В рамках традиционной струйной шиберующей защиты проемов рекомендуется размещать завесы в непосредственной близости створа проема, чтобы между вытекающими из сопел струями и краями проема не возникали промежутки, через которые наружный воздух мог бы затекать внутрь помещения. Реальные строительные конструкции вблизи проемов зачастую не позволяют устанавливать завесы в соответствии с проектными рекомендациями. К этому добавляются современные складные, подъемные и сворачивающиеся перекрытия ворот. Приходится отодвигать завесы от проема вглубь помещения, иногда на значительные расстояния. Однако, в общем случае, если не менять концепцию защиты, то в плоскости проема и в самой защитной струйной структуре возникают бреши для прохода наружного воздуха.
Первой попыткой организации защиты отодвинутыми от проема завесами, по-видимому, можно считать схему экранированной струи [1]. При всей необычности, схема экранированной струи не выходит за рамки традиционной концепции защиты. Это обстоятельство и отразилось в том, что наряду с повышением эффективности экранированные струи обладают существенным недостатком — они требуют значительного увеличения высоты помещения.
Изменение концепции защиты проема можно рассматривать в двух аспектах. Во-первых, переход от защиты проема боковой стороной струи к прямому лобовому противодействию. И, во-вторых, возврат к противодействию боковой стороной струи, однако с имитацией защиты нижней струей. В обоих случаях источник струи должен быть удален от проема.
В настоящей работе сформулированы основные принципы организации защиты проемов удаленными от створа импульсными струйными источниками.
Для понимания основных особенностей лобового противодействия струи затеканию наружных масс в проем рассмотрим классическую задачу о распространении турбулентной струи во встречном потоке. Такая задача решена в [2] приближенным интегральным методом. Струя вытекает из сопла диаметром 2δо со скоростью uo навстречу безграничному потоку со скоростью U∞. Формируется структура, ограниченная поверхностью, на которой продольные скорости равны нулю. На этой поверхности скорости направлены перпендикулярно оси симметрии. Ее охватывает другая поверхность — граница циркуляционной зоны. Внутри границы зоны развивается встречное движение струи, разворот потоков и спутное возвратное движение. Для наших целей необходима информация о зависимости длины циркуляционной зоны L и ее максимального диаметра D от соотношения скоростей m = U∞ /uo (см. табл. 1).
Таблица 1. Размеры циркуляционной зоны, образованной осесимметричной струей во встречном потоке по [2]
m
0,1
0,2
0,3
0,4
L/2 δо
36
20
14
11
D/2 δо
11
6
5
4,5
L/D
3,3
3,3
2,8
2,4
В [2] показано, что решение хорошо согласуется с опытными данными, за исключением области критической точки. В табл. 1 приведены результаты, взятые с графиков [2]. Прямой перенос схемы с циркуляционной зоной [2] на случай защиты проема удаленным импульсным источником невозможен по той причине, что встречный поток неограничен и омывает циркуляционную зону со всех сторон, тогда как в нашей задаче струя первоначально остается свободной затопленной, а противодавление струе создается лишь в самом конце ее в области проема, где и формируется пятно взаимодействия. Тем не менее имеется возможность сделать оценку отношения расстояния от источника струи до воображаемого пятна взаимодействия (до критической точки) к диаметру пятна L/D. Как видно из табл. 1, при малых m это отношение равно 3,3. С ростом m (с увеличением разности давлений в проеме) отношение L/D убывает.
Рассмотрим оценку прямой импульсной защиты квадратного проема со стороной А. Пусть осесимметричный импульсный источник с диаметром сопла dо располагается на высоте (А + Δh) на расстоянии L от проема (рис. 1). Ось струи направлена в центр проема под углом α к нормали к проему. Здесь предполагается, что струя даже частично не отражается от пятна взаимодействия, а растекается по плоскости, на которой расположен проем. Поэтому давление струи в сечении взаимодействия определяется потоком импульса струи с учетом угла набегания. Используя известные приближенные зависимости скоростей и расходов струи для осесимметричного источника, например, по [1]:
скорость на оси основного участка ‹vm›/vo = 5,9/(z/do),
коэффициент эжекции λос = Gс/Gо = 0,34(z/dо), (1)
среднеквадратичная скорость струи vср/‹vm› = 0,48= const,
найдем связь между площадью сечения струи вблизи проема Fcи длиной траектории струи Lc:
F̅c = 0,12 L̅2c, (2)
где F̅c = Fc/Fо, L̅c= Lc/do, Fc = Gс/ρ vср, Fо = π do2/4, vср — среднемассовая скорость.
Из условия постоянства потока импульса давление струи на плоскость проема равно
Р̅с F̅c = cos2α, (3)
где Р̅с = Рc/ρ vo2.
Далее принято первое условие защиты, состоящее в том, что давление струи на плоскость проема равно средней расчетной разности давлений в проеме Рc = Δ Рпр. Второе условие заключается в равенстве площадей пятна взаимодействия и проема
А̅ 2 = F̅c / cosα. (4)
Из схемы рис. 2 следует соотношение
L̅c2 = L̅2+ Н̅ 2, (5)
где
Н̅ = 0,5А̅ + 0,5 + h̅, (6)
черточка над буквой означает отнесение к диаметру do.
