Проектирование и монтаж систем вентиляции и отопления

Вентиляция, кондиционирование,отопление и теплоснабжение— важнейшие инженерные коммуникации на любом объекте — жилом или промышленном. От правильности их проектирования и монтажа во многом зависит комфорт нахождения людей в здании и их жизнедеятельности. Нормы проектирования и монтажа систем вентиляции, кондиционирования и отопления жилого здания регламентируются СНиП 41-01-2003. Рассмотрим вопросы монтажа инженерных систем жилых и производственных помещений более подробно.

Виды систем отопления

Существующие виды систем отопления различаются между собой как по конструктивным особенностям, так и по типу теплоносителя:

• Водяное отопление. Одна из самых эффективных и комфортных систем, дешевая в монтаже и простая в эксплуатации. Хорошо подходит для жилого здания.
• Паровое отопление. При всей своей высокой эффективности применение системы несколько ограничено из-за ее недостатков. Чаще всего используется для отопления производственных помещений.
• Воздушное отопление. Применяется в тех случаях, когда проектом предусматривается совмещение системы теплоснабжения и вентиляции. Так же, как и предыдущий вид, чаще используется для производственных помещений, но может играть роль тепловой завесы в гражданском здании.
• Панельно-лучистое отопление. По санитарным и гигиеническим показаниям эти системы самые комфортные. Основной их недостаток — значительные затраты на сооружение и недостаточная надежность. По этим причинам они используются крайне редко.
• Электрическое отопление. Монтаж такой системы рационален только для жилых и производственных помещений, расположенных в непосредственной близости (не более 100 км) от ГЭС. В остальных случаях использовать такие системы можно только в качестве альтернативных.
• Печное отопление. Несмотря на крайне низкую эффективность, печное отопление и по сей день распространено в деревенских домах.

Основной нормативной документацией, регламентирующей требования к системам отопления, вентиляции и кондиционирования, является СНиП 41-01-2003. Также к важным нормативным документам относятся:

• СНиП 41-03-2003, регламентирующий нормы теплоизоляции трубопроводов и используемого в системе оборудования.
• СНиП 23-02-2003, устанавливающий нормы обеспечения тепловой защиты объекта.
• СНиП 23-01-99, определяющий правила строительной климатологии и т. д.

Проектирование и монтаж отопительных систем

Строительство любой инженерной системы начинается с разработки проекта. По сути, проектирование является не менее, а порой и более сложной работой, чем воплощение проекта на практике.

От правильности составления проекта, полного учета множества индивидуальных данных, которыми отличается каждое жилое здание или промышленный объект, будет зависеть энергоэффективность всей системы.

Этапы проектирования системы теплоснабжения

Проектирование любой системы теплоснабжения начинается с комплексного обследования здания, что позволяет определить общие теплопотери в результате его эксплуатации. На основе полученных данных рассчитывается эффективное энергораспределение тепла от радиаторов. Проведение таких расчетов позволяет в дальнейшем правильно разместить в помещении приборы и радиаторы для равномерного распределения тепла. На основе расчетов также выбирается оптимальный тип отопительных приборов.

Следующий этап тоже связан с проведением расчетов, учитывающих основные параметры будущей системы:

• Теплотехнические показатели.
• Способ управления.
• Размещение котельной.
• Расположение радиаторов и т. д.

При проведении расчетов учитываются тепловые нагрузки на все элементы, входящие в систему теплоснабжения объекта. Например, для жилого здания это могут быть теплые полы, подогрев кровли и т.п. Для производственных помещений— тепловые завесы. На этом же этапе подбирается оптимальная конфигурация оборудования.

На следующем этапе проектирования разрабатывается прокладка теплотрасс, определяются места установки распределительных узлов. Обязательным моментом являются гидравлические расчеты, осуществляющиеся в соответствии со СНиП 41-01-2003, отраслевыми нормативами и особенностями эксплуатации системы теплоснабжения жилого здания. Гидравлические расчеты позволяют минимизировать вероятность сбоев во время работы системы отопления после ее пуска.

В соответствии с разработанной проектной документацией подбирается оборудование, составляется спецификация и смета. Последним «штрихом» является дополнение и оформление проектной документации по СНиП 41-01-2003 нормами контролирующих органов, а также получение необходимых разрешений и согласований.

Проектирование котельных

Любая система отопления жилого здания или производственных помещений включает в себя котельную. В соответствие со СНиП 41-01-2003 котельное оборудование, мощность которого превышает 35 кВт, должно быть установлено в отдельном техническом помещении за пределами здания.

Котельные разделяются на несколько типов в зависимости от ряда параметров:

• По конструкции — модульные, встроенные, пристроенные, крышные, отдельно стоящие, передвижные.
• По используемому топливу — твердо-, жидкотопливные, газовые.
• По применяемому теплоносителю — паровые,  водяные, электрические.

В зависимости от выбранного типа определяется необходимое оборудование, выполняется расчет котла и других параметров. От правильности выбора котельного оборудования с учетом всех факторов во многом зависит энергоэффективность системы отопления жилого здания или производственных помещений.

