Вентиля́ция — процесс удаления отработанного воздуха из помещения и замена его наружным. В необходимых случаях при этом проводится: конденсионирование воздуха, фильтрация, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушение, ионизация и т. д. Вентиляция обеспечивает санитарно-гигиенические условия (температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха) воздушной среды в помещении, благоприятные для здоровья и самочувствия человека, отвечающие требованиям санитарных норм, технологических процессов, строительных конструкций зданий, технологий хранения и т. д.
Нужна ли в частном доме вентиляция? И зачем?
Качество воздуха должно в полной мере обеспечивать комфортное состояние человеческого организма. Это в один голос утверждают ГОСТы и СНиПы, регламентирующие параметры микроклимата в помещениях. К важнейшим факторам комфортного микроклимата относятся следующие показатели воздушной среды:
чистота и степень свежести воздуха;
температура и влажность воздуха.
Чтобы эти показатели всегда оставались в допустимых пределах, обустраивается система вентиляции в частном доме, схема которой индивидуально рассчитывается для каждого отдельного случая.
Перед вентиляцией ставятся две основные задачи:
удаление во внешнюю среду воздуха с повышенным содержанием пыли и углекислого газа;
приток чистого, насыщенного кислородом воздуха с улицы.
Какие требования к вентиляции ?
Базовыми показателями для проектирования вентиляционной системы служат нормы расхода поступающего воздуха и кратности воздухообмена, предусмотренные соответствующими СНиПами:
Вентиляционная система должна обеспечивать подачу воздуха в количестве не меньшем, чем требуется для комфортного нахождения в помещении людей. Для одного человека это 30 м³/час, если на него приходится площадь помещения больше чем 20 м² или 3 м³/час на каждый квадратный метр, если на одного человека выделено площади меньше 20 м².
Для жилых и связанных с ними помещений с определенным функционалом, расход воздуха определяется следующими нормами:
В жилую комнату должно поступать минимум 3 м³/час, на каждый квадратный метр площади.
В ванную и туалет – 25 м³/час.
В совмещенный санузел – свыше 50 м³/час.
На кухню – в зависимости от типа печи и количества конфорок: электрическая и газовая двухконфорочная – 60 м³/час; газовая четырехконфорочная – 90 м³/час.
Кратность воздухообмена частного дома должна быть в следующих пределах:
не менее одного объема в час, если в помещении постоянно находятся люди;
не менее одного объема в 5 часов (0,2 объема/час) для технических помещений.
Вентиляция бывает?
Все вентиляционные системы делятся на два основных типа:
Природная (конвективная или естественная) вентиляция. Циркуляция воздушных масс здесь происходит так же, как и в природе – под влиянием тяги, что возникает вследствие разности температур, а значит и давления воздуха в помещении и снаружи дома;
Искусственная (принудительная) система воздухообмена, которая осуществляется нагнетателями воздуха типа вентиляторов или компрессоров.
Естественная вентиляция – принципы функционирования и особенности
Принцип функционирования природной вентиляции это конвекция – движение теплых воздушных потоков в верхнюю часть помещения и замещение ушедших воздушных масс уличным холодным воздухом, который притекает снизу. Кроме разницы температур, здесь на скорость циркуляции воздуха еще влияет скорость ветра.
Ранее для поступления воздуха в дом использовались неплотности окон и дверей. Однако современные пластиковые окна лишены таких микрощелей и приходится целенаправленно монтировать в раме или стенах вентиляционные клапаны. В свою очередь, «отработанный» воздух уходит из дома через выводные каналы, расположенные в кухне, туалете и других комнатах.
Под неорганизованной естественной системой вентиляции понимается воздухообмен в помещении, происходящий за счёт разности давлений внутреннего и наружного воздуха и действий ветра через неплотности ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фрамуг и дверей.