Угол между осью струи и нормалью к плоскости проема определяется выражением
α = arctg(H̅/L̅). (7)
Введя переменную x = L̅/H̅ и преобразовывая уравнения (2) – (7), получим расчетное уравнение для определения переменной х методом последовательных приближений
х = [10,6 А̅ 2 arctg(1/x)/ Н̅ 2 – 1]0,5. (8)
Далее определяются величины L̅, α, Δ Р̅пр по выражению (3) с учетом (2) и (5)
Δ Р̅пр = 8,33 cos2α/(L̅2+ Н̅ 2 ), (9)
скорость струи
vo = (Δ Рпр/ρ Δ Р̅пр)0,5, (10)
расход источника (вентилятора) Vo = vo Fо. Эквивалентная величина параметра m равна
m = (2 ΔР̅пр)0,5. (11)
Расчеты по выражениям (2) – (11) для двух значений размеров проема представлены в табл. 2. Мощность вентилятора определялась по коэффициенту расхода сопла 0,8 и КПД вентилятора 0,7. Размер h = 0, диаметр сопла принят do = 0,8 м.
Как видно, требуемое данной схемой удаление вентилятора от плоскости проема вглубь помещения составляет около трех высот проема (L/А). Увеличение вдвое высоты и ширины проема (площади проема в 4 раза) приводит к почти трехкратному росту расхода воздуха и более чем двадцатикратному росту мощности вентилятора. Это означает, что для защиты проемов больших размеров целесообразно переходить на более крупные вентиляторы. При всей условности сопоставления результатов табл. 1 и 2 можно видеть качественное совпадение отношений L/А и L/D в зависимости от m.
Таблица 2. Параметры защиты проема удаленным импульсным источником
А, м // А̅
3 // 3,75
6 // 7,5
ΔРпр, Па(принято)
4,0
8,0
L̅ // L, м
11,9 // 9,5
23,8 // 19,1
α, град
11,3
10,1
ΔР̅пр
0,0544
0,0138
vo, м/с
7,8
22,0
m
0,33
0,17
L/А
3,2
2,5
Vо, м3/час
14 040
39 540
Nвент, кВт
0,32
7,1
В рамках принятой схемы проследим влияние диаметра вентилятора (точнее, диаметра сопла источника). Размер проема А = 3 м, расположение вентилятора, по-прежнему, над верхней кромкой проема h = 0. Расчеты сведены в табл. 3.
Таблица 3. Влияние диаметра сопла на защитную конфигурацию
do, м
1,0
0,8
0,6
0,5
А̅
3,0
3,75
5,0
6,0
Н̅
2,0
2,38
3,0
3,5
L̅ // L, м
9,45 // 9,45
11,9 // 9,48
15,9 // 9,50
19,1 // 9,53
α, град
12,0
11,3
10,7
10,4
ΔР̅пр
0,0854
0,0544
0,0309
0,0215
vo, м/с
6,3
7,8
10,4
12,5
Vвент, м3/час
17 813
14 114
10 585
8836
Nвент, кВт
0,27
0,32
0,43
0,52
Независимо от диаметра сопла защитная конфигурация остается неизменной: расчетное удаление вентилятора от плоскости проема сохраняет свою величину 9,5 м. Это и понятно: из (2) следует, что заданная абсолютная площадь сечения осесимметричной струи определяет расстояние этого сечения от сопла. Если при прочих равных условиях источник расположить дальше, то площадь сечения струи вблизи проема станет больше, соответственно, давление струи меньше и в рамках данной схемы возникнет затекание наружного воздуха в проем. Напротив, если источник окажется ближе, то площадь пятна взаимодействия будет меньше площади проема, а давление на пятне больше. При этом произойдет как минимум частичное вытекание струи наружу и затекание наружных масс в проем по периферии.
Направление струи в центр проема или при широком проеме в центры частей проема создает определенные затруднения в реализации данной схемы. В таких сложных течениях, как плотная система параллельных струй с регулярными разворотами, устойчивая структура маловероятна. Скорее всего, смыкающиеся по бокам струи еще на подходе к проему переформировываются в структуру, аналогичную плоской струе. Но у плоского потока, набегающего на открытый проем со сбалансированным противодавлением, имеется лишь одна степень свободы — преимущественный разворот вверх и возврат на всасывание вентиляторов в общей циркуляции. Даже такая упрощенная интерпретация аэродинамической картины вызывает ассоциацию с защитой проема нижней завесой. Известно, что нижние завесы являются наиболее эффективным способом защиты проемов, однако их реализация приводит к существенному усложнению и удорожанию архитектурно-строительных конструкций.
Покажем, что посредством удаленных импульсных источников возможна эффективная имитация защиты нижней завесой. Возьмем за основу следующую схему. Струя от источника, расположенного выше верхнего створа проема, направлена под углом к проему и ударяет в пол на некотором удалении от проема. В результате соударения формируется стелящаяся струя, направленная на проем. Противодавление отрывает струю от пола и разворачивает струйные массы в противоположном направлении. Параметры течения должны быть таковы, чтобы поперечные размеры разворота полностью перекрывали проем и противодействовали втеканию наружных масс.
Предлагаемая схема опирается на экспериментально полученную картину: соударение осесимметричной турбулентной затопленной струи с плоским экраном под некоторым углом в условиях неограниченного внешнего потока, направленного навстречу струе (рис. 8.4.1 в [3]). Показано что струя, стелящаяся вдоль поверхности навстречу потоку, отрывается, образуя зоны разворота и обратного распространения струи. Внешний поток также отрывается, обтекая зоны разворота струи. В целом образуется вихревая зона. Ориентировочно относительные размеры вихревой зоны (отнесенные к диаметру сопла) при угле струи 450, относительном напоре 0,01 и относительной высоте сопла над экраном 6 равны: высота 10, протяженность от зоны соударения 20, ширина в сечении зоны соударения 17. Соотношение продольного и поперечного масштабов структуры равно 20/10 = 2.
