системы большой протяженности оказываются дороже одноканальных систем.
2.12.6. Центральные водовоздушные системы
Водовоздушные системы применяются для многокомнатных зданий. В
каждое помещение вводится наружный воздух, приготовленный в центральном
кондиционере. Перед выпуском в помещение он смешивается с воздухом данного помещения, предварительно охлажденным или нагретым в теплообменни83
ках кондиционеров-доводчиков, снабжаемых холодной и горячей водой. В центральном кондиционере наружный воздух обрабатывается по схеме, описанной
для одноканальной системы (рис. 2.16), и при расчетных условиях для теплого
периода года подводится к доводчикам, с температурой от 7 до 11 ºС ниже поддерживаемой в помещении.
Водовоздушные системы кондиционирования воздуха проектируются по
четырем схемам:
- схема 1. Одноканальная двухтрубная с вводом в эжекционные доводчики (ЭКД) или вентиляторные доводчики (КД): холодного первичного воздуха и
горячей воды; теплого первичного воздуха и холодной воды (в холодный пер иод в нерабочее время вместо холодной подается горячая вода для отопления);
посезонно холодного или теплого первичного воздуха и горячей и холодной
воды;
- схема 2. Одноканальная трехтрубная с вводом в ЭКД или в КД холодного первичного воздуха, горячей и холодной воды;
- схема 3. Одноканальная четырехтрубная с вводом в ЭКД или в КД холодного первичного воздуха, горячей и холодной воды;
- схема 4. Двухканальная с вводом в ЭКД или в КД теплого и холодного
первичного воздуха и холодной воды.
2.13. Назначение, конструктивные особенности и принцип работы
основных секций центрального кондиционера
Центральный кондиционер состоит из отдельных типовых секций, герметично соединенных между собой. Корпус кондиционера исполнен на базе каркаса из алюминиевых профилей, к которым крепятся постоянные и съемные
(для доступа к агрегатам) панели.
Панели состоят из наружного и внутреннего оцинкованных листов, между которыми устанавливается минераловатная теплоизоляционная прокладка. С
целью облегчения подхода к узлам установки предусмотрены открываемые
смотровые двери или съемные панели со стороны обслуживания. Требования к
параметрам кондиционируемого воздуха лежат в основе технологической компоновки, поэтому набор секций может быть весьма разнообразен.
Секции могут быть скомпонованы в двухъярусном исполнении или с учетом рельефов помещений, в которых устанавливается кондиционер. Кроме
стандартных типовых компоновок существует возможность создания собственной уникальной компоновки кондиционера. Размеры секций унифицированы и
зависят, как правило, от расхода и скорости обрабатываемого в кондиционере
воздуха. Центральные кондиционеры включают в себя различные типы секций.
Секция охлаждения представляет собой водяной или фреоновый теплообменник-воздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (от 4 до 8 р ядов) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента может быть: охлажденная вода, смесь воды и гликоля, фреон. Хладагент, в зависимости от типа рабочей среды, может поступать от чиллера, градирни или артезианской скважины.
84
Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной трубы. Входные и выхо дные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы
оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отведения
воздуха. Распределительный и обратный коллектор фреоновых теплообменников изготавливают из медных трубок.
Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель
имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух может быть оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухоохладителя производится, как правило, пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника. Количество рядов трубок и
расстояние между ребрами, в зависимости от типоразмера секции, может быть
различным.
Стандартно в секцию охлаждения устанавливается поддон для конденсатной воды, сделанный из нержавеющей листовой стали и оснащенный выведенным наружу сливным патрубком, к которому присоединяется переливной
сифон, водяной затвор.
Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими
термостатами.
За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются,
как правило, при скоростях обрабатываемого воздуха выше 2,5 м/с эффективные сепараторы (каплеуловители). Скорость воздуха должна находиться в диапазоне от 2,5 до 5,0 м/с. Потери давления при этом составят до 16 Па.
В секции воздухонагревания могут использоваться водяные, паровые или
электрические нагреватели. Конструктивно воздухонагреватели выполнены,
как и воздухоохладители, из медных трубок с алюминиевым оребрением. Ко ллекторы и патрубки диаметром до 25 мм выполнены из медных трубок, диаметром более 32 мм – из стальных трубок с антикоррозийным покрытием.
Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками с резьбой,
предназначенными для спуска воды и отвода воздуха. Патрубки коллекторов
выведены наружу. Концы патрубков подающего и обратного коллектора также
имеют резьбу. Кожух теплообменников имеет специальные транспортные держатели, облегчающие демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухонагревателя произведено пластинчатыми ребрами с шагом от 1,6 до 4,0 мм. В
качестве теплоносителя может быть использована вода или водяной пар.
Электрические нагреватели выполнены в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде спирали
или оребренных ТЭНов. Электрические нагреватели подключаются в электрической сети: 3/380 В/50 Гц. Такая конструкция позволяет легко демонтировать
нагреватель из секции для осмотра и ремонта. Элементы нагревателя укреплены вертикально, а контакты выведены к клеммовой панели на боковой стенке
корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно выведен к клеммовой панели,
однако для ступенчатого регулирования их соединяют блоками по три штуки.
85
Нагреватель имеет термостат безопасности, ограничивающий чрезмерный рост
температуры внутри системы, а также отключение нагревателей в случае прекращения подачи воздуха.
Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (форсуночной камере) или секции пар ового увлажнения. Камера орошения состоит из корпуса, в который установлены
трубные гребенки, поддон и насос. В форсуночной камере происходит адиабатическое увлажнение воздуха циркуляционной водой, которая поступает из
поддона. Воздух вступает в непосредственный контакт с поверхностью капель
воды, распыляемой с помощью форсунок. Распыляясь, вода превращается в густой туман мелких капель, сквозь который движется воздух, поглощая водяные
пары.
Производительность форсунок зависит от диаметра выходного отверстия,
давления и температуры воды перед форсункой. Установка форсунок в поперечном сечении форсуночной камеры выполняется на трубных гребенках, к которым циркуляционным насосом подается вода из поддона. Распыливающие
форсунки выполнены так, чтобы снизить загрязнение отложениями.
Поддон выполняет функции резервуара запасной емкости воды, обеспечивающего плавную работу насоса. Поддон оснащен водосливом с поплавковым клапаном для спуска оборотной воды, а также водяным вводом для попо лнения выпаренной воды.
Циркуляционный насос размещен возле поддона на кронштейне. На вс асывающем патрубке насоса расположен сетчатый фильтр.
Конструкцию форсуночной камеры дополняют два сепараторакаплеуловителя, предотвращающие унос капель воды к последующим секциям
центрального кондиционера. Один работает на выходе из секции как сепаратор,
другой является направляющим для выравнивания потока воздуха на входе.
Они изготовлены из пластмассовых профилей и имеют несущую конструкцию
из нержавеющей стали.
Вследствие уноса воды с воздухом в процессе увлажнения необходимо
восполнять потери воды. Подпитка водой регулируется с помощью поплавка,
который помещен на питательном патрубке, а циркуляционная выпускается
ручным шаровым клапаном, размещенным на нагнетательной стороне насоса.
Кожух секции увлажнения изготавливается из нержавеющего листа, что
полностью исключает коррозию, имеет окно для контроля и освещения внутреннего объема.
Эффективность увлажнения в секции такого типа составляет около 90 %.
В состав секции парового увлажнения входят: кожух секции, сепаратор
пара, термодинамический конденсатоотводчик, фильтр, инжекционное с опло,
серводвигатель в стандартном исполнении, напряжением питания 220 В и сигналом управления от 0 до 10 В.
Тип парогенератора подбирается в зависимости от необходимого расхода
пара. В конструкцию секции входит также распределительная паровая труба из
86
нержавеющей стали с инжекционными соплами, фильтр пара, термодинамический конденсатоотводчик, а также электронные устройства регулирования
уровня воды и автоматической продувки.
Увлажнение воздуха сухим перегретым паром имеет достоинства:
- быстрое смешивание водяных паров с воздухом и легко регулируемое
количество впрыскиваемого пара позволяет очень точно регулировать влажность воздуха;
- сухой перегретый пар не содержит минеральных частиц и бактерий;
- минимальные эксплуатационные расходы;
- консервация парового увлажнителя сведена к минимуму.
При необходимости обеспечения фильтрации повышенного качества в
компоновку центрального кондиционера могут быть включены две секции:
первичной и вторичной фильтрации. Фильтры размещаются в тех частях ко ндиционера, через которые проходит весь обрабатываемый воздух, и так, чтобы
защитить от пыли возможно большее число секций кондиционера.
В секцию первичного фильтрования могут быть вмонтированы сетчатые
фильтры класса EU1 или корзинчатые фильтры класса ЕU3. Сетчатые фильтры – это тканевые фильтры с развернутой поверхностью, уложенной в «зигзаг». Ткань армирована алюминиевой сеткой и смонтирована в кожухе, испо лненном из оцинкованных стальных листов. Фильтр закреплен в установке с помощью направляющих, которые позволяют его легко демонтировать. Корзинчатый фильтр собирается из нескольких фильтрующих элементов со стандар тными размерами.
Количество и размеры фильтрующих элементов, применяемых в установке, зависят от ее модели. Фильтрующие элементы корзинчатых фильтров закреплены в рамках с помощью пружинных прихватов, обеспечивающих герметичность, а также легкую и быструю смену.
Фильтрующая ткань исполнена из очень тонких синтетических волокон,
не гигроскопичных, кислотоустойчивых и стойких к большинству органич еских растворителей.
Все фильтры могут работать при температуре до 60ºС.
Среднее значение эффективности фильтрации, обозначающее процентную долю задержанной пыли для фильтров класса ЕU1 составляет до 60 %, для
класса ЕU3 – до 80 … 90 %.
В секции вторичного фильтрования применены корзинчатые фильтры
класса ЕU5 … ЕU9.
Размеры и количество фильтрующих элементов также зависят от модели
установки. Тип фильтрующей ткани, а также элементы крепления аналогичны
секции первичного фильтрования.
Секция шумоглушения предназначена для снижения уровня шума, создаваемого центральным кондиционером. Если по условиям технологической
компоновки непосредственно перед секцией шумоглушения необходимо установить вентиляторную секцию, то требуется применять специальную секцию с
87
рассекателями воздуха, позволяющую выровнять скорость и направление потоков воздуха в поперечном сечении секции шумоглушения.
Вентиляторная секция предназначена для транспорта воздуха в центральный кондиционер и его подачи в обслуживаемые помещения. В кондиционерах
применяются радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего вс асывания низкого и среднего давления. В зависимости от требуемой производ ительности и напора используются вентиляторы с рабочими лопатками, загнутыми вперед, или с лопатками, загнутыми назад, что обеспечивает легкое регулирование параметров сети. Вентиляторная секция имеет два варианта исполнения:
- с нагнетательным патрубком, который является выходом из кондиционера;
- с промежуточной секцией.
Производительность вентиляторной секции соответствует мощности центрального кондиционера.
Максимальная температура работы вентилятора 85 ºС, максимальная
температура работы стандартного двигателя 40 ºС, диапазон рабочих (эксплуатационных) температур от минус 30 до плюс 80 ºС. Напор вентилятора
от 200 до 2500 Па.
Возможна поставка вентиляторной группы во взрывобезопасном испо лнении.
При проектировании систем вентиляции и кондиционирования для экономии теплоты и холода целесообразно использовать тепловые вторичные
энергетические ресурсы, такие как:
- теплота воздуха, удаляемого системами общеобменной вентиляции,
кондиционирования воздуха и местных отсосов, когда рециркуляция воздуха
недопустима;
- теплота и холод технологических установок, пригодные для вентиляции
и кондиционирования воздуха.
Для использования теплоты удаляемого из помещений воздуха применяются теплоутилизаторы, которые подразделяются на три типа:
1) перекрестноточные (рекуперативные) теплообменники;
2) вращающиеся (регенеративные) теплообменники;
3) система с промежуточным теплоносителем, состоящая из двух теплообменников.
Тип теплоутилизатора определяет и тип соответствующей секции центрального кондиционера.
Регулирование количества воздуха (наружного и рециркуляционного),
поступающего в центральный кондиционер, осуществляется воздушными клапанами. Регулирование осуществляется с помощью электропривода, устанавливаемого на клапане.
88
Сторона обслуживания центральных кондиционеров определяется во зможностью доступа к основному функциональному оборудованию агрегата.
2.14. Системы кондиционирования воздуха
с чиллерами и фанкойлами
Чиллером называется холодильная машина, используемая в центральных
системах кондиционирования. Она охлаждает или подогревает хладотеплоноситель и подает его по системе трубопроводов в фанкойлы или другие
теплообменники.
Фанкойлами называются теплообменники с вентиляторами. Они забирают или отдают теплоту хладотеплоносителю и нагревают или охлаждают помещение.
Система чиллеров-фанкойлов имеет значительные преимущества при
кондиционировании объектов с большим количеством помещений, так как к
одному чиллеру можно присоединить большое количество фанкойлов. При
этом можно задать не только общий тепловой режим всей системы, но и регулировать режим работы каждого фанкойла с пульта, смонтированного на нем,
поддерживая при этом в каждом помещении необходимую температуру. Расстояние между чиллером и фанкойлами не лимитируется.
В случае монтажа на одном объекте нескольких чиллеров их можно с помощью автоматизации связать в одну систему и производить управление с одного пульта.
Основные параметры чиллера:
- холодопроизводительность (от единиц кВт до тысяч кВт);
- при наличии теплового насоса – теплопроизводительность (кВт).
Основные характеристики фанкойлов:
- холодопроизводительность (от единиц до десятков кВт);
- производительность по воздуху (м 3/ч).
Чиллеры можно разделить на два типа:
- с воздушным охлаждением конденсатора;
- с водяным охлаждением конденсатора.
При установке агрегатов с воздушным охлаждением необходимо соблюдать расстояние, которое гарантирует наилучшую вентиляцию теплообменника
конденсатора. В случае невыполнения данного требования и несоблюдения необходимого пространства может стать причиной недостаточного расхода во здуха для охлаждения конденсатора и как следствие привести к значительному
сокращению холодопроизводительности и увеличению потребляемой мощности.
Вентиляторы не должны быть соединены с воздуховодами, имеющими
высокое сопротивление, поскольку не допускается рециркуляция отработанного воздуха через теплообменник вентилятора. Агрегат должен располагаться
так, чтобы оставалось достаточно места между теплообменниками и любыми
89
преградами, для того чтобы добиться наилучшего теплообмена и упростить о бслуживание.
Когда два или более агрегатов расположены один за другим, то рекомендуется, чтобы теплообменники конденсаторов находились друг от друга на расстоянии не меньше 2500 мм. Сокращение данного расстояния может привести к
рециркуляции теплого отработанного воздуха. В случае если агрегат расположен в помещении, окруженном стенами или преградами такой же высоты, как
агрегат, то необходимо, чтобы между агрегатом и боковыми поверхностями
было не меньше 2000 мм. В случае если преграды выше агрегата расстояние
между поверхностью и агрегатом должно быть не меньше 2500 мм.
Фанкойлы производятся с одним или двумя теплообменниками. В соо тветствии с этим система может быть:
- двухтрубная – в ней используются фанкойлы с одним теплообменником,
в который поступает холодный или горячий хладотеплоноситель (от чиллера с
тепловым насосом или от системы центрального отопления);
- четырехтрубная – фанкойлы с двумя теплообменниками. В один при
этом подается хладо-теплоноситель от чиллера, а во второй – горячая вода из
системы центрального отопления. При использовании четырехтрубной системы
фанкойлы зимой работают как радиаторы центрального отопления (поэтому их
надо устанавливать под окнами).
При проектировании системы чиллер-фанкойл производятся следующие
расчеты:
- определяются теплоизбытки по каждому помещению и подбираются в
каждое помещение фанкойлы необходимой хладопроизводительности;
- по сумме теплоизбытков подбирается чиллер необходимой хладо теплопроизводительности;
- проводится гидравлический расчет системы для определения диаметров
трубопроводов каждого участка, а также выясняется, если используется чиллер
со встроенной насосной станцией (гидроциркуляционным модулем), то достаточно ли его давления для нормальной работы системы;
- если используется чиллер без встроенной насосной станции (гидроциркуляционного модуля), то по данным расчета подбирается необходимая насо сная станция.
Конструктивными элементами чиллеров являются компрессоры, которые
могут быть спиральными или поршневыми, теплообменники.
Насосные станции, которые обеспечивают подачу необходимого количества теплоносителя к потребителям, представляют собой законченный агрегат,
включающий циркуляционные насосы, расширительный бак, запорную арматуру и необходимую автоматику.
Производительность фанкойлов можно повысить, увеличивая расход воды, однако при этом необходимо ставить более мощную насосную станцию,
что также увеличивает ее стоимость и эксплуатационные расходы.
90
Оптимальное значение температуры жидкости на выходе чиллера находится в пределах от 5 до 8 ºС, а на входе – от 10 до 12 ºС.
Максимальная температура охлаждающей воды на выходе составляет 12 ºС,
а минимальная – 4 ºС. Расход жидкости в чиллере G, л/с, можно определить по
формуле
G
862
Qчил
,
3600 t
(2.26)
где Qчил – производительность чиллера, кВт; Δt – перепад температуры,
равный 5 - 6ºС.
Общий объем воды в системе должен быть не менее 3,2 л на 1 кВт производительности чиллера.
Когда необходимо повысить точность поддержания температуры воды
или когда чиллер должен работать при температуре окружающей среды ниже
0 ºС, объем воды нужно увеличить до 6,0 … 10,0 л/кВт.
Расход воздуха через фанкойл составляет от 130 до 1500 м 3/ч. Фанкойл
может устанавливаться на полу, подвешиваться на стене или потолке, встраиваться в воздуховоды за подшивным потолком. Но в любом случае фанкойл с остоит из одинаковых по назначению составных элементов, а именно: жидкос тного теплообменника с оребренными трубами, вентилятора, многоскоростного
электродвигателя, воздушного фильтра, двух- или трехходового клапана, системы управления, конденсатного насоса, поддона для сбора конденсата.
Регулировка производительности фанкойла производится путем изменения скорости вращения центробежного вентилятора или изменения расхода
жидкости. Расход жидкости изменяется двух- или трехходовым клапаном,
управляемым контроллером.
2.15. Автономные кондиционеры
2.15.1. Кондиционеры сплит-систем
Для кондиционирования воздуха в жилых и общественных помещениях
наибольшее распространение получили кондиционеры сплит-систем.
Кондиционеры сплит-систем состоят из внешнего блока (компрессорноконденсаторного агрегата) и внутреннего блока (испарительного). Во внешнем
блоке находятся компрессор, конденсатор и вентилятор.
Внешний блок может быть установлен на стене здания, на крыше или
чердаке, в подсобном помещении или на балконе, то есть в таком месте, где горячий конденсатор может продуваться атмосферным воздухом более низкой
температуры. Внутренний блок устанавливается непосредственно в кондиционируемом помещении и предназначен для охлаждения или нагревания воздуха,
фильтрации его и создания необходимой подвижности воздуха в помещении.
Блоки соединены между собой двумя тонкими медными трубками в теплоиз оляции, которые проводятся, как правило, в подвесных потолках, за панелями и
закрываются декоративными пластиковыми коробами.
91
Конструктивное и дизайнерское исполнение внутренних блоков весьма
разнообразно, что позволяет решать практически любые задачи по кондиционированию помещений от 15 до 140 м 2, учитывая при этом интерьер помещений и индивидуальные требования потребителя.
