Формирование быстро затухающих струй при помощи распределителей воздушных потоков
Данное явление заключается в сильном перемешивании поступающих из распределителя воздуха приточных струй с находящейся в помещении воздушной массой. С увеличением объема высвобождаемой из помещения воздушной массы повышается эффективность и равномерность распределения температуры воздушного потока. Данный процесс способствует повышению уровня комфорта внутри помещения. Данный тип распределителей воздуха хорош тем, что конструкция способствует подаче максимального охлажденного воздушного потока, что в итоге выливается в уменьшение размеров воздуховодов и экономию энергии.
Разберемся с понятием коэффициента эжекции распределителя воздуха. Данный коэффициент является отношением расхода смешиваемой воздушной массы к расходу начальной воздушной массы. Повышение коэффициента эжекции влияет на повышение скорости взаимодействия встречных воздушных масс и равномерность температурного распределения.
Для традиционных распределителей воздуха характерно ограниченное значение коэффициента эжекции. В случае ошибочного проектирования системы кондиционирования воздуха или неправильного монтажа распределителей воздуха наблюдается запоздание процесса смешивания воздушных масс, что приводит к появлению в рабочем пространстве холодной воздушной массы. В результате наблюдается снижение уровня комфорта.
Чтобы избежать возникновения подобных ситуаций, необходимо использовать распределители воздуха, имеющие высокий коэффициент эжекции. Особенность их функционирования заключается в том, что приточная струя делится на определенное количество меньших струй, которые в ходе движения подмешиваются к определенной воздушной зоне помещения. Из этого можно сделать вывод, что с учетом одинаковых показателей расхода приточной воздушной массы распределители воздуха, имеющие высокий коэффициент эжекции, способны быстрее изменять параметры находящегося в рабочей зоне воздуха. Этого нельзя сказать о традиционных распределителях воздуха.
Распределение воздушных потоков при помощи щелевых диффузоров
Использование щелевых диффузоров дает возможность качественно распределять воздушные массы. В особенности такие воздухораспределители хороши в зонах рядом со стенами, где присутствует остекление. Превосходные дизайнерские характеристики и незначительные размеры дают им возможность замечательно сочетаться с подвесными потолками без нанесения ущерба интерьеру помещения. Диффузоры имеют уникальную возможность обеспечения достаточного распределения воздушных масс в системах, для которых характерен переменный расход воздушного потока.
Пример щелевого диффузора с камерой статического давления
Такие конструкции могут быть одно- или многощелевыми. В каждую щель может монтироваться элемент, регулирующий направление приточного воздуха. Таким образом, струя воздуха может концентрироваться на прямолинейном (вдоль потолочной линии) или нисходящем движении. На рынке можно встретить и одно- или двухщелевые варианты, имеющие несколько направляющих струи (каждая направляющая имеет длину пятнадцать сантиметров) и независимую регулировку, благодаря которой воздух попеременно распределяется в обоих направлениях. Если диффузоры расположены по периметру и рядом с остеклением, в таком случае обеспечивается подача воздушной массы в нисходящем направлении. Это приводит к тому, что в летнее время солнечное излучение почти не проникает внутрь помещения. Также это позволяет практически избежать отрицательной радиации в зимнее время года. Движение приточных струй считается прямолинейным в случае их подачи под углом не более 45 градусов. Если же угол подачи превышает данное значение, то движение струй можно позиционировать как нисходящее. В помещениях, имеющих большую площадь, обычно используются многощелевые распределители воздуха.
Для производства распределителей воздуха применяется анодированный прессованный алюминий. Ширина стандартного воздухораспределителя составляет в пределах 5,6-26 сантиметров. При этом один диффузор имеет длину три метра и часовой расход воздушной массы на уровне 50-650 кубических метров.
На месте установки диффузора есть возможность монтировать регулировочную дроссельную заслонку и камеру статического давления, имеющую боковое крепление и внутреннюю изоляцию. Также возможен монтаж фальш-диффузоров, для которых характерна закрытая тыльная часть и линейные компоненты, необходимые для всасывания воздушной массы. Распределители воздуха устанавливаются на высоте порядка 2,6-4 метра.
В состав щелевого потолочного диффузора, предназначенного для образования быстро затухающих струй, входит камера статического давления и перфорированный патрубок для подачи воздуха. Для изготовления последнего используется прессованный алюминий. При работе диффузора внутрь помещения подаются малые струи воздушного потока, каждая из которых может иметь предельную толщину 0,3 сантиметра. Отметим, что для струй характерно переменное направление подачи и угол 45 градусов. Во время подачи струи переплетаются между собой. Также необходимо сказать о существовании небольшой вертикальной струи, предназначенной для стабилизации общих параметров и обеспечения транспортировки необходимого объема приточной воздушной массы в центральную часть помещения.
