Распределение воздуха в текстильных воздуховодах

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»  одним из показателей, характеризующим микроклимат в помещении, является скорость движения воздуха в рабочей зоне.
Рабочая зона – это пространство высотой 2 м от пола при работе работника стоя или 1,5 м – при выполнении работы сидя.
Выше располагается верхняя зона помещения – зона под текстильным воздуховодом, где существует наибольший риск образования сквозняков, поскольку скорость воздуха слишком высока по сравнению с требованиями к микроклимату помещения.
Рабочая зона
Дальнобойность (длина приточной струи) – расстояние от выходного отверстия до точки, где скорость воздуха равна желаемой конечной скорости. Как правило, скорость в рабочей зоне принимается 0,25 м/с. Длина струи не является расчётной величиной и определяется эмпирическим путем. Стоит отметить, что дальнобойность в изотермических условиях, т.е. при отсутствии разницы между температурами подаваемого и окружающего воздуха, отличается от дальнобойности в неизотермических условиях. При наличии разницы температур (ΔT), расчеты скорости воздуха необходимо корректировать.
​Для получения оптимальной скорости воздуха в рабочей зоне необходимо подобрать подходящую систему воздухораспределения. Расчетными параметрами являются диаметр, количество и угол расположения перфорации. Они определяются исходя из статического давления, высоты расположения воздуховода и ширины рабочей зоны.
​Принцип распределения воздуха, используемый для систем текстильного воздухораспределения, отличается от обычной оцинкованной системы вентиляции. В классической оцинкованной системе распределения воздуха используется большое количество переходов, отводов от основной магистрали для доставки воздуха в удаленные места. Раздача воздуха происходит точечно – через диффузоры или решетки. Такой метод распределения воздуха имеет свои недостатки: большие потери давления (на фасонных элементах, на диффузорах и решетках, на трение) и неравномерное распределение воздуха.
Текстильные воздуховоды лишены вышеописанных недостатков. В большинстве случаев, воздух раздается через продольные ряды отверстий равномерно по всей длине воздуховода, однако по желанию клиента, воздухораспределение может осуществляться зонально в рабочие места.
Существуют следующие системы раздачи воздуха: через микроперфорацию, перфорацию, проницаемую ткань, сетку.

Микроперфорация

Микроперфорация – это отверстия диаметром до 1 мм. Скорость выхода воздуха через микроперфорацию настолько низкая, что движение воздуха происходит вследствие разницы плотности воздушных потоков. Дальнобойность струи микроперфорации зависит от статического давления и может достигать 2 метров.
Для систем вентиляции при разнице температур ΔТ=0°C перемещение воздуха малоэффективно, поскольку процесса смешивания окружающего воздуха с подаваемым практически не происходит. При микроперфорации в 360 градусов, распределение воздуха будет равномерным по всем направлениям.
Распределение воздуха через микроперфорацию
Для систем охлаждения подача воздуха имеет характер нисходящего потока. Охлажденный воздух будет опускаться в нижнюю часть помещения, а теплый воздух будет вытесняться под потолок. При малой разности температур ΔТ≤3°C такое воздухораспределение не создаст дискомфорта даже для людей, рабочие места которых находятся под воздуховодом при минимальной высоте помещения. Чем больше разница температур ΔТ, тем с большей интенсивностью приточный воздух опускается в рабочую зону, что влечет за собой риск образования сквозняка как в рабочей зоне, так и на уровне пола. Если под воздуховодом находится оборудование со значительными тепловыделениями, то скорость воздуха в рабочей зоне будет снижаться, сталкиваясь с восходящими потоками теплого воздуха.
​В системах отопления подача нагретого воздуха через микроперфорацию приводит к тому, что теплый воздух скапливается под потолком. Движение воздуха замыкается и происходит расслоение воздушных масс (теплый воздух вверху, холодный – внизу).