Внутренние блоки сплит-систем эффективно поддерживают заданную
температуру, обеспечивают равномерное распределение воздуха в помещении
и работают практически бесшумно.
Основным преимуществом кондиционеров сплит-систем является относительная простота конструкции, позволяющая получить достаточно низкую
стоимость кондиционера при быстрой и легкой установке.
Недостатком таких кондиционеров можно считать невозможность подачи
в помещение свежего воздуха. Только модели большой мощности и настеннопотолочного типа позволяют организовывать подмес небольшого количества
свежего воздуха (до 10 %).
2.15.2. Бытовые кондиционеры
Бытовые кондиционеры, предназначенные для установки в жилых домах,
офисах, на дачах и т.п., должны отвечать следующим требованиям:
- напряжение питания должно быть однофазным. Величина напряжения и
частота определяются стандартами страны, в которой устанавливается конд иционер;
- потребляемая мощность не должна превышать 3,0 кВт. Это та мощность, которую допускается потреблять от стандартной бытовой однофазной
розетки;
- так как потребляемая мощность бытового кондиционера не должна превышать 3 кВт, а холодильный коэффициент бытового кондиционера равен от
2,3 до 2,5, то производительность не может быть больше, чем 7,5 кВт.
Кондиционеры с производительностью более 7,0 кВт относятся к полупромышленным. Допустимый уровень звукового давления, создаваемый ко ндиционером в помещении, не должен превышать 40 дБ (А). Это условие выполняется кондиционерами, у которых элементы с повышенным уровнем шума
вынесены за пределы помещения.
Бытовые кондиционеры в основном предназначены для работы в теплый
период в режиме охлаждения. В режиме нагрева бытовые кондиционеры используют только в переходный период года, когда центральное или местное
отопление еще не включено. Поэтому диапазон температуры окружающей среды, при которой целесообразно использовать бытовой кондиционер, составляет
от минус 5 ºС до плюс 35 ºС.
Конструкция кондиционеров должна обеспечивать их монтаж как во
вновь строящихся, так и в заселенных зданиях, с минимальными строительно монтажными работами и в кратчайшие сроки.
2.15.3. Настенные кондиционеры
92
Настенный тип кондиционеров является наиболее распространенным для
офисных, жилых зданий, коттеджей, небольших торговых центров и других
помещений. Внутренний блок настенного кондиционера состоит из корпуса,
теплообменника, электронного узла управления и пульта. Пульт может быть
дистанционным или настенным.
Корпус устанавливается на стену с помощью монтажной пластины.
Воздушные фильтры гофрированные, сотовой структуры имеют большой
срок службы, устойчивы к плесени, легко доступны для очистки. Может быть
установлен дезодорирующий фильтр. Материал корпуса устойчив как к положительным, так и к отрицательным температурам. Теплообменник состоит из
трех частей, которые расположены по периметру вентилятора внутреннего блока, что делает блок более компактным. Толщина внутреннего блока составляет
196 мм.
Центробежный вентилятор имеет удлиненные лопасти, благодаря чему
размеры его уменьшены. Двигатель вентилятор питается напряжением 220 В.
В режиме охлаждения хладагент из жидкостной магистрали через фильтр
и обратный клапан поступает в теплообменник, где испаряется. Пары хладагента, пройдя через второй фильтр, возвращаются в газовую фреоновую магистраль.
В режиме нагрева направление потока хладагента обратное. Перегретый
пар поступает в теплообменник, отдает теплоту в нагреваемое помещение и
конденсируется. Затем проходит через капиллярное дросселирующее ус тройство (трубку) и испаряется в наружном блоке.
2.15.4. Напольные и настенно-потолочные кондиционеры
Настенно-потолочные сплит-системы, показанные на рис. 2.18, имеют
красивый внешний вид, благодаря тому, что решетка забора воздуха не видна
на установленном кондиционере, так как расположена сверху блока. Стильный,
необычный дизайн отлично сочетается с современными интерьерами жилых
помещений, магазинов, офисов и тому подобное. Диапазон мощности от 5 до 8
кВт, что позволяет охлаждать помещения площадью 80 м 2.
Рис. 2.18. Вид настенно-потолочной сплит-системы
93
Применение верхнего забора воздуха уменьшает сопротивление воздушному потоку, уменьшает шум и увеличивает воздушный поток. Подавление
турбулентности, обусловленное наличием вертикальных канавок на горизо нтальных и вертикальных жалюзи, снижает раздражающий шум.
Современные модели кондиционеров, в том числе и реверсивные, могут
быть адаптированы для работы при низких температурах наружного воздуха
(до минус 30 ºС) в режиме «охлаждение».
Основной особенностью при работе кондиционеров является мощная
нисходящая струя воздуха в режиме нагрева:
- оптимальная температура в нижней зоне жилого помещения;
- отсутствие непосредственного воздействия струи воздуха на людей,
находящихся в помещении;
- повышенная комфортность кондиционирования, предотвращение неоправданных тепловых потерь.
При этом горизонтальная струя воздуха в режиме охлаждения обеспеч ивает:
- дальнобойность струи воздуха;
- отсутствие непосредственного воздействия струи воздуха на людей,
находящихся в помещении;
- равномерное, без избыточной подвижности, распределение приточного
воздуха за счёт постепенного смешения тяжелой холодной струи с тёплым во здухом помещения.
Потолочно-подвесные кондиционеры устанавливаются под потолком помещения. Такие кондиционеры хорошо вписываются в интерьер как новых, так
и старых зданий, особенно удачно сочетаясь с интерьерами многоярусных
квартир.
Напольные кондиционеры устанавливаются в помещениях различного
назначения: жилых домах, административных и производственных помещениях, предприятиях общественного питания, медицинских учреждениях и другое.
Места установки – непосредственно на полу, под окнами и в нишах.
2.15.5. Кондиционеры кассетного типа
Кассетные кондиционеры устанавливается за подвесным потолком. Распределение охлажденного воздуха происходит через нижнюю часть блока. Соответственно нижняя часть такого кондиционера имеет размер стандартной потолочной плитки – 600 × 600 мм, а при большой мощности вдвое больше –
1200 × 600 мм и закрывается декоративной решёткой с распределительными
жалюзи.
Основное достоинство кассетного кондиционера – незаметность, поскольку видна только декоративная решётка. Еще одно его преимущество –
равномерное распределение воздушного потока по четырем направлениям, что
позволяет использовать только один кассетный кондиционер для охлаждения
большого помещения.
94
В кассетных кондиционерах используется съемный фильтр.
Преимущества кассетных кондиционеров:
- фильтр прикреплен к декоративной панели и легко снимается;
- долговечный антибактериальный фильтр.
При монтаже сплит-систем с кассетным блоком кассеты сопрягаются с
различными типами конденсаторных блоков (водяной или воздушный). Кассета
может поставляться с электрообогревателем или для кондиционеров с промежуточным хладоносителем.
2.15.6. Крышные кондиционеры
Крышные кондиционеры представляют собой холодильную машину, конструктивно выполненную в виде моноблока, предназначенного для установки
на плоских кровлях зданий. Если крыша имеет наклон, то кондиционер устанавливается на специальных рамах.
Крышные кондиционеры позволяют одновременно осуществлять вентиляцию и регулировать температуру воздуха в помещении.
Обычно крышные кондиционеры применяются для кондиционирования и
вентиляции больших супермаркетов, спортивных сооружений, конференцзалов, то есть больших открытых залов с общей крышей.
Свежий воздух забирается с улицы через заборную решетку кондиционера. Рециркуляционный воздух забирается из помещения по системе воздуховодов и подается в смесительную камеру, где смешивается со свежим воздухом.
Необходимое соотношение свежего и рециркуляционного воздуха обеспечивается изменением положения заслонок.
В кондиционерах малой мощности может отсутствовать смесительная
камера с жалюзийными заслонками, поэтому смешение в этом случае необходимо выполнять в подводящем воздуховоде.
Из смесительной камеры воздух проходит через фильтр и подается к теплообменнику (испарителю или конденсатору) холодильной машины, где о н
охлаждается или нагревается (в кондиционерах с тепловым насосом).
Для подогрева воздуха в кондиционер может встраиваться дополнительный электрический или водяной нагреватель (возможен и газовый нагреватель,
но он используется довольно редко).
После теплообменников воздух с требуемой температурой подается центробежным вентилятором в систему распределительных воздуховодов.
Воздух для охлаждения конденсатора холодильного цикла забирается из
атмосферы специальным вентилятором, также входящим в конструкцию кондиционера, и затем выбрасывается на улицу.
Крышные кондиционеры характеризуются широким диапазоном мощностей – от 8 до 140 кВт по холоду и теплоте, и соответствующими расходами
воздуха от 1500 до 25000 м3/ч.
2.15.7. Шкафные кондиционеры
95
Шкафные кондиционеры представляют собой, как правило, законченный
моноблок, предназначенный для установки в помещении, где необходимо круглосуточно и ежедневно регулировать температуру и чистоту воздуха. Холодильная мощность шкафных кондиционеров составляет от 11 до 80 кВт. Основным преимуществом шкафных кондиционеров является простота монтажа и
обслуживания. Компоненты кондиционера расположены во внутреннем блоке,
доступ к которым обеспечивается с лицевой стороны кондиционера.
Кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора не имеют теплового насоса, но режим обогрева в этих моделях может обеспечиваться при использовании встроенных электронагревателей. Основная проблема в случае
применения шкафных кондиционеров с водяным охлаждением – необходимость использования системы оборотного водоснабжения (системы охлаждения
воды, циркулирующей через горячий конденсатор).
В шкафных кондиционерах подвод рециркуляционного воздуха из помещения может выполняться как с передней панели, так и с нижней или задней
панели кондиционера.
2.15.8. Мульти-сплит система
Мульти-сплит системой называется такой кондиционер, в котором с одним внешним блоком работает сразу несколько внутренних. Мульти-сплит системы разумно использовать в том случае, когда стоит задача кондиционир овать несколько соседних помещений. Эти кондиционеры допускают использование разных типов внутренних блоков: настенных, напольно-потолочных, кассетных, канальных, которые великолепно впишутся в любой, даже самый изысканный интерьер. Каждый внутренний блок поддерживает заданную температуру независимо от других и имеет свой собственный пульт дистанционного
управления. Каждый компрессор обслуживает свой внутренний блок или группу блоков и имеет свой независимый холодильный контур.
Мульти-сплит кондиционеры являются наиболее подходящим вариантом
в тех случаях, когда размещение на фасаде здания большого количества внешних блоков нежелательно. В ряде случаев необходимо кондиционировать помещения нестандартной формы (П-образные, Г-образные) или большие помещения с переменной тепловой нагрузкой.
К одному наружному блоку можно подключить 2, 3 или 4 внутренних
блока. Возможна комплектация внутренних блоков как разной производительности одинакового или разного типа, так и одинаковой производительности и
разных типов. Допустимые перепады по высоте – между внутренними блоками
– до 4 м; между наружными и внутренними блоками, если наружный блок расположен выше внутреннего - до 30 м; если наружный блок расположен ниже
внутреннего - до 15 м.
2.15.9. Многозональные системы кондиционирования воздуха
96
Для кондиционирования зданий, имеющих большое количество помещений с разными характеристиками, применимы многозональные системы с изменением расхода хладагента. Преимущество перед традиционными сплит- и
мульти-сплит системами заключается в увеличении длины межблочных коммуникаций, а также во избежание потери производимой мощности кондиционера. Характеристики и особенности VRF и VRV систем:
- число внутренних блоков у VRV системы может достигать нескольких
десятков, в отличии от мульти-сплит-системы, где возможно подключение нескольких внутренних блоку к одному внешнему;
- к системе VRV можно подключать внутренние блоки различного типа
(канальные, настенные, кассетные и тому подобное) и иметь разную мощность;
- в обычных мульти-сплит системах между внешним и каждым из внутренних блоков прокладывается отдельная фреоновая трасса. В системе VRV все
блоки подключаются к единой системе трубопроводов, то есть к общей трассе
из двух или трех медных труб подключается до 30 внутренних и 3 внешних
блоков. Такое техническое решение позволяет упростить монтажные работы, а
также дает возможность легко расширять систему в будущем;
- расстояние между внутренним и наружным блоком может достигать
100 м. Перепад высот между внутренним и наружным блоком не более 50 м.
Данная возможность позволяет размещать наружный блок кондиционера в любом удобном месте;
- управление внутренними блоками может производиться как с помощью
индивидуальных беспроводных пультов, так и с помощью централизованного
пульта управления, контролирующего режимы работы всех внутренних блоков
и состояния систем в целом. Также система VRV может управляться с помощью
персонального компьютера;
- внутренние блоки системы VRV поддерживают заданную температуру с
более высокой точностью до 0,5ºС.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Контрольные вопросы
Назовите основные элементы приточной и вытяжной системы вентиляции.
Расскажите об организации воздухообмена в помещениях жилых зданий.
Объясните сущность квартирной механической приточной вентиляции?
Чему равна скорость движения воздуха в живом сечении решётки, воздухозаборных шахт и каналов при механической вентиляции зданий.
На какой высоте следует размещать выбросы вредных веществ из систем
местных отсосов системы вентиляции?
Объясните назначение и принцип работы центральных систем кондиционирования воздуха с качественным и количественным регулированием.
Проведите сравнительную оценку количества теплоты, выделяемой конденсатором и холодильной машиной.
Приведите схему однозональной системы кондиционирования воздуха.
97
9. Объясните принцип работы системы кондиционирования воздуха с
увлажнением воздуха паром.
10. При какой температуре могут работать фильтры систем кондиционирования воздуха?
11. Расскажите о принципе работы системы чиллеров-фанкойлов.
12. Приведите классификацию кондиционеров сплит-систем.
13. Назовите характеристики и особенности VRF и VRV систем кондиционирования воздуха.
ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
3.1. Классификация газопроводов
Распределительные газопроводы обеспечивают подачу газа от источников газоснабжения до газопроводов-вводов.
Газопроводом–вводом считается газопровод от места присоединения к
распределительному газопроводу до отключающего устройства на вводе в здание.
Межпоселковые газопроводы – распределительные газопроводы, прокладываемые вне территории населенных пунктов.
Внутренний газопровод – участок газопровода от газопровода – ввода до
места подключения прибора.
В зависимости от давления газопроводы природного газа подразделяются
на следующие:
высокого давления I категории при рабочем давлении газа от 0,6 МПа
(6 кгс/см2) до 1,2 МПа (12 кгс/см2);
высокого давления II категории при рабочем давлении газа от 0,3МПа
(3 кгс/см2) до 0,6 МПа (6 кгс/см2);
среднего давления при рабочем давлении газа от 5000 Па (0,05 кгс/см2) до
0,3 МПа (3 кгс/см2);
низкого давления при рабочем давлении газа до 5000 Па (0,05 кгс/см2).
Подача газа из городских магистральных газопроводов высокого давления в распределительные газопроводы среднего и низкого давления и из газ опроводов среднего давления в газопроводы низкого давления осуществляется
через газорегуляторные пункты (ГРП) или газорегуляторные установки (ГРУ).
Давление газа перед бытовыми приборами жилых домов не более 300 мм вод. ст.
3.2. Применяемые трубы и арматура
Для газопроводов должны применяться трубы и арматура и другие технические изделия в соответствии со СНиП 2.04.08-87.
Для подземных межпоселковых газопроводов давлением до 0,6 МПа
(6 кгс/см2) и подземных газопроводов давлением до 0,3 МПа (3 кгс/см 2), прокладываемых на территории сельских населенных пунктов, следует предусмат98
ривать, как правило, полиэтиленовые трубы, за исключением случаев, когда по
условиям прокладки и вида транспортируемого газа эти трубы применять не
допускается.
Соединение стальных труб должно производиться сваркой. Резьбовые и
фланцевые соединения допускается применять в местах установки отключающих устройств, компенсаторов, регуляторов давления, контрольноизмерительных приборов и другой арматуры, а также при монтаже изолирующих фланцев. Заделка сварных швов, фланцевых и резьбовых соединений в
стены или фундаменты не допускается.
Соединительные части и детали газопроводов и газового оборудования
должны предусматриваться из ковкого чугуна или из спокойной стали заводского изготовления. Импульсные газопроводы для присоединений контрольноизмерительных приборов и приборов автоматики должны предусматриваться из
стальных труб, применяемых для газопроводов соответствующего давления.
При давлении газа до 0,1 МПа (1 кгс/см 2) допускается присоединение
контрольно-измерительных приборов с помощью резиновых или резинотканевых рукавов длиной не более 1 м в соответствии с ГОСТ 18698-79 с изм.,
ГОСТ 9356-75 с изм.
3.3. Устройство газопроводов внутри помещений
Газопроводы, прокладываемые внутри помещений, должны предусматриваться из стальных труб, соответствующих требованиям СНиП. Прокладка газопроводов внутри зданий и сооружений должна быть открытой.
Скрытую прокладку газопроводов, за исключением газопроводов сжиженного газа, допускается предусматривать только в коммунально-бытовых и
на промышленных предприятиях в бороздах стен, закрывающихся легко снимаемыми щитами с отверстиями для вентиляции. Размеры борозд в стенах следует принимать исходя из возможности удобства монтажа и обслуживания газопроводов.
В производственных помещениях промышленных предприятий, в помещениях котельных, предприятий бытового обслуживания, общественного питания и лабораторий допускается прокладка подводящих газопроводов к отдельным агрегатам и газовым приборам в бетонном полу с последующей заделкой
труб цементным раствором. Для труб предусматривается противокоррозионная
изоляция. В местах входа и выхода газопровода из пола должны устраиваться
футляры, выступающие над полом не менее чем на 3 см. В цехах промышленных предприятий допускается прокладка газопроводов в полу в каналах, зас ыпанных песком и закрытых плитами. Размеры и конструкция каналов должны
обеспечивать защиту от механических повреждений, удобство монтажа, осмотра и ремонта газопроводов и исключать возможность распространения газа под
полом.
99
В местах, где по условиям производства возможно попадание в каналы
веществ, вызывающих коррозию газопроводов, прокладка газопровода в каналах не допускается.
Установка арматуры на газопроводах, прокладываемых в каналах со
съемными перекрытиями, в бетонном полу или в бороздах стен, не допускается.
Каналы, предназначенные для прокладки газопроводов, не должны пер есекаться с другими каналами. При необходимости пересечения каналов следует
предусматривать устройство уплотнительных перемычек и прокладку газопроводов в футлярах из стальных труб. Концы футляров должны быть выведены за
пределы перемычек на 30 см в обе стороны.
В местах прохода людей газопроводы должны прокладываться на высоте
не менее 2,2 м от пола до низа газопровода, а при наличии тепловой изоляции –
до низа изоляции.
Допускается совместная прокладка газопровода с другими трубопроводами на общих опорах при условии обеспечения возможности осмотра и р емонта каждого из трубопроводов. При этом газопровод должен быть размещен
выше других трубопроводов.
При прокладке газопроводов совместно с трубопроводами для транспо ртирования агрессивных жидкостей трубопроводы должны располагаться сбоку
или ниже газопровода на расстоянии не менее 25 см.
Газопроводы, предназначенные для транспортирования осушенного газа,
допускается прокладывать внутри зданий без уклона.