Рассмотрим возможное развитие защитной структуры проема, имитирующей нижнюю завесу. С этой целью воспользуемся приложением уравнения импульсов к струе по аналогии с работой [4], в которой получено решение для односторонней боковой завесы. В [4] рассматривается действие потоков импульса и сил на текущий контур, связанный с точкой А, расположенной на оси струи. В соответствии со схемой для односторонней боковой завесы разность давлений вдоль размаха проема в [4] принята постоянной. Интегрирование дифференциального уравнения импульсов для текущего контура с перемещаемой по траектории точкой А приводит к уравнению траектории струи. Используя выражения для проекций скоростей, можно показать, что модуль потока импульса вдоль траектории струи сохраняется. Струю при этом можно рассматривать как свободную затопленную по аналогии с [5]. В схеме по [4] использованы значительные упрощения действительной картины течения. Так, реальная струя конечной толщины с конечным расходом и потоком импульса сведена к линии (траектории, оси струи), при этом давление в проеме меняется скачком на оси струи, тогда как в свободной струе давление остается неизменным в поперечном сечении струи. Тем не менее схема [4] с корректировкой по [1] дает не только качественное, но и количественное удовлетворительное совпадение с расчетными рекомендациями [6], опирающимися на экспериментальные данные.
В отличие от [4], где разность давлений ΔРпр в любой точке траектории постоянна, в нашем случае при перемещении точки А снизу вверх гравитационное давление меняется от максимального на нулевой отметке Рн = gΔρНпр = Рmaxдо нуля на уровне верхнего створа проема (имея в виду герметичное помещение). Схема течения струи от нижней завесы представлена на рис. 2. Примем линейный закон изменения гравитационного давления по высоте проема
ΔРпр = Рmax(1 – х/Н). (12)
Для дальнейшего разобьем всю траекторию на n участков и применим уравнение импульсов по аналогии с [4] к каждому участку (здесь всюду используется среднемассовая скорость). Тогда, в соответствии с уравнениями по [4], для i-того участка можно записать составляющие скорости
где индексом i-1 отмечены параметры входа струи в контрольный объем i-того участка, без индекса — текущие параметры внутри участка, b — ширина струи (по среднемассовой скорости), θ — угол между вектором скорости и осью х.
Тангенс угла наклона траектории в текущей точке равен
Введем упрощения. Будем считать, что струя вдоль траектории распространяется с постоянной скоростью, равной скорости на входе на траекторию vо, и ширина струи также
не изменяется и равна bо. Здесь принято, что ширина стелящейся струи bо совпадает с
шириной свободной струи от удаленного источника в непосредственной близости от пола. В соответствии с зависимостями для плоской струи [1], независимо от ширины сопла удаленного источника (завесы), ширина свободной струи равна bо = (0,55ξ)2Lстр = 0,476 Lстр (при ξ = 0,8), где Lстр — длина струи от источника до сечения разворота струи и перехода в стелящуюся (в расчетах принято, что Lстр ограничена плоскостью, отстоящей от пола на высоту bо/2.
Для упрощения заменим плавную траекторию ломаной линией, состоящей из n участков с одинаковой длиной Δl и углами наклона θi-1. Тогда будем иметь (xˉi – xˉi-1) = Δlˉcos θi-1, (yˉi – yˉi-1) = Δlˉ sin θi-1 и далее
Используя (12), зададим расчетный дискретный ряд εi-1 от xˉо = 0 до xˉ = Нпр/ bо:
i-1
εi-1 = εmax[1 – (bо./ Hпр)( ΔlˉΣ cos θj )]. (18)
j=0
В (18) εmax = ΔPmax / ρv о2. Поперечная координата оси струи равна
i-1
yˉi = ΔlˉΣ sin θj. (19)
j=0
По выражениям (17) – (19) приближенно рассчитывается траектория струи в поле переменной разности давлений в проеме. В начальной точке траектории положим
θi-1 = 900. При этом выражение (17) превращается в неопределенность, после разрешения которой получаем tgθ1 = 1/ε1 Δlˉ. Результаты расчетов нескольких вариантов приведены на рис. 3 для следующих условий:
— температура воздуха — наружная –35 0С, внутренняя +18 0С, Δρ = 0,27 кг/м3,
— высота середины выходного сечения сопла источника 16 м, угол струи к полу 110, расчетная длина струи 13,4 м, начальная ширина струи, стелящейся по полу, bо = 6,4 м,
— длина i-того участка Δl = 1 м, соответственно, Δlˉ = 0,16,
— гидравлическая высота проема Hпр/bо = 2,5.
Варьируя скорость струи v о в диапазоне от 4 до 5,5 м/с, были рассчитаны три варианта струй с осевыми линиями (траекториями), представленными на рис. 3 в зависимости от параметра εmax. Как видно, при самой высокой скорости 5,5 м/с (εmax = 1,16) струя оказывается настолько избыточно мощной, что уходит за пределы проема. При скорости 4,5 м/с (εmax = 1,74) разность давлений заставляет затекать струю в проем в режиме неполной защиты при хˉ = 1,5 (остается проход для наружных масс). И только при скорости 5 м/с (εmax = 1,41) ось струи пересекает плоскость проема в координате х̅ = 2,2, что означает близкую реализацию режима полной защиты.
Схема имитации нижней струи завесы представлена на рис. 4. Поток импульса имитированной нижней струи в предыдущем примере для режима полной защиты составляет 192 Н/м. При скорости на выходе из источника 15 м/с это обеспечивается расходом источника 10,7 м3/с/м. Поток импульса противодавления в проеме 338,4 Н/м. Полная защита с таким соотношением потоков импульса возможна, поскольку в рамках данной схемы исходная имитированная нижняя струя направлена под углом 900 к проему и активно отражается от пятна взаимодействия, затекая в проем под углом около 600. Для сравнения, при полной защите верхней завесой с углом струи к плоскости проема 300 потребовался бы двойной ряд аналогичных источников с расходом около 21 м3/с/м и потоком импульса 310 Н/м. Поток импульса предельного режима для верхней защиты 338,4/1,5 = 225,6 Н/м. Превышение потоком импульса верхней завесы потока предельного режима в 310/225,6 = 1,37 раза обеспечивает полную защиту с показателем q = 1. Как видно, имитация нижней завесы с углом струи к плоскости проема 900 позволяет реализовать значительно более экономичную защиту.