Организованной естественной вентиляцией называется воздухообмен, происходящий за счёт разности давлений внутреннего и наружного воздуха, но через специально устроенные приточные и вытяжные проёмы, степень открытия которых регулируется. Для создания пониженного давления в вентиляционном канале может использоваться дефлектор.
У естественного воздухообмена отмечают следующие преимущества:
экономичность, так как для перемещения потоков воздуха не требуется дополнительное оборудование;
энергонезависимость;
безаварийность работы;
бесшумность.
К недостаткам относят:
слабая интенсивность воздухообмена, не всегда способная полноценно бороться с накоплением неприятных запахов или образованием конденсата;
слабая эффективность циркуляции вследствие зависимости тяги от высоты здания и времени года;
почти полная невозможность регулирования интенсивности воздухообмена (можно использовать заслонки, но они могут только уменьшить тягу, а значит, далеко не всегда помогают);
летом воздуха почти не двигается, поскольку температуры внутри дома и снаружи практически выравниваются;
большой отток тепла на улицу, что существенно повышает расходы на отопление;
при установке герметичных стеклопакетов, естественный приток воздуха практически прекращается.
необходимость дополнительно в окнах или наружной стене монтировать специальные приточные клапаны.
Особенности искусственной вентиляции
Циркуляция воздушных масс в системе искусственной вентиляции осуществляется принудительным путем за счет работы электромеханического оборудования. Свежий воздух с улицы через воздухозаборник поступает в вентиляционный блок, распределяющий воздух по комнатам жилого дома. Отработанный воздух принудительно отсасывается из помещений и через вытяжные воздуховоды выбрасывается на улицу.
В состав вентиляционного оборудования принудительной циркуляции входят следующие элементы:
Вентилятор представляет собой механическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по воздуховодам системы вентиляции. По конструкции и принципу действия вентиляторы делятся на канальные (круглые и прямоугольные), крышные, осевые (аксиальные), центробежные (радиальные) и тангенциальные (диаметральные), батутные и т. д.
Осевой вентилятор с электродвигателем для охлаждения компьютера
Осевой вентилятор представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе (обечайке) колесо из консольных лопастей, закреплённых на втулке под углом к плоскости вращения. Рабочее колесо как правило насаживается непосредственно на ось электродвигателя.
При вращении колеса воздух захватывается лопастями и перемещается в осевом направлении. При этом перемещение воздуха в радиальном направлении практически отсутствует.
Осевые вентиляторы имеют больший КПД по сравнению с радиальными и диаметральными. Такие вентиляторы, как правило, применяют для подачи значительных объёмов воздуха при малых аэродинамических сопротивлениях вентиляционной сети.
Центробежный (радиальный) вентилятор представляет собой расположенное в спиральном кожухе лопаточное (рабочее) колесо, при вращении которого воздух, попадающий в каналы между его лопатками, двигается в радиальном направлении к периферии колеса и сжимается. Под действием центробежной силы он отбрасывается в спиральный кожух и далее направляется в нагнетательное отверстие.
В зависимости от назначения вентилятора, лопатки рабочего колеса изготавливают загнутыми вперёд или назад. Количество лопаток бывает различным в зависимости от типа и назначения вентилятора. Применение радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, даёт экономию электроэнергии примерно 20 %. Также они легко переносят перегрузки по расходу воздуха. Преимуществами радиальных вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр колеса, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум.
Диаметральный (тангенциальный) вентилятор состоит из рабочего колеса барабанного типа с загнутыми вперёд лопатками и корпуса, имеющего патрубок на входе и диффузор на выходе. Действие диаметральных вентиляторов основано на двукратном поперечном прохождении потока воздуха через рабочее колесо.
Используются в основном в кондиционерах (внутренние блоки сплит-систем) и тепловых завесах. В вентиляционных сетях диаметральные вентиляторы используются крайне редко.
Фильтры очистки воздуха служат для очистки приточного воздуха, а в некоторых случаях и вытяжного воздуха.