Газопроводы, по которым транспортируется влажный газ, должны пр окладываться с уклоном не менее 0,003. При этом на газопроводах, прокладываемых в цехах промышленных предприятий, должны предусматриваться конденсатосборники или штуцеры для спуска конденсата. При наличии газового
счетчика уклон газопровода должен предусматриваться от счетчика.
Газопроводы в местах пересечений фундаментов, перекрытий, лестничных площадок, стен и перегородок должны заключаться в футляры, изготовленные, как правило, из стальных труб. Пространство между газопроводом и
футляром следует заделывать просмоленной паклей, резиновыми втулками или
другим эластичным материалом. Конец футляра должен выступать над полом
или лестничной площадкой на 3 см, при пересечении стен и перегородок длина
футляра не должна превышать толщину стены.
Футляр следует предусматривать из труб такого диаметра, чтобы зазор
между наружной стенкой газопровода и внутренней стенкой футляра был не
менее 5 мм для газопроводов диаметром Dy до 32 мм и не менее 10 мм для газопроводов большего диаметра.
Не допускается прокладка газопроводов через шахты лифтов, вентиляционные шахты и каналы, а также дымоходы.
Через помещения, где газ не используется, допускается предусматривать
прокладку транзитом только газопроводов низкого и среднего давлений при
условии, что на газопроводе не устанавливается арматура и обеспечивается
100
беспрепятственный круглосуточный доступ в помещение персонала, обслуживающего газопровод.
Не допускается прокладка газопроводов транзитом через подвальные помещения, помещения взрывоопасных производств, склады взрывоопасных и
горючих материалов, помещения электрораспределительных устройств и по дстанций, вентиляционные камеры, а также через помещения, в которых газопровод может быть подвержен коррозии или подвергаться нагреву.
Указанное требование не распространяется на прокладку газопроводов в
лестничных клетках, тамбурах, коридорах жилых и общественных зданий.
Газопроводы, прокладываемые внутри помещений и в каналах, должны
окрашиваться в желтый цвет. Для окраски следует предусматривать стойкие
лакокрасочные материалы.
3.4. Отвод продуктов сгорания
Отвод продуктов сгорания газа от газовых водонагревателей и других
приборов, требующих отвода газов в дымовую трубу в проектируемых зданиях,
производится от каждого прибора по обособленному дымоходу. В существующих зданиях допускается присоединение к одному дымоходу двух газовых
приборов, расположенных на одном или разных этажах.
Вводы продуктов сгорания газа в общий дымоход должны находиться на
разных уровнях (не ближе 75 см один от другого). В случае необходимости
устройства вводов в дымоход на одном уровне следует сделать в дымоходе рассечку высотой не менее 75 см.
В существующих зданиях при отсутствии дымоходов допускается предусматривать устройство приставных дымоходов.
При присоединении к дымоходу двух водонагревателей или печей проверяют, достаточна ли площадь сечения дымохода для пропуска дымовых газов,
исходя из условия одновременного пользования приборами.
Дымоходы, как правило, предусматривают во внутренних капитальных
стенах здания. При необходимости устройства их в наружных стенах толщина
стенки дымохода со стороны наружной поверхности стены должна быть достаточной для предотвращения конденсации в нем влаги. Толщину стенки дымохода определяют расчетом. Температура продуктов сгорания на выходе из него
должна быть не менее чем на 15 ºС выше температуры точки росы.
Дымоходы должны быть вертикальными, без уступов. Допускается уклон
дымоходов от вертикали до 8º отклонением в сторону до 1 м при обеспечении
площади сечения наклонных участков дымохода не менее сечения вертикальных участков.
Дымоходы должны быть доступны для очистки. Для отвода продуктов
сгорания можно применять стальные дымовые трубы. Вне здания трубы должны быть теплоизолированы. Разрешается предусматривать дымоходы в полу.
101
лять.
На чердаках или в других холодных помещениях дымоход следует утеп-
Газовые приборы с дымоходами соединяют трубами из кровельной стали.
Площадь сечения труб должна быть не менее площади сечения выходного патрубка газового прибора или установки.
Общая длина горизонтальных участков соединительной трубы во вновь
строящихся домах не должна превышать 3 м, а в существующих – 6 м.
Расстояние от соединительной дымоотводящей трубы до несгораемого
потолка или несгораемой стены должно приниматься не менее 5 см, до дер евянных оштукатуренных (трудносгораемых) потолков и стен – не менее 25 см.
Разрешается уменьшение указанного расстояния с 25 до 10 см при условии
обивки трудносгораемых стен или потолка кровельной сталью по листу асбеста
толщиной 3 мм. Обивка должна выступать за габариты дымоотводящей трубы
на 15 см с каждой стороны.
В соединительных трубах допускается не более трех поворотов, радиус
закругления которых должен быть не менее диаметра трубы, уклон в сторону
газового прибора или установки – не менее 0,01.
Длина вертикального участка соединительной трубы, считая от низа патрубка до оси горизонтального участка, должна быть не менее 0,5 м. В помещениях высотой до 2,7 м для приборов с тягопрерывателями допускается уменьшение вертикального участка до 0,25 м, а без тягопрерывателей – до 0,15 м.
Установка задвижек и шиберов на соединительных трубах от водонагревателей
к дымоходам запрещается.
Дымоходы должны быть защищены от воздействия атмосферных осадков.
Установка на дымоходах зонтов и дефлекторов не допускается. Величина
разрежения (тяги) в дымоходе должна обеспечивать отвод продуктов сгорания
от газовых приборов в атмосферу. Площадь сечения дымоходов и соединительных труб определяют расчетом.
3.5. Газоснабжение жилых и общественных зданий
3.5.1. Бытовые газовые приборы
Плиты газовые предназначены для приготовления пищи и нагрева воды.
По способу установки они делятся на напольные и настольные, а по исполнению – на плиты основного исполнения и повышенной комфортности. В основном исполнении выпускаются плиты с двумя, тремя или четырьмя горелками
стола и духовкой для работы на природном или сжиженном газах и с тремя горелками стола, духовкой и шкафом для установки баллона со сжиженным газом. Продукты сгорания газа поступают непосредственно в помещение.
102
Тепловые мощности и расходы газа наиболее распространенными бытовыми газовыми приборами приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Номинальные тепловые мощности и расходы природного и сжиженного
газов некоторыми бытовыми газовыми приборами
Расход газа, м3 /ч
Тепловая
Приборы
мощность, кВт
природного
сжиженного
Плиты газовые напольные основного
исполнения:
двухконфорочные
7,2
0,66
0,26
трехконфорочные
9,3 … 10,2
0,85 … 0,94
0,33 … 0,36
четырехконфорочные
12,4 … 13,3
1,13 … 1,23
0,42 … 0,45
Аппараты водонагревательные
газовые:
проточные
20,8 … 29
2,1 … 2,9
0,78 … 1,08
емкостной АВГ-80
7
0,71
0,26
Аппараты водонагревательные проточные предназначены для непрерывного подогрева протекающей воды, потребляемой для бытовых нужд, и могут
быть использованы для многоточечного водоразбора. Все проточные водонагреватели оборудуются автоматикой безопасности, обеспечивающей прекр ащение подачи газа на основную горелку при отсутствии расхода воды или снижении ее давления ниже минимального, а также при погасании пламени з апальной горелки. Аппараты тепловой мощностью более 9,3 кВт обязательно
должны присоединяться к дымоходу, обеспечивающему полный отвод продуктов сгорания газа от водонагревателя. Для предотвращения погасания основной
горелки при опрокидывании тяги водонагреватели снабжены тягопрерывателем.
3.5.2. Требования к помещениям,
в которых устанавливают газовые приборы
Не разрешается установка газовых приборов:
в кухнях или помещениях, приспособленных под кухни, без естественного освещения, расположенных в подвальных помещениях;
в кухнях или помещениях, приспособленных под кухни, которые
расположены в подвальных и цокольных этажах, при газоснабжении сжиженными газами;
в коридорах общего пользования.
В кухнях квартир, расположенных под жилыми комнатами, разрешается
установка только одной газовой плиты. Установка других газовых приборов в
этих кухнях не допускается.
Не разрешается установка газовых водонагревателей в ванных комнатах
гостиниц, домов отдыха, санаториев, общежитий.
103
Не допускается установка газовых водонагревателей в жилых зданиях
выше пяти этажей с центральным горячим водоснабжением.
В кухнях жилых домов высотой в десять этажей и более, а также в общежитиях (независимо от этажности) установка газовых плит не разрешается.
В новых жилых районах, где по площади застройки преобладают здания
высотой в десять этажей и более, не следует предусматривать установку газ овых плит во всех жилых зданиях.
Газовые плиты напольные и настольные разрешается устанавливать в
кухнях высотой не менее 2,2 м, имеющих окно с форточкой, фрамугой или о ткрывающейся створкой, вентиляционный канал и естественное освещение.
Объем кухни должен быть не менее 15 м3 – для плиты на четыре горелки,
12 м3 – для плиты на три горелки и 8 м 3 – для плиты или тагана на две горелки.
Кроме того, если в существующих жилых зданиях высота и объем кухни
соответствуют нормам, установка плит разрешается:
в кухнях, не имеющих вентиляционных каналов, в этих случаях
форточки или фрамуги должны быть расположены в верхней части
окна;
в кухнях без окон при наличии в них вентиляционных каналов и
окон с форточками или фрамугами в смежных нежилых помещениях, куда из кухонь имеются выходы;
в коридорах индивидуального пользования при условии, что они
имеют окна с форточками или фрамугами в верхней части.
Кухни, непосредственно сообщающиеся с жилыми комнатами, должны
иметь плотную дверь и перегородку.
В существующих жилых домах, расположенных в сельских населенных
пунктах, допускается установка газовых плит в помещениях высотою не менее
2 м. В этих случаях кухня или помещение, где устанавливается газовая плита,
должны иметь окно с форточкой или фрамугой, а в домах, не имеющих выделенной кухни, объем помещения должен быть в два раза большим, чем для с оответствующей плиты, устанавливаемой в жилом доме.
Установку газовых плит вне жилого дома допускается предусматривать в
летних (неотапливаемых) кухнях. При этом высота и объем летней кухни
должны быть не менее чем для соответствующей плиты, устанавливаемой в
жилом доме.
Газовые водонагреватели с отводом продуктов сгорания в дымоходы могут устанавливаться в кухнях квартир, имеющих вентиляционный канал. Двери
должны открываться наружу. Объем помещения должен быть не менее 7,5 м 3
при установке водонагревателя проточного типа и 6 м 3 при установке водонагревателя емкостного типа.
Газовые малометражные отопительные котлы или емкостные газовые водонагреватели устанавливаются в нежилых помещениях объемом не менее 7,5
м3. При установке в кухне котла или емкостного водонагревателя объем поме104
щения должен быть на 6 м3 больше необходимого для установки там газовых
плит. В одном помещении допускается установка не более двух емкостных водонагревателей или двух малометражных отопительных котлов.
Установка указанных приборов в ванных комнатах и летних кухнях не
допускается.
Помещения, в которых устанавливаются водонагреватели, должны иметь
для притока воздуха решетки сечением не менее 0,02 м 2 в нижней части двери
(стены) или зазоры такой же площади, которые располагаются между дверью и
полом.
3.5.3. Размещение газовых приборов
При размещении газовых приборов должны быть соблюдены следующие
расстояния (не менее):
от стенки плиты до стены - 70 мм;
между плитой и противоположной стеной (проход) – 1000 мм;
между выступающими частями плиты и водонагревателями (по горизонтали) - 100 мм;
от плиты до баллона со сжиженным газом - 500 мм;
от радиатора отопления или печи до баллона со сжиженным газом - 1000 мм;
между проточным водонагревателем и несгораемой стеной - 20 мм;
между емкостным водонагревателем или малометражным котлом и
несгораемой стеной - 100 мм.
В кухнях с деревянными неоштукатуренными стенами в месте, где устанавливают водонагреватель или плиту следует предусматривать изоляцию стены штукатуркой, асбофанерой, кровельной сталью по листу асбеста толщиной
3 мм или войлоку, пропитанному глиняным раствором.
Устанавливать проточные водонагреватели на несгораемых стенах следует с зазором 20 мм. При установке на трудносгораемых стенах расстояние от
стены до водонагревателя должно быть не менее 30 мм.
Устанавливать водонагреватели на деревянных неоштукатуренных стенах
запрещается. Изоляция стен для емкостных водонагревателей выполняется так
же, как для проточных. Поверхность стены для изоляции обивают кровельной
сталью по асбесту толщиной 3 мм (обивка должна выступать за габариты ко рпуса водонагревателя на 100 мм).
При установке водонагревателя на стене, облицованной глазурованными
плитками, тепловую изоляцию не делают. При установке водонагревателя на
деревянном полу выполняют противопожарную изоляцию из кровельной стали
по асбесту.
Газовые счетчики устанавливают в помещениях, оборудованных вытяжной вентиляцией (в местах, исключающих возможность повреждения счетчи105
ка). Установка счетчиков в жилых помещениях, ванных комнатах, санитарных
узлах и лестничных клетках не допускается.
Для учета расхода газа в коммунально-бытовых и общественных зданиях
газовые счетчики должны устанавливаться на общем вводе газопровода или в
ГРП. При необходимости учета расхода газа по цехам или агрегатам устанавливают дополнительные счетчики.
Варианты размещения четырехконфорочной газовой плиты, проточного водонагревателя и емкостного водонагревателя АВГ-80 приведены на рис. 3.1 - 3.3.
Рис. 3.1. Схема установки четырехгорелочной бытовой газовой плиты
Рис. 3.2. Схема установки проточного газового водонагревательного аппарата:
1 – смеситель; 2 – защитный лист для трудносгораемой стены; 3 – гофр R5
106
Рис. 3.3. Схема установки емкостного газового водонагревательного аппарата
3.5.4. Особенности устройства внутренних газопроводов
в жилых и общественных зданиях, а также
коммунально-бытовых предприятиях
На газопроводах в жилых и общественных зданиях, детских учреждениях, учебных заведениях, магазинах, парикмахерских и т.п. отключающие
устройства устанавливают:
на вводах в здания;
при устройстве от одного ввода двух и более стояков на каждом стояке,
обслуживающем более четырех этажей;
перед счетчиками;
перед каждым газовым прибором, печью или другим агрегатом;
на ответвлениях к отопительным печам или приборам.
На газопроводах перед горелками газовых бытовых приборов, пищеварочных котлов, ресторанных плит, отопительных печей и другого оборудования устанавливают последовательно два отключающих устройства: одно для
отключения всего прибора (оборудования), а второе для отключения отдельных
горелок.
107
Вводы газопроводов в жилые здания должны предусматриваться в нежилые, доступные для осмотра газопроводов помещения.
Вводы газопроводов в общественные здания, здания предприятий общественного питания и объектов коммунально-бытового назначения надлежит
предусматривать в лестничные клетки или непосредственно в помещения, где
установлены газовые приборы.
Устройство цокольных вводов газопроводов допускается в здания всех
назначений.
Прокладка газопроводов сжиженного газа в технических коридорах, технических подпольях и подвалах не разрешается.
Газопроводы в технических коридорах, технических подпольях и подвалах выполняются на сварке; установка запорной арматуры не разрешается. Газопровод следует размещать в удобном для осмотра и ремонта месте.
Вводы газопроводов в жилые дома сельского типа должны быть цокольные (наружной прокладки).
Не допускается устраивать вводы газопроводов в машинные отделения,
вентиляционные и лифтовые камеры и шахты, помещения складов, мусоросборников, электрораспределительных устройств.
Газопроводы в жилых зданиях следует прокладывать открыто.
В жилых зданиях газовые стояки, как правило, прокладываются в лес тничных клетках и кухнях. Прокладка стояков в жилых помещениях, ванных
комнатах и санитарных узлах не разрешается.
В зданиях на стояках и разводящих газопроводах установка пробок не
разрешается. На цокольных вводах газопроводов пробки можно устанавливать
только снаружи здания. Пробки должны быть диаметром не более 25 мм.
Газопроводы, прокладываемые в жилых помещениях к отопительным
приборам и печам, должны иметь минимальную длину.
Резьбовые соединения на газопроводах, прокладываемых в жилых помещениях, допускаются только у арматуры и горелок.
3.6. Газоснабжение промышленных предприятий
В отопительных котельных, встроенных в здания, помимо основного
электроосвещения, выполненного в нормальном исполнении, должно иметься
электроосвещение с арматурой во взрывозащищенном исполнении с самостоятельной электропроводкой и размещением выключателя и предохранителя вне
помещений котельной. Это освещение используется при подготовке газифицируемых котельных к пуску.
Электродвигатели и пусковая аппаратура к вытяжным вентиляторам, которые устанавливаются в помещениях газифицируемых отопительных котельных, встроенных в здания, должны быть взрывозащищенными в соответствии с
требованиями правил устройства электроустановок (ПУЭ). Вентиляция производственных и производственно-отопительных котельных, а также цехов про-
108
мышленных и коммунальных предприятий должна соответствовать требованиям СНиП по размещенному в них производству.
В помещениях встроенных отопительных котельных должен обеспечиваться трехкратный воздухообмен. Объем воздуха, необходимого для обеспечения сжигания газа, следует учитывать дополнительно. Приток воздуха в помещение должен осуществляться за котлами, а его удаление - из верхней зоны.
При использовании сжиженных газов удаление воздуха из помещения (не менее ⅔ воздухообмена) должно производиться из нижней зоны.
Помещение газифицированной котельной, встроенной в жилое или общественное здание, должно иметь самостоятельный выход, не связанный с выходами из других помещений.
Расстояние между выступающими частями газовых горелок (или арматуры) и стенами или другими частями зданий должно быть не менее 1 м.
Топки и газоходы котлов, печей и других газопотребляющих агрегатов
оборудуют взрывными клапанами, уменьшающими последствия взрыва газовоздушной смеси. Взрывные клапаны должны открываться в случае взрыва газовоздушной смеси и сбрасывать избыточное давление в помещение или окр ужающую атмосферу. Клапаны изготовляют в виде откидных или вмазанных в
обмуровку или стенки металлических футерованных дверок без запорных щеколд. Взрывные клапаны следует устанавливать в верхних частях топок и газ оходов, а также в местах, где возможно образование газовых «мешков».
Каждый котел с камерным сжиганием топлива должен быть снабжен
взрывными предохранительными клапанами, устанавливаемыми в обмуровке
топки последнего газохода котла, экономайзера и золоуловителя.
В котлах производительностью от 10 до 60 т/ч общая площадь сечения
взрывных предохранительных клапанов, устанавливаемых в верхней части обмуровки котла над топкой, должна быть не менее 0,2 м 2.
На каждом из перечисленных газоходов, кроме топки, устанавливается не
менее двух взрывных предохранительных клапанов с общей площадью сечения
не менее 0,4 м2.
Взрывные предохранительные клапаны можно не устанавливать в обмуровке одноходовых по дымовым газам котлов и в газоходах перед дымососами.
Для проветривания топок неработающих котлов в верхней части шиберов, установленных в боровах, предусматриваются отверстия. Диаметр этих отверстий зависит от конкретных условий, но должен быть не менее 50 мм.
Если промышленные агрегаты переводят на газовое топливо, расчетом
проверяют достаточность площади сечения дымоходов (боровов) для отвода
продуктов сгорания газа.
