Воздуховоды — это каналы или проходы, используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) для подачи и удаления воздуха. К необходимым воздушным потокам относятся, например, приточный воздух , возвратный воздух и вытяжной воздух . [1] Воздуховоды обычно также подают вентиляционный воздух как часть приточного воздуха. Таким образом, воздуховоды являются одним из методов обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении , а также теплового комфорта .
Систему воздуховодов еще называют воздуховодами . Планирование (планирование), определение размеров, оптимизация, детализация и определение потерь давления в системе воздуховодов называется проектированием воздуховодов . [2]
Воздуховоды могут быть изготовлены из следующих материалов:
Оцинкованная мягкая сталь является стандартным и наиболее распространенным материалом, используемым при изготовлении воздуховодов, поскольку цинковое покрытие этого металла предотвращает ржавчину и позволяет избежать затрат на покраску. В целях изоляции металлические воздуховоды обычно облицовываются стекловолоконными покрытиями (вкладыш воздуховода) или обертываются снаружи стекловолоконными покрытиями (обертка воздуховодов). При необходимости используется воздуховод с двойными стенками. Обычно это внутренняя перфорированная облицовка, а затем слой стекловолоконной изоляции толщиной 1–2 дюйма (2,5–5 см), находящийся внутри внешней сплошной трубы.
Прямоугольные воздуховоды обычно изготавливаются в специализированных металлообрабатывающих мастерских. Для удобства обращения длина может быть любой, но наиболее распространенные размеры приклада равномерно варьируются от 4 до 24 дюймов (10–60 см), причем чаще всего используются 6–12 дюймов (15–30 см). Стандартные трубы обычно продаются отрезками по 10 футов (300 см). Также доступны 5-футовые (150 см) соединения труб неспирального типа, которые обычно используются в жилых домах.
Алюминиевые воздуховоды легкие и быстро монтируются. Кроме того, в цеху или на месте можно легко изготовить воздуховоды нестандартной или специальной формы.
Монтаж воздуховода начинается с нанесения контура воздуховода на алюминиевую предизолированную панель. Затем детали обычно разрезаются под углом 45°, при необходимости сгибаются для получения различных фитингов (например, колен, конусов) и, наконец, собираются с помощью клея. Алюминиевая лента наносится на все швы, где была разрезана внешняя поверхность алюминиевой фольги. Доступны различные фланцы для удовлетворения различных требований к установке. Все внутренние стыки заделываются герметиком.
Алюминий также используется для изготовления круглых спиральных воздуховодов, но он встречается гораздо реже, чем оцинкованная сталь.
Традиционно воздуховоды изготавливаются из листового металла, который сначала монтируется, а затем утепляется. Сегодня цех по производству листового металла обычно изготавливает воздуховод из оцинкованной стали и изолирует воздуховод перед установкой. Однако воздуховоды, изготовленные из жестких изоляционных панелей, не требуют дополнительной изоляции и могут быть установлены за один этап. Панели из полиуретана и фенольной пены изготавливаются с заводской алюминиевой облицовкой с обеих сторон. Толщина алюминиевой фольги может варьироваться от 25 микрометров для использования внутри помещений до 200 микрометров для наружного использования или для более высоких механических характеристик. Доступны различные типы панелей из жесткого пенополиуретана, включая панели на водной основе, для которых процесс вспенивания достигается за счет использования воды и CO 2 вместо газов CFC , HCFC , HFC и HC . Большинство производителей панелей из жесткого полиуретана или пенопласта используют пентан в качестве пенообразователя вместо вышеупомянутых газов.
Система воздуховодов с жесткой фенольной изоляцией отнесена к воздуховодам класса 1 [ необходимы разъяснения ] в соответствии со стандартом безопасности UL 181.
Панели воздуховодов из стекловолокна обеспечивают встроенную теплоизоляцию , а внутренняя поверхность поглощает [звук], помогая обеспечить бесшумную работу системы HVAC.
