Принцип работы системы естественной вентиляции

Агрегаты для локальной вытяжной системы

Существующие укрытия, которыми комплектуются системы вытяжной вентиляции, делятся на несколько специализированных категория:

• агрегаты, установленные на источнике загрязнения;
• решения, перекрывающие собой источник загрязнения;
• изделия-передувки.

На практике огромной популярностью пользуются агрегаты, с помощью которых источник распространения опасных веществ локализуется в определенной зоне. Впрочем, подобные решения далеко не всегда удобно и целесообразно применять. Им на смену пришли более современные вытяжки с отводом в вентиляцию:

• металлические и поликарбонатные зонты с функцией вытяжки;
• локальные отсасывающие агрегаты;
• мощные вытяжные шкафы;
• капсулированные решения;
• отвод выделений из корпуса станков и рабочих агрегатов;
• витринные, фасонные и бортовые решения.

Системы местной вентиляции очень распространены в местах, где необходимо обеспечить требуемые нормы по воздухообмену в конкретной, локальной зоне.

Вытяжные зонты – самые популярные и распространенные конструкции отсосов. Ими оборудуют небольшие рабочие зоны (столы для пайки, готовки). Опасные примеси оперативно собираются и перенаправляются вверх, после чего отводятся. Вентиляция для вытяжки функционирует как посредством естественной тяги, так и принудительной.

Специализированные отсосы – вытягивают нежелательные и потенциально опасные вещества с минимальным расходом кислорода. Промышленная вытяжная вентиляция зачастую представлена несколькими местными агрегатами. Основная их особенность – они не препятствуют работе.

Вытяжные шкафы – одни из самых эффективных решений для принудительного удаления вредных испарений, веществ, формируя при этом минимальный уровень воздухообмена. В продаже представлено несколько разновидностей таких шкафов:

• с устройством верхнего отвода, посредством которого удаляется горячий и влажный воздух;
• с удалением загрязненных потоков боковой конструкции – речь идёт о некотором аналоге «улитки», для сбора остаточных продуктов;
• с отводными решениями комбинированного типа, находящимися снизу агрегата.

Локальные вытяжки: а — вытяжной шкаф; б — витринное укрытие; в — укрытие-кожух для заточного станка; г — вытяжной зонт; д — зонт-козырек над открытым проемом печи; е — вытяжная воронка при сварке крупногабаритных изделий; ж — нижний отсос; з — боковой отсос; и — наклонная вытяжная панель; к — двухбортовой отсос от гальванической ванны; л — однобортовой отсос с передувкой; м — кольцевой отсос для ручного сварочного пистолета

Вентилятор, расположенный в системе воздухообмена, создает завихрение потока таким образом, чтобы пыль локализировалась в небольшой зоне, а не распространялась по комнате. Пример такой установки – сварочный пост, где принудительная вытяжная вентиляция представлена небольшим шкафом. Отсос в них располагается вверху конструкции.

Если речь идёт об отводе неопасных веществ, то скорость движения допускается в следующих пределах:

• 0.5 – 0.7 м/c;
• 1.1 – 1.6 м/с – для тех случаев, когда из помещения отводятся ядовитые примеси, металлические испарения.

Вытяжные шкафы устанавливают в химических лабораториях

Что касается всасывающих панелей, то их применяют в случаях, когда воздух в замкнутом пространстве насыщен ядовитыми газами, пылью и теплом. Панель располагают так, чтобы ядовитые составы находились на максимальной удаленности от работника. Вытяжные трубы для вентиляции дополняют встроенным двигателем и оперативно удаляют опасные суспензии. Рассматриваемые установки используют на сварочных постах, при обработке крупных изделий. От сварки они располагаются на удаленности до 3.5 м, оборудуются вентиляторами с одним или двумя двигателями.

Скорость движения воздушных масс должна соответствовать следующим критериям:

• от 3.5 до 5 м/с, если речь идёт о выделении горячей пыли;
• от 2 до 3.5 м/с, если при работе выделяются ядовитые или непыльные суспензии.

Специалисты акцентируют внимание на одном важном моменте – монтаж вытяжной вентиляции осуществляют при условии, кто 1 м2 панели отводит 3.3 тыс. м3 воздуха ежечасно

Бортовые отсосы актуальны для случаев, когда источник загрязнения удерживается в вертикальном положении, при помощи специальных подъёмников. Подобные установки получили широкое распространение в цехах, где проводится гальваническая обработка металлов, при которой опасные вещества наливают в специальную ёмкость, а затем засасываются через небольшое отверстие.