При использовании газовых горелок с принудительной подачей воздуха
необходимо обеспечить автоматическое отключение подачи газа в горелки при
падении давления воздуха ниже установленного предела. Перед горелками, в
которые подается готовая газовоздушная смесь, должны быть установлены ог109
непреградители, выполненные из латунной или стальной сетки с размерами
ячеек в свету не более 1,5 × 1,5 мм. На агрегатах, имеющих дымососы, предусматривается блокировка, отключающая подачу газа при остановке дымососа.
При газооборудовании промышленных цехов устанавливаются следующие контрольно-измерительные приборы:
манометр для замера давления газа на вводе газопровода в здание;
манометр на газопроводе перед горелками у каждого газоиспользующего
агрегата;
манометр на воздухопроводе перед горелками у каждого из агрегатов,
использующих горелки с принудительной подачей воздуха;
тягомеры для измерения разрежения в топках агрегатов;
приборы для измерения количества расходуемого газа.
Кроме того, следует устанавливать контрольно-измерительные приборы,
требующиеся для обеспечения соответствующих технологических режимов или
контроля над качеством сжигания газа. Перед каждым прибором предусматривается отключающее устройство.
Газифицируемые производственные агрегаты должны быть оборудованы
автоматикой безопасности, обеспечивающей прекращение подачи газа при недопустимом отклонении давления газа от заданного; погасании пламени у рабочих горелок или группы горелок, объединенных в блок; уменьшении разрежения в топке; понижении давления воздуха (для агрегатов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха).
Для производственных агрегатов, не допускающих перерывов в подаче
газа, отключение подачи газа в системе автоматики безопасности может быть
заменено сигнализацией об изменении контролируемых параметров.
Во всех случаях на промышленных и коммунальных предприятиях давление газа после ГРП или ГРУ не должно превышать значения, требуемого для
нормальной работы горелок агрегатов, использующих газ.
Газопроводы должны вводиться, как правило, непосредственно в помещение, где находятся агрегаты, использующие газ, или в смежное помещение,
соединенное с ним открытым проемом. На вводе газопровода в помещение
устанавливают отключающее устройство в доступном и освещенном месте.
При прокладке газопровода в зоне непосредственного теплового излучения топок производственных агрегатов следует обеспечить тепловую защиту
труб.
Газопроводы помещений промышленных предприятий и котельных
должны оборудоваться продувочными трубопроводами (свечами). Пр одувочные трубопроводы должны предусматриваться от наиболее удаленных от места
ввода участков газопровода, а также от отводов к каждому агрегату перед последним по ходу газа отключающим устройством.
Продувочные трубопроводы должны выводиться выше карниза здания не
менее чем на 1 м, при этом должна быть исключена возможность попадания
атмосферных осадков в трубопровод и продувочных газов в здание и помеще110
ния, расположенные рядом. Расстояние (по вертикали) от концевых участков
продувочных свечей до мест забора воздуха для приточной вентиляции должно
быть не менее 3 м.
Допускается объединение продувочных трубопроводов от газопроводов с
одинаковым давлением газа. Не допускается объединение продувочных труб опроводов для газов, имеющих плотность больше плотности воздуха. Диаметр
продувочного трубопровода должен быть не менее 20 мм. На продувочном тр убопроводе следует предусматривать штуцер с краном для отбора пробы в целях
возможности определения окончания продувки, если нельзя использовать штуцер для присоединения запальника.
При расположении здания вне зоны молниезащиты выводы продувочных
трубопроводов должны заземляться.
Газовые горелки должны соответствовать общим техническим требованиям ГОСТ 21204-83.
Принятые для установки в промышленных агрегатах газовые горелки
должны обеспечивать химическую полноту сжигания газа.
Уровень звука при работе горелки не должен превышать 85 дБА.
Горелки номинальной мощностью свыше 0,1 МВт должны быть оснащены запальным устройством или запальной горелкой (переносной или стационарной).
Газовые горелки могут быть: с ручным управлением, полуавтоматические
и автоматические. У горелок с ручным управлением розжиг, изменение режима
работы и наблюдение за работой выполняет оператор. Полуавтоматические газовые горелки должны обеспечивать дистанционный розжиг и быть оборудованы устройством контроля пламени, запорными клапанами и средствами сигнализации. Автоматические газовые горелки должны быть оборудованы автоматически действующими устройствами: дистанционными запальниками, устройствами контроля пламени, давления газа и воздуха, запорными клапанами и
средствами управления, регулирования и сигнализации.
Газовые горелки, оборудованные средствами автоматического управления и регулирования, скомплектованные с автономными вентиляторами в единые блоки, образуют блочные газовые горелки.
Автоматические и полуавтоматические газовые горелки, пусковая мощность которых превышает 0,4 МВт, должны быть оснащены стационарными запальными горелками. Мощность запальной горелки не должна превышать 5 %
номинальной мощности основной горелки. Подвод газа к запальной горелке
должен быть независим от подвода его к основной горелке.
3.7. Обеспечение эффективности использования газа
В проекте газоснабжения должна быть обеспечена высокая эффективность использования газа в результате принятия оптимальных проектных решений, выбранных на основе вариантных проработок; применения наиболее
экономичных технологических схем, процессов и оборудования, отвечающих
111
современным достижениям науки и техники; наиболее полного использования
теплоты отходящих газов в различных технологических процессах, работающих при более низких температурах, в котлах-утилизаторах, рекуператорах и
контактных экономайзерах; тщательной изоляции агрегатов и теплопроводов;
применения автоматических схем регулирования тепловых процессов; оборудования газоиспользующих установок контрольно-измерительными приборами.
Критерием эффективности работы установок, использующих газовое топливо,
является КПД агрегатов и удельный расход условного топлива на единицу выработанной продукции.
Проектировщикам и эксплуатационникам газоиспользующих установок
при проектировании и эксплуатации следует предусматривать удельные расходы условного топлива, не превышающие удельных норм. Удельные нормы расхода условного топлива периодически пересматривают с целью их уменьшения. Методы повышения эффективности использования газообразного топлива
описаны в специальной литературе.
3.8. Газоснабжение сжиженными газами
Газоснабжение сжиженными газами является частью общей схемы газоснабжения городов, поселков и сельских населенных пунктов и должно предусматриваться при отсутствии природного газа или технико-экономической нецелесообразности его использования. Снабжение потребителей парами сжиженных углеводородных газов осуществляется от индивидуальных или групповых баллонных установок и от резервуарных установок.
При определении требуемого числа и вместимости баллонов групповых
установок или резервуаров резервуарных установок, производительности,
необходимости применения испарителей или смесительных устройств, расстояний от сооружений и коммуникаций, требований к помещениям, электроснабжению, инженерному и электрооборудованию, молниезащите и связи следует
руководствоваться СНиП 2.04.08-87.
Индивидуальной баллонной установкой считается установка газоснабжения, имеющая не более двух баллонов и предназначенная для снабжения газом
потребителей с небольшим расходом газа.
Установку баллонов со сжиженными газами допускается предусматривать как снаружи, так и внутри помещений. При этом установку баллонов внутри помещений следует предусматривать только в одноэтажных зданиях, а также двухэтажных зданиях, имеющих не более четырех квартир.
Размещать баллоны внутри зданий общежитий не разрешается.
При газификации существующего жилого фонда допускается установка
баллонов со сжиженными газами внутри помещений двухэтажных зданий,
имеющих не более восьми квартир.
Баллоны, размещаемые при монтаже установок сжиженных газов в здании, должны находиться в тех же помещениях, где расположены газовые пр иборы. В одном помещении разрешается устанавливать, как правило, один бал112
лон вместимостью не более 50 (55) л. Допускается установка в одном помещении двух баллонов вместимостью не более 27 л каждый (один из них запасной).
Температура воздуха в помещении, где установлены баллоны со сжиженным газом, должна быть не выше 45 ºС.
Помещения, в которых устанавливают приборы, потребляющие газ, и
баллоны с газом, должны отвечать требованиям, предъявляемым к помещениям, в которых устанавливают газовые плиты.
Баллоны в кухнях следует размещать в местах, доступных для их осмотра
и замены. Баллоны должны крепиться к стене. Конструкция крепления должна
обеспечивать быстрое отсоединение баллонов. Расстояние от баллонов до газ овой плиты следует предусматривать не менее 0,5 м; до радиаторов отопления
или печи – 1 м; до топочных дверок печи – 2 м. Расстояние от баллонов до радиаторов отопления и печи допускается уменьшать до 0,5 м при установке
экрана, предохраняющего баллоны от нагревания, при этом расстояние между
экраном и баллоном должно быть не менее 0,1 м.
Каждая баллонная установка при размещении баллонов как в здании, так
и вне его должна иметь регулятор для снижения давления газа.
При размещении вне помещений баллоны устанавливают в запирающихся шкафах или под запирающимися кожухами, закрывающими верхнюю часть
баллонов и регулятор давления газа. Шкафы и кожухи должны иметь прорези
или жалюзийные решетки для проветривания.
Баллоны у стен зданий должны устанавливаться на расстоянии не менее
0,5 м от дверей и окон первого этажа и 3 м от окон и дверей цокольных и подвальных этажей, от колодцев подземных коммуникаций и выгребных ям.
Размещение баллонных установок со стороны главных фасадов зданий и
в проездах с интенсивным движением транспорта не допускается.
Прокладку газопровода сжиженных газов следует предусматривать с
уклоном в сторону баллонов. Высота прокладки газопровода от пола внутри
помещения должна приниматься не менее 0,7 м. Групповой баллонной установкой считается установка газоснабжения, в состав которой входит более двух
баллонов. Баллоны должны размещаться в запирающихся шкафах или иметь
защитные запирающиеся кожухи. Шкафы с баллонами и баллоны, защищенные
кожухами, должны устанавливаться на фундаменте из несгораемых материалов, выступающем над уровнем земли не менее чем на 0,1 м.
В состав групповой баллонной установки должны входить: баллоны для
сжиженных газов, коллектор высокого давления, регулятор давления газа или
регулятор-переключатель автоматический, общее отключающее устройство,
манометр, предохранительный клапан (сбросной) и трубопроводы.
При наличии в регуляторе давления встроенного предохранительного
сбросного клапана установка дополнительного клапана не требуется. На групповую баллонную установку допускается предусматривать один регулятор давления газа.
113
Баллонные установки должны иметь ограждения из несгораемых материалов и предупредительные надписи. Расстояние от баллонов до ограждения
должно быть не менее 1 м.
Допускается размещение групповой баллонной установки в специальном
отапливаемом вентилируемом строении или пристройке к глухой наружной
стене здания.
Контрольные вопросы
1. Классифицируйте газопроводы природного газа в зависимости от давления.
2. Опишите способы соединения стальных труб и арматуры системы газоснабжения.
3. Каким образом внутри помещений прокладываются газопроводы, по которым транспортируется влажный газ?
4. В каких случаях допускается предусматривать устройство приставных
дымоходов?
5. Каким образом обеспечивается полный отвод продуктов сгорания газа от
водонагревателя тепловой мощностью более 9,3 кВт?
6. Перечислите помещения, в которых не разрешается установка бытовых
газовых приборов.
7. Расскажите об установке приборов учета расхода газа.
8. Назовите здания, для которых допускается устройство цокольных вводов
газопроводов.
9. Назовите КИПы при газооборудовании промышленных цехов.
10. Чему равна температура воздуха в помещении, где установлены баллоны
со сжиженным газом?
114
ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ ХОЛОДНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И ВОДООТВЕДЕНИЯ
4.1. Классификация систем водоснабжения
Системой водоснабжения или водопроводом называется комплекс сооружений, обеспечивающих водой населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия. В этот комплекс входят: сооружения для забора
воды из источника; сооружения для приведения качества воды в соответствие с
требованиями потребителей; емкости (резервуары, водонапорные башни для
хранения запасов воды, регулирования ее расхода и обеспечения напора); водоводы, магистральные и разводящие сети. В отдельных случаях некоторые из
указанных сооружений могут отсутствовать. Системы водоснабжения должны
учитывать все нужды водного хозяйства района.
Водоснабжение объектов следует проектировать с учетом охраны и ко мплексного использования водных ресурсов, кооперирования потребителей и
возможности перспективного развития на основании схем проектов планировки
административных и промышленных районов, схем генеральных планов и ТЭО
промышленных узлов, генеральных планов и проектов планировки и застройки
населенных пунктов и их промышленных районов. Системы водос набжения
необходимо рассматривать совместно с системами канализации и предусматривать использование для производственного водоснабжения очищенных сто чных вод.
Все принимаемые решения должны соответствовать Водному кодексу
Российской Федерации.
Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируются по ряду признаков и особенностей:
 по видам обслуживаемых объектов они делятся на городские и поселковые, промышленные, железнодорожные и другие;
 по территориальному охвату – на местные, районные, групповые, а также внеплощадочные и внутриплощадочные;
 по назначению – на хозяйственно-питьевые, противопожарные, производственные, поливочные и другие;
 в зависимости от источника водоснабжения – на питающиеся природными поверхностными и подземными водами, а так же очищенными
сточными водами (для производственного водоснабжения);
 по способу подачи воды потребителям – на напорные и безнапорные.
В городах и населенных пунктах, как правило, устраивают объединенный
хозяйственно-противопожарный водопровод, из которого производится подача
воды также на полив зеленых насаждений, уличных и внутриквартальных покрытий, а также для питания предприятий и их оборудования, для которого
требуется вода питьевого качества.
На предприятиях обычно сооружают следующие виды водопроводов:
115
отдельные производственные одного или нескольких назначений и
хозяйственно-питьевой – противопожарный;
отдельные производственно-противопожарные и хозяйственнопитьевой;
объединенный производственно-противопожарный – хозяйственнопитьевой.
Системы хозяйственно-питьевого водоснабжения предприятий, как правило, связаны с системой хозяйственно-питьевого водоснабжения прилегающего населенного пункта. Ту или иную систему водоснабжения в каждом конкретном случае выбирают в зависимости от местных условий, определяя эффективность варианта технико-экономическими расчетами.
Объединенная система водоснабжения наиболее целесообразна при достаточном минимальном дебите источника и близко расположенных друг от
друга жилой и производственной зон.
Раздельные системы водоснабжения для жилой и производственной зоны
поселка рекомендуется применять: при дебитах подземных вод, исключающих
возможность строительства общего водозабора; при расстоянии между ними
более 1,0…1,5 км и расположении их на разных уровнях; при дебитах подземных вод, обеспечивающих только хозяйственно-питьевые потребности жилой
зоны.
Поливочные системы, как правило, проектируют: в районах с дефицитом
пресной воды, где дебита источников едва хватает для удовлетворения хозя йственно-питьевых нужд жилой зоны; в населенных пунктах, использующих для
хозяйственно-питьевых потребностей очищаемую или опресняемую воду поверхностного источника; в случаях, когда расход воды на полив при его пр опуске по водопроводной сети требует увеличения ее диаметра, принятого для
пропуска расчетного хозяйственного и противопожарного расходов воды.
Надежность систем водоснабжения определяется требованиями [39], с огласно которым системы водоснабжения большинства населенных пунктов с
числом жителей до 5000 человек относятся к III категории, то есть подачу на
хозяйственно-питьевые нужды можно снижать не более чем на 30 % расчетного
расхода за период, не превышающий 15 суток. Перерыв в подаче воды или
снижение расхода воды ниже указанного предела допускаются на время проведения ремонта, но не более чем на 24 часа.
4.2. Схемы холодного водоснабжения населенных пунктов
На практике для водоснабжения потребителей используют различные схемы водоснабжения, отличающиеся составом и взаимным расположением инженерных сооружений, а также трассировкой наружных водопроводных сетей.
Схема системы местного водопровода населенного пункта с питанием ее
из поверхностного источника водоснабжения показана на рис. 4.1. В зависимости от топографических и иных особенностей схема может изменяться. Так, во116
дозаборные сооружения часто объединяют с насосной станцией I подъема,
очистные сооружения блокируют со станцией II подъема, устанавливают станции подкачки на водоводах и т.д. Водонапорную башню (или напорнорегулирующий резервуар) располагают, как правило, в наиболее возвышенном
пункте, в начале, в середине или в конце сети. В ряде случаев целесообразно
выполнять рассредоточенные, не связанные с топографией местности, безнапорные регулирующие емкости с регулирующими насосными станциями.
Рис. 4.1. Схема системы местного водопровода населенного пункта
с питанием из поверхностного источника водоснабжения:
1 – водозаборные сооружения; 2 – насосная станция 1 подъема; 3 – очистные сооружения; 4 – резервуары чистой воды; 5 – насосная станция 2 подъема; 6 – водоводы; 7 – водонапорная башня; 8 – водопроводная сеть
Пример схемы системы местного водопровода населенного пункта с питанием из подземного источника водоснабжения приведен на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Схема системы местного водопровода населенного пункта с питанием
из подземного источника водоснабжения:
1 – водозаборные скважины; 2 – водоводы; 3 – резервуары; 4 – насосная станция 2
подъема; 5 – водонапорная башня; 6 – водопроводная сеть
При расположении источника водоснабжения по отметкам выше нас еленного пункта вода потребителям может быть подана без помощи насосных
117
станций; система водоснабжения становится самотечной (гравитационной). Ряд
сооружений системы при этом отсутствует.
При значительной территории, обслуживаемой водопроводом, и большой
разнице отметок отдельных потребителей во избежание чрезмерных напоров в
некоторых участках сети и в целях экономии электроэнергии прибегают к з онированию сети. Зонирование может быть параллельным и последовательным.
При параллельном зонировании (рис. 4.3) устраивают единую насосную станцию, на которой устанавливают отдельные группы насосов для подачи воды в
разные зоны по различным водоводам.
Рис. 4.3. Схема параллельного зонирования:
1 – насосная станция; 2 – водонапорная башня 1 зоны;
3 – водонапорная башня 2 зоны; 4 – водоводы
При последовательном зонировании (рис. 4.4) для каждой зоны устраивают свою насосную станцию. Из источника или из районного водопровода вода поступает на насосную станцию первой зоны и далее последовательно на
насосные станции расположенных выше, зон.
Рис 4.4. Схема последовательного зонирования:
1 – насосная станция 1 зоны; 2 – водоводы; 3 – резервуары;
4 – насосная станция 2 зоны; 5 – водонапорная башня 2 зоны
118
Если вода из источника, расположенного, например, в горах, поступает к
городу под очень большим естественным напором, то сеть также разбивают на
зоны, организуя так называемое обратное зонирование. При этом возможно использование излишнего напора для получения электроэнергии.
Выбор систем зонирования и назначение границ зависят от многих технических и экономических факторов и должны производиться на основе сравнения вариантов.
Крупные населенные пункты часто снабжаются водой из нескольких источников. В зависимости от мощности отдельных источников, качества воды в
них, топографии местности и прочих условий схемы водоснабжения различных
городов имеют разнообразные решения.
Схема водоснабжения крупного города при питании его из трех отдаленных источников приведена на рис. 4.5.
Рис 4.5. Схема водоснабжения города из трех отдаленных источников:
1 – водозаборные и очистные сооружения из подземных источников;
2 – водозаборные и очистные сооружения из поверхностного источника;
3 – водоводы
Широкое распространение в практике устройства систем водоснабжения
имеют групповые (рис. 4.6.) и районные водопроводы, охватывающие обширные территории. В групповых и районных водопроводах обычно предусматривают равномерную подачу воды по магистральным водоводам в головные р езервуары, содержащие необходимые запасы воды для отдельных потребителей.