Основными факторами, учитываемыми при определении мощности котла, являются:

• Климатические условия местности в регионе.
• Площадь жилого здания или производственных помещений, которые планируется отапливать.
• Общая энергоэффективность и утепленность здания.
• Расчетные и возможные теплопотери.
• Количество тепла, необходимое для обеспечения горячего водоснабжения.
• Количество энергии, используемой для обогрева воздуха и т. д.

Расчет мощности

Специалисты советуют добавлять к расчетным показателям мощности не менее 20%, которые позволят обеспечить нормальную работу системы в случае непредвиденных ситуаций.

Котел слишком маленькой или, напротив, неоправданно большой мощности может привести к ряду эксплуатационных проблем. При недостаточной мощности оборудование просто не справится с возложенными на него задачами. А высокомощный котел приведет не только к увеличению расходов топлива, но также к снижению эффективности его работы и быстрому износу. Для типовых домов расчет мощности осуществляется по формуле МК = S*УМК/10, где S — площадь отапливаемого помещения, рассчитываемая в кв. метрах, а УМК — удельная мощность на 10 кв. метров площади.

Этот показатель будет различаться в зависимости от климатических условий местности. Данные по разным климатическим регионам определяются СНиП. В том случае, если планируется устанавливать двухконтурный котел, объединив системы отопления и ГВС здания, к расчетной мощности котла следует добавить 25%.

Использовать эту формулу можно только при расчете котельного оборудования для жилого здания, построенного по типовому проекту. В том случае, если необходимо рассчитать мощность оборудования для помещений, возведенных по индивидуальным проектам, применяются другие формулы, учитывающие прогнозируемые теплопотери. Полученные данные также необходимо увеличить на коэффициент запаса, составляющий 15–20%.

Расчетная величина теплопотерь вычисляется исходя из объема помещения, разницы наружной и внутренней температуры и коэффициента рассеивания. Коэффициент рассеивания устанавливается в зависимости от типа здания:

• Без теплоизоляции — деревянные или из металлоконструкций — 3–4.
• Здания с незначительной теплоизоляцией — одинарная кирпичная кладка — 2–2,9.
• Здания со средней теплоизоляцией — двойная кладка и незначительное количество оконных проемов — 1–1,9.
• Здания, относящиеся к категории энергоэффективных — 0,6–0,9.

Простейший расчет для типового здания можно выполнить самостоятельно. Помощь специалистов требуется в том случае, когда проектируется система отопления для здания:

• Имеющего помещения различной высоты.
• Помещений с теплыми полами.
• Зданий, где планируется обустройство объектов, приводящих к дополнительному расходу тепловой энергии — бассейн, сауна, оранжерея и т. д.

В этих и ряде других случаях сделать правильный расчет может только специалист-теплотехник. На последнем этапе проектирования определяется трасса трубопровода, выбираются радиаторы и оптимальные места их установки. Все эти параметры также определяются на основе расчетов и проверяются на соответствие нормам СНиП 41-01-2003.

Особенность систем теплоснабжения для хорошо теплоизолированных зданий

Энергоэффективные здания, имеющие хорошую теплоизоляцию, не требуют применения высокомощного котельного оборудования. Для обеспечения комфортного микроклимата, соответствующего нормам СНиП 41-01-2003 и другой нормативной документации, в энергоэффективных зданиях бывает достаточно установки котла небольшой мощности.

Для энергоэффективного здания не всегда целесообразен монтаж традиционной системы отопления. В ряде случаев лучше использовать альтернативные решения.

В качестве такого варианта допустим обогрев помещений за счет системы вентиляции — посредством нагрева воздуха, выходящего из вентиляционной установки. Еще одно альтернативное решение обеспечения теплом энергоэффективного здания — это монтаж системы теплого пола. Параметры температурных режимов устанавливают действующие нормы отопления. В соответствии с ними перепад температуры по вертикали на расстоянии 1,1 м должен быть не более 2 градусов.

Определение кратности воздухообмена

В соответствии со СНиП 41-01-2003 минимальная кратность воздухообмена равна 0,5 единиц в час для жилого здания. Для административного, офисного здания или производственных помещений кратность воздухообмена рассчитывается исходя из плотности персонала. СНиП 41-01-2003 нормирует этот показатель как 10–15 л/с на человека. То есть на объектах с плотностью персонала, соответствующей установленным нормам, кратность воздухообмена определяется как 1 л/с на кв. метр площади.

При определении кратности воздухообмена для производственных помещений необходимо принимать во внимание наличие материалов, загрязняющих воздух. В соответствие с этим показателем объекты делятся на три категории:

• Помещения, где присутствует только персонал.
• Помещения, где используются/хранятся материалы, отличающиеся невысоким уровнем загрязнения.
• Помещения, где используются/хранятся материалы, имеющие высокий уровень загрязняющего воздействия.

Еще один показатель, который учитывается при расчете кратности воздухообмена — уровень концентрации углекислоты. Использовать только этот показатель при проведении расчетов нельзя, так как данные будут неточными. Ведь при изменении условий эксплуатации здания, например, при увеличении числа людей, количество углекислого газа будет меняться.