С конструктивной точки зрения вытяжная вентиляция производственных помещений представляет собой несколько воздуховодов, входные отверстия которых имеют узкую форму (до 10 см), располагаются они у краев ванны.

Преимущества и недостатки естественной вентиляции

Преимущества естественной вентиляции:

• ничего не стоит. Это главное и, пожалуй, единственное очевидное преимущество. Нет необходимости покупать вентиляционное оборудование. Естественная вентиляция создаётся с помощью открытых дверей, окон, форточек, а также специальных отверстий в стенах
• легкость создания. Весьма сомнительное преимущество, но, тем не менее, если предусмотреть создание системы вентиляции еще на этапе строительства дома, то, действительно, в дальнейшем об этом задумываться не придётся
• обеспечивает приток свежего воздуха. Пусть не так хорошо и качественно, как принудительная вентиляция, но всё же: с естественной вентиляцией жизнь гораздо комфортнее, чем совсем без вентиляции.

Недостатки естественной вентиляции:

• невозможность обработки воздуха. С улицы в помещение поступает необработанный воздух, то есть неочищенный, не прогретый/не охлаждённый. А это значит, что зимой в квартире (доме) при открытых окнах или даже одной только форточки практически сразу становится холодно. Летом же приточный воздух приносит жару (вместе с пылью и насекомыми)
• низкое качество и недостаточность воздухообмена. Естественная вентиляция сама по себе (не усиленная установкой принудительной вентиляции) не способна обеспечить качественный и полноценный воздухообмен
• спорная лёгкость создания. Да, для организации естественной вентиляции не требуется установка дополнительного оборудования. Но стоит понимать, что качество естественной вентиляции напрямую зависит от того, насколько профессионально она была спроектирована и каким образом реализована на этапе строительства дома. Если проигнорировать этот момент, то в будущем, когда дом уже будет построен, создание вентиляции влетит в копеечку.

Естественная вентиляция: основные составляющие

В домах с окнами и дверьми из древесины, а так же изготовленных из бревна или бруса проблемы с притоком свежего воздуха обычно не возникают. Такие жилые строения имеют достаточный приток воздушных масс через щели и просветы.Но не стоит переоценивать роль и возможности естественной вентиляции — лучше подстраховаться, приняв дополнительные меры. Не говоря о том, что такие меры просто необходимы в современных городских квартирах, загородных домах, на крупных объектах, где щелей и не плотностей по умолчанию не бывает.

Проветривание доступный способ обеспечение достаточного количества свежего воздуха в доме. Однако постоянно держать окно открытым вряд ли кто-то будет — во-первых, на улице может быть некомфортная температура (жарко или холодно), во-вторых, это вопрос банальной безопасности. Справиться с проблемой помогают специальные приточные клапаны.

Часть оконных корпораций предлагают своим покупателям модели окон с уже встроенными приточными клапанами, позволяющими тонко регулировать интенсивность проникающего в помещение воздушного потока

Если в оконных рамах клапанов нет, то есть возможность их установить самостоятельно (купить клапан несложно в магазине), но обращайте внимание на способность обеспечить оптимальный уровень притока воздуха в комнату. Приточные клапаны монтируют во внешнюю стену и желательно это сделать на участке за радиатором

Еще один важный элемент, без которого невозможна естественная приточно-вытяжная вентиляция — вытяжные каналы. Для обустройства таких каналов могут использоваться разные материалы, но желательно с хорошими аэродинамическими свойствами. Чем выше будет канал, тем больше будет его производительность

Важно правильно выбрать место для канала, грамотно расположить оголовок вентиляционной трубы относительно кровельной поверхности, конька крыши, других вероятных препятствий

Если вы не хотите снизить тягу или минимизировать эффективность вентиляции, обращайте внимание, чтобы вытяжной канал не попал в зону ветрового подпора. Чтобы обеспечить должную термоизоляцию монтировать вентиляционные каналы лучше во внутренние (а не во внешние) стены

Если вентиляционные трубы проходят через чердаки или другие холодные помещения, необходимо дополнительно утеплять эти участки. Какой бы материал вы ни взяли для монтажа каналов, помните: для естественной вентиляции недопустимы горизонтальные участки.

И последний момент, на который стоит обратить внимание: часто владельцы квартир и загородных домов используют общие вентиляционные каналы для подключения кухонной вытяжки. Для кухонной вытяжки необходимо сделать отдельный вентканал

Если нет другого варианта, можно подключить вытяжку к вентиляционному каналу, но только с использованием специального клапана и обязательно выше основного вытяжного люка — но это не лучшее решение из возможных.

