Элементы вентиляции включают в себя достаточно большое количество различных частей, среди которых можно выделить такие как:
Вентиляторы:
При его выборе отдельное внимание обращается на тип, уровень шума издаваемого при работе (существенно понизить данный показатель помогает правильно подобранная гибкая вставка для вентиляции), габариты, производительность, а также наличие или отсутствие обратного клапана. Обеспечение вентиляции в частном доме в плане выбора правильного оборудования, должно в первую очередь брать во внимание объемы воздуха в том помещении, где будет происходить установка. Этот показатель оказывает влияние на мощность. Чтобы исключить возможность попадания посторонних запахов в помещение особенно в многоквартирных домах, обязательным условием является наличие такого элемента как обратный клапан.
Рис.1.11 - Разновидности вентиляторов
Существует несколько типов и разновидностей вентиляторов:
канальные
крышные
осевые
дымоудаления
настенные
оконные
потолочные
реверсивные
струйные
Щит вентиляции:
Часто их называют шкафами - устанавливаются в доступном для обслуживающего персонала месте. В нем располагается вся автоматика и управление исполнительными механизмами.
Рис.1.12 - Щит вентиляции
Воздуховоды:
Ни одна вентиляционная система не обходится без них. Их подразделяют по типу используемых в производстве материалов - это могут быть пластиковые воздуховоды, а также изготовлены из ткани или металла. Любой из вариантов может иметь перфорацию. При выборе особое внимание уделяется таким моментам, как достаточная площадь поперечного сечения, полное соответствие существующим санитарным нормам в помещении (жилая комната, ванная, кухня и т.п.) и соблюдению правил пожарной безопасности.
Рис.1.13 - Запчасти вентиляционной системы
Фасонные части:
Сюда можно отнести элементы, которые служат для стыковки, разветвления, отводов воздуховодов и присоединения к ним прочих элементов. Это могут быть дефлекторы, тройники, переходы с одного диаметра трубы на другой, заглушки, зонты, ниппели и врезки.
Рис.1.14 - элементы, которые служат для стыковки, разветвления, отводов воздуховодов
Перфорированная лента для вентиляции служит креплением воздуховода, поэтому ее качество также важно. Для крепления вентканалов также часто применяют хомуты для вентиляции.
Рис.1.15 - Хомуты для вентиляции.
Канальное оборудование:
Служит для обеспечения качественного воздухообмена в трассах вентиляции, устанавливаются такие элементы, как: фильтры и воздухоочистное пылеулавливающее оборудование, канальные нагреватели (калориферы), клапаны и заслонки, шумоглушители, канальные охладители.
Рис.1.16 - фильтры и воздухоочистное пылеулавливающее оборудование
Воздухораспределительные устройства:
В качестве распределителей воздушных потоков в помещении применяются диффузоры или вентиляционные решетки.
Рис.1.17 - Диффузоры или вентиляционные решетки
Для квартиры или частного дома существуют и другие важные элементы, состав которых варьируется в зависимости от конкретного типа подачи свежего и удаления грязного воздуха.
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
2.1 Описание устройства УВРК-50М, УВРК-50МА
Вентиляционный приточно-вытяжной прибор с рекуперацией тепла
- УВРК-50М (LQ-50/200М);
- УВРК-50МА (LQ-50/200МА);
- УВРК-50МК (LQ-50/200МК)
УВРК - установка вентиляционная, рекуперативная, компактная.
50 - номинальная производительность прибора.
М - прибор модернизации
К - прибор канального исполнения
А - прибор с элементами для монтажа наружного козырька изнутри помещения без высотных работ.
УВРК-50М состоит из следующих основных элементов.
Рис.2.1 - Элементы прибора
Вентиляционный блок (Рис. 2.2) - основной элемент прибора. Он имеет пластмассовый корпус, в цилиндрической части которого размещены два теплообменника и узел реверсивного вентилятора. В прямоугольной части корпуса (фланце) размещен клапан с электроприводом, электронный блок управления (контроллер), элементы для подключения вентиляционного блока к источнику питания и внешним управляющим устройствам. Передняя торцевая стенка корпуса имеет воздухораспределительную вентиляционную решетку, под декоративной частью которой размещен фильтр. На боковой поверхности фланца корпуса размещен выключатель (Рис. 2.3).