Существует множество типов конструкций воздушных фильтров. Принцип действия, конструкция и материал фильтра зависят от требуемых параметров воздуха.
В вентиляционных системах воздушные фильтры классифицируются по степени очистки воздуха. Чем меньше частички пыли, эффективно улавливаемые фильтром, тем выше его класс очистки. Помимо класса очистки, важными параметрами фильтров являются их пылеёмкость и аэродинамическое сопротивление.
Шумоглушитель. Установка в систему вентиляции шумоглушителей является одной из эффективных мер по снижению аэродинамического шума в воздушном потоке. Наиболее часто применяемые шумоглушители конструктивно делятся на пластинчатые и трубчатые. Главная их особенность — наличие развитых поверхностей, облицованных звукопоглощающим материалом минеральная вата, стекловолокно и прочее). Чаще всего шумоглушитель устанавливается на определённом расстоянии между вентилятором и магистральным воздуховодом на границе естественной преграды шума (любая звуковая преграда).
Необходимость установки шумоглушителя в вентиляционной системе должна быть подтверждена специальным акустическим расчётом.
Воздухонагреватель/калорифер. В современных зданиях система вентиляции, как правило, работает совместно с системой отопления здания, а в некоторых случаях полностью её заменяет. Для подогрева воздуха в вентиляционных системах используются воздухонагреватели. Большинство воздухонагревателей в вентиляционных системах — водяные либо электрические.
Водяные воздухонагреватели это по сути теплообменники, в которых воздух получает тепло от горячей воды, нагретой в отопительном котле или поступающей из центральной теплосети.
Электрические воздухонагреватели питаются от электросети и преобразуют электрическую энергию в тепловую.
Кроме активных воздухонагревателей применяются пассивные системы рекуперации тепловой энергии. Рекуперация осуществляется за счёт теплообмена между вытяжным каналом и притоком. Теплообмен может производиться при помощи нескольких основных типов теплообменников:
перекрестноточный пластинчатый рекуператор, в котором несмешивающиеся воздушные потоки притока и вытяжки текут по многочисленным каналам с общими для разных потоков стенками — рекуперация тепла по разным данным может составлять от 70 до 85 %;
роторный рекуператор, в котором теплообмен происходит в роторе, при этом происходит частичное смешение приточного и вытягиваемого воздуха — степень рекуперации тепла аналогична показателям пластинчатого рекуператора;
рекуператор с промежуточным теплообменником, в котором линии притока и вытяжки разнесены в пространстве на некоторое расстояние, а перенос тепла между вентканалами осуществляется путём перекачки жидкого теплоносителя между индивидуальными теплообменниками в каналах — степень рекуперации тепла в таких системах достигает 50-60 %, но бывает оправдана, когда необходимо гарантированно исключить воздухообмен между вытяжкой и притоком.
Еще в современных системах к перечисленному оборудованию может добавиться рекуператор – устройство, которое за счет отбора тепла у выводящегося наружу воздуха, нагревает поступающий.
При монтаже вентиляционной сети потребуются:
воздухоотводы;
решетки воздухозаборные, диффузоры, анемостаты.
Преимущества искусственной вентиляции:
автономная работа, не зависящая от условий окружающей обстановки (температуры и давления, высоты здания);
возможность доведения параметров подаваемого в дом воздуха до необходимых значений, для создания комфортного микроклимата (очистка от пыли, подогрев/охлаждение, увлажнение/осушение).
К недостаткам относят:
энергозависимость технических средств и значительные затраты энергоресурсов на подогрев большого объёма приточного воздуха, обеспечивающего необходимую кратность воздухообмена, особенно в зимний
значительные расходы на приобретение оборудования;
необходимость регулярного эксплуатационного обслуживания.