Благодаря высокому уровню эжекции, направленной на быструю стабилизацию температуры воздушной массы, значительно уменьшается влияние температуры приточного воздушного потока и размеров помещения на общие воздушные параметры внутри помещения. Такие распредели воздуха способствуют обеспечению высокого комфорта внутри помещения, так как для приточного воздуха характерна малая турбулентность. Вместе с тем температурная разница приточного воздуха и воздуха в рабочем пространстве может достигать четырнадцати градусов Цельсия. К примеру, чтобы поддерживать внутри помещения температуру воздушной массы на уровне 26 градусов Цельсия, возможно использование приточной воздушной массы, температура которой составляет в пределах двенадцати-тринадцати градусов Цельсия.
Применение щелевых диффузоров рационально в системах, имеющих переменный расход с глубиной регулирования до двадцати процентов. Причиной тому является независимость скорости транспортировки воздушного потока внутри помещения от уменьшения расхода воздушной массы. Малый расход не приводит к расширению угла струи приточного воздуха, что является следствием неизменности коэффициента эжекции.
Щелевые диффузоры имеют малую ширину, которая может находиться в диапазоне 1,5-4,5 сантиметра. Из-за этого конструкции остаются незаметными, если их монтировать в плиточные или гипсокартонные подвесные потолки. Такие распределители воздуха имеют часовой объемный расход воздушной массы в пределах 20-250 кубических метров.
Подводя итоги, нужно сказать, что преимущества воздухораспределителей, которые образуют быстро затухающие струи, заключаются в отличном распределении воздушных масс (отражается на высоком пользовательском комфорте), возможности использования существенной температурной разницы поступающей воздушной массы и воздушной массы в рабочем пространстве, и дизайнерской универсальности.
Распределение воздушных потоков при помощи вихревых диффузоров
Принцип работы вихревого диффузора заключается в формировании закрученной струи воздушного потока. Местом установки подобных конструкций является потолочная область помещений, которым свойственна высокая тепловая нагрузка. При работе вихревых диффузоров не возникают падающие воздушные потоки или холодные сквозняки. Также их можно использовать в вытяжных целях. Вихревые диффузоры отлично сочетаются с системами, имеющими переменный расход. Благодаря им оптимальная работа системы достигается даже в условиях глубины регулирования около 25 процентов от номинального значения.
Вихревой диффузор
По сравнению с традиционными диффузоры вихревого типа преследуют другой функциональный принцип. В данном случае распределение воздуха происходит в виде струи, которая закручивается подобно вихрю. Такая особенность способствует увеличению коэффициента эжекции рабочей воздушной массы в обслуживаемой зоне относительно приточного воздушного потока. Использование вихревых диффузоров направлено на повышение интенсивности уменьшения скорости и стабилизацию температуры воздушной струи относительно температуры помещения. Вихревая подача приводит к тому, что температура струи стабилизируется через короткий промежуток времени после выхода из распределителя воздуха. Вихревые распределители воздуха имеют направляющие лопатки, благодаря которым образуются радиальные струи воздуха. При сборе в выпускной части воздухораспределителя струи оказываются в горизонтальном направлении. Центральная часть струи является зоной разряжения, в которую попадает находящаяся внизу помещения воздушная масса. В случае расположения воздухораспределителя прямо под потолочной поверхностью создается эффект Коанда, сопровождающийся концентрацией воздушных струй в самой верхней области. Находящиеся в распределителях воздуха лопатки фиксируются или же регулируются независимым образом. Если регулировка происходит независимо, появляется возможность разнонаправленной регулировки и изменения конфигурации струи воздушной массы в нужную сторону.
Кольцевые модели, имеющие неподвижные лопатки, имеют размеры в пределах 12,5-40 сантиметров и часовой расход воздушной массы на уровне 100-850 кубических метров. Если распределитель воздуха имеет регулируемые лопатки, его размеры могут колебаться в пределах 30-82,5 сантиметра, а часовой расход воздушной массы составлять 0,1-1,4 тысячи кубических метров.