Таким образом, удаленные импульсные источники могут быть использованы для организации надежной струйной защиты проемов как прямым лобовым противодействием, так и посредством имитации нижней струи. Реализация такой защиты возможна на основе струйных вентиляторов и мощных промышленных завес типа КЭВ-П8020А, КЭВ-П9010А и КЭВ-П10010А.
Литература
1. Марр Ю. Н. Воздушно-тепловые завесы. Расчет и проектирование завес для защиты проемов промышленных и общественных зданий. СПб.: АО «НПО «Тепломаш». 2017 — 160 с.
2. Гиневский А. С. Теория турбулентных струй и следов. Интегральные метолы расчета. М.: Машиностроение.1969 — 400 с.
3. Теория турбулентных струй. Издание 2-е переработанное и дополненное. Под редакцией Г. Н. Абрамовича. М.: Наука. 1984.
4. Тюменцев В. А. Исследование боковой односторонней воздушной завесы без подогрева воздуха. Автореферат дисс. …к. т. н. Иркутск. 2004.
5. Гиршович Т. А. Турбулентные струи в поперечном потоке. М.: «Машиностроение». 1993.
6. Эльтерман В. М. Воздушные завесы. Изд. 2-е. М.: Машиностроение. 1966.
Андрей Киселев, инженер, руководитель службы клиентского сервиса компании «Термафлекс Россия и СНГ»
Технологии не стоят на месте, стараясь обеспечить новинками более комфортную жизнь каждому из нас. Особенно — в сфере обеспечения нашего быта. Неотъемлемой частью сегодняшней жизни стало климатическое оборудование, применяемое в домах, торговых центрах, медицинских клиниках, кафе…
И есть маленькая, но очень важная и тонкая (буквально) деталь, не видимая зачастую нам с вами — теплоизоляция, являющаяся неотъемлемой, но важной частью системы. Ведь именно она помогает избежать наличия конденсата в системе, а значит, ее разрушения или еще хуже — развития микробов и грибка, опасных для здоровья человека.
В этом материале — о новинке, не имеющей аналогов, — продукте «ТермаСмарт Про» (ThermaSmart Pro) Термафлекс — «золотой середине» в мире полиэтиленовой и каучуковой изоляции.
Большую часть жизни современный человек проводит не на свежем воздухе, а в помещении. В обычной квартире или офисе атмосфера пропитана дымом и пылью, являющейся источником разных инфекций органов дыхания. Чтобы обеспечить комфорт находящимся в помещении, необходимо не только очищение воздуха, но и насыщение его кислородом, поддержание оптимальной температуры и уровня влажности.
Сохранение высокого качества воздуха в помещениях — непременное условие хорошего самочувствия находящихся в них людей. Во время летней духоты огромное количество посетителей приходит в торгово-развлекательные центры и кафе уже благодаря тому, что в них функционирует высококачественное климатическое оборудование. Также оно необходимо в офисах для обеспечения нормальной работы оргтехники.
Современные системы кондиционирования успешно справляются с этой задачей. Одной из неотъемлемых частей для обеспечения правильной работы этих систем является наличие теплоизоляционного слоя подводящих трубопроводов с хладагентом от внешних к внутренним блокам. Основная задача теплоизоляции в этих системах — защита от выпадения конденсата, который неизбежно будет образовываться при прохождении хладагентов. Помимо применения качественной теплоизоляции важную роль играет правильность монтажа и самой теплоизоляции.
На данный момент наиболее популярной и востребованной является теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена либо каучука. Зачастую тип изоляции определяют монтажные компании, которые осуществляют установку всей системы. При этом выбирают ее по следующим критериям: удобство монтажа, механическая прочность, доступность, цена. Кому-то нравится более мягкий материал, кому-то жесткий, один материал подвержен механическим повреждениям при малейшем зацепе, другой в этом плане более стойкий. Многие исходят из стоимости материалов, не задумываясь, что даже самая дорогая теплоизоляция для таких систем может составлять десятые и даже сотые доли процентов от стоимости всей системы, которая может достигать сотен тысяч рублей! При этом экономия на теплоизоляции измеряется в нескольких рублях с одного метра трубы.
Также часть монтажников не задумываются о том, что будет происходить далее с изоляцией в процессе эксплуатации: поставили и забыли. А напрасно, ведь любое повреждение изоляции, ее негерметичное соединение при монтаже, разрушение в процессе эксплуатации (так называемое старение материла) в конечном итоге приводят к тому, что в этих местах неизбежно образуется конденсат, который со временем накапливается. И вот уже по трубкам текут струйки воды, превращаются в лужи, которые можем не заметить своевременно, так как трубопроводы спрятаны в коробах или за подвесными потолками. В результате образуются грибок и плесень, что в свою очередь приводит к проблемам, в том числе и со здоровьем. Возникает вопрос: а стоит ли этого такая экономия? Наверное, для всех ответ будет очевиден.
Что же делать в такой ситуации? Повлиять на качество монтажа не всегда возможно. Остается только надеяться на квалификацию и ответственность монтажной компании. Но есть второй путь — изучить виды теплоизоляции и понять, что же в конечном итоге предлагают вам установить. Как уже было описано ранее, на данный момент есть два основных вида данного материала — вспененный полиэтилен и каучук. Каждый из них имеет как свои плюсы, так и минусы. Один материал более жесткий, но прочный, другой мягкий, но подвержен повреждениям. При этом теплофизические характеристики примерно одинаковые и у тех и других. Есть еще один нюанс, касающийся обоих материалов, — это боязнь УФ-излучения. То есть когда внешние блоки систем кондиционирования расположены под открытыми солнечными лучами, многие, наверное, обращали внимание на то, во что превращается теплоизоляция на трубках, если ее дополнительно не защитили отражающими покрытиями. После непродолжительной эксплуатации изоляция в таких местах разрушается и не выполняет своих функций.