Теплоизоляция системы отопления

Для обеспечения энергоэффективности системы отопления учитываются не только расчетные показатели конечной температуры, но и возможные теплопотери, которые могут быть очень существенными. Теплопотери снижают энергоэффективность здания и приводят к увеличению затрат на отопление. Для снижения потерь тепла трубопровод системы отопления жилого здания и производственных помещений должен быть изолирован. Как показывает практика, снижение температуры теплоносителя на один градус приводит к возрастанию затрат на отопление в среднем в 3 раза по сравнению с увеличением температурных показателей на тот же уровень.

Поддержание в инженерных сетях оптимальной температуры важно и с точки зрения безопасности жизнедеятельности человека. Например, при сильном понижении температуры воды в системе ГВС формируются благоприятные условия для развития патогенных микроорганизмов. В результате возрастает риск развития таких заболеваний, как легионеллез, понтиакская лихорадка и т. п.

Контроль над температурными параметрами обеспечивается системами автоматики, которые относятся к вспомогательному оборудованию. Самый простой пример таких систем — термостаты, устанавливаемые непосредственно в отапливаемом помещении и позволяющие задавать необходимый температурный режим.

Монтаж отопительных систем

Монтаж системы отопления жилого здания или производственных помещений может осуществляться различными способами. Существует несколько схем монтажа. При этом каждая имеет преимущества и недостатки. Оптимальная схема выбирается специалистами для конкретного объекта с учетом особенностей его эксплуатации.

Двухтрубная система

В состав такой системы отопления входят подающая и отводящая трубы. По подающей трубе теплоноситель идет к радиаторам, соединенным между собой параллельно. По отводящей (обратке) жидкость, отдавшая тепло, возвращается назад к котлу. Хорошо подходит эта система для многоквартирного жилого здания. Но, несмотря на все плюсы, она годится не для всех объектов, так как требует развитой инфраструктуры. Разновидностью двухтрубной системы является коллекторная разводка.

При монтаже системы отопления этого типа лучше прокладывать обратку вдоль пола. При наличии на пути препятствий, например, дверных проемов, можно использовать прокладку под полом или обойти их с помощью П-образной трубы. Применяя прокладку под полом, нельзя допускать наличия на этом участке соединений. В противном случае при возникновении течи существенно усложнится ее устранение.

Верхняя разводка выполняется под потолком на расстоянии 0,4–0,5 метра. Для того чтобы не испортить внешний вид жилых помещений, разводку можно сделать под навесным потолком или на чердаке. В этом случае проводится тщательная теплоизоляция трассы, чтобы избежать существенных теплопотерь при сильном понижении наружной температуры. Подводящую трубу можно провести под подоконниками или над отопительными приборами. Но в этом случае прогрев системы будет происходить медленнее. Минимизировать недостаток можно за счет установки расширительного бака.

Наибольшей энергоэффективности двухтрубная система отопления достигает в зданиях с двумя и более этажами. Это обеспечивается за счет большего перепада высот между котельным оборудованием и отопительными приборами. Он увеличивает циркуляцию теплоносителя в трубопроводе, в результате чего происходит более полное сгорание топлива в котле.

Теплоноситель от котла подается по вертикальному стояку, а далее по наклонному трубопроводу к радиаторам отопления. Избыточный теплоноситель выделяется в расширительный бак. При использовании нижней разводки подводящая труба прокладывается на уровне радиатора или над полом.

Основной недостаток коммуникаций с нижней разводкой — высокая вероятность возникновения в трубопроводе воздушных пробок.

Для устранения этого дефекта радиаторы обязательно оснащаются кранами Маевского. Альтернативным вариантом является прокладка специальных воздушных труб, обеспечивающих отведение воздуха в стояк и дальнейшее удаление через расширительный бак.

Однотрубная система «Ленинградка»

Особенность однотрубной системы отопления — последовательное соединение радиаторов. Теплоноситель перемещается по кольцевому контуру. По мере продвижения он остывает, поэтому однотрубная система не позволяет обеспечить равномерный прогрев всех помещений. Плохо подходит «Ленинградка» для больших зданий. На таких объектах лучше комбинировать одно- и двухтрубные системы. Разводка до отдельных квартир осуществляется посредством двухтрубной системы, а в пределах этажа — однотрубной.

При монтаже однотрубной схемы могут применяться оба типа разводки. Нижняя подразумевает прокладку трубопровода вдоль пола горизонтально. Затем трубы поднимаются к радиаторам. Такая разводка отличается простотой регулировки. При необходимости, например, в случае возникновения протечки, ее легко полностью перекрыть.

При верхней разводке теплоноситель подается высочайшей точке теплотрассы, откуда уже распределяется к стоякам. Верхняя разводка позволяет ускорить движение жидкости и хорошо подходит для систем с естественной циркуляцией.

Обводные участки

Независимо от используемой разводки при монтаже системы отопления всегда делаются обводные участки. В однотрубных схемах они выполняются с применением труб меньшего диаметра по сравнению с подводящей трубой. Также на таких участках возможна установка дросселирующего оборудования — вентилей-термостатов.