Из этих резервуаров с помощью насосных станций вода поступает в распределительные сети с местными водонапорными башнями или напорнорегулирующими емкостями.
119
Рис. 4.6. Схема группового водопровода:
1 – водозаборные сооружения и насосная станция 1 подъема производственного водопровода; 2 – предприятие; 3 – станции подкачки; 4 – водозаборные сооружения и насосная
станция 1 подъема хозяйственно-питьевого водопровода; 5 – пункты водопотребления;
6 – водоводы
Для объектов со сравнительно небольшими и равномерными расходами
воды и напорами водопроводная сеть непосредственно примыкает к магистр алям города или района. При недостаточности напора предусматривается стро ительство станций подкачки с резервуарами. Избыточный напор погашается редуцирующими устройствами.
Если гарантируется достаточная общая величина подачи воды в течение
суток, но имеется значительная неравномерность водопотребления и большая
разница в напорах, необходимых для отдельных потребителей, воду обычно
направляют в запасные резервуары, от которых через насосную станцию питается система хозяйственно-питьевого, а при необходимости и соединенного с
ней противопожарного водопровода предприятия.
4.3. Системы производственного водоснабжения
промышленных предприятий
На промышленных предприятиях вода используется для следующих производственных целей:
для охлаждения оборудования, сырья и продуктов (вода нагревается ч ерез стенки теплообменников и практически не загрязняется);
в качестве среды, транспортирующей механические или растворенные
примеси, попадающие в воду при мойке, обогащении и очистке сырья
или продукта (вода загрязняется, но обычно не нагревается);
120
для растворения реагентов, используемых в производствах, для получ ения пара и т.д. (вода в основном входит в технологический продукт, и
лишь часть ее направляется в сток с отходами производства);
для комплексного использования в качестве охладителя продукта, транспортной среды и поглотителя примесей (вода нагревается и загрязняется).
Режим производственного водопотребления и необходимые напоры перед технологическими установками и отдельными аппаратами могут быть
весьма разнообразными и определяются заданиями.
При проектировании схем водоснабжения промышленного предприятия
должен составляться баланс использования воды с целью уменьшения количества расходуемой воды из источников и защиты их от загрязнений стоками. Во
всех случаях следует рассматривать возможность использования для произво дственного водоснабжения очищенных стоков.
На промышленных предприятиях могут быть как одна, так и несколько
систем производственного водоснабжения. Системы производственного вод оснабжения предприятий подразделяются на прямоточные, прямоточные с последовательным использованием воды, оборотные и комбинированные.
Прямоточная система предусматривает забор постоянно увеличивающихся объемов воды по мере развития промышленного предприятия. После использования в технологическом цикле вода сбрасывается в водоем. Получить
необходимые объемы воды часто невозможно, или требуются большие капитальные затраты. Для уменьшения негативного воздействия сбрасываемых загрязненных вод на качество воды в источнике приходится осуществлять их
очистку, что влечет за собой существенное увеличение затрат. Поэтому более
перспективными на сегодняшний день являются схемы, позволяющие уменьшать количество сбрасываемых вод.
В системе повторного использования воды свежая вода, пройдя технологический цикл на одном из производств, участвует в технологическом процессе
следующего производства. Для создания такой схемы необходимо, чтобы качество воды после использования на первом предприятии удовлетворяло треб ованиям технологического процесса второго производства. В противном случае
требуется корректировка ее качества на очистных и охладительных сооружениях. Применение этой системы позволяет сократить суммарный расход свежей
воды. С целью сокращения забора свежей воды из источников водоснабжения и
охраны их от загрязнения широко применяются системы оборотного водоснабжения. Они необходимы в случае малой мощности источника водоснабжения. В этой системе вода, участвующая в технологическом процессе, не
сбрасывается в водоем, а после обработки вновь возвращается в произво дственный цикл. Потери, имеющие место в производстве, восполняются из источника.
121
4.4. Системы внутреннего водоснабжения и водоотведения.
Системы и схемы холодного водопровода
В зданиях могут быть следующие системы внутреннего водопровода:
единый для подачи воды питьевого качества на все нужды; раздельные системы
водопровода – хозяйственно-питьевой и производственный (один или несколько); хозяйственно-противопожарный и производственный (один или несколько); хозяйственно-питьевой и производственно-противопожарный (возможны
другие системы производственного водопровода или отдельно противопожарный водопровод); циркуляционный, состоящий из двух сетей - подающей и обратной; водопровод повторного использования в самом здании (с целью сокр ащения расхода воды).
Не допускается соединение сетей хозяйственно-питьевого водопровода с
сетями, подающими воду непитьевого качества. В исключительных случаях по
согласованию с органами Государственного санитарного надзора разрешается
использование хозяйственно-питьевого водопровода в качестве резерва для водопровода, подающего воду непитьевого качества. В этом случае резервное с оединение должно обеспечивать воздушный разрыв между сетями. Прямоточные
системы но типу сетей разделяют на два вида: тупиковые или кольцевые. Тупиковые сети применяют: в хозяйственно питьевых водопроводах при устройстве
только одного ввода; в производственных водопроводах в том случае, когда допускается перерыв в подаче воды на производственные нужды; при числе внутренних пожарных кранов до 12, если эти сети одновременно являются и противопожарными; в отдельных случаях при большем числе пожарных кранов, если
внутренний водопровод питается водой от тупиковой наружной сети. Тупиковые
сети устраивают из труб различного или постоянного диаметра.
Кольцевые сети проектируют при необходимости бесперебойного обеспечения потребителей водой (в том числе на нужды пожаротушения при числе
пожарных кранов более 12). Непрерывность подачи воды должна обеспеч иваться как наружными, так и внутренними системами водоснабжения. Для
обеспечения непрерывности подачи воды может применяться кольцевая сеть с
увеличенным числом вводов и установкой дополнительных задвижек или запорных вентилей и двойная сеть.
В кольцевой сети для питания оборудования, не допускающего перерыва
в подаче воды, необходимо предусматривать возможность отключения любого
агрегата и любого участка сети без прекращения подачи воды другим агрегатам
(рис. 4.7, а). Это же правило должно соблюдаться и при применении двойной
водопроводной сети (рис. 4.7, б). В кольцевой или двойной водопроводной сети
необходимо предусматривать возможность замены любой задвижки на магистрали без прекращения подачи воды оборудованию
122
Рис. 4.7. Схема производственного водопровода: а – кольцевой сети;
б – двойной сети
Циркуляционные системы водопровода состоят из двух сетей: подающей
и обратной. В двухступенчатой системе водопровода подающая с еть, как правило, является напорной, а обратная – самотечной. Обратная сеть в отличие от
самотечных канализационных сетей имеет следующие особенности:
при ее расчете для отвода максимального расхода воды задаются диаметром труб, после чего определяют уклон трассы;
смотровые колодцы устанавливают по конструктивным соображениям,
принимая их с открытыми лотками или ревизиями на закрытой сети и с
двойными крышками.
При одноступенчатой системе водопровода трубопроводы как подающей,
так и обратной сетей являются напорными и должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к напорным сетям.
4.4.1. Зонные схемы водоснабжения
Зонные системы внутреннего водопровода применяют в двух случаях.
Во-первых, при превышении допустимых пределов гидростатического давления в системе и, во-вторых, для обособления условий работы системы по гидравлическому режиму, что чаще происходит при отделении части системы по
питанию или по величинам напоров.
123
Согласно [38], пп. 5.12 … 6.7, наибольшая величина гидростатического
давления
в
системе
хозяйственно-питьевого
или
хозяйственнопротивопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного
санитарно-технического прибора не должна превышать 60 м. В системе раздельного противопожарного водопровода величина гидростатического напора
допускается до 90 м. В противном случае необходимо разделить водопровод на
вертикальные зоны. Как правило, в современном строительстве к двухзонной
системе приходится переходить в зданиях высотой более 17 этажей. Обычно
первую (нижнюю) зону устраивают таким образом, чтобы использовать гарантийный напор городского водопровода. Размеры последующих зон, число которых может быть различным, назначают в зависимости от величин допустимого давления в сети внутреннего водопровода. Схемы зонных водопроводов могут быть последовательными и параллельными (рис. 4.8).
Рис. 4.8. Последовательная и параллельная зонные схемы:
1 – повысительный насос второй зоны; 2 – напорно-запасной бак второй зоны;
3 – повысительный насос третьей зоны; 4 – напорно-запасной бак третьей зоны
Последовательная схема имеет меньшую протяженность трубопроводов,
но менее надежна в работе, требует установки насосных агрегатов на промежуточных этажах, что крайне нежелательно из-за вибрации и шума. Кроме того, к
124
числу крупных недостатков подобной системы следует отнести неоднократное
размещение регулирующих объемов, то есть нерациональное распределение и
использование строительного объема здания под инженерное оборудование.
Параллельная схема отличается некоторым перерасходом труб, но централизованное размещение насосных агрегатов упрощает автоматизацию их
работы и эксплуатацию. Увеличение длины труб, прокладываемых по этой с истеме, не сопровождается значительным перерасходом металла (в весовых единицах), так как диаметры зонных стояков (так же, как и расходы подаваемой
воды) по отдельным зонам неравнозначны.
4.4.2. Вводы
Вводом внутреннего водопровода называется ответвление от городской
водопроводной сети до водомерного узла. Вводы водопровода выполняются из
стойких к коррозии материалов. Чаще всего для этого используют чугунные
напорные трубы, соответствующие рабочему давлению в наружной сети по
ГОСТ 9583-75* и выпускаемые отечественной промышленностью диаметрами
50, 80, 100, 150, 200 мм и более.
Вводы водопровода прокладываются ниже глубины промерзания данной
местности. Минимальная глубина укладки труб в местностях с положительной
температурой в зимнее время – 1 м.
Два ввода и более следует предусматривать в следующих зданиях: в которых установлено 12 и более пожарных кранов; в жилых зданиях или группе
зданий с числом квартир свыше 400; в клубах с эстрадой; в кинотеатрах с числом мест свыше 300; в театрах и клубах со сценой независимо от числа мест; в
банях с числом мест более 200; в прачечных на 2 т сухого белья в смену.
Кольцевые сети внутреннего водопровода должны быть присоединены к
наружной кольцевой сети тоже не менее чем двумя вводами.
При устройстве двух вводов и более их следует присоединять, как правило, к различным участкам наружной кольцевой сети. В случае отбора воды из
одного участка городской сети вводы должны быть разделены задвижкой .
Трубопроводы ввода укладывают с уклоном в сторону городской сети,
достаточным для опорожнения, равным 0,003.
При прохождении ввода под стеной (ленточные фундаменты, большая
глубина заложения ввода) стояк трубопровода прокладывают (для предохранения от промерзания) на расстоянии от внутренней поверхности стены до
наружного края борта раструба трубопровода не менее 0,2 м.
В сухих грунтах при пересечении стен или фундаментов вводы рекомендуется прокладывать в футлярах из стальных труб с последующей заделкой
смоляной прядью и мятой глиной, а снаружи – цементным раствором. Вводы в
подвалы при влажных и мокрых грунтах прокладывают с применением ребристых патрубков, а при наличии подземных вод используют сальники.
На поворотах трубопроводов в горизонтальной или вертикальной плоскости, стыки которых (раструбы, муфты) не выдерживают осевых усилий, устр а125
ивают упоры, рассчитанные на максимальное давление при испытании трубопровода.
На стальных трубопроводах упоры следует предусматривать при расположении угла поворота в колодце, закрепляя отвод в его стенке, и при повор отах в вертикальной плоскости на 30º и более. При давлении в наружной сети
более 0,5 МПа (5 кгс/см2) в случае применения чугунных труб необходимо
устраивать упоры на вводе у места подъема стояка.
Расстояние по горизонтали между вводами хозяйственно-питьевого водопровода и выпусками канализации должно быть не менее 1,5 м при диаметре
ввода до 200 мм включительно и не менее 3 м при диаметре более 200 мм. При
тех же условиях, но при расположении водопроводных линий ниже канализ ационных, это расстояние следует увеличивать на разность глубины заложения
трубопроводов. Расстояние в свету между вводами и другими водопроводами
при пересечении их между собой должно быть не менее 0,15 м.
Вводы хозяйственно-питьевого водопровода, как правило, укладывают
выше канализационных линий и трубопроводов, транспортирующих ядовитые
и пахучие жидкости, при этом расстояние между стенками труб по вертикали
должно быть не менее 0,4 м. При необходимости укладки вводов ниже канализационных трубопроводов применяют вводы, заключенные в футляр.
Допускается совместная прокладка вводов водопровода различного
назначения. Один ввод может обслужить два вспомогательных или небольших
производственных здания, допускающих перерыв в подаче воды на произво дственные нужды, для чего устанавливают дополнительное ответвление после
задвижки. При устройстве двух и более вводов их следует присоединять к различным участкам наружной сети.
При установке в здании насосов для повышения давления во внутренней
водопроводной сети вводы, как правило, объединяют перед насосами. На с оединительном трубопроводе предусматривают установку задвижек для обеспечения водой каждого насоса от любого ввода.
При установке на каждом вводе самостоятельных насосов объединение
вводов не требуется.
Между вводами в одно и то же здание на наружной водопроводной сети
должна быть установлена задвижка для обеспечения подачи воды в здание при
аварии на одном из участков наружной сети. К наружной сети вводы присоединяют под прямым углом. Если такое присоединение невозможно, применяют
следующие типы устройства вводов:
 по диагонали, когда линия стены пересекается под углом не менее 45º и
ввод не пересекает каких-либо туннелей;
 с двумя поворотами, когда при присоединении по диагонали образуется
угол менее 45º или имеются какие-либо препятствия для косого направления ввода.
Два и более ввода применяют в том случае, когда перерыв в подаче воды
недопустим, а также, если это обосновано экономически.
126
При питании внутренней водопроводной сети здания от наружной, расположенной с противоположной стороны здания, предусматривают полупр оходной канал для прокладки водопроводной трубы к водомерному узлу. При
этом не требуется установка дополнительной запорной арматуры на сети, пр окладываемой в полупроходном канале.
4.4.3. Счетчики расхода воды
Для учета расхода воды на вводах в здания или ответвлениях сети, подводящих воду потребителям, устанавливают счетчики расхода воды. При расположении счетчиков на вводах с целью учета с требуемой точностью всех расходов воды разность между максимальным и минимальным расходами должна
быть допустимой для счетчика принятого типа и калибра.
Счетчики необходимо размещать по возможности ближе к вводу от
внешней сети и в легкодоступном помещении с температурой не ниже 2 ºС. Если в помещении невозможно обеспечить положительную температуру, то счетчики утепляют, а трубопроводы теплоизолируют, или счетчики выносят за пр еделы здания в специальные камеры.
В здании счетчики можно размещать открыто у стен или в приямках. В
южных районах счетчики располагают за пределами здания в колодцах с гидроизоляцией во избежание проникания подземных и атмосферных вод. Глубину
колодцев принимают равной глубине заложения водопроводной сети, их размеры в плане не менее 1,2 × 1,2 м, а диаметр – не менее 1,25 м.
При малой глубине заложения водопроводной сети глубину колодцев
назначают исходя из возможности обслуживания счетчиков. Обводные линии у
счетчиков, рассчитанных на пропуск полного расхода воды, предусматриваются в зданиях, оборудованных хозяйственно-противопожарным водопроводом, и
в зданиях, в которых недопустим перерыв воды во время смены счетчика.
В жилых и общественных зданиях, оборудованных хозяйственнопитьевым водопроводом, обводные линии, как правило, не устраивают. В с истемах хозяйственно-противопожарных водопроводов под водомером предусматривают обводной трубопровод с запломбированной задвижкой.
Применяют счетчики следующих типов: скоростные крыльчатые, скоростные турбинные, диафрагмы и других типов. Для учета больших расходов, а так же
при необходимости передачи показаний расходомера на расстояние используют
вставки с сужающими устройствами, в частности сопла Вентури. Скоростные
крыльчатые счетчики устанавливают при расчетном максимальном расходе, до 15
м3/ч, турбинные – при большем расходе воды. Счетчики расхода воды (крыльчатые и турбинные), предназначенные для установки на вводах внутренних водопроводных сетей, подбирают по эксплуатационному расходу воды.
Потери напора, Н, м, в счетчиках определяют по формуле
H S q2 ,
(4.1)
где S – сопротивление счетчика, зависящее от его конструкции;
q – максимальный секундный расход воды, л/с.
127
Потери напора в счетчике не должны превышать 2,5 м (при пожаре-10 м).
В настоящее время все более широкое использование получили электромагнитные (индукционные) и ультразвуковые водосчетчики, особенно при централизации учета воды, так как импульсный сигнал преобразуется вторичным
прибором и может после усиления передаваться на значительные расстояния.
Подобные водомеры универсальны потому, что одновременно могут служить
расходомером и с помощью вторичных приборов суммировать расходы воды,
то есть быть водосчетчиками.
Принцип действия электромагнитных расходомеров основан на измер ении ЭДС, индуцируемой в потоке электропроводной жидкости, пересекающей
магнитное поле. Индуцируемая ЭДС пропорциональна скорости пересечения
магнитного поля, то есть скорости движения воды. Протекая по трубе, вода пересекает силовые линии магнитного поля, при этом в воде, как в движущемся
проводнике, индуцируется ЭДС, которая снимается двумя электродами, расположенными в одном поперечном сечении с полюсами магнита, но под углом 90º
к направлению магнитных силовых линий.
Основными преимуществами электромагнитных расходомеров являются:
большой диапазон измерений, отсутствие сужения или искажения потока, малая инерционность, малые потери напора. К недостаткам следует отнести нео бходимость подводки электроэнергии.
Ультразвуковые расходомеры используют разную скорость прохождения
звуковых волн в движущемся потоке жидкости (в направлении потока и в противоположном направлении). Датчики устанавливаются в трубе под углом к
перпендикулярной оси трубы и в одной плоскости с продольной осью трубы.
По разности времени прохождения ультразвукового сигнала от датчика к датчику по направлению потока и в противоположном направлении определяется
скорость движения воды. Выделяют также ультразвуковые счетчики с доплеровскими и корреляционными преобразователями.
В числе преимуществ ультразвуковых водосчетчиков - следующие характеристики:
 отсутствие движущихся частей;
 незначительные потери давления;
 высокая точность при умеренной цене;
 отсутствие необходимости регулярного технического обслуживания;
 высокая степень надежности конструкции в целом (наиболее часто выходящими из строя деталями являются излучатели ультразвуковых колебаний);
 простота подключения к электронным системам снятия показаний; имеются переносные разновидности с питанием от аккумуляторов, монтируемые на наружной поверхности трубы.
Однако данный тип водосчетчиков имеет свои недостатки:
 высокая чувствительность к любым турбулентным искажениям;
128
 для установки требуется длинный прямой участок до и после счетчика
для обеспечения указанных рабочих характеристик в зависимости от гидравлического режима на конкретном объекте;
 чувствительность к качеству воды (сигнал может «выпадать» при повышении мутности);
 стабильная работа в течение длительных периодов времени при условии
неизменного состояния внутренней поверхности трубы – при сужении
внутреннего диаметра трубы со временем могут возникать ошибки;
 большинство конструкций требуют подключения к источнику переменного тока; трубопровод должен оставаться заполненным для обеспечения
точности измерений.
По способу установки ультразвуковые расходомеры бывают врезного и
накладного типов. Врезные датчики контактируют непосредственно с жидкостью в водопроводе, а накладные являются бесконтактными, монтируемыми на
внешней поверхности трубы.
