Схемы механической вентиляции

- систематизация, закрепление и дальнейшее развитие знаний, полученных студентами при изучении предмета «Инженерное оборудование зданий и сооружений»;

-развитие навыков начального проектирования и выбора схем систем вентиляции, противодымовой защиты и отопления жилого дома; мест размещения инженерного оборудования этих систем,

- выбор и применение мероприятий по повышению тепловой эффективности здания и улучшения качества микроклимата помещений.

1. Климатические характеристики района строительства.

3. Номенклатура помещений проектируемого здания.

1. Поэтажный план типовой секции здания с указанием на них:

а) вентиляционных каналов систем вентиляции квартир секции;

б) каналов системы удаления лестничной клетки (не проектируется, если лестничные клетки здания не задымляемые, т.е. с поэтажным выходом через наружную воздушную зону);

в) нагревательных приборов и стояков системы отопления помещений секции здания;

г) размещение трубопроводов системы отопления (в случае системы поквартирного отопления.

2. Разрез по вертикальному сборному каналу системы вентиляции квартир и каналу системы дымоудаления лестничной клетки;

1. Характеристика проектируемого здания и района строительства.

2. Таблица организации воздухообмена помещений одной квартиры (по указанию преподавателя).

3. Характеристика выбранной системы вентиляции.

4. Расчет основных размеров вентиляционных каналов систем вентиляции квартир и каналов системы дымоудаления лестничной клетки.

5. Характеристика выбранной системы отопления.

1. На основании характеристик проектируемого здания и требований нормативных документов заполнить столбцы 2- 10 таблицы организации воздухообмена помещений одной из квартир (после согласования с преподавателем) типовой секции здания. Для Жилых комнат указывается площадь, а дл я ванных комнат, туалетов или совмещенных санузлов указывается количество оборудования. Вариант заполнения приведен в табл. 1.

2. Определить расчетный воздухообмен каждой комнаты L _жил., м³/ч, по формуле:

L _{норм. жил}- нормативный воздухообмен, м³/ч на 1 м² площади комнаты (см. 9 столбец таб.1);

F_жил. – площадь жилых комнат, м²(см. 3 столбец организации воздухообмена).

3. Определить расчетный воздухообмен туалетов L_туал. и ванных комнат L _ванн _.или совмещенных санузлов (L_с/у) _., м³/ч, по формулам

L _{норм. туал}, L _{норм. ванн} _., L_{норм. с/у} - нормативный воздухообмен соответственно туалетов, ванных комнат, совмещенных санузлов, м³/ч на единицу оборудования (см. 9 столбец таблицы организации воздухообмена);

N – количество, шт. приборов в ванной или санузле (см. 4 столбец таблицы организации воздухообмена);

Результаты расчета занести в столбец 11 таблицы организации воздухообмена.

4. Воздухообмен кухни L_кух., м³/ч, определяется как разность воздухообмена жилых помещений и санузлов (туалетов, ванных комнат, совмещенных санузлов), но не менее 60 м³/ч:

L_кух. = ∑ L _жил. - (L_{туал. +}L _ванн _{. +} L_с/у)≥ 60 м³/ч (3)

∑ L _жил- суммарный воздухообмен помещений квартиры, м³/ч.

Результаты расчета занести в столбец 11 таблицы организации воздухообмена.

5. Оценив конструктивно-планировочное решение квартир, учтя наличие холодного или теплого чердака, принять инженерное решение систем естественной вентиляции помещений всех квартир данной секции воспользовавшись типовым решением устройства систем, изображенных на рисунках 1 и2.

При наличии теплого чердака можно решить системы вентиляции помещений квартир, воспользовавшись типовым решением изображенным, как на рисунках 1в и1 г, так и на рис. 1 а и 1 б.

Вентблоки или панели перегородки, изображенные на рис 1 а-г, устанавливаются последовательно друг на друга с центровкой для совпадения отверстий каналов шахт, с опиранием на каждом этаже на плиты перекрытий посредством кронштейнов. Конструктивный стык заделывается для обеспечения герметизации прокладками и закладывается цементным раствором.

Вентиляционные каналы туалета, ванной комнаты или санузла могут быть обледенены.

6. Проверить размеры вентиляционных каналов выбранной квартиры. Скорость воздушного потока, проходящего через канал, W, м/с, не должна превышать требуемую:

- расчетный воздухообмен данного помещения, м³/ч (см. 11 столбец таблицы организации воздухообмена);

- требуемая скорость воздушного потока, м/с. Принимаемая по табл. 2;

F_канала _–сечение вентиляционного канала, м², рассчитанное по формулам:

При прямоугольном сечении F_канала = a * a или F_канала = a*b(h) (6)

Где d, a, b, h - размеры круглого или прямоугольного канала, м.