Воздухораспределение через микроперфорацию в

системах вентиляции

системах охлаждения

системах отопления

Распределение воздуха через микроперфорацию не подходит для систем отопления, а используется только для систем охлаждения и вентиляции с небольшими теплопритоками от оборудования.

Перфорация

Отверстия в воздуховоде диаметром 2-14 мм называются перфорацией. Дальнобойность струи зависит от статического давления и достигает 15 метров, а скорость выхода воздуха через перфорацию – 25 м/с.
Данное воздухораспределение обеспечивает высокую степень перемешивания воздуха, благодаря эжекции (затягиванию) окружающего воздуха к подаваемой направленной струе. По мере вовлечения окружающего воздуха в струю, ее диаметр увеличивается, а скорость уменьшается, и при достижении рабочей зоны скорость воздуха падает до оптимального уровня.
​В отличие от микроперфорации, такое распределение используется не только для систем кондиционирования и вентиляции, но и для систем отопления. Внешние факторы, такие как теплопритоки или вытяжные системы, в незначительной степени влияют на дальнобойность струи.
​Для систем охлаждения и вентиляции воздух рекомендуется подавать в верхнюю часть помещения. В этом случае охлажденный воздух настилающими слоями опускается вниз и смешивается с более теплым воздухом помещения.
​Для систем отопления воздух рекомендуется направлять в нижнюю часть помещения, таким образом он будет достигать рабочей зоны, смешиваясь с более охлажденным воздухом.

Воздухораспределение через перфорацию в

системах вентиляции и охлаждения

системах отопления

Проницаемый материал

Приточный воздух через проницаемую ткань раздается на 360°. Дальнобойность струи зависит от свободного напора вентилятора, но не превышает 1 метра, поэтому этот метод распределения хорош для помещений с низкими потолками.
​Скорость выхода воздуха через проницаемую ткань низкая и движение воздуха, как и при микроперфорации, будет происходить по принципу разницы в плотности воздушных масс. Подходит данный способ только для систем охлаждения и вентиляции помещения путем вытеснения более теплого воздуха холодным.
В системах отопления подача нагретого воздуха через проницаемую ткань приводит к тому, что теплый воздух скапливается под потолком. Движение воздуха замыкается и происходит расслоение воздушных масс (теплый воздух вверху, холодный – внизу).

Воздухораспределение через проницаемый материал в

системах вентиляции

системах охлаждения

системах отопления

Использование проницаемой ткани предотвращает образование конденсата, поскольку вокруг воздуховода образуется движение воздуха, которое сводит к нулю перепад температур на поверхности воздуховода. Таким образом, отсутствует среда для размножения бактерий, что актуально для предприятий пищевой промышленности.
​Коэффициент воздухопроницаемости обозначается  и выражается в дм³/(м²·с), т.е. показывает какой объем воздуха (дм³) пройдет через 1 квадратный метр ткани (м²) за секунду (с). Компания «Поток» предлагает клиентам 4 типа проницаемых тканей П1-П4. График зависимости воздухопроницаемости от расхода воздуха и статического давления приведен ниже.
Но не смотря на все достоинства данного метода, у него имеются свои недостатки. Во-первых, из-за низкой скорости выхода воздуха через проницаемую ткань, не будет осуществляться достаточное перемешивание воздуха, что особенно критично для больших помещений. Во-вторых, проницаемая ткань является вторичным фильтром. Загрязнение материала будет постепенно ограничивать объем раздаваемого воздуха и, в отличие от перфорированного воздуховода, проницаемый материал будет нуждаться в стирке гораздо чаще.
​Рассмотрим воздухораспределение через проницаемую ткань на примере. Имеется охладитель с расходом воздуха 4000 м³/ч со свободным напором вентилятора 120 Па. Длина воздуховода составляет 10 метров.
Для начала необходимо подобрать диаметр воздуховода – для диаметра в 450 мм с расходом воздуха 4000 м³/ч начальная скорость в воздуховоде будет 7 м/с.
Выполним простой расчет площади ткани S = π · d · l = 3,14 · 0,45 · 10 = 14,13 м². Расход воздуха на 1 м² составляет: 4000 / 14,13 = 283,09 м³/(м²·ч). Зная расход воздуха и статическое давление, по графику воздухопроницаемости подбираем подходящую под наши требования ткань, а это материал с воздухопроницаемостью П1.
Ткань с характеристиками П1 обладает максимальными значениями воздухопроницаемости. В случае, если расход воздуха на 1 м² будет больше, раздаваться он не будет. Конечно можно увеличить диаметр или длину воздуховода, но это решение не всегда приемлемо. В таких случаях мы рекомендуем на воздуховод из проницаемой ткани добавить калиброванную перфорацию для распределения всего объёма воздуха.