Вихревые диффузоры выполнены в виде панели квадратной формы, оснащенной щелями с радиальной геометрией. В свою очередь, щели имеют независимо регулируемые лопатки, к которым присоединяются радиальные лопатки, находящиеся в центральной части распределителя воздуха. Для выбора горизонтального или вертикального распределения воздушных масс служит специальный исполнительный механизм, реагирующий на температуру приточного воздушного потока. Таким образом, происходит переключение между периферийными и центральными лопатками. Зачастую местом нахождения распределителей воздуха винтового типа являются горизонтальные плоскости потолочного пространства. Иногда на практике можно встретить модифицированные распределители, которые устанавливаются в стенах и подают воздушную массу в виде горизонтальной струи.
Такие распределители воздуха могут устанавливаться:
- непосредственно возле потолочной поверхности (с целью использования эффекта Коанда);
- поверх открытого подвесного потолка;
- вместе с воздуховодом в верхней части помещения.
Инженеры зачастую прибегают к выбору последнего варианта установки, когда необходимо организовать систему распределения воздуха в зданиях производственного или торгового назначения.
В случае значительной удаленности распределителя воздушных масс от потолочной поверхности появляется возможность любого конфигурирования струи воздуха. При подпотолочном монтаже распределителя воздуха необходимо придерживаться расположения лопаток под углом не более 45 градусов во избежание эффекта Коанда, проявляющегося в направлении воздушной струи в сторону потолка по причине недостаточной эжекции снизу.
Для производства воздухораспределителей может использоваться окрашенная листовая сталь, алюминий или пластмасса. В последнем случае конструкция имеет соединяющийся с гибким воздуховодом патрубок или боковую соединительную муфту, для производства которой используется оцинкованная сталь. Также муфта имеет регулирующий шибер.
Распределение воздушных потоков с помощью вихревых диффузоров, имеющих корректирующую геометрию
Очень часто в функциональные возможности стандартных распределителей воздуха не входит обеспечение необходимого распределения воздушных масс внутри помещений, где реализованы достаточно высокие потолки. В таких помещениях необходимо поддержание большого обмена воздушными потоками с учетом изменения температуры приточной воздушной массы. Из-за функциональных дефектов в холодное время года в помещении наблюдается образование застойных зон или увеличение риска появления холодных воздушных потоков по периметру внешней поверхности стены. Также может наблюдаться температурная стратификация в верхней части помещения. В теплое время года в нижней части помещения могут возникать сквозные воздушные потоки. Первый и второй случаи указывают на возникновение трудностей с вентиляцией помещения.
Вихревой диффузор с изменяемой геометрией
Проблема решается использованием распределителей воздуха, имеющих высокий коэффициент эжекции. Их работа способствует регулированию движения струи воздуха в горизонтальном направлении (актуально для теплого времени года) и максимально вертикальном положении (устанавливается при работе отопительной системы). Диффузоры, имеющие корректирующую геометрию, оснащаются лопатками фиксированного или поворотного исполнения.
Имеющие поворотные лопатки диффузоры могут быть стальными или алюминиевыми. В первом случае их диаметр составляет в пределах 25-63 сантиметров, а в последнем – порядка 16-25 сантиметров. Изменяющийся угол поворота лопаток может формировать длинную компактную, закрученную смыкающуюся (имеет коническую форму) или веерную охватывающую струи.
Из-за незначительных типоразмеров распределителей воздуха в них реализовано смещение центрального блока, позволяющее регулировать коэффициент подмешивания. При этом часовой расход воздуха во время их работы составляет порядка 0,1-4 тысяч кубических метров. Отметим, что лопатки могут регулироваться ручным, пневматическим, термостатическим и электрическим методами.
В случае фиксированного угла установки лопатки струя воздушного потока регулируется другими методами. К примеру, можно сместить двигающийся коаксиальный цилиндр во внутренней части распределителя воздуха. В частности, выполняется подъем цилиндра на определенную высоту с последующим регулированием приточной струи при помощи диафрагмы, которая статически закреплена на фронтальной поверхности распределителя воздуха.
За счет данной технологии направление движения приточной воздушной струи может регулироваться как в горизонтальном, так и вертикальном положении. При производстве распределителей воздуха их диаметр составляет около 71 сантиметра. Вместе с тем часовой расход воздушной массы может составлять порядка 10,8 тысячи кубических метров. Подобные конструкции рекомендуется устанавливать на высоте 3,5-25 метров.