Смешанный тип вентиляции
Если нет необходимости устраивать принудительное вентилирование во всех помещениях дома, то можно рассмотреть вариант со смешанной вентиляцией. Так принято называть совместное применение естественной циркуляции с установкой механических вытяжек и вентиляторов. Обычно принудительную вентиляцию используют на кухне или в санузлах, а воздухообмен в остальных помещениях происходит естественным способом.
Как работают вентиляции?
В практике обустройства вентиляционных устройств, в зависимости от выполняемых функций, определены четыре вида вентиляции:
Приточная вентиляция. Приточной системой вентиляции называется система, подающая в помещение определённое количество воздуха, который так же может подогреваться в зимний период. в частном доме – подает воздух с улицы в помещение. Когда в доме установлены стеклопакеты, то используется режим «микропроветривания» или специальные клапаны.
Но интенсивность поступления воздуха зависит от погодных условий и не всегда способна обеспечить комфортный микроклимат. Для искусственной вентиляции устанавливаются дополнительные вентиляционные каналы и приборы, очищающие уличный воздух и нагревающие его до комнатной температуры, используя электрический или водяной калорифер.
Вытяжная вентиляция. Вытяжная вентиляция служит для удаления из помещения отработанного воздуха, а также продуктов сгорания природного газа от газовых плит. В частном доме – удаляет «отработанный» воздух из дома на улицу. Если не нужна большая интенсивность воздухообмена, то обходятся средствами естественной вентиляции через готовые вентиляционные каналы.
Но из-за явных недостатков естественной вентиляции, чаще обустраивают принудительные вытяжки c вытяжными вентиляторами. Их устанавливают как в вентиляционных каналах, так и в запотолочном пространстве.
Приточно-вытяжная вентиляция. В доме – в этом случае организовываются два параллельных разнонаправленных воздушных потока. Первый – это подача насыщенного кислородом воздуха в помещение, а второй – вывод «отработанного» воздуха наружу.
Воздушная климатическая система (воздушное отопление) в доме – в этом случае внутри дома устраивается циркуляция внутреннего воздуха с подмесом в него приточного воздуха и удалением вытяжного воздуха из санузлов и технических помещений.
Преимущество такой системы в том, что на приток надо значительно меньше свежего воздуха (по 60 м³/ч на жильца) и соответственно меньше воздуха удаляется через вытяжку вместе, а значит и меньше тепла уходит зимой из дома.
Кроме этого, легко можно организовать подогрев или охлаждение циркулирующего в доме воздуха, его очистку и увлажнение, т.е. можно обойтись без традиционной водяной системы отопления и кондиционирования
Какие бывают типы систем по способу организации воздухообмен?
Общеобменная вентиляция
Общеобменная система вентиляции предусматривается для создания одинаковых условий и параметров воздушной среды (температуры, влажности и подвижности воздуха) во всём объёме помещения, главным образом в его рабочей зоне (1,5—2,0 м от пола), когда вредные вещества распространяются по всему объёму помещения и нет возможности (или нет необходимости) их уловить в месте образования.
Местная вентиляция
Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определённые места (местная приточная вентиляция) и загрязнённый воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).
Местная приточная вентиляция может обеспечивать приток чистого воздуха (предварительно очищенного и подогретого) к определённым местам. И наоборот, местная вытяжная вентиляция удаляет воздух от определённых мест с наибольшей концентрацией вредных примесей в воздухе. Примером такой местной вытяжной вентиляции может быть вытяжка на кухне, которая устанавливается над газовой или электрической плитой. Чаще всего используются такие системы в промышленности.
Аварийная вентиляция
Аварийная система вентиляции устанавливается в помещениях, где возможен неожиданный выброс чрезвычайно опасных вредных веществ в количествах, значительно превышающих ПДК, с целью их быстрого удаления. Аварийная вентиляция необходима для удаления газа в помещениях с газововым пожаротушением, для удаления газа после работы системы.
