Балансирани вентилационни системи

Организирането на добра вентилация е определящо за поддържане на параметрите на въздушната среда в оптимални граници. Това гарантира по-добър комфорт, по-висока работоспособност и не на последно място, запазване на
здравето на хората, пребиваващи в помещенията. В производствените халета на промишлените сгради наличието на вентилационна система е и фактор, оказващ влияние върху качеството на произвежданата продукция. Добре организираната
вентилационна система предотвратява образуването на застойни зони в помещенията и възпрепятства насищането на въздуха с влага, прах, миризми и други замърсители. Целта на всяка вентилационна система е в помещението да
се достави необходимото количество въздух, което да бъде равномерно разпределено в цялата работна зона, без това да нарушава степента на равномерно разпределение на температурата и скоростта на въздуха. Вентилационните системи лесно биха могли да се комбинират и с климатични системи, с което се постига и успешно поддържане на температурата,
влажността и други параметри на микроклимата.

Условия за ефективна вентилация
Организирането на ефективна вентилация, както в производствени халета, така и в помещения в административни сгради, е неразривно свързано с изграждане на смукателна и нагнетателна вентилационна инсталация. Обикновено, в административните сгради се разчита само на една от изброените системи или само на естествена вентилация. Много често, дори в мащабни сгради, не се предвижда механична вентилация или тя се ограничава до смукателна
вентилационна инсталация единствено в санитарно-техническите помещения. За постъпване на свеж въздух в тези помещения, както и в останалите, се разчита на естествената вентилация.

В производствени помещения обаче, подобна организация е допустима в много редки случаи. Протичането на повечето технологични процеси е свързано с отделянето на различно количество вредни вещества, прах, миризми. Предвиждането на смукателна вентилационна инсталация за отвеждане на отделените вредности, без да се предвиди нагнетателна вентилация за доставяне на необходимото количество пресен въздух, не е целесъобразно решение.

Естествената вентилация е лесно изпълнимо и на пръв поглед икономически изгодно решение, но в редица приложения, без съмнение, би могло да се определи като неефективно. Тя се характеризира с редица недостатъци, сред които зависимост от външните климатични условия, както и ограничени възможности за обработка на постъпващия или на отвеждания въздух. В същото време, съвременното строителство в голяма степен ограничава нейните възможности. Основно предимство на естествената вентилация е, че за организирането й не се изискват значителни капиталовложения, както и допълнителни разходи за поддръжка.Като ефективно решение, даващо възможност за точно подържане на необходимите параметри на въздушната среда, се приемат балансираните вентилационни системи, съчетаващи едновременно смукателна и нагнетателна вентилационни инсталации. Освен, че осигуряват едновременното подаване на свеж и отвеждането на замърсения въздух, характерна за тях е и предварителната му обработка. Въздухът се затопля или охлажда, в зависимост от сезона. При
необходимост е възможно да се осигури и обработване на изхвърляния въздух.Балансираните вентилационни системи се явяват ефективно решение както за производствени помещения, така и за административните сгради на производствените комплекси, където с цел повишаване на енергийната им ефективност чрез намаляване на топлинните загуби, възможностите за естествена вентилация са силно ограничени. Често и самата архитектура на сградата възпрепятства естествената вентилация. Обособяването на отделни зони с различно предназначение създава допълнителни трудности, а резултатът
е застоял въздух в помещенията, наситен с вредни вещества и влага. Чрез едновременното съчетаване на нагнетателна и смукателна вентилация се осигуряват подходящи параметри на въздуха в различните помещения. Сред използваните решения в административни сгради е предвиждането на смукателната инсталация за санитарно-техническите помещения, а нагнетателна за всяко помещение.

Осигуряване на добра организация на въздухообмен
Един от основните проблеми във вентилационната техника е постигането на добра организация на въздухообмен. Често поради използването на неподходящи въздухоразпределителни устройства не могат да се осигурят предварително
зададените параметри на въздушната среда. Постигането им е свързано с необходимостта от правилно оразмеряване на вентилационната инсталация, избор на подходящи разпределителни устройства и начин на подаване на въздуха в
помещението. Важно е подаваният в помещението въздух, напълно да поглъща отделяните вредни вещества и съответно, да бъде отведен веднага след като се установи, че концентрацията на вредностите в него е достигнала определена
крайна стойност. В противен случай, съществува опасност от постепенно натрупване на вредности, които в определен момент биха могли да превишат допустимата норма. Необходимо е начинът на разпределение на въздуха в
помещението да възпрепятства образуването на невентилируеми зони.Препоръчва се при избора на вида, броя и начина на разположение на въздухоразпределителните устройствата, да се вземе предвид температурната разлика между въздуха в помещението и нагнетявания първичен въздух, дебитът на нагнетявания въздух, разстоянието между самите въздухоразпределители, направлението на изтичащата струя, както и разстоянията от устройствата до ограждащите ги стени. Необходимо е мястото на монтаж на устройствата за отвеждане на въздух да бъде извън зоната на влияние на струите подаван въздух.