Если полученная скорость окажется больше требуемой, необходимо предусмотреть установку в подсобном помещении квартиры дополнительного вентиляционного блока или панели-перегородки (см. рис.3).

При разработке нового (не типового) решения вентиляционных систем квартиры следует, воспользовавшись формулой (4), определить необходимые сечения вентиляционных каналов F, задавшись требуемой скоростью W_тр., а затем произвести конструирование этой системы.

7. Отобразить выбранное решение на плане типового этажа и разрезе выбранной секции здания. Вентиляционные блоки отражаются отдельно, в боле крупном масштабе с указанием необходимых размеров.

8. При использовании в здании окон с высоким сопротивлением воздухопроницанию следует предусматривать приточные устройства (см. Приложение 3), поскольку высокая герметичность современных окон сделала практически неработоспособными системы естественной вентиляции. В квартирах ухудшилась комфортность проживания: имеет место высокая влажность и низкое качество воздуха, возрастает вероятность грибковых поражений конструкций. Разгерметизация квартир, путем открытия форточек в герметических окнах не позволяет обеспечить требуемый микроклимат в квартирах и значительно снижает эффективность использования тепла, затраты которого наподогрев вентиляционного воздуха в современной квартире - превышает потери тепла через наружные ограждающие конструкции. Открывание форточек вызывает повышенный уровень шума, проникающего в квартиры домов, выходящих на улицы.

9. При проектировании здания повышенной комфортности студентом может быть запроектирована механическая вентиляция и предусмотрены приточные устройства, а так же выполнен расчет воздухообмена, обеспечивающего повышенные показатели качества микроклимата (см. Приложения 2, 3 и 4). После расчета требуемого воздухообмена полученные значения постоянного, минимального и максимального воздухообмена заносятся в столбцы 11 и12 таблицы и используются для проверки вентиляционных каналов (см.п.6)

При проектировании здания повышенной этажности (высотой боле 16 этажей), как правило, следует проектировать систему механической вентиляции (см. Приложения 2 и 3).

10. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ) нежилых помещений первых этажей здания выполняются по указанию преподавателя. В этом случае необходимо выполнить ряд требований:

- каналы и шахты систем вентиляции или СКВ этих помещений решаются обособлено от систем вентиляции квартир и пропускаются через верхний теплый чердак транзитно с выпуском на крышу на высоту более 0,5 м при естественных системах и 1,0 м, при механических системах;

- вытяжные и приточные установки систем этих помещений должны размещаться в нижней зоне здания, поскольку, из-за возникающего при их работе шуме не допускается их устройство над квартирами;

- приточные установки этих помещений следует располагать в подвалах или в подсобных помещениях нижнего уровня здания, а для вытяжных установок предусматривать технический этаж, разделяющий верхнюю жилую часть здания от нижней не жилой;

- при расположении вытяжных установок общественной зоны здания в низшем техническом этаже (жилой части здания) выпуски их вытяжных шахт должны выводиться выше крыши здания.

Рис.2 Вентиляция жилого здания с теплым чердаком (а-каналы-спутники кухонь; б-каналы-спутники санузлов; в- притиводымная вентиляция лестничной клетки (разрез и план); 1-оголовники блоков каналов-спутников; 2 – вытяжная шахта естественной системы теплого чердака; 3- поддон шахты для сбора конденсата; 4- сборный канал механической противодымно системы; 5-противодымная шахта; 6 –рассечка; 7- автоматический клапан и датчик; 8- жалюзийная решетка; к- кухни; с/у-санузлы; л/к- лестничные клетки; ПВУ – противодымная вытяжная механическая установка)

Рис 3. Пример решения вентиляции квартиры большой площади шестнадцатиэтажного дома с применением вентиляционных панелей-перегородок с наклонными каналами (1-вентиляционная панель-перегородка для кухни; 2- вентиляционная панель-перегородка для сан-узла; 3-дополнительная вентиляционная панель-перегородка с удалением воздуха из холла прихожей из-за недостаточности сечения вентиляционного канала кухни)

Рис 4 Вариант решения незадымляемой лестничной клетки через балкон (подобные варианты – через лоджию, через галерею в зданиях галерейного типа, лестничная клетка, расположенная вне здания)

Вытяжные каналы зданий, строящиеся по индивидуальным проектам, как правило выполняются металлическими, по спутниковой схеме и, в случае высоких зданий делятся по высоте на зоны не более 10-12 этажей. Прокладываются они в специальных шахтах. Вентиляционные каналы типовых зданий обычно проектируются из бетонных вентблоков. Основной проблемой в этом случае является обеспечение герметичности междуэтажных стыков

На вент каналах устанавливают шумоглушители предназначенные для эффективного снижения шума от вентилятора в канале воздуховода, как на притоке, так и на вытяжке. Шумоглушители изготавливаются из оцинкованной стали с шумопоглощающими материалом из минерального волокна.

