Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Рымаров А.Г., кандидат технических наук, доцент
Агафонова В.В., аспирант (Московский государственный строительный университет)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЗДУХОВОДОВ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ
В статье приведено сравнение теплофизических характеристик стальных и текстильных воздуховодов с позиций прочности, износостойкости и энергосбережения и др. В сравнении со стальными воздуховодами текстильные имеют ряд преимуществ.
Ключевые слова: коэффициент теплопроводности, энергосбережение, воздухопроницаемость материала, тепловой поток, температура.
STUDY OF TEXTILE DUCTING IN VENTILATION SYSTEMS
The article compares the thermophysical characteristics of steel and textile air distribution systems from positions of strength, durability and energy efficiency, etc. In comparison with steel ductwork textiles have a number of advantages.
Keywords: thermal conductivity, energy saving, breathable material, heat flow, temperature.
Энергосбережению в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в нашей стране на протяжении последних шестидесяти и более лет уделялось повышенное внимание, что связано с потребностью общества повышать эффективность своего энергопотребления. Особенно значение энергосбережения усилилось в последние годы, что нашло свое отражение в Федеральном законе № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», который сменил прежние нормативные документы, носившие формальный и декларативный характер. Очевидно, что без специальной экономической политики внедрение энергосберегающих мероприятий не приносит выгоды потребителям энергии, а отставание в технологическом развитии в области энергосбережения мешает снижению цен на энергосберегающие мероприятия, оборудование и материалы и тормозит переход страны на новый технологический уклад.
Применение текстильных воздуховодов позволяет повысить эффективность систем вентиляции и кондиционирования воздуха в связи с особенностями теплофизических характеристик тканей применяемых для изготовления воздуховодов.
Текстильные воздуховоды выполняют, в основном, из 100% полиэстера с непрерывным волокном. Все применяемые ткани отличаются высокой прочностью, которая находится в интервале 450-2800 Н, при которой весь диапазон давлений воздуха, применяемый в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, не приводит к разрушению или деформации ткани, а так же грубость строительно-монтажных работ при нарушениях технологии монтажа не приведет к разрушению ткани воздуховодов. Отдельные типы тканей (PMI, NMI, NMR) выполняются с вплетением карбонового волокна, что позволяет снять электрический заряд с поверхности воздуховода, что очень важно при нарушениях или отсутствии заземления воздуховодов, особенно при перемещении запыленного воздуха. Ткань PMIre выполняют из переработанных пластиковых ПЭТ-бутылок, что помогает вторично использовать мусор.
Известно, что по мере движения воздуха по воздуховоду температура его меняется, нагреваясь или охлаждаясь, что связано с отличием температуры перемещаемого воздуха от температуры воздуха в здании и наличием нестационарной теплопередачи по длине воздуховода при движении воздуха, температура которого изменяется [1]. При расчетах температуры приточного воздуха принято считать, что его температура после перемещения по воздуховодам здания, изменится на величину примерно в 1 °С нагреваясь или охлаждаясь, что относится к воздуховодам выполненным из оцинкованной стали и без тепловой изоляции, а так же не слишком протяженным. Данное изменение температуры перемещаемого воздуха связанное с потерями теплоты или холода по длине воздуховодов в здании снижает эффективность использования тепловой энергии. Для снижения указанных потерь теплоты для металлических воздуховодов применяется тепловая изоляция, что повышает эффективность системы вентиляции или кондиционирования воздуха, и при этом повышает стоимость монтажа и капитальных расходов.
Вес текстильных воздуховодов изменяется от 70 г/м2 до 385 г/м2 в зависимости от типа ткани, а вес стальных воздуховодов изменяется от 4 до 8 кг/м2 и более в зависимости от диаметра, что снижает затраты на перевозку и монтаж текстильных воздуховодов по сравнению со стальными. Толщина стенок текстильных воздуховодов находится в пределах 0,09 -0,45 мм, что дает возможность складывать воздуховоды при транспортировке, формируя компактность и снижая транспортные издержки.
