2.3.Електропривід вентиляційних установок

Під вентиляцією розуміють організований і регульований повітрообмін або процес забезпечення видалення з робочих приміщень забрудненого повітря та подачу на його місце чистого, згідно умовам мікроклімату.

Системи вентиляції (СВ) - це сукупність вентиляційного обладнання та установок, організованих за одним принципом повітрообміну в робочій області приміщення. Вони включають в себе як комплекс пилоочисних  установок (повітропроводів), так і припливно витяжних пристроїв.

Канальна вентиляція має на увазі наявність вентиляційних каналів, по яких повітря транспортується і подається (або навпаки відводиться) в певні місця робочих приміщень.

Штучна (механічна) вентиляція застосовується на виробництвах. У цій системі використовується вентилятор, фільтр, повітронагрівач та  інші елементи, що дозволяють переміщати, очищати і нагрівати повітря, такі системи можуть підтримувати комфортні умови в обслуговуваних приміщеннях незалежно від пори року і умов довкілля.

Набірна система вентиляції збирається з окремих компонентів, таких як вентилятори, заслінки, фільтри, систем управління і автоматики та ін. Така система зазвичай розміщується у великих виробничих приміщеннях.

Системи вентиляції забезпечують і підтримують допустимі параметри робочого середовища за своїми характеристиками можуть класифікуватися по:

• конструктивними особливостями (організації та підтримки повітрообміну);
• по призначенню (витяжні та припливні);
• сфера застосування

1. Принципи функціонування

Вентиляція в квартирах, складах та інших типів природного та штучного типів могла б мати більш високу ефективність, якби за нею належним чином доглядали. Повітроводи забиваються, фільтри не очищаються, хоча робити це необхідно. У підсумку в закладах, приміщеннях застоюються повітряні маси, з якими природна вентиляція не справляється. Бруд, пил, забиті фільтри, засмічені повітроводи погіршують ситуацію в приміщеннях. Вирішити проблему можна за допомогою організації вентиляції в адміністративних будівлях.

Ускладнюють природну вентиляцію складні погодні умови. Якщо вітер сильний, відпрацьованому повітрю буде складно вийти з повітряної труби (його переміщення можливе тільки завдяки припливної вентиляції). Забруднені маси підуть назад в приміщення. Нагадуємо, що закриті вікна герметичні і ніяк не впливають на оновлення повітря. Щоб останній надходив в квартиру, необхідно відкривати вікна для провітрювання якомога частіше. Також, коли природна вентиляція не справляється, допоможуть витяжні вентилятори.

У тих випадках, коли опалення та вентиляція мають комбінований тип конструкції, можна вибрати 1 з 2 способів вирішення проблеми. Оптимальним і найбільш сучасним варіантом можна назвати використання припливно-витяжної установки з рекуператором. Більш складний і технічно недосконалий шлях - використання класичної канальної системи кондиціонування. Її вбудовують в припливне канал або використовують підмішування повітря із зовнішнього середовища.

В такому обладнанні опалення, вентиляція і кондиціювання повітря здійснюються в комплексі, завдяки автоматизованому управлінню можна регулювати мікроклімат в приміщеннях. Готове рішення не вимагає адаптації компонентів один до одного.

Припливно-витяжна вентиляція і кондиціювання в цьому випадку здійснюються одночасно, а теплі потоки відпрацьованого повітря, проходячи через рекуператор, допомагають підігрівати входять маси до бажаної температури. Таке обладнання має тривалий термін служби. З його допомогою вентиляція і кондиціювання в квартирі, заміському будинку, нежитловому просторі буде організовано в повній відповідності з діючими санітарно-гігієнічними вимогами.

2 Складові частини припливно-витяжної вентиляції:

• вентилятори;
• повітряні фільтри;
• очищувач повітря;
• шумопоглинач;
• частотний перетворювач;
• двигун;
• Клапани.

Вентилятор є основою всіх систем штучної вентиляції. Підбір вентилятора виконується з урахуванням основних параметрів: продуктивність, підлягає кількість  подачі повітря, що подається при повному тиску. Також по конструктивним параметрам вентилятора поділяють на відцентрові та осьові.

Забезпечення якісної продуктивності виконують осьові вентилятори, але проблемою є те що в них низький тиск, тобто, на шляху подачі повітря зустрічається перешкоди такі як (довгі повітропроводи, багато поворотів та ін.) Тому у всіх системах вентиляції застосовуються радіальні вентилятори, вони відрізняються високим тиском створеного потоку повітря.

Складові системи вентиляцій залежить від їх типу. Примітивний ланцюг складається з таких компонентів які показані на рис 1.1:

 Рисунок 1.1 – Типова схема вентилятора

Ці всі пристрої є окремими елементами, але вони можуть бути об’єднані між собою та складати більш великий агрегат:

• нагрівач (може бути як окремою частиною так і секційною)
• фільтри;
• зволожувач;
• вхідні решітки;
• засланки та ін.

