Вентилационни устройства

Част I. Нормативни изисквания, принцип на действие, видове устройства

Многобройните подобрения на параметрите и конструкцията на класическите максималнотокови предпазители (“бушони”) не отстраняват един важен техен недостатък - реакцията им само когато токът в контролираните от тях вериги превиши определена стойност. На опасните за хората, инсталациите и електроуредите по-малки стойности на тока те не реагират, което може да има тежки последици. Освен това при влошаване на изолацията на проводници нормалната работа на електроуредите може да не се наруши, но металните им корпуси да се окажат свързани към мрежовото напрежение.

 За избягване на тези неприятни и опасни случаи е предназначена дефектнотоковата защита ДТЗ (английски съкращения RCD - от Residual Current Device и RCCB от Residual Current Operated Circuit-Breaker), използвана като допълнение към съществуващите предпазители и към евентуалните други мерки за безопасност (корпуси, бариери и други препятствия към опасни тоководещи части), без да ги замества.
В настоящата, първа част на статията, се изяснява нуждата от ДТЗ заедно със съответните нормативни изисквания, нейният принцип на действие и видовете устройства за ДТЗ. Във втората част ще бъдат разгледани параметрите на тези устройства, техните конструктивни разновидности и начинът на свързването им в електрически мрежи.

Ефективно разпределение на въздушната струя
За поддържането на комфортни условия в помещенията е необходимо да се осигури и подходящо разпределение на подавания и засмуквания въздух. Целта е да се изключи възможността от образуване на застойни или невентилируeми зони, както и на зони с твърде ниска или твърде висока температура. Върху разпределението на струята значително влияние оказва формата на помещението, особено ако то е със сложна геометрия. Например - има много ниши.
Ако напречното сечение на въздушната струя е по-голямо с повече от 40% от напречното сечение на помещението, постъпването й ще спре. Резултатът ще бъде отклоняване и завихряне на струята и невентилиране на определена част от помещението - до която струята не достига. В тези зони ще се наблюдава вторичен въздушен поток. В подобни случаи, увеличаването на скоростта на подавания въздух не би довело до равномерното му разпределение в помещението. От друга страна, в случаите, при които дължината на помещението е три пъти по-малка от височината му, струята би могла да достигне до всяка точка от него.
Фактори, оказващи влияние върху доброто вентилиране на помещението, са и разпределението на топлинните товари при променящи се във времето експлоатационни условия, както и необходимостта от неговото отопление или охлаждане. За да се гарантира вземането на оптимално решение, специалистите препоръчват да се отчетат едновременно няколко фактора. Сред тях са:
n температурна разлика между подавания вентилационен въздух и този в помещението;
n отоплителен и охладителен товар при изчислителни условия;
n дебит на нагнетявания въздух;
n направление на изтичащите струи;
n зададени параметри на микроклимата в работната зона;
n допустими граници на отклонение, дефиниращи равномерността на разпределението.

Какво представлява ефектът на Коанда?
Когато нагнетателният отвор е монтиран в близост до плоски повърхности (обикновено това е таванът на вентилируемото помещение), се наблюдава деформация на струята - малко след нейното изтичане. Струята прилепва към повърхността на тавана поради възникнало подналягане в циркулационната зона. Това явление е известно като ефект на Коанда (Coanda effect).
Той би могъл да бъде използван, когато във вентилируемото помещение трябва да се подаде въздух с по-ниска температура от характерната за помещението.

Монтажни специфики на въздухоразпределителните устройства
Монтажното място на въздухоразпределителните устройства се избира в зависимост от възприетата схема на организация на въздухообмена и законите за разпространение на струите в ограничено пространство. Необходимо е прецизно да се определи както разстоянието между въздухоразпределителите, така и дистанцията между устройствата и ограждащите ги елементи и височината на помещението. Препоръчително е в случаите, при които помещението е с височина по-малка или равна на 5 метра, въздухът да се подава посредством ветрилообразни настилащи се по тавана струи. Когато таванът е пресечен от изпъкнали греди, ребра или големи осветителни тела, е добре въздухът да се подава с конусни струи от устройства, разположени в плоскостта на тавана или под него на височина от пода по-голяма от 3 метра.
При монтирането на въздухоразпределителните устройства върху стена, въздушната струя може да бъде спряна от наличието на препятствия по тавана. В подобни случаи, въздушната струя ще се отклони и ще се насочи надолу към помещението. За безпрепятственото й разпределение е необходимо предварително да са известни височината на препятствието и разстоянието от него до въздухоразпределителното устройство. Обикновено в диаграми се задава зависимостта на минималното разстояние до препятствието, като функция на височината му и температурата на потока в най-ниската точка.
При помещения с височина над 5 метра добър въздухообмен се постига, ако въздухът се подава посредством хоризонтални струи, изтичащи от устройства, разположени над работната зона. Като подходящо се приема също подаването на въздух във вид на вертикални компактни струи.
Сред най-добрите решения за вентилиране на помещение е хоризонталното подаване на въздух през въздухоразпределител, монтиран на тавана. Използва се и в много високи помещения. Ако подаваният въздух е с по-висока температура от тази в помещението и се използва за отопление, практически е установено, че стаята не бива да е по-висока от 3.5 м. Максималната възможна температурна разлика е от порядъка на 10 - 15 оС. В много високи помещения, когато подаваният въздух едновременно вентилира и отоплява помещението, се препоръчва въздушната струя да се подава вертикално.