Доска воздуховода формируется путем скольжения специально разработанного ножа по доске с использованием линейки в качестве направляющей. Нож автоматически вырезает паз со сторонами под углом 45°, который не проникает на всю глубину воздуховода, образуя тем самым тонкий срез, действующий как шарнир . Затем панель воздуховода можно согнуть вдоль паза, чтобы получились складки под углом 90°, придавая воздуховоду прямоугольную форму желаемого размера. Затем воздуховод закрывается скобами, скрепляющими наружу, и специальной лентой на алюминиевой или аналогичной металлической основе.
Гибкие воздуховоды (также известные как гибкие ) обычно изготавливаются из гибкого пластика на катушке из металлической проволоки для придания формы трубке. Они имеют различные конфигурации. В Соединенных Штатах изоляцией обычно является стекловата , но на других рынках, например в Австралии, для теплоизоляции используют как полиэфирное волокно, так и стекловату. Защитный слой окружает изоляцию и обычно состоит из полиэтилена или металлизированного ПЭТ . Обычно он продается в коробках, содержащих воздуховод длиной 25 футов (7,5 м), сжатый до длины 5 футов (1,5 м). Он доступен в диаметрах от 4 дюймов (10 см) до 18 дюймов (45 см), но наиболее часто используются даже размеры от 6 до 12 дюймов (от 15 до 30 см).
Гибкий воздуховод очень удобен для крепления приточных воздуховодов к жесткому воздуховоду. Обычно он крепится с помощью длинных застежек-молний или металлических лент. Однако потеря давления выше, чем у большинства других типов воздуховодов. Таким образом, проектировщики и монтажники стараются сделать установленную длину ( пробеги ) небольшой, например менее 15 футов (5 м) или около того, и стараются свести к минимуму повороты. Необходимо избегать перегибов гибких воздуховодов. Некоторые рынки гибких воздуховодов предпочитают избегать использования гибких воздуховодов в частях возвратного воздуха систем HVAC, однако гибкие воздуховоды могут выдерживать умеренное отрицательное давление. Для испытания UL181 требуется отрицательное давление 200 Па.
Чтобы использовать гибкий воздуховод в системе, обязательно затяните воздуховод так, чтобы получить полный внутренний диаметр. Это снижает сопротивление и улучшает поток воздуха, а также эффективность вентиляции. Насколько это возможно, сведите к минимуму изгибы и перегибы, поскольку они могут повлиять на то, насколько хорошо воздушный поток проходит через воздуховод.
Существует несколько типов гибких воздуховодов: полиуретановые (ПУ), алюминиевые и алюминиевые, акустические и прямоугольные гибкие воздуховоды, а также полу- и комбинированные гибкие воздуховоды.
На самом деле это воздухораспределительное устройство, которое не предназначено для подачи кондиционированного воздуха. Таким образом, термин «тканевый воздуховод» несколько вводит в заблуждение; Тканевая система воздушной дисперсии была бы более точным названием. Однако, поскольку он часто заменяет жесткие воздуховоды, его легко воспринимать просто как воздуховод. Тканевые воздуховоды, обычно изготовленные из полиэстера, могут обеспечить более равномерное распределение и смешивание кондиционированного воздуха в данном пространстве, чем традиционная система воздуховодов. Они также могут быть изготовлены с вентиляционными отверстиями или отверстиями.
Тканевые воздуховоды доступны в различных цветах, с возможностью шелкографии или других форм декора, а также из пористой (воздухопроницаемой) и непористой ткани. Определение того, какая ткань подходит (т.е. воздухопроницаемая или нет), может быть сделано путем рассмотрения того, потребует ли данное применение изолированного металлического воздуховода. В этом случае рекомендуется использовать воздухопроницаемую ткань, поскольку она обычно не создает конденсат на своей поверхности и, следовательно, может использоваться там, где воздух подается ниже точки росы . Материал, удаляющий влагу, может быть более полезным для здоровья жильцов. Его также можно обработать противомикробным средством для подавления роста бактерий. Пористый материал также требует меньшего ухода, поскольку он отталкивает пыль и другие переносимые по воздуху загрязнения.