Съотношение между подавания и отвеждания дебит въздух
Сред основните моменти в процеса на организация на въздухообмена в помещенията, са видът и количеството на отделяните вредности. Например, в помещения, в които се отделя явна топлина, или в които топлоотделянето е
съпроводено с образуването на влага, е целесъобразно подаването на въздух да се осъществява предимно в работната зона. При наличие на влагоотделяне се препоръчва засмукването да е в горната част на помещението, като подаването
в по-голяма степен е съсредоточено в работната зона и в част от горната зона. За помещения, в които се отделят прах или газове и пари, по-тежки от въздуха, се препоръчва подаването на въздуха да е от горната част на помещението – над работната зона. Нивото на засмукване се определя в зависимост от плътността на отделяните вредности. Например, ако плътността на вредностите е по-малка от тази на въздуха, по-голямата част от въздуха се засмуква в горната част на помещението, а по-малката – от работната зона.От съществено значение за ефективността на една вентилационна система е правилният избор на съотношението между подавания и отвеждания дебит въздух.

Показатели на организацията на въздухообмен
При определяне на начина, по който ще се подава вентилационният въздух и мястото на въздухоразпределителните устройства, е необходимо да се вземат предвид редица фактори. Към тях се включват характерните особености на
отделяните вредности и тяхното разпространение, спецификите на протичащите технологични процеси, архитектурно-строителните особености на помещението, изискванията към параметрите на микроклимата и други. Разнообразието от конструкции при въздухоразпределителните устройства позволява да се организира така подаването на въздуха в помещението, че да се постигне подходяща интензивност на смесване между него и този в помещението.
За оценяване на организацията на въздухообмен се използват различни показатели. Сред основните е въздушното натоварване, което се характеризира с кратност на въздухообмена. Тя се дефинира като отношението на дебита на
подавания въздух в помещението към неговия обем. Използват се и показателите обемно и площно топлинно натоварване, коефициентите на неравномерност по температура и по скорост и други показатели. За определяне на ефективността на въздухообмена се използват и коефициентите на ефективност по температура и по концентрация.

Използвани схеми за подаване и отвеждане на въздух
В практиката са се наложили различни схеми за подаване и отвеждане на въздуха от помещенията. Обикновено, приложимостта им се определя в зависимост от отделяните топлина, влага и вредности. Например за помещения,
в които циркулацията на въздуха се влияе предимно от конвективни струи, формиращи се над горещи технологични източници се препоръчва подаването на пресен въздух да е непосредствено в работната зона. Конвективните струи отнасят топлината и вредните вещества към горната част на помещението. Тъй като в подобни помещения най-високата температура на въздуха и съсредоточаването на вредните вещества е именно в горната част на помещението, то и отвеждането на въздуха следва да е от нея. Друго широко използвано решение както в сгради с производствено предназначение, така и в помещения с обществен статут, е подаването на въздух с вертикално постъпващи в работната зона струи. Сред използваните схеми са и подаване на въздух със струи под ъгъл спрямо работната зона или с хоризонтални струи, затихващи вън от работната зона.

Роля на въздухоразпределителните и въздухосъбирателните устройства
Сред определящите фактори за организиране на подходяща схема на въздухообмен е видът на въздухоразпределителните и въздухосъбирателните устройства. Изборът на подходящи като вид и разположение устройства гарантира поддържане
на предварително зададените параметри на въздушната среда и осигурява висока ефективност на инсталацията. С цел коректен избор на устройства е необходимо да се вземат предвид геометричната форма на помещението, височината му,
спецификите на протичащите процеси и видът на отделяните вредности, параметрите на въздушната среда и др.
Изборът на място на възухоразпределителните устройства е необходимо да бъде съобразен с ефекта на Коанда. Важно е въздухоразпределителните устройства да осигуряват добро размесване на нагнетявания и намиращия се в помещението въздух, да имат ниско аеродинамично съпротивление, да предлагат възможност за регулиране на параметрите на нагнатателната струя и т.н.Във вентилационната техника се използват разнообразни като конструкция устройства. Сред тях са: вентилационни отвори, вентилационни решетки и т.н., чрез които могат да се образуват различни струи – плоски, конични и други.

Вентилаторите – основен елемент от инсталацията
В балансираните вентилационни системи, поради организирането на смукателна и нагнетателна инсталация, се използва и смукателен, и нагнетателен вентилатор. Принципно, във вентилационната техника намират приложение и трите групи вентилатори – осови, центробежни и диаметрални, в различно изпълнение – в зависимост от предназначението им. Използваните вентилатори са с едностранно и двустранно засмукване, за ниско, средно и високо налягане, с напред или назад обърнати лопатки и др. В балансираните вентилационни системи, по отношение на смукателните инсталации широко приложение намират покривните вентилатори, а в нагнетателните – центробежните.Вентилаторите, предназначени за вентилационни системи, следва да отговарят на няколко изисквания. Сред тях са: възможност за плавно регулиране на
дебита, ниско ниво на генерираните шум и вибрации и равномерно скоростно поле на изхода. Обикновено, регулирането на дебита се постига чрез регулиране честотата на въртене или чрез дроселиране. Дроселирането е сред широко разпространените методи. Причина за това е лесната му реализация. Според редица специалисти, методът е икономически
неефективен. За регулиране на дебита при центробежните вентилатори се използват осови направляващи апарати, които се вграждат в тях. Стъпаловидната промяна на честотата на въртене осигурява и стъпаловидна промяна в аеродинамичните характеристики. При осовите вентилатори, стъпаловидната промяна на честотата на въртене, се постига чрез изменение на ъгъла на поставяне на работните лопатки.Вентилаторите обикновено се избират от каталог на производителя според типа, диаметъра на работното колело и честотата, с оглед осигуряване на зададените параметри за необходимо налягане и обемен дебит. Видът на вентилатора се съобразява с мястото за монтаж, създавания шум, видът на аеродинамичната
характеристика, проектния КПД и др.