Но прогресс не стоит на месте. Компания Thermaflex и ее представительство в России ООО «Термафлекс изоляция+» представляют уникальный продукт — теплоизоляция «Терма Смарт ПРО». Данный материал, по сути, является усовершенствованной версией такого известного материала, как «Термафлекс АС», который в свое время также был широко известен в России на рынке теплоизоляции именно для систем кондиционирования. Отличительной особенностью материала «Терма Смарт ПРО» является то, что он объединил все лучшие качества, свойственные другим материалам: мягкость и эластичность (присущую изоляции, сделанной из каучука, но не обладающей механической прочностью), при этом сохранил высокую механическую прочность (вобрав в себя черту полиэтиленовой изоляции), высокие показатели энергоэффективности и самое интересное — стойкость к УФ-излучению (возможность применения без дополнительного покрытия при прямом воздействии ультрафиолета), которой в такой мере не обладает ни один из производившихся до сегодняшнего дня продуктов без использования дополнительного (защитного) покрытия при монтаже с целью дальнейшей эксплуатации. Еще одна уникальная особенность данного материала — это возможность сваривания, причем сам процесс сварки не представляет никаких сложностей. Все происходит так же, как при сварке труб из полипропилена, даже аппарат используется тот же. Просто нагрейте две поверхности изоляции в течение нескольких секунд до момента плавления и соедините между собой. В результате получится полностью герметичное соединение, которое так важно при монтаже систем кондиционирования.
Данный материал уже получил известность и успешно применяется в странах Латинской Америки и Азии, где в силу климатических особенностей предъявляются повышенные требования к качеству теплоизоляции. Материал «Терма Смарт ПРО» производится в том числе на предприятии в России в г. Щелково, Московской области. Этим обусловлена его доступная цена и наличие на складе ООО «Термафлекс изоляция +».
С 4 по 7 марта в КВЦ «ЭКСПОЦЕНТР» (Москва) прошла 15-я Международная специализированная выставка «МИР КЛИМАТА — 2019».
Научно-технический журнал «Инженерные системы», издаваемый Ассоциацией «АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД», по традиции выступил информационным партнером данного мероприятия.
Участникам и гостям выставки был представлен первый в 2019 году номер издания.
На страницах номера опубликованы материалы уже известных авторов: Юрий Марр описывает защиту проемов удаленными от створа импульсными струйными источниками, Борис Попов рассказывает об освещении некоторых практических результатах повышения экологичности аккумуляторного производства и Вадим Ливчак презентует поквартирный учет тепловой энергии на отопление.
Также в журнале ряд статей, написанных авторскими коллективами по темам основных рубрик издания.
В этом году экспозицию выставки сформировали более 250 компаний-производителей и дистрибьюторов климатического оборудования, монтажных, проектных и инжиниринговых предприятий из 23 стран мира.
Напомним, что выставка «МИР КЛИМАТА» является крупнейшей специализированной выставочной площадкой России и Восточной Европы в индустрии HVAC&R. Она объединяет лидеров индустрии, которые собираются здесь для делового общения и демонстрации передовых разработок в области производства и внедрения систем кондиционирования, вентиляции, отопления, промышленного и коммерческого холода.
С. Ю. Губарев, технический консультант, компания ООО «Вирбель»
Австрийская компания HL Hutterer&Lechner GmbH производит более 150 видов трапов. Эти трапы могут применяться во внутренних помещениях, на балконах и террасах, на парковках и стилобатах, в подвальных помещениях. Они имеют разную пропускную способность, рассчитаны на различную нагрузку, могут иметь в своем составе обычный гидрозатвор, «сухой» сифон, механическое незамерзающее запахозапирающее устройство, могут комплектоваться решетками различной формы из нержавеющей стали, ПП, ABS, чугуна, а также целый спектр дизайн-решеток, которые могут иметь декоративное покрытие или позволяют вклеить в них отделочную или мозаичную плитку. Выпуск трапов может быть вертикальным, горизонтальным, шарнирным (с бесступенчатой регулировкой угла поворота); разного диаметра. Трапы могут быть с обратным клапаном, использоваться с электрообогревом и без него, могут соединяться с разными типами гидроизоляции и т. п. Естественно, проектировщикам очень сложно выбрать трап для решения своих задач из всего этого многообразия. Представленная ниже таблица поможет монтажникам и проектировщикам в выборе нужного трапа.
Следует отметить, что:
Трапы HL могут надежно соединяться с любым видом гидроизоляции — полимербитумной, обмазочной, из мембран ПП, ПВХ, EPDM. Для подбора нужного гидроизоляционного комплекта необходимо знать тип трапа и вид гидроизоляции.
Для решения проблемы с запахом при пересыхании гидрозатвора необходимо выбирать трап с «сухим» сифоном Primus. При наличии в нем воды он работает как обычный сифон, а когда вода испаряется или происходит срыв гидрозатвора, сливное отверстие перекрывается подвижной частью сифона, которая препятствует проникновению запахов из канализации в помещение.
Конечно, в таблице мы не смогли показать все виды трапов, поэтому с полной номенклатурой можно ознакомиться в каталоге продукции HL28/RUS (при обращении предоставляется бесплатно) или на сайте www.hlrus.com. На сайте www.hl.at можно скачать библиотеку трапов (и не только) для BIM-проектирования.
