Системы воздухоподготовки

G. Franchi

Что на самом деле следует считать системой воздухоподготовки и как отличить ее, например, от большого вентиляторного конвектора или простого термовентилятора? – даже специалистам сегодня непросто ответить на этот вопрос. Мы рассматриваем в качестве систем воздухоподготовки главным образом установки модульного типа, хотя иногда таковыми бывают и моноблочные системы. Общее определение систем воздухоподготовки можно сформулировать следующим образом: «система воздухоподготовки представляет собой совокупность агрегатов, предназначенных для обеспечения воздухоподготовки по установленным параметрам и имеющих в своем составе узлы для производства теплоты или холода». Согласно этому определению система воздухоподготовки состоит из теплообменников, фильтров, вентиляторов, увлажнителей, заслонок и др., смонтированных под одной «крышей», и не имеет ни холодильника, ни отопительного котла. Однако это «теоретический» образ системы воздухоподготовки. На самом деле сегодня на рынке чаще всего предлагаются установки с интегрированным холодильником или отопительным котлом.

Системы воздухоподготовки имеют модульную структуру – общая комплектация системы и производительность отдельных агрегатов рассчитываются в соответствии с инженерным проектом.

Типы систем воздухоподготовки – их преимущества и недостатки

Однозональные системы

Большинство систем воздухоподготовки являются однозональными с постоянным расходом воздуха. Выходящий из них воздух имеет заданные значения температуры и влажности и по соответствующим каналам направляется на кондиционируемые участки. Стоимость такого решения минимальна. Выбор агрегатов достаточно прост по сравнению с другими вариантами.

Однако очевидно, что однозональная система не имеет возможности индивидуального регулирования температуры внутреннего воздуха в отдельных помещениях, обслуживаемых одной установкой. При использовании такой системы индивидуальное регулирование температуры можно обеспечить только одним способом – при помощи батарей последующего нагрева канального типа вблизи участка обслуживания. Такие батареи управляются термостатом. Правда, они требуют повышенного расхода энергоресурсов (если только в батареи не пропускать горячую воду, подающуюся из рекуператоров холодильного агрегата) и увеличивают эксплуатационные расходы.

Но, вообще говоря, в случаях, когда есть необходимость обеспечить индивидуальное регулирование температуры в отдельных помещениях, обслуживаемых одной установкой, рекомендуются системы воздухоподготовки иного типа: двухканальные или мультизональные.

	Рисунок 1. (подробнее) Пример крышной установки воздухоподготовки
	Рисунок 2. (подробнее) Принципиальная схема однозональной системы воздухоподготовки. В системе имеется две батареи: предварительного нагрева и охлаждения воздуха

Двухканальные системы

В двухканальных системах холодный и горячий воздух разводятся по двум различным воздуховодам, каждый из которых оснащен независимым вентилятором. Вблизи каждой зоны обслуживания устанавливают кассетный смеситель, управляемый термостатом. Термостат варьирует соотношение холодного и горячего воздуха и определяет требуемые параметры воздушной смеси, обусловленные тепловой нагрузкой конкретного помещения. Однако такая система безупречна лишь с точки зрения комфорта пользователя. На самом деле у нее имеются два существенных недостатка: первый – высокая начальная стоимость, т. к. требуется проложить два отдельных воздуховода вместо одного и смонтировать столько кассетных смесителей, сколько зон обслуживания в здании; и второй (еще больший недостаток, чем у однозональных систем последующего нагрева) – увеличенный расход электричества из-за двух дополнительных вентиляторов.

Мультизональные системы

В мультизональной системе имеют место такие же две подающие горловины, как и в двухканальной системе, однако на них монтируются пары сопряженных заслонок, каждая из которых регулируется зональным термостатом. Сопряженные заслонки, соответственно, открывают и закрывают выход холодного и горячего воздуха и наоборот. От системы расходятся индивидуальные воздуховоды, количество которых равно числу зон обслуживания. В каждый такой воздуховод подается воздух, имеющий такую температуру и влажность, какие требуются для конкретной зоны обслуживания. В силу конструктивных особенностей мультизональные системы могут обслуживать, как правило, не более 8–10 зон.

Таким образом, существуют три основных типа систем воздухоподготовки:

- однозональные системы – наиболее простые и экономичные;

- двухканальные системы;

- многозональные системы.

Рисунок 3. (подробнее) Модульная структура однозональной системы воздухоподготовки (на рисунке представлен примерный состав секций стандартной установки)

Подбор агрегатов для системы воздухоподготовки

Подобрать агрегаты для системы воздухоподготовки сегодня можно с помощью специально разработанного программного обеспечения. Такие программы, помимо расчета параметров оборудования, выполняют также рабочие чертежи инженерных систем и определяют основные характеристики, необходимые для монтажа систем воздухоподготовки. Программа осуществляет подбор агрегатов для каждой секции и составляет необходимые расчетные диаграммы.

Сегодня подбор агрегатов ведется, как правило, по фронтальной скорости воздуха в батареях установки. Изготовители чаще всего оперируют тремя скоростями: 2, 2,5 и 3 м/с. На скорости 2,5 м/с расход воздуха варьируется обычно в диапазоне от 1 000 до 80 000 м³/ч.