Естественная вентиляция дома легко монтируется самостоятельно и без лишних финансовых затрат. Такая система имеет свои недостатки, но некоторые из них можно оптимизировать, а с другими приходится мириться. Оснащение вентканалов датчиками контроля влажности и температуры и  использование вентиляционной решетки с заслонками позволит обеспечить балансировку системы, увеличить ее эффективность.

Почему кондиционеры не заменят вентиляцию

Климатические системы принципиально отличаются даже от простого проветривания. Поэтому одним из неизменных атрибутов здорового образа жизни является достаточное количество свежего воздуха. Открывать регулярно окна не всегда удобно и комфортно, особенно в зимний период. Правильно установленная система вентиляции успешно компенсирует естественное проветривание. Современные сплит-системы кондиционирования разделены на два функциональных блока. Внешний, в котором расположен компрессор, где происходит конденсация хладагента и внутренний, где радиатор принудительно обдувается воздухом, охлаждая или нагревая его. Забор же производится исключительно внутри помещения. То есть кондиционер будет охлаждать одни и те же воздушные массы, пропуская их через себя.

В некоторых моделях есть функция подмеса воздуха с улицы, количество которого не превышает 3-4%, что принципиально не решает вопроса полноценного снабжения жилья кислородом. Да и стоит такая продукция не дешево. Внимательно ознакомившись практически с любой инструкцией к кондиционеру можно найти рекомендации о 2-х разовом ежедневном проветривании дома. Даже сами производители климатической техники подтверждают, что их устройства не предназначены для снабжения жилья свежим воздухом необходимой концентрации и химического состава.

Как работает?

Воздушные массы проникают внутрь помещения и удаляются из него с помощью ветра, температурного перепада, разницы в давлениях внутри и вне сооружения. Вентиляция механического типа будет работать хорошо, при условии установки конвектора в помещении и вентилятора снаружи. Каждое сооружение нуждается в оборудовании каналами, которые подают и вытягивают воздух. Основу вентиляции данного типа составляют два независимых воздухоотводных канала. В задачу первого входит проведение чистого воздуха внутрь помещения, а второго – его отдача наружу. Чтобы работа имела эффективность, взаимосвязанность компонентов — в каждом канале оборудованы дополнительные элементы.

• Наружный воздухозаборник оснащён решётками защитного типа.
• Есть канал отвода воздуха, который способен принимать, транспортировать и распределять поток воздуха.
• Фильтр для механического очищения. Эта деталь удаляет примеси, частицы и загрязнённые вещества при попадании в него воздуха.
• Задвижки, заслонки, арматура.
• Осушитель, рекуператор. Они удаляют лишнюю влагу.
• Вентиляторы, что необходимы для перемещения воздуха с оптимальной скоростью.
• Система для управлений электронного характера.

Принцип работы вентиляционной системы происходит по такой схеме:

• наружное нагнетание свежего воздуха вентилятором;
• подогревание или охлаждение воздуха с помощью конвектора;
• фильтрование от вредных примесей и газов;
• поступление воздушных масс внутрь сооружения;
• выход воздуха, что отработан наружу по каналам с использованием перепада давления.

Для безупречного функционирования такой вытяжной системы потребуется грамотно составленная схема. Данные работы лучше выполнять при проектировке строительного объекта. В процессе создания схемы необходимо учитывать ряд моментов.

• Место, где будет установлен агрегат. Расположение вентиляции должно быть максимально комфортным для использования.
• Параметры путей и каналов, что будут проложены для отвода воздуха, его подачи и вытяжки.
• Расположение системы управления.
• Пункты, где будет производиться забор чистого воздуха, и сброс отработанного.

Исторический очерк

Отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений применялись ещё в древности. Вентиляция помещений до начала XIX века сводилась, как правило, к естественному проветриванию. Теорию естественного движения воздуха в каналах и трубах создал М. В. Ломоносов. В 1795 году В. X. Фрибе впервые изложил основные положения, определяющие интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении сквозь неплотности наружных ограждений, дверные проёмы и окна, положив этим начало учению о нейтральной зоне.

В начале XIX в. получает развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого из помещения воздуха. Отечественные учёные отмечали несовершенство такого рода побуждения и связанные с ним большие расходы теплоты. Академик Э. X. Ленд указывал, что полная вентиляция может быть достигнута только механическим способом.