Відцентрові вентилятори - принцип їх дії такий: спочатку повітря надходить у вхідний отвір, потім, за рахунок обертання лопатки колеса, розташованого в спіральному кожусі, він потрапляє в канали між лопатками колеса, де переміщається під дією відцентрової сили (звідси і назва вентилятора), і, нарешті, збирається кожухом і направляється в випускний отвір. Відцентровий або радіальний вентилятор складається з трьох основних частин:

• Колесо з лопатками
• спіральний кожух
• Станина з валом і підшипниками.

Для того щоб привести вентилятор в рух використовується електричний двигун. В свою чергу колесо вентилятора - його основний елемент, складається з лопаток, переднього і заднього дисків, а також ступні. Кількість лопаток і то, як вони загнуті - вперед або назад залежить від мети використання відцентрового вентилятора.

Колесо з лопатками, загнутими назад, більш економічні, вони споживають на 20% менше електрики і добре справляються з перевантаженнями по витраті повітря. Але і у вентиляторів з лопатками, загнутими вперед, є свої переваги. Так, вони менше галасують за рахунок більш низької частоти обертання, а також відрізняються меншим розміром колеса, а значить і корпусу.

Залежно від повного тиску, створюваного при переміщенні повітря, відцентрові вентилятори ділять на 3 групи:

• Високого тиску - 3000 - 12 000 Па
• Середнього тиску - 1000 - 3000 Па
• Низького тиску - до 1000 Па.

В першу чергу, вибираючи відцентровий вентилятор, слід враховувати з якою середовищем він буде взаємодіяти.

 

Рисунок 1.2 – Відцентровий вентилятор

          Круглий канальний нагрівач – використовується як головний підігрівач повітря в приточній системі вентиляції, або як другорядний підігрівач в окремо запланованих приміщеннях, де потрібно індивідуально регулювати температуру. Перевагами даних нагрівачів є: великій вибір діапазону потужності до 24 кВт, в цих агрегатах використовуються високоякісні  нагрівальні елементи з нержавіючого металу, сам корпус виготовлено з листового металу з покриттям (алюмінієм та цинком), резинові ущільнювачі для з’єднання  з круглими повітропроводами, присутній захист від перенагрівання з автоматичним та ручним регулюванням.

         В якості нагрівальних елементів, в канальних нагрівачах для круглих труб, встановлені так звані тени високої якості. Ступінь захисту корпусу становить ІР43.

При підключенні канального нагрівача необхідно передбачити блокування або по роботі вентилятора, або де проходить через калорифер потоку повітря. Подача напруги до електричного нагрівача повинна припинятися при зупинці вентилятора або відсутності потоку повітря. Можлива установка диференціальних датчиків тиску, які будуть підтверджувати роботу вентилятора і давати сигнал на включення / вимикання нагрівача. Мінімально допустима швидкість руху повітряного потоку в корпусі нагрівача НК повинна бути не менше 1,5 м / с. Дані нагрівачі створені для отримання на виході максимальної температури повітря - 40 ° С. Канальний нагрівач можна побачити на рис 1.3.

Рисунок 1.3 – круглий канальний нагрівач

Повітряний клапан - сучасний житловий або промисловий об'єкт неможливо прийняти в експлуатацію без наявності системи вентиляції. Невеликі повітряні клапани для установки в квартирах і величезні агрегати з підігрівом і електроприводом для промислових і адміністративних будівель виконують важливу задачу - вони регулюють обсяг подачі і виведення повітряного потоку.

Незалежно від розміру, всі повітряні заслінки мають просту конструкцію: металевий корпус круглого або прямокутного перерізу і вал, на який встановлена ​​алюмінієва заслінка. Привід, що приводить в дію вал і заслінку або жалюзі, також є складовим елементом даного механізму. Він може бути ручним або електричним.

У багатьох випадках встановлюють таку модифікацію, як зворотний клапан. Це оптимальне рішення, якщо існує необхідність видалення відпрацьованого повітря з приміщення або ж для влаштування цілорічної вентиляції. Специфічна особливість цього виду повітряних клапанів для вентиляції - наявність пружини, за допомогою якої заслінка перекриває доступ повітря в протилежному напрямку. Елемент може бути виконаний як в звичайному форматі (для загального призначення), так і у вибухозахищеному варіанті. При виробництві останніх захист від вогню та іскор роблять більш високою.

Для оптимальної циркуляції повітряного потоку в квартирах і житлових будинках встановлюють лічильники води типу «метелик», які отримали свою назву завдяки центрально розташованої осі і розміщеним на ній двом заслінкам. Ці пелюстки встановлені таким чином, що під напором повітря, що нагнітається вони складаються разом, відкриваючи тим самим доступ повітряному потоку. При непрацюючому ж вентиляторі лопаті повністю перекривають простір всередині корпусу, перешкоджаючи руху повітря в зворотному напрямку.

Дросель клапан, навпаки, обладнаний цільної металевої заслінкою, круглої або квадратної, закріпленої на осі у вентиляційному каналі. Лопать даної моделі зафіксована і не має вільного обертання осі, на відміну від інших модифікацій. Регулювати потік повітря можна поворотом рукоятки, закріпленої на зовнішній стороні клапана, встановлюючи заслонку від горизонтального до вертикального положення. Однак, для повного перекриття потоку повітря дана модель не призначена, оскільки навіть через вертикально зафіксовану лопата проходить близько 10% повітряного потоку. Повітряний клапан зображено на рисунку 1.4.