Противодымная вентиляция
Противодымная система вентиляции устанавливается в производственных зданиях, где применяются технологии с повышенной пожароопасностью, и служит для обеспечения эвакуации людей. С помощью этой системы подаётся необходимое количество воздуха, препятствующего распространению дыма в помещении. Система работает в начальной стадии пожара.
Какие бывают Типы систем по конструктивному исполнению?
Канальная вентиляция
Канальные системы вентиляции имеют сеть воздуховодов для перемещения воздуха.
Бесканальная вентиляция
При бесканальной системе вентилятор устанавливают в стене, перекрытии.
Какие бывают Воздуховоды?
Противопожарные и регулирующие клапаны
Клапан противопожарный — автоматически и дистанционно управляемое устройство для перекрытия вентиляционных каналов или проёмов в ограждающих строительных конструкциях зданий, имеющее предельные состояния по огнестойкости, характеризуемые потерей плотности и потерей теплоизолирующей способности:
нормально открытый (закрываемый при пожаре);
нормально закрытый (открываемый при пожаре);
нормально закрытый (открываемый при пожаре);
Регулирующий клапан предназначен для использования в системах отопления, кондиционирования, вентиляции и служит для регулирования, перекрытия или изменения направления потока воздуха в вентиляционных каналах.
Корпус клапана — неподвижный элемент конструкции клапана, который устанавливается в монтажном проёме ограждающей конструкции или на ответвлении воздуховода.
Заслонка клапана — подвижный элемент конструкции клапана, установленный в корпусе и перекрывающий его проходное сечение.
Привод клапана — механизм, обеспечивающий перевод заслонки в автоматическом и дистанционном режимах в положение, соответствующее его функциональному назначению. Привод клапана является исполнительным механизмом.
Пружинный привод с тепловым замком
Пружинный привод с тепловым замком дешевле остальных и не требует дополнительной автоматики и подвода электропитания.
Однако он имеет ряд существенных недостатков:
срабатывание привода происходит только после расплавления теплового замка, для этого необходимо, чтобы горячие продукты горения достаточно длительное время проходили через клапан и омывали тепловой замок. Привод в результате этого имеет большую инерцию и срабатывает не в начале пожара, а значительно позже;
невозможно включение привода от внешнего устройства. Это не позволяет периодически проверять работоспособность клапана и включать его в случае пожара вручную;
после срабатывания требуется замена клапана или его теплового замка, в результате после однократного срабатывания система оказывается незащищённой.
Пружинный привод с электромагнитной защёлкой
Нормально закрытый клапан с электромагнитной защёлкой системы дымоудаления в рабочем положении. Защёлка при срабатывании освобождает заслонку и под действием пружины клапан переходит в рабочее положение. Возврат заслонки в исходное положение после срабатывания клапана производится вручную
Электромеханический (электромоторный) привод с возвратной пружиной
Управляющим сигналом на срабатывание клапанов является снятие напряжения с привода, после чего возвратная пружина переводит заслонку в рабочее положение. Подача напряжения на привод электродвигателя переводит заслонку в исходное положение и удерживает её, потребляя при этом незначительную мощность.
Электромеханический (электромоторный) реверсивный привод
При смене полярности напряжения на электромоторе происходит изменение положения заслонки на противоположное. Применяется в основном в автотехнике, например заслонки системы климат-контроля. Часто установлены концевые выключатели для отключения питания электромотора в конечном положении заслонки. Установить промежуточное состояние привода невозможно: только полностью открыт или закрыт.
Электромеханический (электромоторный) привод с цифровым (микропроцессорным) управлением
Применяется в «умных» системах вентиляции зданий. В основном управление осуществляется постоянным напряжением 0…10 Вольт постоянного тока. Данный тип привода позволяет открывать заслонку на необходимую величину и тем самым регулировать поток воздуха и пропускную способность. Часто самодельные устройства подобного типа используются в самодельных инкубаторах, рекуператорах и иных системах.