Основным источником шума при работе вентилятора являются турбулентные завихрения воздуха на его лопастях, то есть аэродинамические шумы.

Между вентилятором и магистральным воздуховодом;

На воздуховоде, пересекающем шумное помещение - сразу за этим помещением;

Перед воздухораспределителем или за вытяжной решеткой;

Чтобы снизить шум не только в помещениях, но и снаружи, в вытяжной системе ставят два шумоглушителя - до и после вентилятора.

В связи с установкой в здании плотных окон устройство только вытяжной системы оказывается неэффективным. Поэтому для подачи притока свежевого воздуха в квартиры используются различные устройства: специальные аэроматы в окнах или в коробке оконного проема или в стене под окном предусматривается щель(рис.2), закрываемая с внутренней стороны клапаном, имеющим глушитель и мембрану с отверстиями для прикрытия щели под действием сильного ветра. Клапана могут допускать регулировку объема приточного воздуха.(рис.1) Кроме этого, возможно применение регулируемого клапана открывающегося при достижении определенной влажности в помещении.

1. Противодымная защита здания предназначена для исключения задымления лестничной клетки при эвакуации людей в определенное время, необходимое для осуществления их пожаробезопасности, а так же для осуществления пожаротушения.

При проектировании жилых зданий учитывают следующее:

- лестничные клети должны быть изолированы от подвалов и чердаков;

- на пути движения людского потока должно быть не менее двух входных дверей (со шлюзованием)

- число различных вертикальных шахт, и способствующих гравитации воздуха, должно быть сведено до минимума;

- балконы здания должны обслуживать сразу несколько квартир.

В зданиях до 10 этажей проектируются балконные переходы в смежные секции на уровне, начиная с 6 этажа (см. рис 4), а в зданиях 10 этажей и выше (с отметкой пола верхнего этажа от уровня планировочной отметки земли 26,5 м) проектируются незадымляемые лестницы с противодымной аварийной вентиляцией, которая оборудована противопожарной сигнализацией.

Противопожарная система вентиляции проектируется индивидуальной для каждой лестничной клетки, (см рис 5.).

2. вытяжная часть противодымнойвентиляции проектируется для удаления дыма из коридора и холлов лестничной клетки всех этажей жилого дома.

Состав вытяжной части противодымной вентиляции:

- противодымные клапана, расположенные под потолком коридоров или холлов каждого этажа лестничной клетки секции жилого дома (см.рис 6);

- вытяжные блоки-шахты с рассечками (см.рис.2);

- камера с установкой в ней центробежного или осевого вентилятора с мотором на одной оси.

- бетонная вытяжная шахта, которая выводится над крышей на 2,0 или более метров;

- система автоматики с датчиками, расположенными в районе противопожарных клапанов.

3. Приточная часть противодымной вентиляции проектируется для поддержания в лестничной клетке в начальный период пожара (примерно в течении 1 часа) избыточного давления (до 20 Па) по отношению к наружному воздуху, т.е. «для раздымления» пожара подачей наружного воздуха (обычно в верхнюю зону лестничной клетки, но возможны и другие варианты.

Состав приточной части противодымной вентиляции:

- камера с установкой в ней осевого вентилятора в комплекте с мотором (на одной оси;

- устройство для выпуска воздуха в лифтовую шахту или в лестничную клетку, см. рис 5 В зависимости от решения незадымляемой лестничной клетки;

- система автоматики с дистанционным управлением.

4. Вытяжные и приточные камеры противодымной системы должны выполняться из несгораемого материала, имеющего предел огнестойкости

Размещаются вытяжные и приточные камеры, как правило, в объеме холодного или теплого чердака, но возможно расположение и на крыше при условии, что расчетная температура наружного воздуха зоны строительства объекта выше-40⁰С.

5. Определить основные размеры системы дымоудаления. Размеры вентиляционных установок и каналов с клапанами противодымной системы определяют расчетом в зависимости от производительности вытяжной L_в.п.у.,м³/ч, и приточной L_пр.п.у.м³/ч, частей системы.

6. При разработке учебного архитектурного проекта количество удаляемого воздуха лестничной клетки (производительность вытяжной установки) может определяться по формуле:

7500 м³/ч на 1 м² – количество воздуха, врывающегося через проем открытой входной двери лестничной клетки жилого дома высотой 9-12 этажей;

9000 м³/ч на 1 м² – то же, но для домов высотой 13-16 этажей;

F_дв – площадь проема входной двери лестничной клетки, м².