 

 

Рисунок 1.4 – Повітряний клапан

 Системи вентиляції та її класифікація

Підтримка повітря в приміщенні та її організація проводиться шляхами вилучення з повітря шкідливих сумішів, такі як (хімічні домішки, забруднювання повітря та інші суміші), які можуть бути вилучені тільки одним шляхом, це рециркуляція свіжого повітря та подання його в систему вентиляції в рівних пропорціях.

Такі системи як витяжні, являють собою великий механізм який вилучає забруднене повітря,  така система встановлюється  майже для всіх приміщень, де в системі вентиляції є вентилятор та системи витягу повітря, встановлення їх один навпроти іншого (дзеркальне розташування). В таких системах є багато недоліків в більшості  обсягу видалення кисню та тепла з робочого місця. Основними вимогами витяжної системи до її підключення це, встановлення труби з зворотнім відтоком на вулицю. Загальна довжина труби не має бути більшою за 4-5 м. а діаметр її складати 120 та 150 міліметрів.

Системи припливного призначення використовуються у вентиляції з опаленням робочих місць ( в адміністративних складських будівель). Ці системи кращі тим що вони забезпечують прихід повітря з вулиць в саме приміщення  способом примушення, регулювання кількості свіжого повітря, що нагрівається та очищує від шкідливих хімічних домішок та запахів. Загальна більшість існуючих систем має здатність підтримувати оптимальний рівень температури.

Та остання з систем є припливно витяжні, ці системи є ефективними для використання їх в адміністративних, житлових, промислових та громадських приміщень. Коли застосовується ця система вона є не тільки ефективною з точки зору економічною, але і з санітарної, а це дозволить значно знизити зайві витрати на опалення оскільки в цій системі використовується рекуперація тепла.

Для технологічних складських  приміщень передбачені окремі припливновитяжні установки. Припливні установки прийняті фірми «Вентс». Розміщення вентиляційних установок для технологічних приміщень передбачається в вентиляційних камерах розташованих в підвалі або в окремій кімнаті. Припливно-витяжні установки до складу установок входять пластинчаті рекуператори теплоти витяжного повітря.

Нагрівання припливного повітря здійснюється за рахунок повітронагрівачів, що входять до складу установок. Теплоносій - вода з параметрами 80-60 °С.

Витяжка з виробничих приміщень  передбачена загально-обмінна та від місцевих відсмоктувачів окремими вентиляторами. Витяжний вентилятор системи місцевих відсмоктувачів передбачається у спеціальному виконанні з можливістю легкого очищення від шкідливих відкладень.

Для запобігання розповсюдження запахів із виробничої зони  передбачено наступні заходи:

- влаштування окремих витяжних систем для складу, місцевих відсмоктувачів, та інших виробничих приміщень;

- В цеху забезпечується розрідження за рахунок подавання безпосередньо в цех 40% припливного повітря, призначеного для його вентиляції із подаванням залишку припливного повітря через складське приміщення;

 - витяжні вентилятори встановлюються на покрівлі.

Ступінь вогнестійкості транзитних повітроводів має відповідати нормативним значенням. При необхідності на місцях проходу транзитних повітроводів через стіни, перегородки і перекриття будівель слід встановлювати вогнезатримуючі клапани, ущільнювати місця проходу негорючими матеріалами, забезпечуючи нормовану межу вогнестійкості огорожі, що перетинається.

Повітропроводи припливних та витяжних систем виконуються з оцинкованої сталі та прокладаються в шахтах із будівельних конструкцій. Повітроводи системи загально обмінної вентиляції виконуються класом «А». Витяжні системи від складських приміщень та загальних туалетів виконуються з повітропроводів класу «В». Проектом передбачається можливість встановлення систем кондиціонування повітря у вигляді зовнішніх блоків з відповідним шумовими характеристиками, що не перевищують нормативних значень. При використанні кондиціонерів передбачено застосування озонобезпечного фреону R410А.

2. Класифікація систем управління вентиляції

         Загальними параметрами повітря в складських приміщеннях є: підтримання температури, вологості, швидкість подачі свіжого повітря, загазованість, задимленість.

         Для створення зручного повітряного середовища в адміністративних будівлях здійснюється шляхом видалення всіх шкідливих залишків пилу та хімічної загазованості і додавання притоку свіжого повітря з попереднім підігрівом, охолодженням та фільтрацією через вентиляційну систему.

         Оптимальним параметром свіжого повітря є сукупність певних умов, які найбільше сприяють для самопочуття людина на виробництві, що покращує її працездатність, або для умов правильного технологічного процесу, так звана (технологічна вентиляція).  Для параметрів внутрішнього повітря для складських приміщень розраховують, дивлячись на технологічний процес роботи, від якої залежить якість продукції, то одним із факторів являється вимоги технологічного процесу. В інших випадках якщо продукція залежить від людської праці, то забезпечують комфортні умови для праці в таких приміщеннях.