Так как в однотрубной системе отопления тепло от теплоносителя распределяется иначе, чем в двухтрубной, необходимо следить за правильностью соединения радиаторов. Первыми к подводящей трубе подключаются отопительные приборы, расположенные в помещениях с самой высокой потребностью в тепле. Один контур должен иметь тепловую мощность не более 12 кВт. Также нельзя допускать очень сильного перепада температур в пределах одного контура.

Схема Тихельмана

Схема Тихельмана является разновидностью двухтрубных систем. Ее второе название — попутно-перехлестывающая. Применяется она в зданиях с большой площадью, для отопления производственных помещений, ангаров, складов и т. д. От обычной двухтрубной схемы она отличается наличием сужающих устройств на подводящей трубе и обратке. Они обеспечивают равномерное распределение потоков на все радиаторы. Сужающие элементы подачи и обратки монтируются в зеркальном отображении.

Первый радиатор подключается с помощью отводящей трубы самого малого диаметра. Постепенно диаметр идет на увеличение. Трубопровод наибольшего просвета используется для подключения подводящей трубы и обратки к самому последнему радиатору.

Коллекторная (лучевая) схема

При коллекторной схеме каждый радиатор подключается независимо, благодаря чему появляется возможность регулировать температуру каждого отопительного прибора системы. Коллектор (гребенка) является важнейшим элементом. По своей сути это труба большого диаметра, в которой монтируется необходимое количество выходов и один вход.

Через выходы к коллектору подсоединяются малые контуры, каждый из которых питает только один радиатор. Каждый контур может иметь разные параметры отопления. В этом случае используется гидрострелка — разновидность коллекторов, отличающаяся большим внутренним объемом.

В такой системе котел непрерывно подогревает теплоноситель, циркулирующий в первичном контуре. Отбор воды из гидрострелки осуществляется на разном расстоянии от врезок контуров, за счет чего получаются разные значения режимов отопления. Хорошо подходит система с гидрострелкой для домов, где в качестве отопительных приборов применяются как традиционные радиаторы, так и теплые полы. При необходимости на каждый контур можно установить собственное насосное оборудование. В этом случае нет необходимости учитывать показатели перепадов давления.

Гидравлические испытания

После монтажа системы отопления независимо от использованной схемы и разводки обязательно проводится ее опрессовка, или гидравлические испытания, которые являются проверкой работоспособности.

Начинается опрессовка с заполнения системы отопления водой. После этого давление в ней поднимается до уровня, превышающего рабочие параметры, и поддерживается в течение некоторого времени. Контроль осуществляется с помощью манометра.

Если система смонтирована правильно, давление в ней будет неизменным. Снижение этого показателя свидетельствует о том, что соединения негерметичны, и происходит утечка жидкости. Если испытания показали наличие утечки, проверяются все соединения, устраняются дефекты, и опрессовка проводится повторно.

Системы вентиляции

Основной задачей вентиляции жилого здания или производственных помещений остается подача свежего воздуха. Помимо этого вентиляция решает и ряд других задач:

• Удаление примесей, содержащихся в воздухе.
• Отвод лишней влаги.
• Фильтрация воздуха.
• Поддержание нормального температурного и влажностного режимов.
• Экономия энергии благодаря рекуперации тепла.

Требования к вентиляционным системам нормируются СНиП 41-01-2003. Климатические параметры систем определены в Строительных нормах и правилах 23-01-99 «Строительная климатология», заменивших СНиП 2.01.01-82.

Вентиляция классифицируется на несколько типов по разным параметрам:

• По способу, которым перемещается воздух — естественная или принудительная.
• По зоне действия — местная или общая.
• По предназначению — приточная, вытяжная, приточно-вытяжная.
• По конструктивным особенностям — монолитная или наборная.

Естественная и искусственная системы

Вентиляция может создавать поток воздуха естественным или принудительным путем. Естественное движение воздушных масс создается благодаря разнице в температуре и давлении. В принудительных системах поток воздуха обеспечивается вентиляционным оборудованием.

Самая простая схема естественной вентиляционной системы представлена в обычных типовых зданиях. В них дверные и оконные проемы обеспечивают приток воздуха. Удаляется воздух через вентканалы и вытяжки, расположенные, как правило, на кухне и в санузлах. Естественная вентиляция не имеет автоматики, она надежна, долговечна и проста в монтаже. Основной недостаток таких систем — зависимость от внешних факторов, на которые человек не может оказывать влияния. Регулировать такую систему невозможно.

В случае, когда естественная вентиляция не может обеспечить нормальный приток воздуха в здания, применяются искусственные, или принудительные схемы. Они включают в себя различные элементы — вентиляторы, фильтры, воздухонагреватели, увлажнители и т. п., позволяющие обеспечить нормальные показатели микроклимата для любых помещений в зависимости от их назначения, будь то жилые, административные или производственные.

Приточные и вытяжные системы

Эти системы отличаются направлением движения воздуха. Приточная вентиляция подает воздух внутрь помещений. В зависимости от элементов, входящих в нее, подаваемый воздух может подвергаться дополнительной подготовке — фильтрации, увлажнению или осушению и т. п. Задача вытяжных систем — устранение из здания загрязненного воздуха.