Значительное количество таких стационарных и переносных ультразвуковых расходомеров с бесконтактными датчиками успешно эксплуатируются
не только на водопроводной и теплофикационной воде, но и на сильно загря зненных средах с высоким содержанием ила, песка, водорослей и так далее, а
также на сточных водах. Кроме того, расходомеры с бесконтактными датчиками нашли широкое применение на предприятиях металлургической, химической и нефтедобывающей отраслей, использующих не абразивные и агрессивные жидкости.
Контрольные вопросы
1. Приведите классификацию систем холодного водоснабжения.
2. Представьте схему водоснабжения крупного города при питании его из
трех отдаленных источников.
3. Что такое оборотные системы водоснабжения производственных предприятий?
4. Проведите сравнительный анализ особенностей обратной сети и самотечной канализационной сети.
5. На какой глубине следует прокладывать вводы водопровода?
6. Расскажите о счетчиках расхода воды.
7. Представьте принципиальную схему системы внутреннего водоснабжения.
8. Назовите особенности водоснабжения промышленных предприятий.
129
ГЛАВА 5. СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ОТ ПОЖАРОВ И ПРОНИКНОВЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯ ДЫМА
5.1. Извлечения из основных нормативных документов
противопожарных и строительных требований к системам
вентиляции в зданиях категорий А, Б, В1, В2, В3, В4, Г, Д
По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории А, Б, В1, В2, В3, В4, Г, Д и принимаются в соответствии
с табл. 5.1.
Таблица 5.1
Категории помещений и зданий
по взрывопожарной и пожарной опасности
Характеристика веществ и материалов,
Категория помещения
находящихся (обращающихся) в помещении
А
взрывопожароопасная
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки до 28 ºС в таком количестве, что могут
образовывать взрывоопасные смеси, при воспламенении
которых развивается избыточное давление взрыва в помещении более 5 кПа.
Вещества и материалы, способные взрываться и
гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха
или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б
взрывопожароопасная
Горючие пыли, волокна, легковоспламеняющиеся жидкости
с температурой вспышки более 28 ºС в таком количестве,
что при их воспламенении развивается избыточное давление взрыва в помещении более 5 кПа
В1, В2, В3, В4
пожароопасная
Горючие и трудногорючие жидкости и твердые материалы,
способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть
Г
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном
или расплавленном состоянии, процесс обработки которых
сопровождается выделением лучистой теплоты, искр, пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые
сжигаются в качестве топлива
Д
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
Категории помещений В1, В2, В3, В4 определяются в зависимости от
удельной временной пожарной нагрузки на участке, имеющем размер не менее
10 м2.
130
Для помещений категории В1 удельная пожарная нагрузка составляет более 2200 МДж·м-2; категории В2 – от 1401 до 2200 МДж·м-2; категории В3 – от
181 до 1400 МДж·м-2; категории В4 – от 1 до 180 МДж·м-2.
Пожарная нагрузка Q, МДж, определяется по формуле
n
Gi Q i ,
Q
(5.1)
i 1
где Gi – количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; QНiР – низшая
теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж·кг -1.
Удельная пожарная нагрузка q, МДж·м-2, определяется по формуле
q
Q
,
S
(5.2)
где S – площадь размещения пожарной нагрузки, м 2.
Размещение вентиляционного оборудования в зданиях и выбор помещений для его установки определяются требованиями нормативных документов
СНиП 2.08.02, СНиП 31-01, СНиП 31-03, СНиП 31-05 и СНиП 41-01-2003.
Оборудование, кроме оборудования воздушных и воздушно-тепловых завес, не допускается размещать в обслуживаемых помещениях складов категорий А, Б, В1, В2, В3, В4.
В помещениях складов категорий В2, В3 и В4 допускается размещать
оборудование при условии: электрооборудование имеет степень защиты
IР – 54; помещения складов оборудованы автоматической пожарной сигнализацией, отключающей при пожаре вентиляционное оборудование.
Оборудование с расходом 5000 м3/ч и менее допускается устанавливать в
подшивных потолках обслуживаемых помещений, а также в подшивных потолках коридоров при условии установки противопожарных клапанов в местах пересечения воздуховодами стены, разделяющей коридор и обслуживаемо е помещение.
Оборудование систем вентиляции помещений категории А и Б, а также
оборудование систем местных отсосов взрывоопасных смесей не допускается
размещать в помещениях подвалов.
Оборудование систем приточной вентиляции, обслуживающих помещения категорий А и Б, не допускается размещать в общем помещении с оборудованием вытяжных систем.
Оборудование приточных систем, обслуживающих жилые помещения, не
допускается размещать вместе с оборудованием приточных систем, обслуживающих производственные помещения, помещения для бытового обслуживания населения, а также с оборудованием любых вытяжных систем, в том числе
систем, удаляющих воздух с резким или неприятным запахом (из уборных, курительных комнат и др.).
Помещения для оборудования вытяжных систем следует относить к категориям по взрывопожарной и пожарной опасности: к категории помещений, которые они обслуживают при условии размещения в них оборудования систем
общеобменной вентиляции производственных зданий; к категории Д – если в
131
них размещается оборудование вытяжных систем общеобменной вентиляции
жилых, общественных и административно-бытовых помещений.
Помещения для оборудования вытяжных систем, обслуживающих несколько помещений различных категорий по взрывопожароопасности, следует
относить к более опасной категории.
Помещения для оборудования приточных систем, как правило, относятся
к категории Д. В случае если оборудование приточных систем с рециркуляцией
и обслуживает несколько помещений различных категорий по взрывоопасной и
пожарной опасности, то помещение для его установки следует отнести к более
опасной категории.
Помещения для вентиляционного оборудования, как правило, размещаются в пределах пожарного отсека, в котором находятся обслуживаемые помещения.
Помещения с пылеуловителями для сухой очистки взрывоопасных смесей
не допускается размещать под помещениями с массовым пребыванием людей.
Для обеспечения ремонта оборудования малой единицы оборудования
или части его (более 100 кг) необходимо предусматривать грузоподъемные механизмы. На воздуховодах систем общеобменной вентиляции и кондиционирования необходимо предусматривать в целях предотвращения проникания в помещение продуктов горения (дымов) во время пожара противопожарные клапаны на поэтажных сборных воздуховодах в местах присоединения их к вертикальному или горизонтальному коллектору для жилых, общественных административно-бытовых, а также производственных помещений категории В4 и Г.
Пожарные нормально открытые клапаны устанавливаются в противопожарной преграде или непосредственно у преграды либо за ее пределами с обеспечением предела огнестойкости воздуховода на участке от преграды до заслонки клапана, равный пределу огнестойкости преграды.
Воздуховоды общеобменной вытяжной вентиляции жилых, общественных (кроме зданий лечебно-профилактического назначения) и административно-бытовых зданий разрешается объединять теплым чердаком.
Транзитные воздуховоды не следует прокладывать через лестничные
клетки, тамбур-шлюзы, лифтовые холлы (за исключением воздуховодов систем
противодымной вентиляции, обслуживающих эти помещения).
Внутри воздуховодов, а также снаружи на расстоянии менее 100 мм от их
стенок не допускается прокладывать газопроводы, кабели, электропроводку,
токоотводы и канализационные трубопроводы; не допускается также пересеч ение воздуховодов этими коммуникациями. В шахтах с воздуховодами систем
вентиляции не допускается прокладывать трубопроводы бытовой и произво дственной канализации.
Высота технических этажей определяется в каждом отдельном случае в
зависимости от вида оборудования и коммуникаций, распределяемых в объеме
технического этажа, с учетом условий их эксплуатации.
132
На технических чердаках должен предусматриваться сквозной проход
вдоль здания высотой не менее 1,6 м, шириной не менее 1,2 м. В технических
подпольях, подвальных и цокольных этажах должен быть предусмотрен сквозной проход вдоль здания высотой не менее 1,8 м. В поперечных стенах подвалов и технических подполий крупнопанельных зданий допускается устройство
проемов высотой 1,6 м.
В наружных стенах подвалов и технических подполий жилых зданий, не
имеющих вытяжной вентиляции, следует предусматривать продухи общей
площадью не менее 1/400 площади пола технического подполья, подвала, равномерно расположенные по периметру наружных стен. Площадь одного продуха должна быть не менее 0,05 м2.
Высота подвальных и цокольных помещений, а также технических подполий от уровня пола до низа плиты перекрытия должна быть не менее 2,2 м
при размещении в них индивидуальных тепловых пунктов.
В жилых зданиях, вентилируемых по схеме «теплый чердак», удаление
воздуха из чердака следует предусматривать через вытяжные шахты (высотой
не менее 4,5 м от перекрытия над последним этажом) по одной на каждую секцию или выгороженный объем чердака секции.
Вопрос о том, где на промышленном предприятии следует располагать
вентустановки, решается в каждом конкретном случае по-разному, в зависимости от характера производства, местоположения промышленной площадки и
размещения зданий на ней, господствующего направления ветра, а также с учетом эстетических требований.
Тем не менее, существуют некоторые принципиальные положения.
Располагать приточные установки неизолированно или вне зданий не совсем рационально, а в ряде случаев невозможно. Приточные установки, как
правило, располагаются в приточных камерах. Вытяжные вентиляторы также
целесообразно устанавливать в изолированных венткамерах. Если вентиляторы
устанавливаются вне здания, желательно их группировать и располагать в специальных навесах, кожухах.
Приточные установки рекомендуется располагать на той же отметке, на
которой находятся обслуживаемые ими помещения.
5.2. Основные положения по проектированию и строительству
воздуховодов, каналов и дымовых труб
с учетом пределов их огнестойкости
5.2.1. Проектирование воздуховодов
Воздуховоды и каналы следует проектировать в соответствии с требованиями [42]. Для зданий, отнесенных по пожарной опасности к категориям А, Б,
В необходимо учитывать требования соответствующих нормативных докумен-
133
тов. В зависимости от характеристики транспортируемой среды в [42] приведены материалы, из которых рекомендуется изготавливать воздуховоды.
Круглые воздуховоды применяют, прежде всего, в производственных
зданиях. Для административно-бытовых и общественных зданий по конструктивным, архитектурным и эстетическим соображениям целесообразно применять воздуховоды прямоугольного сечения, так как они занимают меньше места и лучше вписываются в ограниченные пространства помещений.
В жилых и общественных зданиях вертикальные каналы можно устраивать во внутренних стенах; в виде приставных каналов у внутренних стен и перегородок. Не рекомендуется устройство каналов в толще стен помещений,
имеющих повышенную влажность воздуха, не разрешается размещение каналов в наружных стенах во избежание конденсации водяных паров.
Минимальное сечение вентиляционных каналов, устраиваемых во внутренних кирпичных стенах, должно составлять полкирпича на полкирпича (140
× 140 мм), толщина стенок каналов и толщина простенков между одноименными каналами – не менее размера полкирпича (140 мм), а толщина простенков
между разноименными каналами – не менее размера кирпича (250 мм). Каналы
во внутренних стенах разрешается устраивать на расстоянии не менее 380 мм
от дверных проемов и стыков стен.
Приставные или подпольные вентиляционные каналы выполняют из кирпича, шлакогипсовых, шлакобетонных, железобетонных, пеноглинистых, пеностеклянных плит толщиной 35 мм, а во влажных помещениях – толщиной 40
мм.
Приставные каналы располагают у внутренних стен, перегородок, а при
необходимости - у наружных стен. В последнем случае между стеной и каналом устраивают воздушную прослойку толщиной не менее 50 мм или утепление.
Внутреннюю поверхность подпольных каналов при необходимости покрывают противокоррозийным покрытием. При прокладке в каналах стальных
воздуховодов последние перекрываются съемными плитами.
На рис. 5.1 приведены конструкции вентиляционных каналов.
В промышленных зданиях применяют стальные воздуховоды круглого и
прямоугольного сечения из унифицированных деталей вентиляционных сетей.
Для систем аспирации и пневмотранспорта, кроме указанных в [42], используются следующие воздуховоды:
- круглые диаметрами: 80, 110, 140, 180, 225, 280 мм;
- прямоугольные с размерами поперечного сечения: 80 × 100; 100 × 160;
100 × 200; 160 × 160; 160 × 200; 200 × 200; 200 × 250; 200 × 400 мм.
Толщину листовой стали для воздуховодов круглого сечения диаметрами
200, 250 … 450, 500 … 800, 900 … 1250, 1400 … 1600, 1800 … 2000 мм рекомендуется применять соответственно 0,5; 0,6; 0,7; 1,0; 1,2; 1,4 мм.
134
Для воздуховодов прямоугольного сечения в зависимости от размеров
большей стороны (до 250, 300 … 1000, 1250 … 2000 мм) следует соответственно принимать 0,5; 0,7; 0,9 мм, для больших типоразмеров - 1,4 мм.
Рис. 5.1. Конструкции вентиляционных каналов:
а – в кирпичной стене; б – в борозде стены, заделываемой плитой; в – подвесного,
горизонтального; г – приставных (пристенных) вертикальных; д – приставных (пристенных)
вертикальных; е – из сухой штукатурки в перегородке; 1 – кирпичная стена; 2 – штукатурка;
3 – шлакогипсовые плиты; 4 – перекрытие; 5 – подвеска стальная, диаметром 6 мм
5.2.2. Классификация воздуховодов по плотности
В соответствии с [42] для транзитных участков систем общеобменной
вентиляции и воздушного отопления при статическом давлении у вентилятора
более 1400 Па и независимо от давления для транзитных участков систем мес тных отсосов и кондиционирования, а также систем, обслуживающих помещения категорий А и Б, следует применять воздуховоды класса П (плотные).
135
Кроме вышеперечисленных случаев воздуховоды класса П должны проектироваться для участков вытяжных (ненапорных) воздуховодов, расположенных во встроенно-пристроенных помещениях и прокладываемых в лестничнолифтовых холлах жилой части зданий, когда по этим воздуховодам транспортируется воздух с примесями вредных или пахучих веществ.
В остальных случаях проектируются воздуховоды класса Н (нормальные).
Потери и подсосы воздуха через неплотности воздуховодов (Р, м3/ч на
1 м2 площади воздуховода) не должны превышать величин, приведенных в
табл. 5.2.
Таблица 5.2
Удельные потери или подсосы воздуха в воздуховодах, м 3 /ч,
на 1м2 развернутой площади воздуховода
Класс воздуховода
Избыточное статическое давление воздуха в воздуховоде на расстоянии до 1 м от
вентилятора, кПа
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Н
3,6
5,8
7,6
9,2
10,7
12,1
13,4
-
-
-
-
-
-
-
-
П
1,2
1,9
2,5
3,0
3,5
4,0
4,4
4,9
5,3
5,7
6,6
7,5
8,2
9,1
9,9
Условия прокладки и предел огнестойкости транзитных воздуховодов и
коллекторов приведены в [42], где также указывается, что на поэтажных сбо рных воздуховодах в местах присоединения их к вертикальному или горизо нтальному коллектору для жилых, общественных и административно-бытовых
помещений предусматриваются противопожарные клапаны.
Противопожарные нормально открытые клапаны допускается устраивать
на воздуховодах, обслуживающих помещения, склады категорий А, Б, В1, В2
или В3 и кладовые горючих материалов.
Транзитные воздуховоды, прокладываемые через чердак и подполье, проектируются с пределом огнестойкости Е130. Места прохода транзитных воздуховодов через стены, перегородки и перекрытия зданий уплотняются негор ючими материалами.
5.2.3. Классификация воздуховодов по скорости потока воздуха
и рабочему давлению
По скорости потока воздуха системы сети воздушных коммуникаций
подразделяются на низкоскоростные (менее 13 м/с) и высокоскоростные (более
13 м/с, но менее 25 м/с); по рабочему давлению − на низкого давления до
1000 Па, среднего – 1000 … 3000 Па и высокого – 3000 … 15000 Па. Для небольших встроенно-пристроенных помещений, расположенных обычно на
уровне первого или второго этажей жилых зданий, применяются низкоскорос тные воздуховоды низкого давления.
Рекомендуемые допустимые максимальные скорости воздуха в каналах
(воздуховодах) приведены в табл. 5.3.
136
Таблица 5.3
Допускаемые скорости движения воздуха в воздуховодах, жалюзийных решетках
приточных и вытяжных систем общего назначения
Элемент системы
Скорость движения воздуха, м/с
Естественное движение воздуха
Воздуховоды горизонтальные приточные,
не более 1,5
вытяжные
жалюзийные решетки:
приточные у пола
0,2 … 0,5
приточные у потолка
0,5 … 1,0
вытяжные
0,5 … 1,0
Механическое побуждение
Воздуховоды в производственных зданиях:
магистральные
до 12
ответвления
до 6
Воздуховоды в общественных и вспомогательных зданиях
магистральные
до 8
ответвления
до 5
5.2.4. Классификация воздуховодов
по материалам и конструктивному исполнению
В системах вентиляции и кондиционирования воздуха, как правило, применяют металлические воздуховоды круглого или прямоугольного сечения из
листовой оцинкованной или нержавеющей стали или черной стали с грунто вкой и окраской таких воздуховодов.
Из всех конструкций круглых воздуховодов наибольшее распространение
получили прямошовные и спирально-навивные воздуховоды.
Спирально-замковые воздуховоды изготавливают из стальной холоднокатаной черной или оцинкованной ленты толщиной 0,5…1 мм, шириной от
125 до 135 мм. Преимущества воздуховодов этой конструкции: повышенная
жесткость по сравнению с прямошовными; неограниченная длина, что очень
важно при монтаже протяженных систем с большими объемами транспортир уемого воздуха; высокая плотность шва и хороший внешний вид. Недостаток в
том, что 12…15 % металла расходуется на формирование фальцевого шва.
Спирально-сварные воздуховоды изготавливают из стальной горячекатаной ленты шириной от 400 до 750 мм, толщиной от 1,4 до 2,2 мм. Стык круглого воздуховода сваривают нахлесточным швом. Преимущества таких воздуховодов заключаются в использовании недефицитной стальной ленты; в меньшем
расходе металла на образование сварного шва по сравнению с прямошовными и
спирально-замковыми воздуховодами. Недостаток − невозможность изготовления воздуховодов из металла толщиной менее 0,8 мм.
При фланцевом соединении воздуховодов между металлическими фланцами прокладывают уплотнительный материал (резину, асбестовый шнур, картон и прочее), и затем соединяют и крепят болтами.
137
Из бесфланцевых соединений наибольшее распространение получили соединения на бандажах.
Для удобства и ускорения монтажа воздуховодов применяются фланцы с
«европрофилем», обеспечивающим высокую плотность соединения.
Соединения воздуховодов и фасонных деталей к ним на сварке используют редко, так как это сложно, трудоемко, а неразъемные соединения затрудняют проведение профилактических работ.
Металлопластиковые воздуховоды
Металлопластиковые воздуховоды изготавливаются из листовых панелей,
представляющих собой жесткий вспененный пластик толщиной 20 мм, плотностью от 46 до 48 кг/м3, проложенный между двумя слоями термообработанного
гофрированного алюминия толщиной 80 мкм.
Такие воздуховоды легки и обладают высокой прочностью, не требуют
дополнительной теплоизоляции при транспортировке нагретого или охлажденного воздуха, могут нарезаться на секции требуемой длины непосредственно на
строительном объекте, имеют хороший внешний вид.