Изграждане на въздухопроводната мрежа
За изграждане на една въздухоразпределителна мрежа е възможно използването на въздухопроводи от поцинкована или черна ламарина, алуминиева и медна ламарина, както и изкуствени материали, разработени на базата на PVC, PE,
полипропилен, полиуретан и др. Като форма, напречното сечение на въздуховода, би могло да е кръгло, правоъгълно, овално или плоскоовално. Обикновено се препоръчва кръглата форма, поради минималните загуби от триене. Фасонните части се конструират така, че да създават минимални съпротивления на преминаващия въздух. За свързване на отделните части на въздуховода се използват фланци, рейки, муфи. Възможно е и свързване чрез заваряване. С цел предотвратяване на пренасянето на вибрации, свързването на въздухопроводната мрежа към машини и движещи се елементи, се осъществява чрез участъци от еластичен въздухонепроницаем материал. Препоръчително е въздухопроводи, в които се очаква кондензация на водни пари, да се монтират под наклон. Основни изисквания при изграждане на въздухопроводни трасета е
съобразяването им с архитектурата на сградата. Препоръчително е въздухопроводите да не пресичат тръби или строителни елементи. Ако се налага такова пресичане, елементите се облицоват с оглед получаването на обтекаема форма и ненарушаване на плътността на въздухопровода. Не е желателно монтирането на нагнетателни решетки на главни въздухопроводи. Към въздухопроводната мрежа се включват и устройствата за регулиране на дебита на въздуха, за изхвърляне на въздух, за предотвратяването на пожар, както и за ограничаване разпространението на шум. Регулирането на дебита обикновено е чрез шибъри, клапи и жалузийни решетки. За предварителна обработка на подавания въздух, за охлаждането или загряването му, във вентилационните инсталации се използват калорифери и въздухоохладители.

Монтажни специфики на съоръженията
При изграждане на една вентилационната система предварително трябва да се предвиди точното местоположение и взаимното разположение на съоръженията. Сред възможните решения е поставянето им в подпокривното пространство, върху
самия покрив на сградата или в отделни, специално предназначени за тази цел, машинни помещения.Независимо от конкретното монтажно място е добре да се осигурят подходящи условия за обслужване и удобен достъп до съоръженията, защита от външни въздействия и ограничаване разпространението на генерирания при работата им шум. За постигане на тези изисквания е добре мястото на монтаж да се определи още на етапа на архитектурна планировка. Препоръчително е
предварително да се определят и местата, от които ще се взема пресен въздух и ще се изхвърля отработеният въздух.

Вземане и отвеждане на въздух от инсталацията
Като подходящи места за засмукване на пресен въздух се приемат озеленени, засенчени и защитени от вятъра площи, които по възможност са със северно изложение. Местата за вземане на пресен въздух се съобразяват и с разположението на отворите за изхвърляне на отработения въздух, посоката на преобладаващите ветрове, както и със зоната на аеродинамична сянка.Обикновено, височината на отворите, през които се засмуква пресен въздух, когато те са разположени над озеленен терен, е най-малко 1 m от терена до долния ръб на отвора, а при не озеленена площ – минимум 2 m. Когато отворите са разположени във външните стени на сградата, необходимата височина е поне 2 m, а концентрацията на вредни вещества не бива да превишава 30% от пределно допустимата концентрация (ПДК). Отворите за пресен въздух могат да се разположат и върху покрива на сградите, когато над него не се изхвърлят технологични отпадъци или отработен въздух, съдържащ вредни вещества. При наличие на такива, е препоръчително разстоянието между отворите за изхвърляне на отработен въздух и отворите за вземане на въздух да е по-голямо от 10 пъти еквивалентния диаметър на най-близкия изхвърлящ отвор, но не по-малко от 20 m. По принцип, разполагането на отворите за изхвърляне на отработения въздух е най-малко на 2 m над отворите за пресен въздух. Устройствата, които обикновено се използват за вземане и изхвърляне на въздух, са конфузори, дифузори, защитни жалозийни решетки и други. При избора им се вземат под внимание предимно хигиенните изисквания.Основният недостатък на балансираните вентилационни системи е значителното потребление на електроенергия. За решаването на този проблем и намаляване на енергийните разходи специалистите препоръчват използването на системи с рекуперация.