Как правило, для обеспечения нормального микроклимата жилого здания или производственных помещений используется комбинированная приточно-вытяжная вентиляция.

Все элементы комбинированных систем должны быть тщательно сбалансированы между собой. В противном случае может сформироваться избыточное или слишком малое давление, и в помещении возникнет эффект «хлопающей двери».

Местные и общие системы

Местная вентиляция чаще всего применяется для производственных помещений. Местный приточный вариант позволяет обеспечить локальную подачу чистого воздуха, а вытяжной — удалить загрязненный воздух из мест локального скопления вредных веществ. С помощью местных вытяжных систем можно не допустить распространения токсичных веществ из производственных помещений по всему объекту. В бытовых условиях местная вентиляция широко используется в кухнях в виде вытяжки.

Общие, или общеобменные системы применяются для вентилирования воздуха во всех помещениях здания. Приточные общеобменные системы чаще всего дополняются элементами для фильтрации и подогрева воздуха. Вытяжные отличаются более простой конструкцией, так как нет необходимости в обработке удаляемого воздуха.

Наборные и моноблочные системы

Наборные системы довольны сложны. Они собираются из отдельных компонентов — вентилятора, фильтров, дросселей, автоматики и т. д. Превосходят они моноблочные возможностью вентилирования любых объектов. Их можно установить в небольшом офисе или квартире, а также в общественных зданиях. Хорошо подходят такие системы для складов, ангаров и производственных помещений.

Их недостаток — сложность проектирования на основе профессиональных расчетов и габаритность. Мощные системы для производственных помещений или здания значительной площади монтируются в специально оборудованной венткамере. Системы небольшой мощности можно монтировать за подвесным потолком.

Моноблочная вентиляция заключается в едином корпусе. В отличие от наборных систем она практически не шумит, поэтому ее монтаж можно осуществлять в жилых зданиях без оборудования венткамер. Отличаются такие системы от наборных и простотой монтажа.

Элементы вентсистем

Самым сложным видом являются искусственные общеобменные системы вентиляции. По направлению воздуха они могут быть приточными, вытяжными и приточно-вытяжными. Компоненты, входящие во все эти системы, сходны. Исключение составляет вытяжная вентиляция, в которой нет необходимости устанавливать калорифер и фильтры.

Рассмотрим основные элементы приточных принудительных общеобменных систем.

Воздухозаборная решетка

Этот элемент необходим для забора свежего воздуха и защиты всей системы от попадания в нее механических загрязнений и атмосферных осадков. В случае если решетка больше размера воздуховода, она должна устанавливаться с помощью специального адаптера.

Монтируя решетку несоответствующего размера вплотную к воздуховоду, можно существенно изменить расчетные режимы работы. Ведь воздух будет проходить только через центральную часть. Не стоит выбирать решетки с широкими ламелями. Для этого элемента вентсистемы гораздо важнее аэродинамика и свободное прохождение потока воздуха, чем декоративность.

Воздуховод

Все компоненты вентсистемы объединяются между собой воздуховодами, формируя таким образом воздухораспределительную сеть. Воздуховоды могут быть жесткими, гибкими и полугибкими.

Жесткие воздуховоды имеют круглое или прямоугольное сечение. Изготавливаются они из оцинкованной жести. Для производства гибких и полугибких конструкций применяется многослойная алюминиевая фольга, а форма обеспечивается за счет каркаса из стальной проволоки. Их можно изгибать по мере необходимости любым образом. Эти варианты плохо подходят для монтажа вентсистем большой протяженности из-за очень высокого аэродинамического сопротивления.

Воздушный клапан

При отключении вентустановки воздушный клапан перекрывает каналы, исключая вероятность проникновения воздуха извне. В случае если клапан не устанавливается, в зимний период через вентсистему будет естественным путем проникать холодный воздух, снижая температурный режим и приводя к нарушению микроклимата. Кроме того, под его воздействием на стенках воздуховодов и решетках скапливается конденсат, стекающий вниз.

Самый простой тип клапана — заслонка. Закрытие/открытие осуществляется вручную с помощью специальной рукоятки. Этот вариант хорошо подходит для систем, которые в процессе эксплуатации не подвергаются частому отключению.

Клапаны с электродвигателем лучше устанавливать в системах, в работе которых часто меняются режимы включения/отключения. Открытие и закрытие заслонки в них выполняется автоматикой. Недостаток таких клапанов — энергозависимость. Если неожиданно отключается подача электропитания, заслонка останется открытой. Для минимизации такого риска лучше применять устройства с электроприводом и возвратной пружиной. Она позволяет закрыть заслонку в случае отсутствия электроэнергии.

Для вытяжных систем необходим обратный клапан. Хорошо подходят гравитационные заслонки или клапаны типа «бабочка». Открывание заслонок осуществляется под воздействием потока воздуха. Если напора воздуха недостаточно, или поток идет в обратном направлении, заслонки остаются закрытыми.