Гибкие воздуховоды
Гибкие гофрированные воздуховоды изготавливаются из многослойной
ламинированной алюминиевой фольги и полиэфирной пленки. Такие воздуховоды можно многократно изгибать благодаря заключенному в них спиральному
проволочному стальному каркасу. Конструкция воздуховодов удобна для их
транспортировки, так как они складываются в гармошку. Наружная повер хность гибкого изолированного воздуховода покрыта эластичным термоизоляционным материалом. В раскрытом состоянии воздуховоды могут монтир оваться с поворотами при радиусе изгиба, равном от 0,54 до 0,58 внешнего диаметра воздуховода.
Гибкие воздуховоды легки, достаточно термостойки и в случае пожара не
выделяют токсичных веществ или газов. Они не нуждаются в применении специальных фасонных поворотов и поэтому имеют меньше соединений, что
упрощает монтаж. Однако гибкие воздуховоды обладают высоким аэродинамическим сопротивлением, поэтому их обычно применяют в качестве присоединительных нелинейных патрубков небольшой длины.
Неметаллические воздуховоды
Неметаллические воздуховоды изготавливают из синтетических материалов (полиэтилен, стеклопластик, винипласт, стеклоткань и другое). Воздуховоды из полиэтиленовой пленки изготавливают сваркой двух полос и применяют
в системах приточной вентиляции для подачи воздуха в помещение. При включении вентилятора рукав наполняется воздухом и принимает форму круглого
воздуховода.
Воздуховоды из стеклоткани выполняются на металлическом каркасе и
применяются в качестве гибких вставок для подсоединения вентилятора к во здуховоду, а также воздухораспределителей к магистралям. Основное достоинство − возможность их изгиба под любым углом и в любой плоскости.
138
Огнестойкие воздуховоды
В соответствии с требованиями [42] воздуховоды вентиляционных систем
из негорючих материалов проектируются:
- для транзитных участков или коллекторов систем кондиционирования
воздуха и воздушного отопления;
- для прокладки в пределах помещений вентиляционного оборудования, а
также в технических этажах, чердаках и подвалах;
- для помещений и кладовых категорий А, Б и В.
Предел огнестойкости воздуховодов и коллекторов систем вентиляции,
прокладываемых в пределах помещений для вентиляционного оборудования и
снаружи зданий, не нормируется, кроме транзитных воздуховодов и коллекторов, прокладываемых через помещения для вентиляционного оборудования.
Для обеспечения требуемой огнестойкости воздуховодов широко применяются минераловатные маты. Кроме этого применяют огнезащитные покрытия.
Эффективность применения огнезащитных покрытий обусловлена не
только их теплофизическими свойствами, но и конструктивным исполнением, в
частности, расположением и креплением материалов на защищаемых поверхностях (армированием). При этом огнезащитное покрытие рассматривается как
элемент сборной конструкции воздуховода.
5.3. Принципы аэродинамического расчета вентиляционных систем
Аэродинамический расчет воздуховодов обычно сводится к определению
размеров их поперечного сечения, а также потерь давления на отдельных
участках и в системе в целом. Можно определять расходы воздуха при заданных размерах воздуховодов и известном перепаде давления в системе.
При движении воздуха по воздуховоду в любом поперечном сечении потока различают три вида давления: статическое, динамическое и полное.
Статическое давление Рст, определяет потенциальную энергию 1 м 3 воздуха в рассматриваемом сечении (Рст равно давлению на стенки воздуховода).
Динамическое давление Р д, – это кинетическая энергия потока, отнесенная
3
к 1 м воздуха, определяется по формуле
2
Рд
2
,
(5.3)
где ρ − плотность воздуха, кг/м 3; υ − скорость движения воздуха в сечении, м/с.
Полное давление Рп, Па, равно сумме статического и динамического давлений:
Рп Рст Рд .
(5.4)
Потери давления (полные) в системе вентиляции складываются из потерь
на трение и потерь в местных сопротивлениях.
Потери давления на трение ΔРтр , Па, определяются по формуле Дарси:
139
Ртр
тр
1
d
2
,
2
(5.5)
где λтр – коэффициент сопротивления трению.
При инженерных расчетах потери давления на трение ΔРтр , Па (кг/м2), в
воздуховоде длиной l, м, определяются по формуле
Ртр R l ,
(5.6)
где R – потери давления на 1 м длины воздуховода, Па/м.
Для определения R составлены таблицы и номограммы. Номограммы
(рис. 5.2, 5.3) построены для условий: форма сечения воздуховода – круг диаметром d, давление воздуха 98 кПа, температура 20 ºС, шероховатость r, равной
0,1 мм.
Для расчета воздуховодов и каналов прямоугольного сечения пользуются
таблицами и номограммами для круглых воздуховодов и вводят при этом эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода, при котором потери давления
на трение в круглом R и прямоугольном Rпр воздуховодах равны.
В практике проектирования получил наибольшее распространение эквивалентный диаметр dυ, м, определяемый при равенстве скоростей υ и υ пр по
формуле
d
2 a b
a b
.
(5.7)
При расчете воздуховодов с шероховатостью стенок, отличающейся от
предусмотренной в номограммах, дают поправку βш к табличному значению
удельных потерь давления на трение Rш, Па/м:
Rш R ш .
(5.8)
Потери давления в местном сопротивлении ΔРм.с., Па, определяются по
формуле
2
Рм.с.
2
,
(5.9)
где ζ – коэффициент местного сопротивления.
Коэффициент ζ относится к наибольшей скорости в суженном сечении
участка или скорости в сечении участка с меньшим расходом.
Потери давления в местных сопротивлениях участка z, Па, рассчитываются по формуле
z
Рд ,
(5.10)
где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке.
Общие потери давления на участке воздуховода ΔРуч, Па, длиной l, м, при
наличии местных сопротивлении определяется по формуле
Руч R ш l z ,
(5.11)
где R·βш – потери давления на 1 м длины воздуховода; z – потери давления в местных сопротивлениях участка.
140
Рис. 5.2. Номограмма для определения потерь давления на трение
в круглых воздуховодах естественной вентиляции
141
Рис. 5.3. Номограмма для определения потерь давления на трение
в круглых воздуховодах механической вентиляции
142
Расчетное гравитационное давление ΔР, Па, в системах естественной вентиляции определяют по формуле
Р
g h
н
в
,
(5.12)
где h – вертикальное расстояние от центра вытяжной решетки на входе
воздуха в расчетное ответвление до устья вытяжной шахты, м;
ρн, ρв – плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.
Расчетное давление в системах механической вентиляции ΔРмех, Па,
определяют по формуле
Рмех 1,1
R l
м
z
Роб ,
(5.13)
где Σ(R·l·βм + z) – потери давления на трение и в местных сопротивлениях
в наиболее протяженной ветви воздуховодов, Па; ΔРоб – потери давления в оборудовании, Па.
При расчете сети воздуховодов должен быть обеспечен запас давления в
пределах от 5 до 10 % на непредвиденные сопротивления.
Увязку ответвлений с основным направлением проводят с учетом разницы располагаемого давления для отдельных ответвлений.
Для расчета систем вентиляции имеется программный комплекс
TEPLOOV и модуль WinVSV, которые работают в системе Windows.
5.4. Требования к дымоходам и дымовым трубам
печного и индивидуального отопления
Печи, как правило, размещают у внутренних стен и перегородок и предусматривают использование их для размещения дымовых каналов.
Для каждой печи предназначен отдельный дымоход или канал для отвода
дымовых газов.
Сечение дымовых труб (каналов), мм, принимается в зависимости от тепловой мощности печи, но не менее, 140 × 140 при тепловой мощности печи до
3,5 кВт; 140 × 200 при тепловой мощности печи от 3,5 до 5,2 кВт; 140 × 270 при
тепловой мощности печи от 5,2 до 7,0 кВт.
Дымовые каналы должны быть вертикальными. Допускается «увод» канала на расстоянии не более 1м и под углом не менее 30º к горизонту. Высоту
дымовых труб по [42] рекомендуется принимать не менее 5 м от колосниковой
решетки до устья трубы.
При расположении дымовой трубы от конька на расстоянии более 3 м высота трубы должна быть не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом
10º к горизонту.
143
Устья дымовых труб защищаются от атмосферных осадков зонтами или
дефлекторами.
Расстояние от наружных поверхностей кирпичных или бетонных дымовых труб до стропил, обрешеток необходимо предусматривать в свету не менее
130 мм.
5.5. Противопожарные клапаны
5.5.1. Клапан противопожарный комбинированный КПК-1
Клапан предназначен для блокирования распространения пожара по каналам воздуховодов, коллекторов, шахт, систем вентиляции и кондиционир ования, для противопожарной защиты проёмов в ограждающих строительных
конструкциях помещении, а также для открытия проёмов в каналах систем вытяжной противодымной вентиляции зданий и сооружений различного назнач ения. По функциональному назначению клапан может применяться в качестве
огнезадерживающего для дымоудаления.
Клапан оснащён автоматически и дистанционно управляемым приводом.
Конструкция клапана предусматривает следующие способы открытия
(закрытия) створок:
- дистанционный, с помощью привода;
- автоматический, по сигналам пожарных извещателей;
- автоматический, от плавкого предохранителя.
Герметичность (дымогазонепроницаемость) клапана в закрытом положении обеспечивается за счёт специального термостойкого уплотнителя, размещаемого по периметру створок клапана.
Клапан предназначен для эксплуатации в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.
Нормальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации клапанов:
- окружающая среда не должна содержать агрессивных паров и газов в
концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию;
- предельные рабочие температуры окружающего воздуха: верхнее значение минус 35ºС, нижнее значение минус 4ºС, средняя относительная влажность
воздуха не более 80 % при температуре 25ºС.
Клапан не подлежит установке в воздуховодах и каналах:
- помещений категорий А и Б по пожаровзрывобезопасности;
- местных отсосов пожаровзрывоопасных смесей;
- в местах, не подвергаемых периодической очистке по установленному
регламенту для предотвращения горючих отложений.
144
В табл. 5.4 и на рис. 5.4 приведены данные о конструкциях комбинированного и огнезадерживающего клапана КПК-1.
а)
б)
Рис. 5.4. Конструктивная схема клапана КПК-1:
а – комбинированного; б – огнезадерживающего; 1 – корпус; 2 – присоединительные
фланцы; 3 – термоизоляционная заслонка; 4 – оси заслонок; 5 – поворотно-рычажный механизм; 6 – электродвигатель; 7 – термочувствительный элемент; 8 – защитный кожух;
9 – пружина; 10 – рычаг; 11 – рукоятка
Таблица 5.4
Типоразмерный ряд условных размеров поперечного сечения
в соответствии с обозначениями клапана
Обозначение клапаСечение, мм
Длина клапана, мм
Количество створок
на
КПК-1.010.01
150 × 150
208
1
КПК-1.010.02
200 × 200
208
1
КПК-1.010.03
250 × 250
208
1
КПК-1.010.04
300 × 300
208
1
КПК-1.010.05
400 × 400
208
2
КПК-1.010.06
500 × 500
208
2
КПК-1.010.07
600 × 600
208
2
КПК-1.010.08
800 × 800
208
2
КПК-1.010.09
1000 × 1000
508
3
КПК-1.010.10
1200 × 1200
508
3
КПК-1.010.11
1500 × 1500
508
3
КПК-1.010.12
2000 × 2000
508
3
5.5.2. Схемы установки клапанов КОМс-1
Клапан устанавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.021-75
и монтируется в проёме строительной конструкции с расположением привода,
145
как правило, в помещении, смежном с обслуживаемым (пожароопасном) помещением (рис. 5.5, 5.6).
Рис. 5.5. Установка клапана КОМс-1 в перекрытиях:
А – обслуживаемое помещение; Б – помещение, смежное с обслуживаемым;
1 – секция первого клапана; 2 – секция второго клапана; 3 – ось заслонки; 4 – воздуховод;
5 – строительная конструкция с нормальным пределом огнестойкости; 6 – наружная теплозащита; 7 – цементно-песчаный раствор
Рис. 5.6. Установка клапана КОМс-1 в вертикальных конструкциях:
А – обслуживаемое помещение; Б – помещение, смежное с обслуживаемым;
1 – секция первого клапана; 2 – секция второго клапана; 3 – ось заслонки; 4 – воздуховод;
5 – строительная конструкция с нормальным пределом огнестойкости; 6 – наружная теплозащита; 7 – цементно-песчаный раствор
Зазор между корпусом клапана и строительными конструкциями заполняется строительным цементно-песчаным раствором или бетоном. При установке клапана необходимо обеспечить доступ к приводу и люкам обслуживания клапана.
При установке нормально открытых (огнезадерживающих) клапанов
КОМс-1 за пределами стен (перекрытий) наружная огнезащита должна нано-
146
ситься до края кожуха, защищающего привод клапана, и в соответствии с тр ебованиями [42] должна обеспечивать предел огнестойкости не менее предела
огнестойкости преграды.
5.5.3. Клапаны перекидные, взрывозащитные и искробезопасные
Клапаны перекидные (рис. 5.7, табл. 5.5) устанавливаются только на вертикальных участках приточных воздуховодов для автоматического подключ ения в сеть резервного вентилятора при остановке рабочего.
Рис. 5.7. Клапан перекидной
Таблица 5.5
Технические характеристики клапана перекидного взрывозащищенного
Размеры, мм
Масса,
Обозначение
кг
A
B
H
L
АЗЕ 105.000
150
150
293
391
9,0
АЗЕ 105.001
250
250
398
552
15,0
АЗЕ 105.002
300
250
398
552
17,0
АЗЕ 105.003
400
400
571
763
27,5
АЗЕ 105.004
500
500
677
904
36,0
АЗЕ 105.005
600
600
812
1064
52,5
АЗЕ 105.006
800
800
1073
1336
30,5
АЗЕ 105.007
1000
1000
1334
1607
116,0
Клапаны могут устанавливаться в вентиляционных системах взрывоопасных производств с давлением до 1500 Па и скоростью перемещаемой воздушной среды от 6 до 20 м/с.
Клапаны перекидные представляют собой корпус, в подшипниках которого на оси закреплена лопатка. При возникновении воздушного потока в полости, перекрытой лопаткой, она перемещается на 90 ºС, открывая проход воздуху, и перекрывает вторую плоскость.
Специальный указатель на внешней стенке корпуса показывает положение лопатки.
147
Для обеспечения искрозащиты все детали, которые в процессе работы с оприкасаются между собой (оси, лопатка и др.), выполнены из пары металлов –
латуни и стали.
Клапаны предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, для использования в
системах, в которых перемещаются взрывоопасные смеси и устанавливаются
во взрывоопасных зонах помещений. Клапаны не допускается применять в с истемах, в которых перемещаются среды с агрессивностью по отношению к углеродистым сталям обыкновенного качества выше агрессивности воздуха, з апылённостью более 100 мг/м3, и которые содержат липкие и волокнистые материалы.
5.5.4. Клапан противодымный КПД-4
Предназначен для систем противодымной защиты зданий и сооружений
различного назначения с целью удаления продуктов горения из помещений поэтажных коридоров, холлов, тамбуров и тому подобное. Клапан может устанавливаться в проёмах ограждающих конструкций дымовых вытяжных каналов, а
также на ответвлениях воздуховодов.
Клапан (рис. 5.8, табл. 5.6) состоит из корпуса, изготовленного из оцинкованной стали, и размещённых в нём заслонки на оси, смещённой относительно её центра тяжести, и электромагнитного привода, удерживающего (через
защёлку) заслонку в нормально закрытом положении. Открытие заслонки ос уществляется дистанционно после подачи напряжения питания на электромагнитный привод; закрытые – вручную.
Рис. 5.8. Клапан противодымный КПД-4:
1 – корпус; 2 – заслонка; 3 – электромагнит; 4 – конечный переключатель
148
Таблица 5.6
Основные установочные размеры и номенклатура клапана КПД-4
Размеры, мм
Масса,
A
B
L
кг
500
500
160
11,0
500
700
160
13,5
700
500
160
13,5
Клапан сохраняет работоспособность только при вертикальной установке
и расположении исполнительного устройства вверху.
Исполнительным устройством является электромагнитный привод 24 В с
конечным выключателем.
5.6. Аварийная вентиляция
В помещениях с производствами категорий А и Б, а также в помещениях
с вредными выделениями, в которых возможно внезапное поступление больших количеств взрывоопасных или токсичных паров и газов в результате аварийного нарушения нормального протекания технологического процесса и целостности технологического оборудования и трубопроводов, для предотвращения повышения концентраций более предельно допустимых предусматривается
аварийная, как правило, вытяжная вентиляция с целью интенсивного проветривания помещений.
Необходимость устройства аварийной вентиляции определяется в технологической части проекта.
Системы аварийной вентиляции устраиваются с механическим побуждением. Вентиляторы применяются во взрывобезопасном исполнении. В помещении с производственными категориями В1, В2, В3, В4, Г и Д допускается применение аварийной вентиляции с естественными побуждением (с проверкой на
тепловой режим).
Для перемещения взрывоопасных газов следует предусматривать резервный вентагрегат.
Резервные вентиляторы должны включаться автоматически при остановке основных. Для перемещения воздуха, удаляемого аварийной вытяжной вентиляцией, дополнительных приточных систем вентиляции предусматривать не
следует.
Возмещение удаляемого воздуха предусматривается за счет поступления
наружного воздуха через автоматические открываемые проемы.
Для аварийной вентиляции используются:
- основные системы общеобменной вентиляции с резервными вентиляторами, а также системы местной вытяжной вентиляции, обеспечивающие расход
воздуха, необходимый для вытяжной вентиляции;
- системы аварийной вентиляции на недостающий расход воздуха;
- только системы аварийной вентиляции, если использование основных
систем невозможно или нецелесообразно.
149
Вытяжные устройства для аварийной вентиляции принимается в следующих зонах:
- в рабочей – при поступлении газов и паров с удельным весом более
удельного веса воздуха в рабочей зоне;
- в верхней – при поступлении газов и паров с меньшим удельным весом.
Устройства вытяжные целесообразно располагать около технологического оборудования и у глухих стен помещения, то есть в зоне возможных аварийных поступлений взрывоопасных газов и паров.
Системы аварийной вентиляции должны включаться в работу автоматически по срабатыванию установленных в помещении сигнализаторов на 20 %
нижнего предела взрываемости или газоанализаторов на предельно допустимую концентрацию при повышении в помещении концентраций газов и паров,
более указанных. Установку приборов и блокировку выполнять в соответствии
с действующими «Требованиями к установке газоанализаторов и сигнализаторов».
Кроме автоматического для систем аварийной вентиляции предусматривать ручное (дистанционное и местную) включение.
Производительность систем аварийной вентиляции принимается
- для помещений насосных и компрессорных равной восьмикратному
воздухообмену по полному внутреннему объему помещения, создаваемого
совместно с основой (неаварийной) вентиляцией с механическим побуждением.
Аварийная вытяжная вентиляция осуществляется центробежными вентиляторами, расположенными снаружи здания на фундаментах, площадках, перекрытиях наружных установок и на покрытиях зданий, а в исключительных
случаях – в вентиляционных камерах при соответствующем обосновании. Аварийную вытяжку из верхней зоны допускается осуществлять осевыми вентиляторами, расположенными на кровле или в стенах здания, при этом предусматривать возможность их обслуживания.