Но об одном трапе хотелось бы рассказать отдельно — это трап HL540(I).
— Благодаря дизайн-решетке для вклеивания плитки этот трап будет изысканно и гармонично смотреться в душевой с облицовкой любого вида.
— Высокая пропускная способность дает возможность не ограничивать полет фантазии в выборе душевой лейки.
— «Сухой» сифон защищает от проникновения неприятных запахов из канализации как при длительном перерыве в использовании трапа, так и при срыве гидрозатвора, исправляя этим ошибки проектирования и монтажа.
— Малая высота монтажа, 88 мм, а следовательно, малая толщина стяжки, позволяет использовать этот трап не только в новом строительстве, но и при ремонте существующих ванных комнат.
— Особенность конструкции заключается в том, что во время монтажных работ нет необходимости высчитывать высоту корпуса трапа относительно поверхности стяжки. Забудьте об ошибках при монтаже.
— В состав трапа входит комплект гидроизоляции с многоязычковой уплотнительной манжетой, устанавливаемый в корпус трапа таким образом, что обеспечивает горизонтальное положение надставного элемента с решеткой независимо от угла наклона корпуса и точности обреза его верхней кромки. Трап невозможно смонтировать, не сделав гидроизоляции.
Также в таблицу не вошли душевые лотки для дизайн-душевых. Все они могут быть использованы для устройства безбарьерных душевых в доме или квартире.
Одной из лучших моделей душевых лотков, без сомнения, является душевой лоток HL53, который принципиально отличается от всех других лотков уникальной по своему дизайну и исполнению декоративной решеткой, имеющей ряд существенных преимуществ, а именно:
— Решетка душевого лотка производится из высококачественной нержавеющей стали и не имеет подрамника, т. е. приклеивается к основанию плиточным клеем, как и обычная облицовочная плитка.
— Более того, решетка не связана жестко с корпусом лотка, а может сдвигаться по отношению к нему в достаточно широких пределах, что обеспечивает точную подгонку положения решетки к облицовочной плитке, обеспечивая идеальный внешний вид напольного покрытия в душевой.
— Так как решетка не имеет подрамника, она может устанавливаться на всю ширину душевой кабины от одной до другой стенки без отступов. На лицевой поверхности решетки выполнен специальный высокотехнологичный вогнутый профиль переменного радиуса, обеспечивающий уклон к центру в двух плоскостях, продольно и поперек решетки, и, как следствие, максимально интенсивный отвод воды. В центр решетки устанавливается специальный съемный вкладыш из высококачественной нержавеющей стали со щелевым каналом шириной 5 мм и длиной 200 мм, через который и отводится вода. Существует три вида решеток: полированная либо матовая, изготовленные из цельного бруска нержавеющей стали толщиной 8 мм, длиной от 800 до 1500 мм, и более дешевый вариант — решетка серии «Стандарт», изготовленная из листового металла методом гибки, длиной 900, 1000 и 1200 мм, с возможностью укорочения по месту.
— При создании данного лотка учитывались результаты санитарно-эпидемиологических исследований по безопасности. Дело в том, что практически у всех лотков небольшое количество воды попадает в зазоры и щели между водоприемными решетками лотков и облицовочной плиткой. Эту воду практически невозможно удалить. С течением времени вода «зацветает», т. е. начинают развиваться плесень и грибок, которые могут приводить к аллергическим реакциям или заболеваниям дыхательных путей (в особенности у детей). Конструкция лотка HL53 специально разрабатывалась для предотвращения этого явления.
— Несмотря на внедрение большого количества инноваций, цена лотка с решеткой «Стандарт» не отличается от цены стандартных лотков серии HL 50.
CWL-F-150/300 — плоская вентиляционная установка с регулятором, которую можно размещать вертикально или горизонтально, под потолком или на стене. Подходит для квартир и небольших домов. Обеспечивает приток чистого, свежего воздуха без открывания окон.
Преимущества:
— обслуживание фильтров подаваемого и вытяжного воздуха можно осуществлять, не открывая корпуса;
— вентилятор Constant flow (с постоянным расходом);
— вентиляторы на постоянном токе ЕС с низким потреблением электроэнергии работают бесшумно;
— последовательная байпасная линия для ночного охлаждения;
— сертификат Passivhaus;
— общий режим работы на базе единого программного модуля или приложения для смартфона;
— в блоке управления BM-2 [принадлежность] отображается информация о необходимости замены фильтра, который очень легко заменить;
— автоматический контроль уровня антифриза со стандартным встроенным электрическим подогревателем обеспечивает оптимальную защиту от замерзания.
CWL-Т-300
CWL-Т-300 — напольная вентиляционная установка, к которой можно подключить водяной нагреватель, регулируемый вручную.
Благодаря модульной конструкции CWL-T-300 Excellent можно идеально комбинировать с тепловым насосом WOLF, газовым или жидкотопливным конденсационным котлом, получив компактную центральную домовую установку.
Преимущества:
— Используемый для рекуперации тепла съемный противоточный пластинчатый теплообменник из пластика легко чистить.
— Тепло практически полностью передается из вытяжного воздуха в приточный, что снижает расходы на отопление.
— В установку встроена электрическая секция предварительного нагрева мощностью 1000 Вт.
— В качестве опции можно выбрать фильтры тонкой очистки, которые гарантируют чистый воздух без пыльцы и других загрязнений.
— Для регулирования используется интуитивно понятный модуль управления ВМ-2.
— Автоматическая защита от замерзания обеспечивает максимальный уровень комфорта и максимальную энергоэффективность даже при низкой температуре наружного воздуха.