Фильтры

На любой системе вентиляции здания устанавливается воздушный фильтр. Он удерживает пыль, пух и другие механические загрязнения. Воздушные фильтры защищают как саму систему, так и вентилируемые помещения. На входе вентканала монтируется фильтр класса EU3 или EU4, защищающий вентилятор и калорифер. На протяжении системы могут дополнительно устанавливаться другие фильтры разных классов. Эффективность фильтрации будет зависеть от класса фильтра — чем он выше, тем меньше удерживаемые частицы.

В зданиях с жесткими требованиями к составу и чистоте воздуха могут монтироваться фильтры класса EU5 или EU7, а также угольные или фотокаталитические системы фильтрации. Фильтры этих типов устанавливаются последними. Их основная задача — улавливать микрочастицы, находящиеся на других элементах вентсистемы.

Датчики давления

Дифференцированный датчик позволяет контролировать перепад давления на фильтрующих элементах системы. По мере загрязнения фильтрующей поверхности растет ее сопротивление и, как следствие, возникают перепады давления.

После того как этот параметр достигнет определенных показателей, система автоматики подает сигнал, свидетельствующий о необходимости замены фильтра.

Калорифер

Холодный воздух, подаваемый в систему вентиляции помещений здания с улицы, необходимо дополнительно подогревать. Для этой цели служит калорифер. Существуют водяные и электрические калориферы.

Первые подключаются к центральному отоплению. Вторые работают за счет электроэнергии. Для небольших помещений лучше применять электрокалориферы. Для здания большой площади — более 150 кв. метров — или для производственных объектов целесообразнее устанавливать водяные калориферы. Ведь затраты на электроэнергию при использовании электрооборудования будут очень высоки.

Стабильность температурных параметров обеспечивается за счет изменения мощности калорифера. С этой целью вместе с водяными нагревателями монтируется узел обвязки, включающий в себя насосное оборудование и систему клапанов. С помощью этого узла регулируется поток теплоносителя через нагреватель, благодаря чему можно менять в заданном диапазоне теплоотдачу.

Вентилятор

В искусственных системах вентилятор является важнейшим элементом.

При выборе оборудования учитывается его производительность и создаваемое давление. Эти данные рассчитываются на этапе проектирования. В вентсистемах применяются осевые и радиальные вентиляторы.

Осевые отличаются высокой производительностью, но незначительным давлением. Не подходят они для систем с воздуховодами, имеющими значительную протяженность и повороты. В таком воздуховоде скорость потока воздуха, создаваемого осевым вентилятором, заметно упадет уже после первого препятствия. Для разветвленных систем, вентилирующих большое количество помещений, лучше применять радиальные (центробежные) вентиляторы, отличающиеся большим напором потока воздуха.

Производительность устройств регулируется автоматикой. Как правило, с этой целью применяются трех- и пятиступенчатые автотрансформаторы. Можно установить симисторные регуляторы. Частотные преобразователи применяются с вентиляторами высокой производительности.

Шумоглушители

Любая искусственная вентиляционная система издает во время работы шум. Для снижения его уровня применяются шумоглушители. Без этого элемента можно обойтись в системах вентиляции производственных помещений. В зданиях других типов их установка является обязательной (СНиП 41-01-2003).

Основной источник шума в вентсистемах — турбулентные завихрения, образующиеся на лопастях вентилятора. Снизить аэродинамический шум позволяет использование специальных материалов, которыми облицовываются поверхности шумоглушителя. Для того чтобы привести уровень шума в соответствие с нормативным (СНиП 41-01-2003 и т.п.) необходимо смонтировать шумоглушители длиной не менее одного метра. В приточных системах они могут устанавливаться и на выходе, и на входе.

Дроссель-клапан

Воздух, подаваемый в приточную вентсистему, проходит очистку, нагревается до необходимой температуры, после чего распределяется по помещениям. Вентилирование всех помещений объекта обеспечивается за счет разветвления воздуховода. На каждом таком ответвлении должен устанавливаться дроссель-клапан с ручным управлением (СНиП 41-01-2003).

СНиП 41-01-2003 позволяет не устанавливать дроссель-клапаны в вентсистемах с функцией плавной регулировки воздушного потока. Подобные системы отличаются от обычной вентиляции наличием регулировки объема воздуха в каждой зоне.

Распределители воздуха

На выходе воздуховода должен располагаться воздухораспределитель. Его задача  — распределение воздуха для обслуживаемых помещений. Воздухораспределители делятся на две группы — решетки и диффузоры. Первые подключаются к системе посредством адаптера, а вторые — напрямую. Устанавливать распределители можно в любом месте, где необходимо.

Установка диффузоров позволяет обойтись без дроссель-клапанов, так как в их конструкцию входит регулятор расхода воздуха.

Камера статического давления представляет собой адаптер, обеспечивающий равномерное и мягкое распределение воздуха без потоков. Устройство снижает давление и стабилизирует воздушный поток. В результате на выходе воздух имеет незначительную скорость и распределяется практически бесшумно.