2.1 Якісне регулювання систем кондиціонування та вентиляції

Всамих техніках кондиціонування застосовують два регулювання, це кількісне та якісне. Коли відбуваєтьсякількісне  регулювання його необхідний стан киснювідбувається шляхом зміни витрати повітря при постійних його параметрах. Кількісне регулювання використовується в складних системах, а в однозональні  - якісні. Для отримання оптимальногорезультату параметри вентиляції можуть бути використаніцих два зазначених метода.Підтримування  температури в багатьох приміщеннях здійснюється по датчикам температури, що розташовуються в середині приміщення, яке обслуговується. Вологість повітря регулюється датчиками по вологості в зазначених місцях приміщення  (пряме регулювання) або по температурі точки  повітря після камери (непряме регулювання).

При регулюванні вологості по температурі точки роси необхідно в лінію обробки повітря ставити два нагрівача ВН1 і ВН2. Повітря нагрівається, доводиться в камері зрошення ОК до параметрів, близьких до температури точки роси припливного повітря. Датчик температури Т2, встановлений після камери зрошення, регулює потужність першого повітронагрівача так, щоб температура повітря після камери зрошення стабілізувалася в області точки роси.

 

Рисунок 2.1– Схема автоматизації прямоточної вентиляції

 Повітронагрівач другого підігріву, встановлений після камери зрошення, доводить до необхідної температури припливного повітря.Таким чином, непряме регулювання вологості прямотоку повітря здійснюється терморегуляторами без прямого вимірювання вологості. При комбінованому регулюванні вологості повітря поєднують пряме і непряме регулювання. Такий метод використовується в системах кондиціонування, мають обхідний канал навколо камери зрошення, і називається методом оптимальних режимів.

У холодний період зовнішнє повітря з параметрами НЗМ необхідно довести до однієї з точок безлічі П. Очевидно, що мінімальні витрати (найкоротший шлях) будуть в тому випадку, якщо В цьому випадку зовнішнє повітря необхідно нагріти в підігрівачі першого підігріву (ВН1, рис. 2.2) до точки (H 'зм), зволожити адіабатною по лінії (H' зм → КЗМ) при (h к зм = const), а потім нагріти підігрівачем другого підігріву (ВН2) до температури точки (П3) (процес Hзм → H 'зм → КЗМ → П3). При адіабатичному процесі зволоження повітря зволожується до (95-98%). Точка КЗМ, що знаходиться на перетині лінії (d3) і кривої відносної вологості (95-98%), є точка роси припливного повітря (П3).

У міру підвищення температури зовнішнього повітря інтенсивність нагріву ВН1 буде зменшуватися, але послідовність обробки повітря збережеться (H1 → H '1 → КЗМ → П3). При досягненні зовнішнім повітрям   н> h к зм необхідність підігрівача першого підігріву ВН1 відпадає. У цьому випадку зовнішнє повітря потрібно тільки зволожити і підігріти в (ВН2). Очевидно, що найкоротший шлях обробки повітря буде (H 'зм → КЗМ → П3) або, наприклад, (Hпер → Кпер → П5). При подальшому збільшенні температури зовнішнього повітря точка П5 буде пересуватися по лінії (П3П2П1) і досягне точки (П1), яка сигналізує про необхідність переходу на обробку повітря за технологією теплого періоду. Діапазон температур зовнішнього повітря в межах зміни ентальпії від (h к зм) до (hкл) є перехідний період.

Можна виключити другий підігрів за рахунок змішування частини нагрітого зовнішнього повітря з зволоженим повітрям після камери зрошення (рис. 2.3).

 

Рисунок 2.3– Схема автоматизації прямоточної системи вентиляції з одним підігрівом

 

У цьому випадку зовнішнє повітря нагрівають до точки (Hзм), зволожують в зрошувальній камері (H '' зм → К '' зм) до 95%, а потім змішують нагріте повітря з зволоженим повітрям в такому співвідношенні, щоб точка суміші збіглася з точкою П3. Ця операція може виконуватися по датчику температури, або по датчику вологості після камери змішання.

Найпростіший спосіб зволоження - використання парогенераторів. В цьому випадку нагрів виробляють першим підігрівачем до точки П '3, а потім зволожують по ізотерми до точки П3. Однак застосування парогенераторів економічно невигідно через великого споживання електроенергії. Застосування стільникового зволожувача дає значне зниження енергоспоживання. Так, споживана потужність на зволоження в відносних одиницях складає:

• Зволоження в зрошувальній камері - 5;
• Парове зволоження - 80;
• Стільникове зволоження - 1.

У теплий період граничні параметри зовнішнього повітря - точка (Нл). Очевидно, що мінімальні витрати при переході з точки (Нл) до зони (П) будуть в тому випадку, якщо вибрати кінцеву точку (П1). Повітря з параметрами (Нл) необхідно піддати охолодженню і осушенню. Цей процес можна реалізувати за допомогою холодильної машини (процес Нл → П1) або камери зрошення. В останньому випадку повітря охолоджується за рахунок холодної води камери зрошення і осушується по лінії (Нл → Kл), а потім підігрівається в (ВН2) по лінії (Kл → П1).