Также доступна ткань, более чем на 50 % состоящая из переработанного материала, что позволяет сертифицировать ее как экологически чистый продукт. Материал также может быть огнестойким , а это означает, что ткань все еще может гореть, но погаснет при удалении источника тепла.
Тканевые воздуховоды не предназначены для использования в потолках или скрытых чердачных помещениях. Однако доступны продукты для использования в фальшполах . Тканевые воздуховоды обычно весят меньше, чем другие традиционные воздуховоды, и поэтому оказывают меньшую нагрузку на конструкцию здания. Меньший вес облегчает установку.
Для работы тканевых воздуховодов требуется как минимум определенный диапазон воздушного потока и статического давления.
Низкопрофильные воздуховоды из ПВХ были разработаны как экономичная альтернатива стальным низкопрофильным воздуховодам. Низкопрофильные воздуховоды широко используются в вентиляции квартир и отелей с 2005 года. Рост популярности низкопрофильных воздуховодов значительно увеличился из-за сокращения доступного пространства в потолочных полостях с целью снижения затрат. После пожара в башне Гренфелл в 2017 году возросло количество случаев обнаружения несоответствующих требованиям строительных материалов; Многие производители низкопрофильных воздуховодов из ПВХ изо всех сил пытались добиться или сохранить соответствие требованиям, а в некоторых строительных проектах пришлось вернуться к использованию более дорогого стального варианта.
Отделкой наружных воздуховодов, подверженных воздействию погодных условий, может быть листовая сталь с покрытием из алюминия или алюминиево-цинкового сплава, многослойный ламинат, армированный волокном полимер или другое водонепроницаемое покрытие.
Помимо самих воздуховодов, комплектные системы воздуховодов содержат множество других компонентов.
Система воздуховодов часто начинается с кондиционера . Вентиляторы в кондиционере могут создавать значительную вибрацию , а большая площадь системы воздуховодов будет передавать этот шум и вибрацию обитателям здания. Чтобы избежать этого, виброизоляторы (гибкие секции) обычно вставляются в воздуховод непосредственно до и после кондиционера. Прорезиненный, похожий на холст материал этих секций позволяет воздухообрабатывающему устройству вибрировать, не передавая сильную вибрацию на прикрепленные воздуховоды. Эта же гибкая секция может снизить шум, который может возникнуть при включении вентилятора и повышении давления воздуха в воздуховодах.
После устройства обработки воздуха магистральный воздуховод приточного воздуха обычно разветвляется, обеспечивая подачу воздуха ко многим отдельным воздуховыпускным отверстиям, таким как диффузоры , решетки и регистры . Когда система спроектирована так, что основной воздуховод разветвляется на множество дополнительных ответвлений, фитинги, называемые отводами, позволяют отводить небольшую часть потока основного воздуховода в каждый ответвленный воздуховод. Отводы могут быть установлены в круглые или прямоугольные отверстия, вырезанные в стенке основного воздуховода. Отвод обычно имеет множество небольших металлических выступов, которые затем сгибают, чтобы прикрепить отвод к основному воздуховоду. Круглые варианты называются ввинчиваемыми фитингами . В других съемных конструкциях используется метод крепления с защелкой, иногда в сочетании с клейкой прокладкой из пенопласта для улучшения герметизации. Затем выпускной патрубок соединяется с прямоугольным, овальным или круглым отводным воздуховодом.