Результаты расчета занести в столбец 11 таблицы.

7. Количество подаваемого воздуха в лестничную клетку (производительность приточной установки) может определяться по формуле:

Результат расчета занести в столбец 11 таблицы.

8. Размеры сечений каналов для транспортировки воздуха и противодымных клапанов определяются по формуле (4),

Задавшись скоростью потока воздуха и дыма, см. табл.2. Размеры сечений типовых противопожарных клапанов – 0,2; 03; 0,4 м².

Схемы подачи воздуха в лифтовые шахты и лестничные клетки (а-лифтовую шахту; б- лестничную клетку и частично в лифтовую шахту; в –отдельными системами в лестничную клетку и лифтовую шахту; г,д,е,ж – в лестничные клетки с рассечками для внутреннего перехода)

Рис.6 Планировка лестнично-лифтовых узлов 1- лестница в незадымляемой лестничной клетке 1-го типа с переходом через наружную зону; 2 - лестница в незадымляемой лестничной клетке 2-го типа; 3 - лифтовой холл; 4 - коридор; 5 - принимаемая в расчет открытая дверь на этаже пожара; 6 - шахта дымоудаления; 7 - дверь, закрытая при пожаре; 8 - типовой этаж; 9 - первый этаж; 10 - лифтовая шахта; 11 - лифт; 12 - дверь для выхода из здания

Для определения системы отопления необходимо определить тип использования системы, выбрать отопительные приборы, расположить в помещении квартиры и разработать схему соединения отопительных приборов. При этом следует руководствоваться следующими соображениями.

1. В жилых зданиях проектируются как правило, системы водяного отопления.

2. В качестве отопительных приборов в жилых зданиях с системой водяного отопления используют радиаторы или конвекторы. Для предупреждения сквозняков отопительные приборы располагают под окнами.

3. Радиаторы бывают секционного типа(рис. 7а) из литых чугунных элементов, которые можно собирать для получения радиатора необходимого размера, а также панельного типа (рис.7б) изготовлены из двух пластин штампованной стали, сваренной вместе различных размеров, которые подбирают в зависимости от объемов помещения.

4. Конвекторы(рис. 7в) представляют собой разновидность оребренных труб, в которых одна или несколько параллельных труб оборудованы решеткой из пластин квадратной формы на расстоянии примерно 10 мм, причем расстояние изменяется с высотой. Конверторный блок имеет плоское покрытие с двух сторон, образующие вертикальный канал для воздуха.

Рис 7 а - радиатор секционный чугунный; б- радиатор панельный стальной; в – конвектор.

5. Для регулировки расхода теплоносителя, а следовательно, и температуры нагревательного прибора, используются регулировочные вентили. Они бывают двух типов – ручные (рис. 8а) и автоматические термостатические (рис. 8б). Использование регулировочной арматуры позволяет установить желаемую температура в помещении, повысив тем самым показатели комфортности, а так же выполняют энергосберегающую функцию (снижение расхода тепла для периодов, когда помещение не используется). Автоматические термостатические вентили снабжены приводом, который открывает и закрывает вентиль в соответствии с комнатной температурой. Приводы бывают электрические либо механические (с элементом, содержащим жидкость или газ, которые расширяются в зависимости от температуры). Механические приводы (термостаты) представляют наиболее распространенный тип силового элемента, используемого для радиаторных клапанов.

Рис 8. Ручной радиаторный вентиль (а) и термостатический вентиль (б).

6. По способу соединения отопительных приборов системы отопления подразделяются на однотрубные (отопительные приборы соединяются последовательно, рис 9а и б), и двухтрубные (отопительные приборы соединяются параллельно, рис 10). В зависимости от расположения подводящих магистралей могут быть с нижней (рис 9а и 10) и верхней (рис. 9б и 10) разводками.. По расположению труб, соединяющих нагревательные приборы, системы делят на вертикальные (отопительные приборы подсоединяются к вертикальному стояку) и горизонтальные (отопительные приборы присоединяются к горизонтально расположенным трубопроводам). При горизонтальной схеме отопления возможен поквартирный учет тепла.

Рис. 9 Схемы однотрубных отопительных систем с верхней (а) и нижней (б) разводками.

Рис. 10 Схемы двухтрубной системы отопления с верхней и нижней разводкой магистралей.