Для реалізації всіх періодів роботи кондиціонера необхідно після камери зрошення встановити два датчика температури: один (Т3), налаштований на температуру точки роси холодного періоду (tк зм), другий (Т2) - на температуру (tкл) точки роси теплого періоду.

Датчик Т3 в холодний період, регулюючи теплопродуктивність нагрівача ВН1, забезпечує підігрів повітря до ентальпії (h к зм) і адіабатичне зволоження повітря в камері зрошення до вмісту вологи припливного повітря (d3). Терморегулятор (ТС4), датчик якого розташований в приміщенні, стабілізує температуру другого повітронагрівача (ВН2), забезпечуючи температуру припливного повітря, що дорівнює (tП3). Таким чином, спільні дії двох терморегуляторів (ТС3) і (ТС4) забезпечують стан припливного повітря (ПЗ).

У перехідний період повітронагрівач (ВН1) вимикається. Зовнішнє повітря надходить в камеру зрошення. За сигналами датчика (Т3) регулюється потужність підігрівача (ВН2), що виводить параметри припливного повітря в точку (П5), що знаходиться на лінії (П3П2П1).

Регулювання параметрів повітря в теплий період здійснюється за допомогою датчика (Т2), встановленого після камери зрошення. Цей датчик через регулятор підтримує витрата холодної води через камеру зрошення таким чином, щоб температура води в камері зрошення забезпечила процес (Нл → Kл). Регулятор (ТС4), розташований в приміщенні, регулює продуктивність нагрівача, нагріваючи повітря до (tП1). Таким чином, в теплий період необхідний стан припливного повітря досягається терморегуляторами (ТС2 і ТС4).

В режимі регулювання вологості по точці роси припливного повітря відбувається деяке коливання вологості повітря. Однак температура підтримується терморегулятором (ТС4) досить точно.

2.2 Автоматизація систем вентиляції з рециркуляцією повітря

На рис. 2.4показана ​​схема центрального кондиціонера з рециркуляцією повітря. З метою зменшення втрат тепла (холоду) частина видаляється надходить в камеру змішування (КЗ), де змішується зі свіжим припливним повітрям. Температура змішаного повітря визначається температурою зовнішнього і видаляється, а також їх кількістю.

Рисунок 2.4–Схема автоматизації вентиляції з рециркуляцією повітря

Регулювання кількості змішаного і припливного повітря проводиться за допомогою трьох заслінок: припливної (ПЗ), витяжний (ВЗ) і рециркуляційної  (РЗ). Заслінки в припливно і витяжному каналах повинні працювати синхронно, а в рециркуляційному каналі – не синхронно щодо витяжної і припливної. Це дозволяє реалізувати будь-яку ступінь рециркуляції від 0 до 100%. При повністю відкритих припливної та витяжної заслінках і повністю закритою рециркуляційної заслінки система перетворюється в прямоточну (ступінь рециркуляції 0%). При повністю закритих припливної та витяжної заслінках і повністю відкритою рециркуляційної заслінки ступінь рециркуляції складе 100%.

 

2.3 Кількісне регулювання системи кондиціонування та вентиляції

На рис. 2.5приведена схема регулювання багатозадочного ВКВ зміною витрати припливного повітря. До подачі в приміщення проводиться попередня підготовка повітря. Далі повітря пересувається в приміщення де асимілюється тепло та волога. При цьому в кожне приміщення подається різна кількість повітря, яку система змінює автоматично регулюючи  по датчикам, які розташовані в середині  приміщення (схематично не показано).

 

Рисунок 2.5 – Прямоточна система кондиціонування повітря

 У цій системі потрібнокерувати вхідними та вихідними заслінками в кожному приміщенні, незалежно від стану заслінки в іншому  приміщенні, причому припливні і витяжні заслінки повинні управлятися синхронно. Необхідно управляти швидкістю вентилятора, його клапанами, та насосом і т.д. А також забезпечити захист водяного калорифера від заморожування, забезпечення двигуна та вентилятора від перегріву та загоряння. У центральному (загалом) каналі повітря підігрівається або охолоджується до заданої температури і потім надходить в приміщення. У кожному зі всіх приміщень є датчики температури.Залежно від того як буде відрізнятися між необхідною температурою в приміщенні (необхідна температура - уставка –яка програмується користувачем) та реальної температури, яка вимірюється датчиком, пристрої управління мають встановлюватися в потрібне положення вхідні та вихідні заслінки, змінюючи цим кількість та витрату  повітря, що проходить через кожне приміщення.

При випадках, якщо загальна більшість заслінок закриються, то тиск в загальному каналі при незмінній продуктивності вентилятора буде зростати, це може призвести до непередбачливого збільшення швидкості повітря через інші існуючі заслінки, та буде виникати неприємний  акустичний шум (свист). Для того щоб таку ситуацію виключити потрібно в загальну проточну витяжну схемувстановити датчики статичного тиску. Коли сигнал від цих датчиків буде змінюватися то швидкість обертання вентилятора, завдяки чому тиск в каналахбуде підтримуватися на постійному рівні, та швидкість потоку кисню через певну  кількість відкритих на даний час заслінків залишатиметься незмінним.