Переточные решетки

Переточные решетки монтируются в приточно-вытяжных вентсистемах помещений. Их задача — распределение потоков между приточными и вытяжными элементами. Установка переточных решеток позволяет избежать распространения загрязнений и неприятных запахов из таких помещений, как кухня или санузел.

Переточные решетки располагаются в стенах или межкомнатных дверях. Через них проходит поток воздуха с большой скоростью. Исключение возможности сквозного обзора помещений через переточную решетку обеспечивается путем регулирования угла наклона ламелей.

Автоматика

Искусственная вентиляция помещений — сложная система. Регулирование ее работы осуществляется с помощью автоматики. Она позволяет настраивать и контролировать такие параметры, как скорость вентилятора и температура воздуха. Также автоматика выполняет защитную функцию, не допуская перегрева электрокалорифера или замерзания водяного устройства. Защитная автоматика, как правило, бывает многоуровневой.

Современная автоматика может подключаться к системе «умный дом» и обладает очень широким функционалом. В наборных системах монтируется щит управления, соединенный со всеми элементами. В моноблочной вентиляции автоматика встраивается в корпус.

Дополнительные элементы

К дополнительным элементам вентсистем относятся:

• Рекуператоры.
• Увлажнители.
• Охладители.
• Осушители.
• Секции резервирования вентилятора.
• Секции смешения.
• Секции дополнительного нагревания воздуха и т. д.

Расчет вентсистем

Естественная вентсистема жилых зданий и производственных помещений выполняется на этапе строительства объекта, поэтому дополнительного расчета она не требует. Расчет выполняется в том случае, если в дополнение к естественной вентиляции будет смонтирована искусственная сеть.

Воздухообмен

Производительность по воздуху, или воздухообмен — первый параметр, с определения которого начинается расчет вентсистемы. Он осуществляется на основе подробного плана здания с указанием назначения и площади всех имеющихся помещений. Постоянный приток воздуха необходимо обеспечить только для тех помещений, где люди находятся в течение продолжительного времени (СНиП 41-01-2003). В коридоры воздух можно не подавать. Из кухни, санузлов и технических помещений воздух должен удаляться через вытяжные вентканалы.

Количество подаваемого воздуха рассчитывается по СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01. В соответствии с этой нормативной документацией, расход воздуха в помещениях без естественной вентиляции должен быть не менее 60 куб. метров в час. Следует учитывать, что СНиП 41-01-2003 устанавливает более жесткие нормы по сравнению с МГСН 3.01.01, поэтому при расчете лучше ориентироваться именно на них.

Для помещений с естественным проветриванием СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01 дают нормы 30 куб. метров в час на одного человека. При необходимости увеличения производительности вентиляции отдельных помещений в течение определенных периодов можно сразу установить VAV-систему, обладающую возможность регулировки расхода воздуха.

В течение одного часа система вентилирования должна обеспечивать как минимум однократный воздухообмен. Этот показатель называется воздухообменом по кратности (СНиП 41-01-2003). Если он не обеспечивает таких показателей, воздух будет застаиваться. Общая производительность рассчитывается как сумма воздухообмена всех помещений.

Расчет сети воздухораспределения

В состав сети воздухораспределения входят:

• Воздуховоды.
• Фасонные элементы.
• Дроссель-клапаны.
• Воздухораспределители.

Сначала составляется схема воздуховодов. При этом нужно учитывать, что сеть должна обеспечивать расчетный воздухообмен для всех помещений при минимально возможной ее протяженности. Размеры воздуховодов и тип распределителей подбираются на основе составленной схеме.

Параметры воздуховодов

Площадь сечения вентканалов определяется с учетом следующих данных:

• Объем воздуха в единицу времени.
• Максимальная скорость воздушного потока.

Необходимо учитывать, что СНиП 41-01-2003 определяет скорость воздушного потока для жилых помещений не более 3–4 м/с. Для производственных объектов допустимы большие показатели. Ограничение скорости объясняется тем, что ее увеличение приводит к возникновению сильного шума в сети.

Не на всех объектах возможно использование воздуховодов большого сечения, отличающихся практически бесшумной работой. Не подходят они для жилых помещений, так как скрытое их размещение в подпотолочном пространстве невозможно. Здесь подойдут воздуховоды с прямоугольным сечением. При меньшей линейной высоте они имеют ту же площадь, что и круглые или квадратные. Если есть возможность использовать круглые воздуховоды, лучше выбирать именно их, так как полугибкие и гибкие трассы прокладывать проще.

Рассчитывать размеры необходимо для каждой ветки вентсистемы, начиная от магистральной трассы. Для жилых зданий можно применять круглые каналы (100–250 мм) или прямоугольные с эквивалентной площадью сечения.

Сопротивление сети

Поток воздуха во время своего движения по вентсистеме испытывает сопротивление. На этот параметр влияет не количество обслуживаемых помещений, а протяженность и конфигурация вентканала.

Для наборных систем также нужно учитывать сопротивление на калорифере, фильтрах, клапанах и т. п.

Приточная установка

Важнейшими параметрами при выборе приточной установки является ее производительность. Максимальная производительность вентилятора должна быть немного больше расчетных показателей. Не стоит выбирать вентустановки с очень большой мощностью, так как это приведет к неоправданному увеличению затрат электроэнергии.