Рис.2.2 - Выключатель на корпусе
Для подвода и подключения проводов питания и проводов внешних управляющих устройств в задней стенке фланца корпуса имеется отверстие с клеммами (Рис. 2.3).
Рис.2.3 - Отверстие с клеммами
Вентиляционный блок поставляется в собранном состоянии, готовом для монтажа. Его разборка потребуется только для очистки от пыли после длительной эксплуатации. Пульт дистанционного управления служит для дистанционного управления прибором. Он дает возможность менять режимы работы прибора и изменять количество подаваемого свежего воздуха.
Монтажный набор включает в себя наружный козырек, защищающий прибор от ветра, осадков, птиц и тонкостенные гильзы из оцинкованной стали, формирующие телескопический канал в стене. Для крепления козырька (снаружи) и воздухораспределителя (внутри) в монтажном наборе имеются винты-саморезы и дюбеля.
Пульт дистанционного управления (ПДУ) служит для дистанционного управления прибором. Он дает возможность изменять количество подаваемого свежего воздуха и менять режимы работы прибора.
2.2 Математическая модель УВРК-50М
Рассмотрим математическую модель процесса аккумуляции тепловой энергии. Итак, при установке теплоутилизатора в стену, важно понимать, что УВРК-50 работает в двух режимах: режим аккумуляции и режим регенерации. Теплообменник устанавливается в конструкцию стены и обслуживает один или два смежных с ним помещения. Чтобы правильно произвести анализ термодинамических процессов, которые участвуют в регенеративной насадке устройства, следует составить математическую модель. Способ нахождения решения задачи актуален для разработки алгоритма действий теплового расчета и характеристик процесса. Целью данной главы является разработка математической модели процесса аккумуляции тепловой энергии в виде смешанной задачи, состоящей из двух систем дифференциальных уравнений.
Разработка математической модели:
Введем обозначения: ТВ(ф, z) - t воздуха в момент времени ф в точке z, где ф ? 0, 0 ? z ? L, °С; ТН(ф, z) - t насадки в момент времени ф в точке z, где ф ? 0, 0 ? z ? L, °С; Gак - расход воздуха на этапе аккумуляции, м3/ч; сВ - теплоемкость воздуха, кДж/кг·°С; сВ - плотность воздуха, кг/м3; SВ - площадь сечения канала, по которому проходит воздух, м2; П - периметр сечения канала, по которому проходит воздух, м; б - коэффициент теплоотдачи воздуха, Вт/м2·°С; Тin - t помещения, откуда поступает тепловая энергия,·°С; Тout - t внешней среды, куда поступает часть тепловой энергии,·°С; лН - теплопроводность материала насадки, Вт/ м·°С.
Отметим, что - - количество тепла, поступающего в проходное сечение в точке z в момент времени ф; - количество тепла, потраченное на нагревание проходного сечения в точке z в момент времени ф; - количество тепла, передаваемого от воздуха насадке в проходном сечении в точке z в момент времени ф.
Уравнение баланса тепловой энергии в проходном сечении в точке z в момент времени ф:
ф > 0, 0 < z < L. (1)
Уравнение (1) представляет из себя математическую модель процесса нагрева воздуха в проходном канале. При этом необходимо учитывать начальное условие уравнения:
0 ? z ? L, (2)
Тоесть, в начальный момент времени температура в проходном канале распределена линейно между Тin и Тout, а также граничное условие
ТB (ф, 0) = Тin, ф ? 0, (3)
Тоесть, на левом конце проходного канала температура все время постоянна и равна комнатной Тin.
Из этого следует, что мы получаем начально-краевую задачу (1), (2), (3) для неизвестной функции ТВ(ф, z).
Построим математическую модель процесса нагрева насадки. В процессе нагрева насадки - количество тепловой энергии, поступающее от воздуха насадки в проходном сечении в точке z в момент времени ф; - количество тепловой энергии, расходуемое на нагревание насадки в точке z в момент времени ф; - количество тепловой энергии, перемещаемое внутри насадки по закону Фурье.
Уравнение баланса тепловой энергии в поперечном сечении насадки в точке z в момент времени ф:
(4)
Уравнение (4) представляет собой математическую модель процесса нагрева насадки. Необходимо учитывать начальное условие
, (5)
Тоесть, в начальный момент времени температура в насадке распределена линейно между Тin и Тout и граничные (краевые) условия
(6)
т.е. концы насадки изолированы все время. Таким образом, получим начально-краевую (смешанную) задачу (4), (5), (6) для неизвестной функции ТH(ф, z).