Решения при подаване на студен въздух
Ако подаваният въздух е по-студен от намиращия се в помещението, с цел предпазване на струята от бързо постъпване във вентилируемото помещение, препоръчително е да се използва ефектът на Коанда. Така околният въздух ще бъде въвлечен и смесен с подавания. Следователно, температурата на подаваната струя ще се повиши, преди да достигне до вентилираната зона. В случай че смесената струя нараства, необходимо условие е скоростта да е достатъчно висока, за да се осигури прилепналост на струята по тавана за максимално дълъг период. Логично, ако скоростта е твърде ниска, съществува риск от падане на струята. Пътят, който изминава въздушната струя, следва да е минимум 60% дължината на помещението, преди да се откъсне от тавана.
Когато подаваният въздух е с по-ниска температура, въздухът в помещението до известна степен ще се охлади. Това би могло да доведе до появата на студено течение в помещението. Поддържането на подвижността на въздуха във вентилираното помещение в допустими граници зависи от:
n необходимата скорост на въздуха;
n разстоянието от устройството до точката на отделяне на струята от тавана;
n от вида на въздухоразпределителя и неговото местоположение.
Препоръчително е, когато във вентилираното помещение се подава въздух с по-ниска температура, да се използват устройства за таванен, а не за стенен монтаж. Таванният въздухоразпределител позволява по-лесно смесване на подавания и околния въздух, тъй като струята, подавана от него, се разпръсква равномерно във всички посоки.

Големите помещения се зонират
В приложения, характеризиращи се с малогабаритни помещения, е възможно предварително зададените параметри да се поддържат само от едно устройство, като то се монтира на тавана, по възможност максимално близо до центъра на стаята. Условието е размерите на помещението да отговарят на изискването дължината му да е до три пъти по-голяма от височината.
В случай че помещението е по-голямо, е необходимо то да се раздели на няколко зони, всяка обслужвана от отделно въздухоразпределително устройство. Когато помещението се вентилира от няколко устройства, монтирани на стена, то се разделя на няколко зони. Съществува условието устройствата да се монтират на такова разстояние едно от друго, че подаваните от тях въздушни струи да не се влияят взаимно. Добре е да се има предвид, че при монтиране на две устройства на по-малко разстояние от необходимото, ще се получи сливане на двете струи в една обща струя с по-голяма дължина.

Характеристики при отвеждане на въздуха
За отвеждане на въздуха от помещенията обикновено се използват устройства със същата конструкция, като на тези, през които се подава той. Използвано решение е и комбиниране на устройствата за отвеждане на въздуха с осветителните тела. Смукателните отвори почти не оказват влияние върху движението на въздуха в помещението. Бързото понижение на скоростта на въздуха около отворите не създава проблеми по отношение постигането на допустимата подвижност на въздуха във вентилируемата зона. Обикновено големината на устройствата се определя таблично в зависимост от препоръчителните скорости.
При избора на място за разполагане на смукателните устройства се приема за целесъобразно разполагането им така, че да се предотврати къса връзка между нагнетателните и смукателните отвори. За тази цел е желателно смукателните отвори да се разположат извън зоната на влияние на струите подаван въздух.
В помещения, в които се отделят миризми, дим или пушек - като кухни, ресторанти и други, се препоръчва въздухът да се изсмуква около или през тавана, за да се отделят и вредностите. Когато в помещението е предвидено топловъздушно отопление с подаване на въздух от горната част на помещението, се препоръчва въздухосъбирателните устройства да се разположат в подовото пространство.
Ако в помещението се намират източници на излишна топлина, е целесъобразно изсмукването на въздуха да се осъществява непосредствено над тях, за да се предотврати разпространяването й в целия обем на помещението. Чрез изсмукване на въздуха през или над осветителните тела се постига намаляване на топлинния товар на климатичната система. Също така се удължава експлоатационният период на лампите.
По отношение на зали, които в голяма част от времето се нуждаят от охлаждане, е препоръчително въздухът да се изсмуква от възможно най-високото ниво.

Шумът от въздухо разпределителните устройства
За да се осигури добър комфорт на хората, наред с добра организация на въздухообмен, е необходимо през времето, в което вентилационната система работи, тя да не е източник на допълнителен шум в помещенията. Шумът, възникващ при преминаване на въздуха през въздухоразпределителните устройства, никак не е безобиден. Той оказва влияние върху нервната система на човека и възпрепятства пълноценната му работа и почивка. Нивото на шума, генериран от вентилационните устройства, зависи от фактори като: скорост на потока, размер на разпределителните устройства, а също така и от характеристиките на помещението (обем, звукопоглъщане и т.н.). Желателно е, също така, вентилационните устройства да възпрепятстват пренасянето на шум към помещението от други елементи на нагнетателната инсталация, например от вентилатора.
На практика шумът, генериран от вентилационните устройства, трудно би могъл да бъде намален чрез използването на традиционни средства, тъй като те се явяват крайни елементи и генерираните шумови въздействия се излъчват непосредствено в помещението.

Решения срещу шумовите въздействия
Сред начините за постигане на по-ниски шумови нива е намаляване на скоростта на изтичане на въздушната струя от подаващото устройство. Добре известно е, че това води до нарушаване на всички схеми на въздухоразпределение в помещението. Тъй като е невъзможно да се намали скоростта на изтичане на въздушната струя, в повечето случаи се прибягва към заместване на въздухоразпределителното устройство с друго. Целта е да се избере устройство, генериращо по-малко шум, но със същите или близки кинематични и топлинни параметри.
Смукателните вентилационни устройства също са източник на шум в помещенията. Но за разлика от подаващите, генерираният от тях шум може да се намали до необходимото ниво. Постига се чрез намаляване на скоростта на потока въздух в живото сечение на смукателя. За целта се увеличават или габаритните размери на устройствата, или техният брой. Подобни промени, по правило, не водят до нарушаване на схемата на въздухоразпределение.