7 Поквартирная система отопления – система с разводкой трубопроводов в пределах одной квартиры, обеспечивающая поддержание заданной температуры воздуха в помещениях этой квартиры. Поквартирные системы отопления управляются жильцами квартиры без изменения теплового режима соседних помещений и обеспечивают поквартирный учет расхода тепловой энергии. Для организации поквартирного учета тепла обеспечен один ввод в квартиру подающего и обратного трубопроводов и к ним присоединены все отопительные приборы, размещенные в квартире (рис. 11)

Поквартирные системы отопления имеют ряд преимуществ по сравнению с центральными системами:

- повышают уровень комфорта в квартирах за счет обеспечения температуры воздуха в каждом помещении по желанию потребителя;

- обеспечивают возможность учета тепла в каждой квартире и сокращение расхода тепла за отопительный период на 10-15% при автоматическом или ручном регулировании тепловых потоков;

- удовлетворяют требования заказчика по дизайну (возможность выбора типа отопительного прибора, труб, схемы прокладки труб в квартире).

- обеспечивают возможность замены трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и отопительных приборов в других квартирах, возможность проведения наладочных работ и гидростатических испытаний в отдельной квартире.

Подающий и обратный магистральные вертикальные стояки для каждой части здания секции прокладываются в специальных шахтах общих коридоров, лестничных холлов. В шахтах на каждом этаже предусматриваются встроенные монтажные шкафы, в которых должны размещаться распределительные поэтажные коллекторы с отводящими трубопроводами для каждой квартиры, запорная арматура, фильтры, балансировочные клапаны, счетчики учета тепла.

8. Однотрубные системы позволяют упростить трубчатую систему и использовать часть общего потока в качестве источника тепла в каждом радиаторе. Это снижает температуру подачи в нижней части контура. Такое уменьшение компенсируется большими размерами радиаторов в конце контура. При этом в обратном трубопроводе отопительной системы получается более низкая температура. Однотрубные системы бывают с байпасом и без байпаса. Система без байпаса не позволяет регулировать температуру на отдельном отопительном приборе Системы с байпасами (рис.12), снабженные радиаторным клапаном позволяют установить требуемую температуру для каждого радиатора.

Однотрубные системы отопления могут быть как вертикальные, так и горизонтальные.(рис 13) Однотрубные горизонтальные системы отопления с замыкающими участками и последовательном подсоединением отопительных приборов могут быть поквартирными. (рис. 14)

9. Двухтрубные системы отопления легче регулировать и получать нужный выход тепла во всех частях системы. Система имеет одну подающую и одну отводящую трубу (рис 15), а каждый радиатор снабжается водой с одинаковой температурой. Кроме того в этом случае возможен поквартирный учет тепла.

Поквартирная двухтрубная горизонтальная система отопления с теплосчетчиком, установленным на лестничной площадке, с термостатическими вентилями на каждом отопительном приборе обеспечивает возможность поквартирного учета и регулирования расхода тепловой энергии и индивидуального регулирования температуры воздуха в помещениях.

Рис. 15. Схемы подключения радиаторов при двухтрубной горизонтальной системе отопления:

а – при периметральной схеме; б- при лучевой схеме

Применяют две схемы поквартирного двухтрубного отопления: лучевая (рис. 16) и периметральная (рис.17).

При лучевой схеме каждый из отопительных приборов присоединяется к подающему и обратному коллекторам и регулируется автономно.

При периметральной схеме отопительные приборы гидравлически более зависимы, но эта схема требует меньшего количества труб и обладает лучшей ремонтопригодностью. Независимость развязки трубопроводов от других квартир предполагает возможность индивидуального проектирования отопления каждой квартиры.

Планы квартир с двухтрубной периметральной системой и двухтрубной лучевой системой отопления приведены на рис. 18 и19

10. Полотенцесушители ванных помещений присоединяются:

- к системе горячего водоснабжения - при теплоснабжении здания от тепловых сетей или автономного источника;

- к системе отопления – при индивидуальном источнике тепла.

11. В жилых зданиях с числом этажей более трех при центральном или общем автономном источниках теплоснабжения необходимо проектировать отопление лестничных клеток, лестничных и лифтовых холлов. В зданиях с числом этажей более трех, но не более 10 этажей, а так же в зданиях любой этажности с индивидуальными источниками тепла допускается не проектировать отопление незадымляемых лестничных клеток первого типа.

12. При проектировании высотных зданий необходимо использовать специальные решения по отоплению. Высотные жилые здания должны зонироваться по вертикали – делиться на зоны высотой 50 м, между которыми помещаются технические этажи. На технических этажах размещается отопительное оборудование. Высота зоны обуславливаетсядопустимым давлением в наиболее низко расположенных отопительных приборах этой зоны.