Продуктивність водяних калориферів забезпечуються циркуляційними насосами та триходовимирегулюючими клапанами.Циркуляційні насоси забезпечують постійну (незалежно від положень триходових клапанів) швидкість циркуляції теплоносіїв через калорифер, а триходовий клапан може регулювати кількість теплоносіїв, що діє для цієї мети в колорифер, коли пропускаються при необхідності частинки теплоносія та лінії повз нього. Якщо недостатньо отримувати теплопостачання від центральних мереж опалення, використовуються електричні калорифери з певними ступенями потужностей (до чотирьох).

Всі втрати кисню в припливно витяжній системі забезпечується зміною продуктивності витяжного вентилятора. Якщо при низькій температурі зовнішнього повітря на повній потужності електричного калориферу для підтримки його заданої температури буде недостатньо, то знизиться його продуктивність (швидкість обертання) вентилятора. Потрібно розуміти, що при зниженнях швидкостей обертання вентилятора кількість надходження в приміщення повітря не буде відповідати стандартним вимогам санітарних норм. Але це дасть дозвіл забезпечити роботу центрального кондиціонера до вуличної температури  повітря до мінус 20-25 ° С. Аналогічною ситуацієюбуде відбуватися в літній період коли при  роботі на охолодження при високій температурі зовнішнього повітря.

А у центральних каналах встановлюються датчики потоку повітря та датчики перегріву калориферів. Якщовідсутній потік повітря електрокалорифер вийде з ладу через 5-15 с, тому щоб його захистити встановлюють датчик потоку. Крім цього, в калорифері, як правило, встановлюється два термостати:

• Термостат який захищає від перегріву (спрацьовування при 50 ° С);
• Термостат який захищає від пожежі з ручним поверненням(спрацьовування при 150 ° С).

Головний термостат буде спрацьовувати зворотно, тобто після того, як температура повітря за калорифером знизиться до 30 ° С, а далі калорифер ввімкнеться знову. Але якщо при несправностях таке виключення трапиться до 4-х разів протягом 1 години, то станеться аварійне відключення системи. Коли спрацює другий термостат система сама себе  відключить, увімкнути всю систему  повторно можна буде тільки в ручному режимі після усунення несправності. Запиленість фільтра контролюється та  оцінюється падінням тиску на ньому, яке вимірюється датчиком тиску. Цей датчик вимірює різницю тисків повітря при входженні та після фільтра.

Допустиме значення падіння тиску на фільтрах вказується в його паспорті. Це значення буде визначатися при налагодженнях системи на  датчиках тиску (уставка датчика). Коли падіння тиску буде досягатизначення встановленого числа, від датчика буде надходити сигнал про запиленість фільтра та необхідність його ремонту (чистки) або заміни.

При спрацювання сигналу граничної запиленості є 24 години щоб замі-нити або почистити фільтр, у разі якщо фільтр не буде очищений або заміне-ний, відбудеться аварійна зупинка системи.

2.4 Регулювання систем вентиляції по оптимальному режиму

В термодинамічній моделі до якої йде припливне повітря, розроблена на основі регулювання поєднаних характеристик, що вміщують в собі вологу та температуру по росі, це доводить до великих втрат тепла та холоду. Але межа її користування обумовлена з тим що відсутні регулятори по волозі.

Але  до сьогоднішнього часу використовують метод систем керування кондиціонування та вентиляції повітря. По оптимальному режиму сама термодинамічна модель рухається безперервно, що забезпечує найменші втрати тепла та холоду.

В такому випадку в моделі розраховуються взаємні впливи двох видів регулювання, це вологість та температура. Системи які регулюються по стабілізуючим контурам показуються в складних математичних залежностях,  а її впровадження має досить високу вартість. Ось чому регулювання по цьому режиму використовують в технологічних або промислових виробництвах для кондиціонування повітря.

При описі цих схем по регулюванню централізованих кондиціонерних пристроїв, впливають на нормальну роботу установок централізованого кондиціонування воздуха потрібна використовуватися спеціальна технологія, що в свою чергу дає можливість підтримки потрібного нам клімату в приміщеннях. Для цього використовують певних алгоритм централізованих кондиціонерів, з показників датчика температури, тиску, вологості, напруги та струмів на частинах управління.

Реалізують ці алгоритми з допомогою виконавчих та захисних елементів, такі як двигуни, заслінки та остальні елементи для вентиляції.

Для того щоб система керування для вентиляційних центальних  установок виконувалась, потрібні наступні функції такі як:

• Що будуть керувати включенням та виключенням;
• Захисні прилади що відключатимуть при аваріях, показ певних пошкоджень;
• Регулюючі що будуть підтримувати комфортні умов при мінімальних затратах.