Сетка

Данный способ раздачи предусматривает распределение объема воздуха через сегментные вставки сетки. Рекомендуется к применению для раздачи больших объемов воздуха – более 1500 м³/ч на погонный метр воздуховода.
Воздух выходит через сетку с невысокой скоростью до 5 м/с, дальнобойность струи в зависимости от свободного напора вентилятора доходит до 5 метров. Сеточная вставка обычно располагается по всей длине воздуховода, ширина сегмента и угол для раздачи воздуха рассчитываются.
​Нити сетки изготавливаются из полиэстера с ПВХ-пропиткой или полимерного стекловолокна. Нить сетки обладает высокими прочностными характеристиками на разрыв и растяжение и имеет толщину от 0,2 до 0,7 мм. Сетки из стекловолокна не поддерживают горение. Цветовая гамма сетки ограничена белым, черным и серым цветом, другие цвета производятся под заказ.
Воздух выходит через сетку с невысокой скоростью до 5 м/с, дальнобойность струи в зависимости от свободного напора вентилятора доходит до 5 метров. Сеточная вставка обычно располагается по всей длине воздуховода, ширина сегмента и угол для раздачи воздуха рассчитываются.
​Нити сетки изготавливаются из полиэстера с ПВХ-пропиткой или полимерного стекловолокна. Нить сетки обладает высокими прочностными характеристиками на разрыв и растяжение и имеет толщину от 0,2 до 0,7 мм. Сетки из стекловолокна не поддерживают горение. Цветовая гамма сетки ограничена белым, черным и серым цветом, другие цвета производятся под заказ.
Для систем отопления воздух раздаётся через щелевидные сеточные вставки, расположенные ниже оси воздуховода. Тепло подается непосредственно в рабочую зону, а вытесняемый воздух поднимается наверх, при этом смешиваясь с подаваемым воздухом.
​Для систем вентиляции или охлаждения воздух распределяется через сеточные щели, расположенные выше горизонтальной оси воздуховода. Таким образом холодный воздух движется вдоль потолка, а затем опускается по стенам помещения в рабочую зону. Теплый воздух при этом поднимается вверх и смешивается с приточным воздухом на уровне воздуховода.
Частое применение воздуховоды с сеточными вставками нашли в хлебобулочном производстве (башнях охлаждения) для выравнивания уровня влажности мякиша и корки, чтобы избежать образования конденсата после упаковки.

Комбинированные системы

При необходимости можно комбинировать различные методы воздухораспределения. Обычно совмещают низкоскоростную раздачу (микроперфорация или проницаемая ткань) с высокоскоростной (направленные струи). В качестве направленных струй можно использовать как различные диаметры перфорации, так и сопла.
​В системах вентиляции, при расположении рабочих мест и под воздуховодом, и в отдалении, применяется комбинированная система – сочетание отверстий различных диаметров, имеющих различные дальнобойности струй.
В системах охлаждения такой метод применяется, когда в помещении с низкими потолками рабочие места находятся непосредственно под воздуховодом. В этом случае небольшой объем охлажденного воздуха направляют в рабочие места через мелкую перфорацию, а основной объем раздают стандартным способом через перфорацию в верхнюю зону помещения.