К. В. Кочарьянц, директор по научной работе ООО «Арктос»
С. А. Кун, региональный менеджер по Северной и Восточной Европе VERNETSAS
Система вентиляции и кондиционирования является необходимым элементом зданий, практически любого назначения. В последнее время она также активно устанавливается и в жилые помещения. При этом вентиляция — одна из самых дорогостоящих инженерных систем как на стадии строительства, так и в период эксплуатации. Поэтому так важно осваивать и внедрять современные экономически выгодные и энергоэффективные технические решения в данную сферу.
В западных странах уже достаточно давно получили широкое распространение элементы системы вентиляции с термоприводами (thermostatic element), которые, во-первых, представляют собой альтернативное решение изделиям с электроприводами по более экономичной цене, а во-вторых, позволяют «автоматизировать» систему естественной вентиляции в жилых домах, что является важной и актуальной задачей. Несмотря на то, что на российском рынке представлен ряд вентиляционных изделий с термоприводами, они малоизвестны и практически не применяются в практике проектирования систем вентиляции и кондиционирования.
Рис. 1. Термопривод: б) принцип действия термопривода
Термопривод представляет собой медный цилиндр (рис. 1а) со штоком. Специальный воск, находящийся внутри цилиндра, реагирует на малейшее изменение температуры окружающего воздуха, увеличиваясь или уменьшаясь в объеме. Изменение объема воска приводит в движение шток (рис. 1б), за счет чего происходит перемещение элементов конструкции вентиляционного оборудования.
Несомненным преимуществом использования изделий с термоприводами является то, что это оборудование: энергоэффективно, бюджетно, автономно, надежно и просто.
Энергоэффективно — нулевое потребление электричества при работе термопривода.
Бюджетно — стоимость в разы меньше по сравнению с изделиями с электроприводами.
Автономно — не требуются постоянный контроль и управление, все регулируется автоматически в зависимости от температуры.
Просто — термопривод работает по принципу терморасширения. Без необходимости подключения электропитания и калибровки датчиков. Термопривод заменяет датчик, регулятор и электропривод.
Надежно — простота изделия обеспечивает ее надежность.
Рис. 2. Стеновой приточный клапан СПК: а) внешний вид клапана
Сотрудничество отечественного завода вентиляционного оборудования «Арктос» и ведущего мирового производителя термоэлементов французской компании Vernet привело к созданию ряда вентиляционных изделий с термоприводами. Данные изделия занимают промежуточное положение между изделиями с ручным управлением и полностью автоматизированными системами.
Рис. 2. Стеновой приточный клапан СПК: б) пример работы клапана при различных температурах
Стеновой приточный клапан СПК для естественной вентиляции предназначен для установки в наружных стенах жилых или административных зданий (рис. 2а). Термопривод установлен внутри клапана и реагирует на температуру наружного воздуха. Клапан полностью открыт при уличной температуре tн = +10 °С, при понижении температуры происходит плавное уменьшение воздухопропускной щели (рис. 2б), таким образом, уменьшается объем воздуха, поступающий в помещение. Клапан
Рис. 2. Стеновой приточный клапан СПК: б) пример работы клапана при различных температурах
полностью закрывается при температуре tн = –5 °С. При этом конструкция разработана таким образом, что пользователь может изменить диапазон работы клапана так, чтобы он перекрывался при более высоких температурах или не перекрывался совсем.
Использование стенового клапана с термоприводом в отличие от обычного (регулируемого вручную) позволит избежать таких проблем, как появление сквозняка; обмерзания клапана в зимний период времени, если пользователь забыл его перекрыть; отсутствие свежего воздуха в летний период и т. д.
Рис. 3. Решетка для воздуховодов КРС: а) внешний вид решетки
Двухрядная решетка для воздуховодов КРС оснащена термоприводом, который изменяет положение внутреннего ряда жалюзи, реагируя на температуру приточного воздуха. При температуре приточного воздуха ≤ 20 °С жалюзи отклоняются на угол α2 = +45°, направляют холодную воздушную струю вверх (рис. 3). При температуре приточного воздуха ≥ 29 °С жалюзи отклоняются на угол α2 = –45°, направляя теплую воздушную струю в сторону рабочей зоны. Использование термопривода позволяет реализовать автономное посезонное регулирование только за счет изменения температуры приточного воздуха, без переналадки системы вручную.
Рис. 4. Диффузор ДКУ
Другим воздухораспределителем, предназначенным для посезонного регулирования, который также был оснащен термоприводом, стал диффузор ДКУ. Он представляет собой классический плафонный диффузор с подвижной центральной вставкой. Перемещение положения центральной вставки позволяет изменять вид приточной струи от горизонтальной веерной до вертикальной конической.
На примере расчета капитальных и эксплуатационных затрат при устройстве вентиляции с использование диффузоров ДКУ покажем экономическую выгоду от применения изделий с термоприводами.
Так, например, в производственное помещение требуется установить 10 диффузоров ДКУ250. По техническому заданию требуется, чтобы в летний период времени диффузоры формировали веерную струю для подачи охлажденного приточного воздуха, в зимний период — коническую струю для подачи нагретого воздуха (режим воздушного отопления, рис. 5).
Для реализации двух режимов работы диффузоров требуется перемещать внутреннюю подвижную вставку: либо вручную, либо с помощью электропривода, либо с помощью термопривода. Перемещать вручную подвижную вставку у диффузоров, которые устанавливаются в производственных помещениях, как правило, на значительной высоте затруднительно или невозможно. Поэтому данный вариант не рассматривается. В таблице приведен расчет капитальных и эксплуатационных затрат при условии установки диффузоров с электро- или термоприводами.
Таблица 1. Расчет капитальных и эксплуатационных затрат при установке диффузоров ДКУ в производственном помещении
Различие в стоимости капитальных затрат в 2,5 раза и отсутствие затрат на электроэнергию наглядно демонстрируют экономическое преимущество изделий с термоприводами и энергоэффективность данного решения.