Воздухопроницаемость материала текстильного воздуховода составляет от 0 и 45 м3/ч/м2, что связано с возможностью применения воздуховодов для воздухораздачи в помещениях и одновременной транспортировке воздуха по зданию без применения воздухораспределительных устройств [2].
Диапазон рабочих температур соответствует температурам воздуха, применяемым в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления и находится в диапазоне от -60 до +110 °С. При этом материал не горючий и соответствует пожарным требованиям.
Так как текстильные воздуховоды можно и нужно стирать, что является редкостью для вентиляционного оборудования, то они дают усадку в пределах от 0 до 0,5%, что требует учета при проектировании систем, так как должен быть предусмотрен легкий доступ к воздуховодам для их демонтажа на время стирки и для последующего монтажа, что необходимо проводить в период длительных выходных, что бы не мешать работе.
Коэффициент теплопроводности текстильного воздуховода (материал - 100% полиэстер) равен 0,14 Вт/ (м*°С), что отличается от стального оцинкованного воздуховода в 336 раз, а материал 100% полиэстер можно считать теплоизоляционным материалом, который, однако, уступает по теплопередаче современным эффективным утеплителям в 2-3 раза.
Рассмотрев движение воздуха по воздуховоду из 100 % полиэстера и по воздуховоду из стали диаметром 200 мм и длиной 1м, при коэффициенте теплопроводности стального оцинкованного воздуховода равном 47 Вт/(м*°С) и коэффициенте теплопроводности 100% полиэстера равном 0,14 Вт/(мх°С) получаем потери теплоты или холода при температурном напоре Д1=5°С равные 618кДж/ч и 1,8 кДж/ч на 1 метр длины соответственно, что существенно, так как протяженность транзитных воздуховодов в здании может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен метров.
Применяемое значение нагрева или охлаждения воздуха равное величине в 1 °С для стальных воздуховодов при его транзите от вентиляционной камеры, в которой происходит тепловлажностная обработка воздуха для систем вентиляции или кондиционирования воздуха, до помещений здания где происходит воздухораздача, снижается до величины около 0,003 °С при использовании текстильных воздуховодов из 100 % полиэстера.
Стоимость стальных воздуховодов составляет от 400 до 1300 руб./м2 в зависимости от качества стали, толщины стенки и диаметра воздуховода, а текстильных в диапазоне от 800 до 1500 руб./м2.
Динамика изменения температуры воздуха перемещаемого по транзитным воздуховодам в здании оказывает влияние на температурный режим помещений здания, а с учетом мультипликационного эффекта и на воздушный режим здания [3], прогнозирование динамики параметров которых позволяет добиваться эффективности работы инженерных систем, формирующих микроклимат в помещениях здания [4].
Применение современных текстильных воздуховодов с низким значением коэффициента теплопроводности позволит снизить потери тепла по длине воздуховода [5], что полезно с позиции энергосбережения с учетом других достоинств таких воздуховодов приведенных выше. Работа выполнена в рамках Гранта государственной поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными школами Российской Федерации №14.257.14.6545-НШ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рымаров А.Г. Исследование нестационарной теплопередачи теплоизолированного трубопровода системы холодного водоснабжения. // Энергосбережение и водоподготовка, 2001, №3., сс.66-67.
2. Рымаров А.Г., Агафонова В.В. Особенности взаимного влияния двух микроструй при истечении из микроотверстий // Естественные и технические науки. 2014. №8. сс.151-153.
3. Рымаров А. Г. Особенности учета взаимного влияния тепломассообменных режимов здания. // Естественные и технические науки. 2013. № 1. с.380-382.
4. Рымаров А.Г. Прогнозирование параметров воздушного, теплового, газового и влажно-стного режимов помещений здания. // Academia. Архитектура и строительство. 2009. №5. с. 362-364.
5. Рымаров А.Г., Лушин К.И. Тепловой режим теплоизолированного трубопровода системы холодного водоснабжения. // Строительство: наука и образование. 2012. № 1. С. 7.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.