Смешанная задача (1)-(6) есть математическая модель процесса аккумуляции тепловой энергии в термодинамической системе «воздух - насадка».
Единственность решения:
Решением начально-краевой задачи (1)-(6) назовем пару функций , , являющуюся решением системы уравнений (1), (4), и удовлетворяющую начальным условиям (2), (5) и краевым условиям (3), (6). Общеизвестным методом энергетических равенств и неравенств ([3]) докажем, что решение (ТВ(ф, z), ТH(ф, z)) смешанной задачи (1)-(6) единственно. Для этого достаточно показать, что если начальные значения ТВ(0, z), ТH(0, z) и граничное значение ТВ(0, z) тождественно равны нулю, то функции ТВ(ф, z) и ТH(ф, z) также тождественно равны нулю.
В силу уравнений (1) и (4) имеем
Первое равенство умножим на ТВ(ф, z), второе - на ТH(ф, z), затем сложим их и проинтегрируем по z в пределах от 0 до L:
Уточним, что
1)
2)
3) (в силу граничных условий (6);
4)-(
Следовательно, имеем
Отсюда следует, что если ТВ(ф, 0) ? 0, то
при ф > 0,
при ф > 0.
Если к тому же ТВ(0, z) ? 0 и ТH(0, z) ? 0, то
Из этого следует, ТВ(ф, z) ? 0 и ТH(ф, z) ? 0. Единственность решения доказана.
Приближенное решение
Смешанную задачу (1)-(6) перепишем в следующем виде:
ф > 0, 0 < ф < L, (7)
0 ? ф ? L, ТB(ф, 0) = Тin, ф ? 0, (8)
> 0, 0 < ф < L, (9)
0 ? ф ? L, ф > 0, (10)
Таким образом, разработана математическая модель процесса аккумуляции тепловой энергии в виде смешанной задачи, состоящей из системы двух дифференциальных уравнений
ГЛАВА 3. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИНОСТИ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО СОВРЕМЕННОГО ПРИБОРА УВРК-50М
3.1 Сущность работы вентиляционной приточно-вытяжной системы
Чистый свежий воздух является одним из необходимых условий для нормальной жизнедеятельности человека. Очень часто открытая форточка в квартире кроме воздуха приносит с собой очень много пыли и выхлопных газов с улицы. Для решения данной проблемы разрабатываются различные вентиляционные системы, среди которых самой популярной на сегодняшний день считается приточно-вытяжная система вентиляции.
Она не только обеспечивает чистым природным воздухом все помещения в квартире или доме, но также еще вдобавок имеет несколько степеней фильтрации, в результате чего вся пыль и неприятные запахи с улицы не попадают в помещение. Кроме того, такая вентиляция обеспечивает превосходную циркуляцию воздуха, за счет чего запахи с кухни или туалетов не распространяются по всей квартире, а моментально поглощаются вентиляционной системой
Поскольку вентиляция проектируется не под конкретное помещение, то разработчики выпускают их под разные производственные нужды, тем самым приточно-вытяжная вентиляция разделяется на следующие классы:
по принципу перемещения воздуха в квартире, здесь они могут быть как с искусственным побуждением, так и с естественным;
по непосредственному их назначению разделяют системы вентиляции вытяжные и приточные;
что касается зоны обслуживания, то их разделяют на местное использование и системы общей вентиляции;
по принципу исполнения разделяют бесканальные и канальные.
Что касается систем вентиляции с принудительной системой, то они оснащаются различными вентиляторами, автоматикой и другой электроникой, которая позволяет в принудительном режиме обеспечивать воздухообмен в помещении. Как правило, такие системы из-за своей большой мощности могут быть установлены для обслуживания всей системы вентиляции. При этом единственным ее недостатком можно назвать то, что из очень мощных вентиляторов и различной электроники они потребляют большое количество энергии, тем не менее, их можно спокойно использовать как на вытяжку, так и на приток воздуха в помещение.
Рис.3.1 - Приточно-вытяжная система вентиляции
Вентиляционная система с естественным побуждением
Вентиляционная система с естественным побуждением - это вентиляция, в которой движение воздуха происходит из-за естественных физических явлений, среди которых можно назвать:
перепад между наружной и внутренней температурой, что приводит к движению воздуха, так как теплый поднимается наверх, а холодный поступает на его место;