С появлением центробежных вентиляторов технология вентиляции помещений быстро совершенствуется. Первый успешно работавший центробежный вентилятор был предложен в 1832 А. А. Саблуковым. В 1835 этот вентилятор был применён для проветривания Чагирского рудника на Алтае. Саблуков предложил его и для вентиляции помещений, трюмов кораблей, для ускорения сушки, испарения и т. д. Широкое распространение вентиляции с механическим побуждением движения воздуха началось с конца XIX века.

Одним из крупнейших учёных в области вентиляции и отопления являлся профессор В. М. Чаплин.

Одним из этапов развития вентиляции было появление электрических двигателей с изменяемой частотой оборотов. Первое упоминание о вентиляторе с таким электродвигателем ознаменовано 1972—1974 годами, когда компания Каналфлэкт применила этот двигатель в канальном вентиляторе.

Если же вести речь о вентиляции, как о явлении в истории, то нельзя не упомянуть Римскую империю, инженеры которой устанавливали в некоторых домах нечто вроде вентиляционной шахты. При этом термин «вентиляция» произошёл от  латинского слова «ventilatio», которое означает «проветривание».

Естественная и принудительная

Каждая вытяжная система вентиляции, вне зависимости от вида, конструкции, сложности и стоимости, направлена на отвод отработанных воздушных масс. Для реализации этой цели применяются различные технологии, установки и методы. Система вытяжной вентиляции с учетом принципа работы бывает принудительной или естественной.

Если всем процессами с «пятым океаном» руководит природа и соответствующие законы, то система работает по естественному принципу. Для случаев, когда вытяжная вентиляционная установка функционирует за счет специального оборудования, система считается механической. Это автоматические агрегаты, обеспечивающие воздухообмен на заранее определенном уровне, в соответствии с паспортными и расчетными нормами.

Естественная вентиляция: «плюсы» и «минусы»

Главное достоинство естественной вытяжной вентиляции в дома или жилой квартире – ценовая доступность. Ей не требуется серьезных финансовых вливаний, а в плане эксплуатации она вообще находится вне конкуренции, т.к. бесплатна. Обмен воздушных масс осуществляется без дополнительного оборудования

Второе важное достоинство – решения для этой системы занимают минимум свободного места

Естественная вентиляция работает по простому принципу — горячий воздух подымается вверх, а холодный опускается вниз

Естественная вытяжная вентиляция имеет и серьезный недостаток – ее работой невозможно управлять, т.к. она функционирует в одностороннем порядке. Воздушные массы движутся в системе за счет того, что на входе и на выходе трубы формируется разное давление. Но условия могут сложиться таким образом, что «тяга» будет отсутствовать в принципе.

На крупных объектах их производительности недостаточно, что может быть опасно для работников.

Основные типы естественной вентиляции

Пассивная вентиляция (она же естественная) работает по простой схеме движения воздушных масс, от приточного к вытяжному каналу. То есть, этот процесс является проветриванием. Несмотря на однообразность функционирования, такие системы могут иметь некоторые отличия:

• по методу осуществления воздухообмена;
• по функциональности;
• по объему воздуха, который обслуживает система;
• по конструктивным особенностям.

Воздухообмен осуществляется естественными силами или при помощи дополнительных устройств. Скорость воздуха, вытягиваемого за пределы дома, зависит от того, применяется ли в вентканалах вентиляторы. Но, стоит знать, что такая приточно вытяжная вентиляция уже не является естественной. Применение вентилятора относит ее к искусственному типу.

Естественное проветривание определяется тремя типами систем: приточной, вытяжной и приточно вытяжной (разделение по функциональности). Те или иные системы пригодны,как для маленьких комнат, так и для целых домов. К тому же естественную вентиляцию применяют и для обслуживания многоэтажных зданий.

К тому же специалисты выделяют и виды естественной вентиляции, отличающиеся по своим конструктивным особенностям. Всего два таких типа – организованная естественная вентиляция и неорганизованная вентиляция. При первом, естественное проветривание осуществляется при помощи специально построенных каналов и отверстий. При втором – вентиляция дома проводится движением воздушных потоков через открытые форточки и двери.

Расчет производительности системы

Расчет площади воздуховода

Диаметр и длину воздуховодов проще просчитать с помощью онлайн-калькулятора. Но принцип расчетов во избежание ошибок все же знать нужно.