Требования СНиП

Все расчеты проводятся на основе требований и норм, изложенных в СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01. Учитывать заложенные в СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01 нормы нужно обязательно, так как они направлены на обеспечение энергоэффективности системы и создание комфортного для человека микроклимата. Особенно актуальны СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01 при проектировании вентсетей для административных, офисных, общественных, производственных зданий и помещений.

Вентиляция в коттедже и загородном доме может быть спроектирована и без строгого следования СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01. Для обеспечения большего комфорта в жилом здании можно увеличить производительность сети, а для снижения энергопотребления этот показатель, напротив, может быть немного снижен. Как показывает практика, лучше все же ориентироваться на СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01, так как эти нормы составлены на основе оптимальных для человека показателей.

Кондиционирование

На современных гражданских и производственных объектах система кондиционирования уже стала неотъемлемой частью инженерных коммуникаций. Кондиционирование может осуществляться двумя способами:

• Охлаждение воздуха, поступающего по вентсистеме, путем установки охлаждающей секции, подсоединенной к холодильному агрегату.
• Установка моноблочного кондиционера или сплит-системы.

По конструкции все охлаждающие агрегаты бывают:

• Моноблочными.
• Сплит-системами.

Моноблочные установки имеют корпус, в который встроены все необходимые элементы. Эта разновидность представлена крышными, мобильными и оконными установками. Сплит-системы отличает более сложная конструкция. В них входит два или более блока. Один — наружный — устанавливается за пределами помещения. Внутренние — внутри охлаждаемых пространств. Кондиционирование воздуха с помощью таких систем отличается большей эффективностью. Кроме того, они позволяют регулировать показатели микроклимата для всех обслуживаемых помещений.

Сплит-системы классифицируют по типам внутренних блоков:

• Канальные.
• Кассетные
• Настенные.
• Колонные.
• Потолочные.

Настенные модели широко применяются в быту. Остальные больше подходят для промышленных и производственных объектов, а также зданий общественного назначения. Их принято относить к категории полупромышленных агрегатов.

Сплит-системы с тремя и более внутренними блоками относятся к мультизональным установкам. Блоки в такой конструкции могут отличаться собственными техническими и эксплуатационными характеристиками, типом и имеют автономное управление. Это позволяет устанавливать параметры микроклимата для каждого помещения.

Кондиционирование с помощью мультисплит-систем не всегда оправдано. Их монтаж обходится слишком дорого. Работы существенно усложняются из-за существенного увеличения протяженности трасс и кабелей. Если ломается наружный блок, то вся система перестает функционировать. В большинстве случаев целесообразнее система кондиционирования из нескольких сплит-систем. Кондиционирование с помощью многоблочных систем оправдано в том случае, если нет возможности смонтировать на фасаде здания несколько наружных блоков.

Мульти сплит-системы делятся на два типа — фиксированные и наборные. Первый тип — это готовый к установке и эксплуатации набор оборудования. В этой категории чаще производятся бытовые установки с небольшим количеством внутренних блоков. Для производственных или общественных объектов чаще применяются наборные системы, обладающие возможностью масштабирования.

Мультизональное кондиционирование с помощью сплит-систем с 5–6 внутренними блоками можно заменить системой чиллер-фанкойл. В этом случае холодильный агрегат (чиллер) монтируется на крыше, а фанкойлы — внутри помещений. Теплоносителем может быть как обычная вода, так и другой жидкий хладагент.

Кондиционирование крупных объектов — производственных, административных, общественных и т. д. — требует профессионального проектирования и монтажа. Проект определяет параметры микроклимата, которые должны быть достигнуты на объекте — воздухообмен, влажность, температура, чистота. На основе этих данных рассчитывается схема системы кондиционирования, и подбирается необходимое оборудование. Следует учитывать, что кондиционирование, например, небольшой квартиры и производственных объектов будет существенно отличаться. По этой причине лучше доверять разработку проекта специалистам.

Кондиционирование проектируется в несколько этапов:

• Выбор оптимальной системы.
• Выполнение замеров.
• Определение предназначения кондиционируемого помещения — жилое, офисное, общественное, техническое, производственное и т. п.
• Выполнение расчетов хладоносителей, потерь, гидравлических и аэродинамических характеристик.
• Создание детального проекта.
• Проведение согласований.

После этого система монтируется специалистами в соответствие с проектом.

Подводя итоги

Кондиционирование, вентиляция, отопление и теплоснабжение— сложные инженерные коммуникации. Они призваны обеспечить комфортный микроклимат. Проектирование и монтаж любой из этих систем — задача специалистов с инженерным образованием. Пренебрежение этим простым правилом может привести  к тому, что система будет работать неэффективно.

Проектирование систем вентиляции и отопления – как все сделать правильно

СП 60.13330.2012 о системах отопления, вентиляции, кондиционирования

Здоровый микроклимат в помещении — залог уюта и бодрости

Эффективный монтаж систем отопления загородного дома

Соблюдение норм – гарантия безопасности