Функції для забезпечення виконання заданих алгоритмів що будуть виконувати нормальну роботу системи. До таких алгоритмічних функцій відносять:

• Послідовний пуск;
• Послідовну зупинку;
• Та інші додаткові чи резервні системи.

Для послідовного пуску та забезпечення плавного запуску потрібно дотримуватися певної послідовності:

1. Заздалегідь відкриті повітряні заслінки

Заздалегідь відкрити повітряні заслінки до запуску вентилятору робиться для того що не всі заслінки які закриті зможуть витримати перепад тисків, що утворюється самим вентилятором, а термін повністю відкритої заслінки електроприводом складає 2 хвилини. Напруга керування приводом може складати від 0 до 10В ( пропорційне керування плавних регулюваннях) та до 24В (220 в) двопозиційного управління, тобто закрито та відкрито.

2. Момент пуску двигуна

Асинхронний двигун має великий пусковий струм. Але, самі компресорні та холодильні машини мають пусковий струм що до 8 разів перевищує робочій до 100 А. При одночасному запуску вентилятора, холодильної машини та інших приводів, то одразу буде велике навантаження на центральні електричні мережі, а це означає що в будівлі сильно впаде напруга, і в таких випадках електродвигун та інші елементи можуть не запуститися. Тому в таких випадках запуск двигуна та інших тяжких елементів виконують по черзі, в певний період часу.

3. Підігрів калориферу

При включенні кондиціонеру, який не прогрів водяний калорифер, при низьких температурах повітря (вуличного) може спрацювати захист від холоду. Тому коли вмикають кондиціонер потрібно відкривати припливні заслінки кисню, та відкрити трійний клапан водяного калориферу та прогріти сам калорифер. В загалі ця функція буде вмикатися при зовнішній температурі повітря нижче 12° С.

В системах з обертовими рекуператорами в першу чергу вмикається вентилятор (витяжний), в свою чергу починає крутитися коліща рекуператора, а після того як він підігріється витяжним повітрям увімкниться припливний вентилятор.

Тобто, в системі з рекуператором в першу чергу вмикаються витяжні вентилятори. Після цього починає обертатися саме колесо рекуператора, а після того як він прогріється витяжним повітрям увімкниться припливний вентилятор.

Тобто последовательность увімкнення  має бути наступним чином: витяжні заслінки, витяжні вентилятори, припливні заслінки, рекуператори, триходові клапани, та головний припливний вентилятор. Загальний час запуску в теплий період року сягає 30-40с, а в холодні пори року це може затягнутися до 2 хвилин.

        Послідовність зупинки

Затримка пуску вентиляторів припливного повітря, в таких приладах з електрокалориферами потрібно після того як знімуть напругу з калориферу потрібно остудити його певний період часу, при цьому не вимикати припливний вентилятор повітря. В інших випадках нагріваючі елементи електрокалориферу (тен – тепловий електричний нагрівачь) може зламатися та вийти з роботи.

Затримування відключення холодильної машини, при відключенні цієї машини холодоагент перейде в найбільш холодне місце в холодильному контурі, іншими словами у випаровувачі. При подальших запусках може винекти так званий гідроудар. Тому перед тим як вимкнути компресор  спочатку потрібно закрити клапани, які встановлені перед випаровувачем, а потім коли тиск всмоктування досягне 2.0-2.5 Бар, сам компресор вимкнеться. При затримці відключення компресору, йде затримка на відключення припливного вентилятору.

Затримування закриття повітряної заслінки зачиняються повністю, але після повної зупинки вентилятора. Якщо вентилятор зупиниться з певною затримкою, то в свою чергу повітряні заслінки будуть зачинятися з затримкою.

Додаткові та резервні функції, вони проводяться при роботі в схемах багатьох однакових модулів що функціонують, це (калорифер, випаровувач, холодильна машина), якщо нам буде потрібна більша продуктивність то увімкнуться  декілька додаткових елементів.

Щоб підвищити надійність роботи встановлюють запасні вентилятори, нагрівачі (тени) та холодильні машини. Але тут буде пряцювати так звана періодичність, тобто через певний час роботи основні та резервні елементи міняються функціями.

Захист функцій систем автоматики та систем кондиціонування повітря, до таких функцій відносять:

• Певні захисні умови для калориферу, для того щоб не замерз;
• Спеціальний захист при виходу з ладу вентилятора або приводів;
• Умови захисту перепадів тиску на фільтрі ( забруднення фільтра);
• Захистити холодильну машину при відхиленні його від допустимих значень, напругу, температурі та струмів;
• Захист калориферу щоб не перегрівся та не згорів.

 Розрахунок повітрообміну приміщень

Розрахунок повітрообміну - одне із головних завдань організації вентиляції у приміщеннях. Розрахунок повітрообміну за кратністю використовують при наданні кратності повітрообміну в приміщеннях згідно нормам.

Таблиця 2.1. Таблиця кратності повітрообміну побутових приміщень.