Все помещения в доме условно делят на «грязные», требуемые более интенсивного проветривания (кухня, туалет, ванная, прачечная и пр.) и жилые «чистые». По СНиП, воздух в «грязных» помещениях требуется обновлять со скоростью 60 куб. м в час. При наличии же газовой плиты в кухне скорость обновления увеличивают до 100 кубометров. Для санузлов эта цифра чуть ниже – 25 куб. м, а для прачечных она равна 90 куб. м в час.

В «грязных» помещениях используется принудительная вентиляция. Для этого на кухне предусматривается отдельный канал из оцинкованной стали, идущий вертикально, без колен. Допускается объединение его только с вентканалом ванной.

Для «чистых» помещений (жилых комнат и коридоров) проветривание снижается до 3 куб. м в час. Для кладовых достаточно 0,5 кубометров. Остается рассчитать, сколько воздуха в час требуется вывести из этих помещений.

Существует еще один способ, при котором воздухообмен рассчитывается в зависимости от количества проживающих в доме. Нормой при этом считается приток свежего воздуха около 30 куб. м в час на одного человека. В южных районах эту цифру лучше увеличить до 40. Для северных районов, где плотность воздуха ниже, достаточно будет 20 куб. м. К полученной сумме (по количеству проживающих) необходимо прибавить еще 30 куб. м для кухни.

Как залить свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Особенности обустройства

вентиляция в частном доме

Дерево, будь то брус или доски, способно “дышать”, то есть воздух проникает в помещение через поры данного материала. Каркасный материал и кирпич лишены этого свойства, а значит, естественная вентиляция дома рассчитана только на достаточную пропускную способность форточек и щелей в окнах.

Внутри жилого помещения воздушные потоки циркулируют благодаря щелям под дверью между комнатами. Вытяжная система сконцентрирована вблизи помещений специального назначения, так как в них ощутимо увеличиваются значения всех параметров воздушной среды. В жилом помещении – это кухня и санузел. По такому же принципу обустраивается и естественная вентиляция в многоэтажном доме. С одним лишь отличием: имеется общая для всех квартир центральная магистраль, от которой расходятся ответвления. Именно данные каналы подводятся к кухням и санузлам всех квартир.

Составление проекта

Одним из первых шагов является расчет естественной вентиляции. Прежде всего, необходимо вычислить производительность будущей системы. Для этого определяется достаточное значение воздухообмена и его кратность. Существуют нормативные документы, в которых оговаривается, каким должен быть воздухообмен в помещении, чтобы удовлетворять потребность одного человека в кислороде за один час времени. Данное значение составляет 60 м3/ч. Определить достаточный воздухообмен в помещении можно, умножив количество человек, которые проживают в доме, на нормированное значение воздухообмена.

Определить количество смен объема воздуха в помещении можно, если умножить нормированную кратность воздухообмена на объем комнаты. Расчеты производятся для каждого помещения, а результаты суммируются. После того, как основные расчеты были произведены, составляется схема естественной вентиляции, которая основывается на физических свойствах воздуха при различных температурах. Так, воздушный поток, попадая в помещение, изначально более прохладный, а значит, проходит по низу помещения. Нагреваясь, он поднимается к потолку. Именно там обычно устанавливаются вытяжные решётки.

Соответственно, если обустраиваются дополнительные отверстия с контролируемым клапаном подачи воздуха, то делается это ближе к полу. А все воздуховоды располагаются вверху. Выполняя аэродинамический расчет системы естественной вентиляции, необходимо получить значения давлений на концах воздуховодов, а также просчитать среднюю скорость движения ветра. В действительности значение последнего из указанных параметров будет несколько ниже из-за того, что форма сечения воздуховода и уровень шероховатости его стенок несколько замедляют скорость продвижения воздушных потоков.

Проектирование естественной вентиляции включает в себя также расчёт сечения вентиляционных каналов. Ввиду того, что циркуляция воздушных потоков осуществляется под воздействием внешних факторов, то для обеспечения достаточной тяги требуется на порядок большая площадь сечения воздуховодов, чем для организации принудительной вентиляции.

Нередко для усиления тяги прибегают к использованию устройств механического действия – дефлекторов. Они просты по конструкции и устанавливаются на выходе воздуховодов. Благодаря особенностям механизма дефлекторы способны разряжать воздух в радиусе своего действия, что ощутимо увеличивает скорость движения воздушных потоков

Важной особенностью при составлении проекта вентиляционной системы является влияние значения температуры окружающей среды на тягу. Так, в летнее время естественная вентиляция практически перестаёт функционировать из-за того, что разница температур снаружи и внутри помещения незначительна