Низкая, средняя и высокая скорость воздуха

В нормальном эксплуатационном режиме системы воздухоподготовки функционируют при низкой скорости воздуха и при низком давлении. В особых случаях проектируются системы для средних и высоких скоростей воздуха и среднего и высокого давления.

Как правило, применяются следующие значения:

• Низкая скорость воздуха и низкое давление:

- магистральные воздуховоды – от 5 до 12 м/с, давление до 900 Па;

- ответвления – от 3 до 6 м/с.

• Средняя скорость воздуха и среднее давление:

- магистральные воздуховоды – от 12 до 20 м/с, давление от 900 до 1 700 Па;

- ответвления – от 6 до 12 м/с.

• Высокая скорость воздуха и высокое давление:

- магистральные воздуховоды – от 20 до 30 м/с, давление от 1 700 до 3 000 Па;

- ответвления – от 10 до 15 м/с.

При этом во всех случаях воздухозаборные каналы всегда низкоскоростные и низкого давления.

Как уже подчеркивалось, системы воздухоподготовки низкой скорости и низкого давления применяются в основном на объектах малой и средней емкости. И лишь на крупных объектах монтируются средне- и высокоскоростные системы, соответственно, среднего и высокого давления, поскольку они позволяют существенно сократить сечение воздушных каналов и, следовательно, увеличить полезную площадь здания. В качестве недостатков следует упомянуть о повышенной шумности и повышенном расходе электричества по причине использования вентиляторов относительно высокого давления. Блоки «двигатель/вентилятор» систем воздухоподготовки могут оснащаться инвертерами, и тогда агрегаты могут работать в режиме переменного расхода воздуха. В этом случае возможно индивидуальное регулирование параметров в нескольких зонах, когда сама система работает с различными характеристиками. То есть каждая обслуживаемая зона оборудуется воздухораспределителями с переменным расходом воздуха, которые в соответствии с колебаниями тепловой нагрузки регулируют объем подаваемого воздуха.

Рисунок 4. (подробнее) Два примера монтажа многослойных панелей (типа «сэндвич») на несущий каркас системы воздухоподготовки. В первом случае на каркасе не предусмотрена термопрокладка, следовательно, рекомендуемое применение – внутренние участки. Во втором случае имеется термопрокладка (обозначена красным цветом), такую конструкцию можно использовать для наружной установки

Конструкция

Раньше корпуса систем воздухоподготовки изготавливали из стального однослойного оцинкованного листа. Однако у такого решения имелись три существенных недостатка: высокая степень теплообмена с внешней средой, значительные утечки воздуха и высокая шумность. Со временем обшивку стали делать из двухслойного листа (из стали или иного материала) с промежуточным теплоизоляционным слоем. Общая толщина обшивки составляет сейчас 25–30 мм, хотя бывает, что предлагаются корпуса с толщиной обшивки до 50 мм. Такие панели монтируются на несущую конструкцию, выполненную из прессованного алюминиевого или стального профиля при помощи крепежных и уплотняющих элементов (у разных производителей разные). В итоге получается мощная прочная структура, имеющая незначительный уровень просачивания тепла и воздуха в обе стороны. Одновременно значительно уменьшилась шумность агрегатов.

Сами панели выполняются из различных материалов: чаще всего это оцинкованная сталь, алюминий, стальной лист AISI 304, окрашенный либо ламинированный стальной лист.

В зависимости от особенностей конкретного объекта системы воздухоподготовки могут иметь различную комплектацию теплообменных батарей.

Наиболее часто встречаются следующие комбинации:

• только горячая батарея для обеспечения тепловентиляции;

• горячая батарея, холодная батарея и каплеуловитель для обеспечения тепловентиляции в зимний период и кондиционирования воздуха в летний период;

• только холодная батарея и при необходимости каплеуловитель для обеспечения кондиционирования воздуха в летний период;

• горячая батарея, холодная батарея, каплеуловитель и батарея последующего нагрева для обеспечения круглогодичного кондиционирования.

Обычные вентиляционные агрегаты (секции) оснащаются центробежным вентилятором с изогнутыми вперед лопастями двойного всасывания. Вентилятор подключен к двигателю посредством шкивно-ременной трансмиссии с фиксированным либо регулируемым диаметром шкива. Блок трансмиссии закрыт защитным картером. Ремень трапециевидный, шкив одно- или многожелобный, в зависимости от мощности двигателя. Воздух может подаваться в различных направлениях: горизонтально (чаще всего), вниз или вверх.

Увлажняющие агрегаты предлагаются, как правило, средне- и высокопроизводительные. Наиболее часто встречающиеся комплектации:

• Парогенератор с погружными электродами, оснащенный парораспределителем, электронной регулировкой и стоком конденсата.

• Одинарный либо двойной стенд с распылительными форсунками и циркуляционным насосом со средней и высокой эффективностью насыщения (70–75 % и 75–80 % соответственно). В составе агрегата имеется накопительная камера с подводкой и стоком.

• Испарительный пакет, одинарный либо двойной, из целлюлозы, средне- и высокопроизводительный (60–65 % и 75–80 % соответственно). В составе агрегата циркуляционный насос, коллектор распределения воды над пакетом, подборочная ванна из оцинкованной стали с подводкой и стоком.

Перепечатано с сокращениями из журнала «GT».

Перевод с итальянского С. Н. Булекова.

Научное редактирование выполнено В. Д. Коркиным – зав. кафедрой СПб ГАИЖСА им. И. Е. Репина.