Воздуховоды, особенно в домах, часто должны позволять воздуху перемещаться вертикально внутри относительно тонких стен. Эти вертикальные воздуховоды называются штабелями и имеют либо очень широкие и относительно тонкие прямоугольные, либо овальные секции. В нижней части дымохода защитная крышка обеспечивает переход от обычного большого круглого или прямоугольного воздуховода к тонкому настенному воздуховоду. В верхней части головка стека может обеспечить переход обратно к обычным воздуховодам, а головка регистра позволяет перейти к настенному воздушному регистру.
Системы воздуховодов часто должны обеспечивать способ регулирования объема воздушного потока в различных частях системы. Эту функцию выполняют заслонки регулировки громкости (VCD; не путать с дымовыми/пожарными заслонками). Помимо регулирования, предусмотренного в регистрах или диффузорах, распределяющих воздух в отдельные помещения, в самих воздуховодах могут быть установлены заслонки . Эти заслонки могут быть ручными или автоматическими. Зональные заслонки обеспечивают автоматическое управление в простых системах, а переменный объем воздуха (VAV) позволяет контролировать сложные системы.
Дымовые заслонки и противопожарные заслонки устанавливаются в воздуховодах, где воздуховод проходит через брандмауэр или противопожарную завесу.
Дымовые заслонки приводятся в движение двигателем, называемым приводом . Датчик, подключенный к двигателю, устанавливается на участке воздуховода и обнаруживает дым либо в воздухе, который извлекается из помещения или подается в него, либо в другом месте на участке воздуховода. При обнаружении дыма привод автоматически закрывает дымовую заслонку до тех пор, пока она не будет снова открыта вручную.
Противопожарные клапаны можно найти там же, где и дымовые клапаны, в зависимости от назначения помещения за брандмауэром. В отличие от дымовых заслонок, они не срабатывают от какой-либо электрической системы (что является преимуществом в случае сбоя в электросети, когда дымовые заслонки не закрываются). Вертикально установленные противопожарные клапаны управляются силой тяжести, а горизонтальные противопожарные клапаны - пружинными. Наиболее важной особенностью противопожарного клапана является механическая плавкая вставка , представляющая собой кусок металла, который плавится или ломается при определенной температуре. Это позволяет заслонке закрываться (под действием силы тяжести или силы пружины), эффективно герметизируя канал, сдерживающий огонь, и блокируя доступ воздуха, необходимого для горения.
Поворотные лопатки устанавливаются внутри воздуховодов при изменении направления (например, при повороте на 90°), чтобы минимизировать турбулентность и сопротивление воздушному потоку. Лопасти направляют воздух, чтобы ему было легче следовать за изменением направления.
Пленумы — это центральные распределительные и коллекторные устройства системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Возвратная камера передает воздух от нескольких больших возвратных решеток (вентиляционных отверстий) или раструбов к центральному воздухообрабатывающему устройству. Приточная камера направляет воздух от центрального блока в помещения, для обогрева или охлаждения которых предназначена система. Их необходимо тщательно спланировать при проектировании вентиляции. [ почему? ]
В то время как однозонные системы с постоянным расходом воздуха обычно не имеют их, многозонные системы часто имеют концевые устройства в ответвительных воздуховодах. Обычно на каждую тепловую зону приходится один терминальный блок. Некоторыми типами терминальных устройств являются коробки VAV (одно- или двухканальные), смесительные коробки с вентилятором (параллельное или последовательное расположение) и индукционные терминальные устройства. Терминальные блоки также могут включать в себя нагревательный или охлаждающий змеевик.