По данным компании Vernet, объем продаж термоэлементов для вентиляционного оборудования в европейские (особенно в скандинавские) страны составляет около 300 тыс. штук в год. Приведенный выше расчет с учетом количества проданных элементов показывает потенциальный экономический и энергетический эффект при использовании изделий с термоприводами, который пока в России не реализуется.
Редакция журнала «Инженерные системы» информирует своих читателей о выходе из печати первого в 2019 году номера издания.
На страницах номера – три авторские статьи: Юрия Марра о защите проемов удаленными от створа импульсными струйными источниками, Бориса Попова с освещением некоторых практических результатах повышения экологичности аккумуляторного производства и Вадима Ливчака о поквартирном учете тепловой энергии на отопление.
Также в журнале ряд статей, написанных авторскими коллективами по темам основных рубрик издания.
Первыми читателями нового номера станут гости и участники Международного конгресса «Энергоэффективность. XXIвек. Инженерные методы снижения энергопотребления», который пройдет в рамках деловой программы юбилейной выставки «Мир Климата» 4 марта 2019 года в Москве. Отчетная статья о предыдущем форуме – также на страницах нашего журнала.
Редакция журнала «Инженерные системы» продолжает работу над подготовкой к печати первого в 2019 году номера.
Обращаем внимание авторов статей и рекламодателей нашего издания, что номер будет выпущен к XVI Международному конгрессу «Энергоэффективность. XXI век. Инженерные методы снижения энергопотребления», который пройдет 4 марта 2019 года в рамках выставки «Мир климата» в Москве.
Не упустите возможность разместить материалы в номер, читателями которого станут не только участники конгресса, но и выставки!
Срок подачи статей и рекламных материалов до 4 февраля 2019 года.
На протяжении многих лет Вас знают как профессионала высокого уровня в области теплогазоснабжения. Вас отличают ответственность, способность с успехом претворить в жизнь новые идеи и решения.
Сегодня Вы успешно трудитесь на ответственном посту в Мосгорэкспертизе, пишете актуальные и интересные материалы в различные издания, в том числе и в журнал «Инженерные системы».
Вам доверяют люди. Вас ценят и любят. Пусть такое отношение продлится долгие годы. И пусть Ваши обширные знания, практические навыки, умение делать правильные оценки служат людям и в дальнейшем.
Желаем Вам крепкого здоровья и успехов во всех начинаниях. Пусть рядом с Вами всегда будут верные соратники и друзья, надежные помощники, любящие родные и близкие люди!
В [2] показано, что решение хорошо согласуется с опытными данными, за исключением области критической точки. В табл. 1 приведены результаты, взятые с графиков [2]. Прямой перенос схемы с циркуляционной зоной [2] на случай защиты проема удаленным импульсным источником невозможен по той причине, что встречный поток неограничен и омывает циркуляционную зону со всех сторон, тогда как в нашей задаче струя первоначально остается свободной затопленной, а противодавление струе создается лишь в самом конце ее в области проема, где и формируется пятно взаимодействия. Тем не менее имеется возможность сделать оценку отношения расстояния от источника струи до воображаемого пятна взаимодействия (до критической точки) к диаметру пятна L/D. Как видно из табл. 1, при малых m это отношение равно 3,3. С ростом m (с увеличением разности давлений в проеме) отношение L/D убывает.
Расчеты по выражениям (2) – (11) для двух значений размеров проема представлены в табл. 2. Мощность вентилятора определялась по коэффициенту расхода сопла 0,8 и КПД вентилятора 0,7. Размер h = 0, диаметр сопла принят do = 0,8 м.
Направление струи в центр проема или при широком проеме в центры частей проема создает определенные затруднения в реализации данной схемы. В таких сложных течениях, как плотная система параллельных струй с регулярными разворотами, устойчивая структура маловероятна. Скорее всего, смыкающиеся по бокам струи еще на подходе к проему переформировываются в структуру, аналогичную плоской струе. Но у плоского потока, набегающего на открытый проем со сбалансированным противодавлением, имеется лишь одна степень свободы — преимущественный разворот вверх и возврат на всасывание вентиляторов в общей циркуляции. Даже такая упрощенная интерпретация аэродинамической картины вызывает ассоциацию с защитой проема нижней завесой. Известно, что нижние завесы являются наиболее эффективным способом защиты проемов, однако их реализация приводит к существенному усложнению и удорожанию архитектурно-строительных конструкций.
Рассмотрим возможное развитие защитной структуры проема, имитирующей нижнюю завесу. С этой целью воспользуемся приложением уравнения импульсов к струе по аналогии с работой [4], в которой получено решение для односторонней боковой завесы. В [4] рассматривается действие потоков импульса и сил на текущий контур, связанный с точкой А, расположенной на оси струи. В соответствии со схемой для односторонней боковой завесы разность давлений вдоль размаха проема в [4] принята постоянной. Интегрирование дифференциального уравнения импульсов для текущего контура с перемещаемой по траектории точкой А приводит к уравнению траектории струи. Используя выражения для проекций скоростей, можно показать, что модуль потока импульса вдоль траектории струи сохраняется. Струю при этом можно рассматривать как свободную затопленную по аналогии с [5]. В схеме по [4] использованы значительные упрощения действительной картины течения. Так, реальная струя конечной толщины с конечным расходом и потоком импульса сведена к линии (траектории, оси струи), при этом давление в проеме меняется скачком на оси струи, тогда как в свободной струе давление остается неизменным в поперечном сечении струи. Тем не менее схема [4] с корректировкой по [1] дает не только качественное, но и количественное удовлетворительное совпадение с расчетными рекомендациями [6], опирающимися на экспериментальные данные.