Побутові приміщення	Кратність повітрообміну
Житлова кімната (в квартирі або гуртожитку)	3 м3/год на 1м2 житлових приміщень
Кухня квартири або гуртожитку	6-8
Ванна кімната	7-9
Душова	7-9
Туалет	8-10
Пральня (побутова)	7
Гардеробна кімната	1,5
Комора	1
Гараж	4-8
Погріб	4-6

                                                                                                          Таблиця 2.2.

Таблиця кратності повітрообміну побутових приміщень.

Промислові приміщення та приміщення великого об’єму	Кратність повітрообміну
Театр, кінозал, конференц-зал	20-40 м3 на людину
Офісне приміщення	5-7
Банк	2-4
Ресторан	8-10
Бар, кафе, пивний зал, більярдна	9-11
Кухонне приміщення в кафе, ресторані	10-15
Універсальний магазин	1,5-3
Аптека (торгівельний зал)	3
Гараж і авторемонтна майстерня	6-8
Туалет (громадський)	10-12 (або 100 м3 на 1 унітаз)
Танцювальний зал, дискотека	8-10
Кімната для куріння	10
Серверна	5-10
Спортивний зал	Не менше 80 м3 на 1 людину, що займається, і не менше 20 м3 на 1 глядача
Перукарня (до 5 робочих місць)	2
Перукарня (понад 5 робочих місць)	3
Склад	1-2
Пральня	10-13
Басейн	10-20
Промисловий фарбувальний цех	25-40
Механічна майстерня	3-5
Шкільний клас	3-8

Розрахуємо повітрообмін аудиторії   в якій знаходиться 30 студентів: ширина 6м; довжина 12м; висота

1. Для визначення необхідньої кількості повітря для подачі або вилучення користуються формулою:

                              L = k ⋅V = 5⋅194= 970 м³/ год                                       (2.1)

де V – об'єм приміщення, м³ ;

 k – коефіціент кратності, який характеризує, скільки раз зміниться об'єм повітря в приміщенні за одиницю часу.

2.Вентиляційний обмін також можна визначити виходячи з кількості людей у приміщенні та їх рівня активності:

L = L₁ ⋅ N_L =  20⋅ 30=600 (м3/год),                                                                (2.2)

де, L1 – норма повітря на одну людину, м3/год*чол;
20-25м3/год на одну людину при мінімальній фізичній активності
45м3/год на одну людину при легкій фізичній роботі
60 м3/год на одну людину при важкій фізичній роботі

N_L – кількість людей в приміщенні.

3.Розрахунок об'єму вентиляційного повітря  при виділенні вологи:

L= D / ((dv-dn) ⋅ ρ) =120/((14 -11) ⋅ 1,2 = 33(м³/год) для вологи,                   (2.3)

де D - кількість вологи, що виділяється (г/год), dv і dn - вміст вологи у відповідно видаленому та припливному повітрі (г води/кг повітря), ρ - густина повітря (1,205 кг/м³ при +20°С)

4.Кількість вологи, яка виділяється від перебування n людей у приміщенні

D  = n⋅W=30⋅40=120г/год              (2.4)

Таблиця 2.3. Виділення вологи та тепла людиною при виконанні роботи

Характер роботи	Т-ра С°	Тепловиділення, Вт	Вологовиділення D, г/год
Стан спокою	15	145	40
	20	116	40
	25	93	50
	30	93	75
	35	93	115
Легка робота	15	157	55
	20	151	75
	25	145	115
	30	145	150
	35	145	200
Середньої важкості	15	208	110
	20	203	140
	25	197	185
	30	197	230
	35	197	280
Важкі роботи	15	290	185
	20	290	240
	25	290	295
	30	290	355

                                                                                                          Таблиця 2.4.

Максимальний вміст вологи в повітрі dмакс при нормальному атмосферному тиску

Температура, С°	Максимальний вміст вологи у повітрі dмакс , г/кг	Парціальний тиск водяної пари в мм.рт.ст.
-15	1.1	1.400
-10	1.7	2.093
-5	2.6	3.113
0	3.8	4.600
5	5.4	6.534
10	7.5	9.165
15	10.5	12.699
20	14.4	17.391
25	19.5	23.550
30	20.3	31.548
35	35.0	41.827
40	46.3	54.906

5.Визначення повітрообміну для видалення надлишків тепла

L= Q / (ρ ⋅ Cp⋅ (tv-tn)) =0,21 /1,2⋅ 1,005(20-10)= 0,021(м³/год) для тепла, (2.5)

де Q - виділення тепла (кВт), tv і tn - температури видаляємого та припливного повітря, ρ - густина повітря, Cp - теплоємність повітря (1,005 кДж/(кг·К) при 20°С).

Кількість тепла розраховують за формулою:

                                     Q_пр=Q_n ⋅ n    =70 ⋅30=210 Вт                     (2.6)

 де Q_п- кількість явного тепла від однієї людини у стані спокою 70, Вт;

n – кількість людей, які присутні у приміщенні, 30

 

 

 

Джерело :

Автоматизована система керування вентиляцією адміністративної будівлі з інтеграцією до системи пожежогасіння

https://ela.kpi.ua/items/8e27f37e-506e-470a-b7fe-bd0274bba304