Воздухораспределители — это выходы приточного воздуха и входы возвратного или вытяжного воздуха. Для подачи воздуха наиболее распространены диффузоры , но также широко используются решетки и для очень небольших систем отопления, вентиляции и кондиционирования (например, в жилых домах) . Возвратные или вытяжные решетки используются в первую очередь из соображений внешнего вида, но некоторые из них также включают в себя воздушный фильтр и называются возвратными фильтрами. [3]
Позиция Агентства по охране окружающей среды США (EPA) такова: «Если никто в вашей семье не страдает аллергией или необъяснимыми симптомами или заболеваниями и если после визуального осмотра внутренней части воздуховодов вы не видите никаких признаков того, что ваши воздуховоды загрязнены большими отложениями пыли или плесени (нет затхлого запаха или видимого роста плесени), очистка воздуховодов, вероятно, не требуется». [4]
Тщательная очистка воздуховодов, выполняемая профессиональным очистителем воздуховодов, удалит пыль , паутину , мусор , шерсть домашних животных, шерсть и помет грызунов , скрепки, отложения кальция , детские игрушки и все остальное, что может скапливаться внутри. В идеале после чистки внутренняя поверхность будет блестящей и яркой. Изолированную облицовку и панель воздуховода из стекловолокна можно чистить специальной неметаллической щетиной. Тканевые воздуховоды можно мыть или пылесосить с помощью обычных бытовых приборов.
Очистка системы воздуховодов может потребоваться, если:
В коммерческих целях регулярный осмотр воздуховодов рекомендуется несколькими стандартами. Один стандарт рекомендует проверять приточные каналы каждые 1–2 года, обратные каналы каждые 1–2 года, а вентиляционные установки ежегодно. [5] Другой рекомендует ежегодно проводить визуальный осмотр воздуховодов с внутренней облицовкой. [6] Очистка воздуховодов должна основываться на результатах этих проверок.
Осмотры обычно носят визуальный характер и направлены на обнаружение повреждений, вызванных водой, или биологического роста. [5] [6] [7] Если визуальный осмотр необходимо подтвердить численно, можно провести вакуумное испытание (VT) или испытание на толщину отложения (DTT). Воздуховод с концентрацией менее 0,75 мг/100 м 2 считается чистым согласно стандарту NADCA. [7] В стандарте Гонконга указаны пределы отложений на поверхности в размере 1 г/м 2 для приточных и возвратных воздуховодов и 6 г/м 2 для вытяжных воздуховодов, или максимальная толщина отложений 60 мкм в приточных и возвратных воздуховодах и 180 мкм для вытяжных воздуховодов. . [8] В Великобритании стандарт CIBSE TM26 рекомендует очищать воздуховоды, если измеренное содержание бактерий превышает 29 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 10 см 2 ; загрязнение классифицируется как «низкое» ниже 10 КОЕ/см 2 , «среднее» при уровне до 20 КОЕ/см 2 и «высокое» при измерении выше 20 КОЕ/см 2 . [9]
Давление воздуха в сочетании с утечкой воздуховода может привести к потере энергии в системе HVAC . Герметизация неплотностей в воздуховодах снижает утечку воздуха, оптимизирует энергоэффективность и контролирует попадание загрязняющих веществ в здание. Перед герметизацией воздуховодов необходимо убедиться в том, что общее внешнее статическое давление в работе воздуховодов соответствует спецификациям производителя оборудования. В противном случае это может привести к увеличению потребления энергии и снижению производительности оборудования.
Не следует использовать общедоступную клейкую ленту на воздуховодах (металлических, стекловолоконных или других), которые предназначены для длительного использования. Клей на так называемой клейкой ленте со временем высыхает и отслаивается. Более распространенный тип герметика для воздуховодов — это паста на водной основе, которую наносят кистью или иногда распыляют на швы при строительстве воздуховода. Строительные нормы и правила и стандарты UL требуют использования специальных огнестойких лент, часто с фольгированной подложкой и долговечными клеями.
Существует автоматизированная технология, позволяющая полностью герметизировать систему воздуховодов изнутри наружу с использованием запатентованного процесса и специального герметика. Этот метод герметизации воздуховодов часто применяется в коммерческом строительстве и многоквартирном жилом строительстве. Стоимость автоматической герметизации воздуховодов часто делает ее непрактичной для среднего домовладельца в собственном доме.
Признаками негерметичности или плохой работы воздуховодов являются:
[11]