Распределение воздушных потоков при помощи сопловых воздухораспределителей
Особенность функционирования сопловых распределителей воздуха заключается в подаче воздушного потока в виде регулируемых дальнобойных струй. Такие конструкции успешно применяются в вентиляционных системах и системах кондиционирования помещений, имеющих большую площадь. Причиной тому является обеспечение необходимого распределения существенных объемов воздушной массы. Распределители соплового типа обычно монтируют в производственные цеха (в случае ограничений, связанных с длиной воздуховодов) и здания социального назначения (касается галерей и вестибюлей торговых комплексов, экспозиционных павильонов, аэропортов, спорткомплексов). Для производства сопел используется окрашенный или анодированный алюминий. Они могут быть выполнены в виде:
- шаровой камеры, имеющей отверстия для прохождения воздушной массы;
- полусферической камеры, имеющей короткое сопло и регулируемое направление струи;
- шаровой камеры, имеющей сопло конической формы.
Для установки распределителей воздуха соплового типа используют плоские поверхности, а также задние части воздуховодов круглой формы. В состав воздухораспределителя входит каркас и двигающаяся внутренняя вставка сферической формы, которое также называется соплом. У двигающейся вставки есть возможность выбора любого направления поворота в пределах тридцати-сорока градусов относительно оси распределителя воздуха. Обычно сопловые распределители воздуха имеют длину воздушной струи в пределах шести-двадцати метров. Есть возможность увеличения длины струи с учетом значительного повышения уровня издаваемых звуковых волн.
Пример соплового воздухораспределителя
Сопло имеет диаметр в диапазоне шести-пятидесяти сантиметров, часовой расход воздушной массы на уровне 0,2-3,5 кубических метров и приточную скорость в пределах четырех-двенадцати метров в секунду.
Через сопловые распределители воздуха подаются наклонные струи приточного воздушного потока. Также возможна подача горизонтальных струй в верхней части рабочего пространства и вертикальных струй в нисходящем направлении. В случае использования подачи охлажденной воздушной массы в виде наклонных струй угол верхнего поворота сопла составляет в пределах нуля-пятнадцати градусов. Если через распределитель воздуха подается нагретый или изотермический воздух, в данном случае угол нисходящего наклона сопла составляет в диапазоне нуля-тридцати градусов. Если воздушная масса подается в нижнюю часть помещения в виде вертикально направленной компактной струи, существуют варианты подачи изотермического, охлажденного или нагретого приточного воздушного потока.
Возможно изготовление специальных сопел, в состав которых входит закручивающая конструкция, имеющая наклонные радиальные лопатки. Благодаря последним в случае значительного расхода воздушной массы подаваемая струя воздуха обретает вихревую форму, тем самым уменьшая собственную длину.
Распределение воздушных потоков с помощью воздухораспределителей напольного типа
Напольное распределение воздушной массы актуально на территории развитых западноевропейских государств. Подача воздушного потока внутрь помещения осуществляется посредством напольных диффузоров с последующим высвобождением в потолочной области.
Такое решение имеет преимущество в виде максимального использования пустот фальшпола, которые служат для организации сети воздуховодов. Таким образом, инженеры могут заменить подвесные потолки на какие-либо другие конструкции или же увеличить количество уровней здания с сохранением прежней высоты.
Напольный воздухораспределитель
При восходящем движении воздушной массы она сразу же оказывается в рабочем пространстве, не контактируя с нагретым воздушным потоком, который проходит через потолочную область.
Ограничения использования напольного распределения воздушных масс в первую очередь связаны с ограничением приточной температуры, нижний предел которой составляет восемнадцать градусов Цельсия. Это касается даже тех распределителей воздуха, работа которых сопровождается формированием закрученных быстро затухающих струй. Обычно вместе с такими устройствами используют вентиляторные доводчики или климатические балки, принадлежащие к активному или пассивному типу. Также в число недостатков напольных распределителей стоит включить вероятность накопления во внутренней части воздуховодов и самих распределителей частиц пыли.
Обычно функционирование напольных распределителей воздуха связано с формированием закрученных струй. Высокая турбулентность дает возможность приточной струе воздуха организовать процесс быстрого смешивания воздушной массы внутри помещения. Это приводит к быстрому падению скорости приточной струи. Создание массы незначительных по размеру и скошенных струй с вращательным движением обусловлено интенсивным турбулентным обменом приточной струи и находящейся в помещении воздушной массы. У напольных распределителей воздуха, имеющих тридцатиградусную регулировку наклона струи дает возможность рассредоточить приточную воздушную массу, делая акцент на фактически расположенных внутри помещения людей.
Воздухораспределители имеют диаметр в пределах пятнадцати-двадцати сантиметров и часовой расход воздуха на уровне 30-250 кубических метров. Они могут быть сделаны из латуни или алюминия. Также актуально существование распределителей из пластика.
На основе материалов из журнала "АВОК"