Расчет аварийной вентиляции состоит в определении величины аварийного воздухообмена и времени, за которое концентрация вредного вещества
должна быть снижена до предельно допустимой концентрации с помощью аварийной вентиляции, после того как принятыми мерами устранены нарушения в
работе технологического оборудования. Профессор Эльтерман В.М. предложил
формулу по определению времени τ, мин, за которое концентрация вредного
вещества снижается до предельно допустимых значений:
lg
m 1
n 1
0,434 К
а
,
(5.14)
где m Gа Gн – отношение количества вредных газов, выделяющихся при
аварии, к количеству их при нормальном технологическом процессе;
n К а К н – отношение кратности аварийной вентиляции к кратности при
нормальной работе.
150
5.7. Противодымная защита зданий при пожаре
Системы приточно-вытяжной противодымной вентиляции зданий предусматриваются для обеспечения безопасной эвакуации и спасения людей из здания при пожаре, возникшем в одном из помещений. Системы противодымной
вентиляции должны быть автономными для каждого пожарного отсека.
Системы вытяжной противодымной вентиляции для удаления продуктов
горения при пожаре предусматриваются согласно [42]:
- из коридоров и холлов жилых, общественных, административно-бытовых и многофункциональных зданий высотой более 28 м;
- из коридоров подвальных и цокольных этажей жилых, общественных,
административно-бытовых, производственных и многофункциональных зданий
при выходах в эти коридоры из помещений, предназначенных для постоянного
пребывания людей;
- из коридоров длиной более 15 м без естественного освещения зданий с
числом этажей два и более производственных и складских категорий А, Б и В,
общественных и многофункциональных;
- из общих коридоров и холлов зданий различного назначения с незадымляемыми лестничными клетками;
- из атриумов зданий высотой более 28 м, а также из атриумов высотой
более 15 м и пассажей с дверными проемами или балконами, выходящими в
пространство атриумов и пассажей;
- из каждого производственного или складского помещения с постоянными рабочими местами без естественного освещения или с естественным освещением через окна и фонари, не имеющие механизированных приводов для открывания фрамуг в окнах;
- из каждого помещения без естественного освещения; общественного,
предназначенного для массового пребывания людей; площадью 50 м 2 и более с
постоянными рабочими местами, предназначенного для хранения или использования горючих веществ и материалов, а также, библиотек, книгохранилищ,
архивов, складов 6умаги; торговых залов магазинов; гардеробных площадью
200 м2 и более;
- из помещений хранения автомобилей закрытых надземных и подземных
автостоянок (с числом этажей два и более), а также из изолированных рамп
этих автостоянок.
Разрешается проектировать удаление продуктов горения через примыкающий коридор из помещений площадью до 200 м 2; производственных категорий В1, В2, В3 или предназначенных для хранения или использования горючих
веществ и материалов.
Для торговых залов без естественного освещения площадью не более
2
800 м при расстоянии от наиболее удаленной части помещения до ближайшего
эвакуационного выхода не более 25 м удаление продуктов горения допускается
предусматривать через примыкающие коридоры, рекреации, атриумы.
151
Расход продуктов горения, удаляемых вытяжной противодымной вентиляцией, следует определять по расчету с учетом мощности тепловыделения
очага пожара, температуры удаляемых продуктов горения, параметров наружного воздуха, теплопотерь через ограждающие конструкции помещений и вентиляционных каналов, геометрических размеров и положения проемов.
При определении расхода удаляемых продуктов горения следует учитывать подсос воздуха через неплотности каналов систем вытяжной противодымной вентиляции, а также подсос воздуха Gυ, кг/ч, через неплотности закрытых
дымовых клапанов по данным протоколов сертификационных испытаний, но не
более чем по формуле
0,5
n
G
40,3
Ai
Pi
,
(5.15)
i 0
где Aυi – площадь проходного сечения каждого клапана, м 2; ΔPi – разность
давлений, Па, на этажах по обе стороны каждого клапана; n – число закрытых
клапанов в системе при пожаре.
Системы вытяжной противодымной вентиляции, предназначенные для
защиты коридоров, проектируются отдельными от систем, предназначенных
для защиты помещений. Устройство общих систем для защиты помещений различной функциональной пожарной опасности не допускается.
При удалении продуктов горения из коридоров дымоприемные устро йства размещаются под потолком коридора, но не ниже верхнего уровня дверного проема. Допускается установка дымоприемных устройств на ответвлениях
к дымовым шахтам. Длина коридора, обслуживаемого одним дымоприемным
устройством, должна быть не более 45 м. При удалении продуктов горения
непосредственно из помещений площадью более 3000 м 2 их необходимо разделять на дымовые зоны площадью не более 3000 м2 каждая с учетом возможности возникновения пожара только в одной зоне. Площадь помещения, обслуживаемая одним дымоприемным устройством, принимается не более 1000 м 2.
В многоэтажных зданиях вытяжные системы проектируются с механическим побуждением.
Для систем вытяжной противодымной вентиляции предусматриваются:
- вентиляторы с пределами огнестойкости 0,5 ч при 200 ºС; 0,5 ч при
300 ºС; 1,0 ч при 300 ºС; 2,0 ч при 400 ºС; 1,0 ч при 600 ºС; 1,5 ч при 600 ºС в зависимости от расчетной температуры перемещаемых газов и в исполнении, соответствующем категории обслуживаемых помещений;
- воздуховоды и каналы из негорючих материалов класса П с пределами
огнестойкости не менее:
- EI 150 – для транзитных воздуховодов и шахт за пределами обслуживаемого пожарного отсека; при этом на транзитных участках воздуховодов и
шахт, пересекающих противопожарные преграды пожарных отсеков, не следует устанавливать противопожарные клапаны;
- EI 60 – для воздуховодов и шахт в пределах обслуживаемого пожарного
отсека при удалении продуктов горения из закрытых автостоянок;
152
- EI 45 – для вертикальных воздуховодов и шахт в пределах обслуживаемого пожарного отсека при удалении продуктов горения непосредственно из
обслуживаемых помещений;
- EI 30 – в остальных случаях в пределах обслуживаемого пожарного отсека;
- нормально закрытые противопожарные клапаны с пределом огнесто йкости: от ЕI 30 до ЕI 60 в зависимости от места удаления продуктов горения
(цифры обозначают предел огнестойкости в минутах).
Выброс продуктов горения осуществляется:
- через дымовые люки, клапаны и фонари в проемах покрытий зданий и дымовые фрамуги в ограждениях зданий, оснащенные управляемыми приводами;
- через решетки на фасаде без оконных проемов или на фасаде с окнами
на расстоянии не менее 5 м по горизонтали и по вертикали от окон и не менее 2
м по высоте от уровня земли, или при меньшем расстоянии от окон при обеспечении скорости выброса не менее 20 м/с;
- через отдельные шахты на расстоянии не менее 15 м от наружных стен с
окнами или от воздухозаборных или выбросных устройств систем вентиляции.
Вентиляторы для удаления продуктов горения размещаются, как правило,
в отдельных помещениях, выгороженных противопожарными перегородками
первого типа. Вентиляторы противодымных вытяжных систем можно размещать на кровле и снаружи здания.
Подача наружного воздуха при пожаре приточной противодымной вентиляцией предусматривается:
- в лифтовые шахты (при отсутствии у выхода из них тамбур-шлюзов с
подпором воздуха при пожаре) в зданиях с незадымляемыми лестничными
клетками;
- в незадымляемые лестничные клетки типа Н2;
- в тамбур-шлюзы при незадымляемых лестничных клетках типа H3;
- в тамбур-шлюзы на входах в атриум и пассажи с уровней подвальных
этажей и в нижние части атриумов и пассажей.
Допускается предусматривать подачу наружного воздуха для создания
избыточного давления в общих коридорах помещений, из которых непосредственно удаляются продукты горения, а также в коридорах, сообщающихся с
рекреациями, другими коридорами, холлами, атриумами, защищаемыми системами вытяжной противодымной вентиляции.
Расход наружного воздуха для приточной противодымной вентиляции
следует рассчитывать на обеспечение избыточного давления не менее 20 Па.
153
Для систем приточной противодымной защиты предусматривается установка вентиляторов в отдельных от вентиляторов другого назначения помещениях, выгороженных противопожарными перегородками первого типа.
Незадымляемые лестничные клетки бывают следующих типов:
H1 – с выходом в лестничную клетку с этажа через наружную, воздушную зону по открытым переходам, при этом должна быть обеспечена незадымляемость перехода через воздушную зону;
Н2 – с подпором воздуха в лестничную клетку при пожаре;
Н3 – со входом в лестничную клетку с этажа через тамбур – шлюз с подпором воздуха (постоянным или при пожаре).
Наиболее важную роль в обеспечении пожарной безопасности зданий и
находящихся в них людей выполняют системы противодымной защиты, обеспечивающие эвакуацию людей из помещений здания в начальной стадии пожара.
Скорость выделения дыма зависит от размеров (периметра) очага пожара.
Выделяющийся при пожаре дым разнообразен по составу и свойствам, различен по цвету – от светлого до черного.
Важными характеристиками дыма являются плотность и токсичность некоторых веществ, выделяющихся при пожаре. При горении различных матер иалов в здании могут выделяться токсичные газы или пары: углекислый газ,
угарный газ, оксиды азота, цианистый водород, альдегиды, бензол и другие.
Удаление дыма с этажа жилого дома, на котором возник пожар, происходит через автоматически открывающийся дымовой клапан, установленный в
вентиляционной шахте под потолком лестнично-лифтового холла.
Пройдя через дымовой клапан, дым поступает в дымовую шахту, из которой по воздуховодам подается к вентилятору дымоудаления.
Расчет систем дымозащиты (дымоудаления из коридора и холла и подпора воздуха в лестничные клетки и в шахты лифтов) жилого здания со встроенно-пристроенными нежилыми помещениями (административными, офисными,
бытовыми) производится в соответствии с [42].
Приведение в действие систем противодымной защиты должно ос уществляться автоматически или дистанционно, от кнопок ручного пуска, устанавливаемых на лестничных площадках на этажах, в лифтовых холлах и
тамбур–шлюзах.
Пример размещения оборудования в вентиляционной камере для системы
подпора в шахту лифта приведен на рис. 5.9.
Приемосдаточные испытания систем противодымной защиты зданий и
сооружений производятся в соответствии с нормами пожарной безопасности
НПБ 240-97 после завершения монтажа, опробования и регулировки их агрегатов и составления паспортов вентиляционных систем.
154
Рис. 5.9. Пример размещения оборудования в вентиляционной камере
Контрольные вопросы
1. Опишите методику определения удельной пожарной нагрузки на
участке помещений различных категорий.
2. Расскажите о воздуховодах, используемых для систем аспирации и
пневмотранспорта.
3. Опишите способы прокладки транзитных воздуховодов в здании.
155
4. Классифицируйте воздуховоды по скорости потока воздуха и рабочему
давлению.
5. Расскажите о методике аэродинамического расчета вентиляционных
систем.
6. Проанализируйте назначение и конструктивные особенности противопожарных клапанов.
7. Назовите условия для включения в работу системы аварийной вентиляции.
8. Классифицируйте помещения, для которых необходимо предусматр ивать устройство системы вытяжной противодымной вентиляции для удаления
продуктов горения при пожаре.
9. Изложите основные требования к воздуховодам и каналам систем вытяжной противодымной вентиляции.
10. Опишите способы подачи наружного воздуха при пожаре приточной
противодымной вентиляцией.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии обобщен и систематизирован теоретический материал, необходимый для освоения особенностей проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях зданий различного назначения. Учебное пособие будет полезно студентам бакалавриата и магистратуры высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Строительство», а также инженерно-техническим работникам, занимающимся проектированием, наладкой и эксплуатацией систем обеспечения микроклимата.
Сведения по системам внутреннего и наружного теплоснабжения зданий и
сооружений могут быть полезны при проектировании и конструировании тепловых сетей, системы горячего водоснабжения, определении тепловой мощности котельной, автоматизации узлов управления системы отопления, конструировании систем отопления, включая выбор и гидравлический расчет водяной
системы отопления.
Материалы по системам вентиляции и кондиционирования воздуха могут
быть использованы при выборе их отдельных элементов согласно существующим в настоящее время нормативным документам, организации и расчете воздухообмена в помещениях здания, проектировании и конструировании центральных однозональных, многозональных систем кондиционирования воздуха
с качественным, количественно-качественным регулированием.
Знания, приобретенные в результате изучения дисциплины, а также и
учебного пособия, будут являться фундаментальной информационной базой,
которую не только студенты, но и специалисты смогут эффективно применять в
случаях возникновения сложных ситуаций при проектировании инженерных
систем и сооружений зданий.
156
Библиографический список
1.
Ананьев, В.А. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и
практика / В.А. Ананьев, Л.Н. Балуева. – М.: Евроклимат, 2001. – 245 с.
2.
Баркалов, Б.В. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3.
Кн. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Справочник проектировщика
/ Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов. – М.: Стройиздат, 1992. – 337 с.
3.
Белова, Е.М. Системы кондиционирования с чиллерами и фанкойлами / Е.М. Белова. – М.: Евроклимат, Техносфера, 2009. – 228 с.
4.
Богословский, В.Н. Отопление / В.Н. Богословский, А.Н. Сканави. –
М.: Стройиздат, 1991. – 188 с.
5.
Богословский, В.Н. Внутренние санитарно-технические устройства.
Ч. 1. Отопление. Справочник проектировщика / В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов. – М.: Стройиздат, 1990. – 226 с.
6.
Богословский, В.Н. Внутренние санитарно-технические устройства.
Ч. 3. Кн.1. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Справочник проектировщика / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов. – М.: Стройиздат, 1992. – 312 с.
7. Богословский, В. Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение /
В.Н. Богословский, О.Я. Кокорин, Л.В. Петров. – М.: Стройиздат, 1985. – 177 с.
8. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 2. Водопровод и
канализация. Справочник проектировщика / Ю.Н. Саргин, Д.И. Друскин,
И.П. Покровская и др. – М.: Стройиздат, 1990. – 229 с.
9. Егиазаров, А.Г. Устройство и изготовление вентиляционных систем /
А.Г. Егиазаров. – М.: Высшая школа, 1987. – 89 с.
10. Журавлев, Б.А. Наладка и регулирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха / Б.А. Журавлев. – М.: Стройиздат, 1980. – 201 с.
11. Журавлев, Б.А. Справочник мастера – сантехника / Б.А. Журавлев. –
М.: Стройиздат, 1987. – 55 с.
12. Инженерные системы зданий и сооружений / И.И. Полосин, Б.П. Новосельцев, В.Ю. Хузин, М.Н. Жерлыкина. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.-304 с.
13. Ионин, А.А. Газоснабжение / А.А. Ионин. – М.: Стройиздат, 1989. –
420 с.
14. Ионин, А.А. Теплоснабжение / А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов. – М.:
Стройиздат, 1982. – 310 с.
15. Краснов, Ю.С. Монтаж систем промышленной вентиляции / Ю.С.
Краснов. – М.: Стройиздат, 1988. – 155 с.
16. Кувшинов, Ю.Я. Теоретические основы обеспечения микроклимата
помещения / Ю.Я. Кувшинов. – М.: АСВ, 2004. – 215 с.
17. Николаев, А.А. Проектирование тепловых сетей. Справочник проектировщика / А.А. Николаев. – М.: Стройиздат, 1965. – 274 с.
157
18. Николаевская, И.А. Инженерные сети и оборудование территорий,
зданий и стройплощадок / И.А. Николаевская, Л.А. Горлопанова, Н.Ю. Морозова. – М.: Академия, 2005. – 300 с.
19. Оболенский, Н.В. Холодильное и вентиляционное оборудование /
Н.В. Оболенский, Е.А. Денисюк. – М.: Колосс, 2004.
20. Отопление и вентиляция производственных помещений / [А.М. Гримитлин, Т.А. Дацюк, Г.Я. Крупкин и др.]. – СПб.: АВОК СЗ, 2007.
21. Полосин, И.И. Техника и технология заготовительных и монтажных
работ систем теплогазоснабжения и вентиляции / И.И. Полосин, Н.Д. Кострикина. – Воронеж: ВГУ, 1993.
22. Полосин И.И. Инженерное оборудование зданий и сооружений/ [И.И.
Полосин, Б.П. Новосельцев, В.Ю. Хузин и др.]. – М.: Издательский центр
«Академия», 2012. – 300 с.
23. Равич, М.Б. Газ и эффективность его использования в народном хозяйстве / М.Б. Равич – М.: Недра, 1987.
24. Росляков, Е.М. Холодоснабжение / Е.М. Росляков. – М.: АСВ, 2004.
25. Рябцев, Н.И. Газовое оборудование, приборы и арматура / Н.И. Рябцев. – М.: Недра, 1985.
26. Свистунов, В.М. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства / В.М. Свистунов, Н.К. Пушняков. – СПб.: Политехника, 2007.
27. Сорокин, Ю.Г. Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / Ю.Г. Сорокин, М.С. Сибилев. – М.: Химия, 1985.
28. Сосков, В.И. Технология монтажа и заготовительные работы / В.И.
Сосков – М.: Высшая школа, 1989.
29. Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. – М.: Недра, 1990.
30. Староверов, И. Г. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч 3.
Кн.1. Издание 4. Отопление / И.Г. Староверов. – М.: Стройиздат, 1990.
31. Стомахина, Г.И. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: жилые здания со встроено-пристроенными помещениями общественного
назначения и стоянками автомобилей. Коттеджи / Г.И. Стомахина. – М.: Пантори, 2003.
32. Эльтерман, В.М. Вентиляция химических производств / В.М. Эльтерман. – М.: Химия, 1980.
33. ГОСТ 21.609-83. Газоснабжение. Внутренние устройства. – М.: Издательство стандартов, 1984.
34. ГОСТ 21.610-85. Газоснабжение. Наружные газопроводы. – М.: Издво стандартов, 1986.
35. ГОСТ 15173-70. Пластмассы. Метод определения среднего коэффициента линейного теплового расширения. – М.: Изд-во стандартов, 1972.
36. ГОСТ 21553-76. Пластмассы. Метод определения температуры плавления. – М.: Изд-во стандартов, 1978.
158
37. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях / Госстрой России. – М.: Изд-во Стандартов, 1998.
38. НПБ 105-95. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. – М.: ГУГПС МВД России, 1996.
39. СН 478-80. Инструкция по проектированию и монтажу сетей водоснабжения и канализации из пластмассовых труб / Госстрой России. – М.: ГУП
ЦПП, 1981.
40. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий /
Госстрой России. – М.: Госстрой, 1986.
41. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения /
Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1985.
42. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП,
1988.
43. СНиП 2.07.01-89. Жилые здания / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП,
1990.
44. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование /
Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.
45. СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.
46. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов / Госстрой России.
– М.: ГУП ЦПП, 1999.
47. СП 42-10-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб.
– М.: ГУП ЦПП, 2003.
159
Учебное издание
Жерлыкина Мария Николаевна
Яременко Сергей Анатольевич
СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Редактор Аграновская Н.Н.
Подписано в печать 04.09.02013.0Формат 60 × 84 1/16. Уч.-изд. л. 10,0. Усл.-печ. л. 10,1.
Бумага писчая. Тираж 150 экз. Заказ № 413.
.
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии
издательства учебной литературы и учебно-методических пособий
Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
160
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
252
Размер файла
5 830 Кб
Теги
микроклимата, обеспечение, система, 672, здания
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа