Воздуховоды — это каналы или проходы, используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) для подачи и удаления воздуха. Необходимые потоки воздуха включают, например, приточный воздух , возвратный воздух и отработанный воздух . [1] Воздуховоды обычно также доставляют вентиляционный воздух как часть приточного воздуха. Таким образом, воздуховоды являются одним из методов обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении , а также теплового комфорта .
Система воздуховодов также называется воздуховодами . Планирование (разметка), определение размеров, оптимизация, детализация и определение потерь давления через систему воздуховодов называется проектированием воздуховодов . [2]
Воздуховоды могут быть изготовлены из следующих материалов:
Оцинкованная мягкая сталь является стандартным и наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления воздуховодов, поскольку цинковое покрытие этого металла предотвращает ржавчину и позволяет избежать затрат на покраску. В целях изоляции металлические воздуховоды обычно облицовываются лицевыми стекловолоконными покрытиями (канал лайнер) или оборачиваются снаружи стекловолоконными покрытиями (канал обертка). При необходимости используется воздуховод с двойными стенками. Обычно он имеет внутреннюю перфорированную облицовку, затем слой стекловолоконной изоляции толщиной 1–2 дюйма (2,5–5 см), находящийся внутри внешней сплошной трубы.
Прямоугольные воздуховоды обычно изготавливаются по индивидуальному заказу в специализированных металлообрабатывающих цехах. Для удобства обращения они чаще всего поставляются в секциях (или соединениях) по 4 фута (120 см). Круглые воздуховоды изготавливаются с помощью машины для непрерывной спиральной формовки, которая может изготавливать круглые воздуховоды практически любого диаметра при использовании правильной формующей матрицы и любой длины по размеру, но наиболее распространенные размеры запасов равномерно варьируются от 4 до 24 дюймов (10–60 см), а наиболее часто используются размеры от 6 до 12 дюймов (15–30 см). Запасные трубы обычно продаются в соединениях по 10 футов (300 см). Также имеются соединения по 5 футов (150 см) неспирального типа труб, которые обычно используются в жилых помещениях.
Воздуховоды из алюминия легкие и быстро устанавливаются. Кроме того, в цеху или на месте можно легко изготовить воздуховоды специальной или индивидуальной формы.
Строительство воздуховода начинается с прослеживания контура воздуховода на алюминиевой предварительно изолированной панели. 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 герметизируются герметиком.
Алюминий также используется для изготовления круглых спиральных воздуховодов, но он гораздо менее распространен, чем оцинкованная сталь.
Традиционно воздуховоды изготавливаются из листового металла, который сначала устанавливается, а затем изолируется изоляцией. Сегодня цех по изготовлению листового металла обычно изготавливает оцинкованный стальной воздуховод и изолирует его с помощью воздуховодной пленки перед установкой. Однако воздуховоды, изготовленные из жестких изоляционных панелей, не нуждаются в дополнительной изоляции и могут быть установлены за один этап. Как полиуретановые , так и фенольные пенопластовые панели изготавливаются с заводским алюминиевым покрытием 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. Существуют различные типы жестких полиуретановых пенопластовых панелей, включая панели на водной основе, для которых процесс вспенивания достигается за счет использования воды и CO2 вместо газов CFC , HCFC , HFC и HC . Большинство производителей жестких полиуретановых или фенольных пенопластовых панелей используют пентан в качестве вспенивающего агента вместо вышеупомянутых газов.
Система воздуховодов с жесткой фенольной изоляцией относится к воздуховодам класса 1 [ необходимо разъяснение ] по стандарту безопасности UL 181.
Панели воздуховодов из стекловолокна обеспечивают встроенную теплоизоляцию , а внутренняя поверхность поглощает [звук], помогая обеспечить бесшумную работу системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Воздуховодная доска формируется путем скольжения специально разработанного ножа вдоль доски с использованием линейки в качестве направляющей. Нож автоматически вырезает паз со сторонами 45°, который не проникает на всю глубину воздуховодной доски, тем самым обеспечивая тонкую секцию, действующую как шарнир . Затем воздуховодную доску можно сложить вдоль паза, чтобы получить сгибы на 90°, придавая прямоугольную форму воздуховоду желаемого размера изготовителя. Затем воздуховод закрывается скобами с наружной заклепкой и специальной алюминиевой или аналогичной металлической лентой.
Гибкие воздуховоды (также известные как flex ) обычно изготавливаются из гибкого пластика поверх металлической проволочной катушки для формирования трубки. Они имеют различные конфигурации. В Соединенных Штатах изоляция обычно представляет собой стекловату , но другие рынки, такие как Австралия, используют как полиэфирное волокно, так и стекловату для теплоизоляции. Защитный слой окружает изоляцию и обычно состоит из полиэтилена или металлизированного ПЭТ . Обычно он продается в виде коробок, содержащих 25' (7,5 м) воздуховода, сжатого в длину 5' (1,5 м). Он доступен в диаметрах от 4" (10 см) до 18" (45 см), но наиболее часто используются даже размеры от 6" до 12" (от 15 до 30 см).
Гибкий воздуховод очень удобен для крепления выходов приточного воздуха к жесткому воздуховоду. Обычно он крепится с помощью длинных стяжек или металлических хомутов. Однако потеря давления выше, чем у большинства других типов воздуховодов. Поэтому проектировщики и установщики стараются поддерживать короткие установленные длины ( прогоны ), например, менее 15 футов (5 м) или около того, и стараются минимизировать повороты. Необходимо избегать перегибов в гибких воздуховодах. Некоторые рынки гибких воздуховодов предпочитают избегать использования гибких воздуховодов на участках возвратного воздуха систем HVAC, однако гибкие воздуховоды могут выдерживать умеренное отрицательное давление. Тест UL181 требует отрицательного давления 200 Па.
Чтобы использовать гибкие воздуховоды в системе, обязательно натяните воздуховод так, чтобы получить полный внутренний диаметр. Это снижает сопротивление и улучшает поток воздуха, а также эффективность вентиляции. Минимизируйте изгибы и перегибы, насколько это возможно, так как они могут повлиять на то, насколько хорошо поток воздуха проходит через воздуховод.
Существует несколько типов гибких воздуховодов — полиуретановые (ПУ), алюминиевые и с алюминиевой изоляцией, акустические и прямоугольные гибкие воздуховоды, а также полугибкие и комбинированные.
На самом деле это устройство распределения воздуха, и оно не предназначено для передачи кондиционированного воздуха. Термин «тканевый воздуховод» поэтому несколько вводит в заблуждение; более точным названием будет «тканевая система распределения воздуха» . Однако, поскольку он часто заменяет жесткие воздуховоды, его легко воспринимать просто как воздуховод. Обычно изготовленные из полиэфирного материала, тканевые воздуховоды могут обеспечить более равномерное распределение и смешивание кондиционированного воздуха в данном пространстве, чем обычная система воздуховодов. Они также могут быть изготовлены с вентиляционными отверстиями или отверстиями.
Воздуховоды из ткани доступны в различных цветах, с возможностью шелкографии или других форм декора, или из пористой (воздухопроницаемой) и непористой ткани. Определение того, какая ткань подходит (т. е. воздухопроницаемая или нет), можно сделать, принимая во внимание, потребуется ли для применения изолированный металлический воздуховод. Если это так, рекомендуется воздухопроницаемая ткань, поскольку она обычно не создает конденсата на своей поверхности и, следовательно, может использоваться там, где воздух подается ниже точки росы . Материал, который устраняет влагу, может быть более полезным для жильцов. Его также можно обработать антимикробным средством для подавления роста бактерий. Пористый материал также, как правило, требует меньшего ухода, поскольку он отталкивает пыль и другие загрязняющие вещества, содержащиеся в воздухе.
Также доступна ткань, изготовленная более чем на 50% из переработанного материала, что позволяет сертифицировать ее как экологически чистый продукт. Материал также может быть огнестойким , что означает, что ткань все еще может гореть, но погаснет, когда источник тепла будет удален.
Тканевые воздуховоды не рассчитаны на использование в потолках или скрытых чердачных помещениях. Однако доступны изделия для использования в фальшполах . Тканевые воздуховоды обычно весят меньше, чем другие обычные воздуховоды, и поэтому оказывают меньшую нагрузку на конструкцию здания. Меньший вес упрощает установку.
Для работы тканевых воздуховодов требуется как минимум определенный диапазон воздушного потока и статического давления.
Низкопрофильные воздуховоды из ПВХ были разработаны как экономически эффективная альтернатива низкопрофильным стальным воздуховодам. Низкопрофильные воздуховоды широко используются в вентиляции квартир и отелей с 2005 года. Рост использования низкопрофильных воздуховодов значительно возрос из-за сокращения доступного пространства в потолочных полостях в целях снижения затрат. После пожара в Гренфелл-Тауэр в 2017 году увеличилось количество обнаруженных несоответствующих строительным материалам; многие производители низкопрофильных воздуховодов из ПВХ с трудом добивались или поддерживали соответствие, и некоторым строительным проектам пришлось вернуться к использованию более дорогого стального варианта.
Отделка наружных воздуховодов, подвергающихся воздействию погодных условий, может быть выполнена из листовой стали, покрытой алюминием или алюминиево-цинковым сплавом, многослойным ламинатом, армированным волокном полимером или другим водонепроницаемым покрытием.
Помимо самих воздуховодов, комплексные системы воздуховодов содержат множество других компонентов.
Система воздуховодов часто начинается с воздухообрабатывающего устройства . Воздуходувки в воздухообрабатывающем устройстве могут создавать значительную вибрацию , а большая площадь воздуховодной системы будет передавать этот шум и вибрацию жителям здания. Чтобы избежать этого, в воздуховод обычно вставляются виброизоляторы (гибкие секции) непосредственно перед и после воздухообрабатывающего устройства. Прорезиненный материал, похожий на холст, этих секций позволяет воздухообрабатывающему устройству вибрировать, не передавая большой вибрации присоединенным воздуховодам. Та же гибкая секция может уменьшить шум, который может возникнуть при включении воздуходувки и подаче положительного давления воздуха в воздуховод.
Ниже по потоку от воздухообрабатывающего агрегата магистральный воздуховод подачи воздуха обычно разветвляется, подавая воздух ко многим отдельным воздуховыпускным отверстиям, таким как диффузоры , решетки и регистры . Когда система спроектирована с основным воздуховодом, разветвляющимся на множество вспомогательных ответвлений, фитинги, называемые отводами, позволяют отводить небольшую часть потока в основном воздуховоде в каждый ответвленный воздуховод. Отводы могут быть установлены в круглые или прямоугольные отверстия, прорезанные в стенке основного воздуховода. Отвод обычно имеет много небольших металлических язычков, которые затем сгибаются для прикрепления отвода к основному воздуховоду. Круглые версии называются закручивающимися фитингами . Другие конструкции отводов используют метод крепления защелкиванием, иногда в сочетании с клейкой пенопластовой прокладкой для улучшения герметизации. Затем выход отвода соединяется с прямоугольным, овальным или круглым ответвленным воздуховодом.
Воздуховоды, особенно в домах, часто должны позволять воздуху перемещаться вертикально внутри относительно тонких стен. Эти вертикальные воздуховоды называются штабелями и образованы либо очень широкими и относительно тонкими прямоугольными секциями, либо овальными секциями. Внизу штабеля, башмак штабеля обеспечивает переход от обычного большого круглого или прямоугольного воздуховода к тонкому настенному воздуховоду. Вверху, головка штабеля может обеспечить переход обратно к обычному воздуховоду, в то время как головка регистра обеспечивает переход к настенному воздушному регистру.
Системы воздуховодов часто должны обеспечивать метод регулировки объема воздушного потока в различных частях системы. Заслонки регулирования объема (VCD; не путать с дымовыми/противопожарными заслонками) выполняют эту функцию. Помимо регулирования, предусмотренного на регистрах или диффузорах, которые распределяют воздух по отдельным помещениям, заслонки могут быть установлены внутри самих воздуховодов. Эти заслонки могут быть ручными или автоматическими. Зональные заслонки обеспечивают автоматическое управление в простых системах, в то время как переменный объем воздуха (VAV) позволяет осуществлять управление в сложных системах.
Дымовые и противопожарные клапаны устанавливаются в воздуховодах, где воздуховод проходит через противопожарную стену или противопожарную завесу.
Дымовые заслонки приводятся в действие двигателем, называемым приводом . Датчик, подключенный к двигателю, устанавливается в канале воздуховода и обнаруживает дым, либо в воздухе, который был извлечен из помещения или подан в него, либо в другом месте в канале воздуховода. После обнаружения дыма привод автоматически закроет дымовую заслонку, пока ее не откроют вручную.
Противопожарные заслонки можно найти в тех же местах, что и дымовые заслонки, в зависимости от области применения после брандмауэра. В отличие от дымовых заслонок, они не активируются никакой электрической системой (что является преимуществом в случае отказа электропитания, когда дымовые заслонки не закроются). Вертикально установленные противопожарные заслонки работают под действием силы тяжести, в то время как горизонтальные противопожарные заслонки работают от пружины. Самая важная особенность противопожарной заслонки — механическая плавкая вставка , которая представляет собой кусок металла, который расплавится или сломается при определенной температуре. Это позволяет заслонке закрываться (либо под действием силы тяжести, либо под действием пружины), эффективно герметизируя воздуховод, сдерживая огонь и блокируя необходимый для горения воздух.
Поворотные лопатки устанавливаются внутри воздуховодов при изменении направления (например, при поворотах на 90°) для минимизации турбулентности и сопротивления потоку воздуха. Лопатки направляют воздух, чтобы он мог легче следовать изменению направления.
Пленумы — это центральные распределительные и сборные блоки для системы HVAC. Возвратный пленум переносит воздух из нескольких больших возвратных решеток (вентиляционных отверстий) или раструбов в центральный обработчик воздуха. Приточный пленум направляет воздух из центрального блока в помещения, которые система должна обогревать или охлаждать. Они должны быть тщательно спланированы при проектировании вентиляции. [ почему? ]
В то время как однозонные системы с постоянным объемом воздуха обычно не имеют таких устройств, многозонные системы часто имеют оконечные устройства в ответвлениях воздуховодов. Обычно на каждую тепловую зону приходится одно оконечное устройство. Некоторые типы оконечных устройств — это коробки VAV (одно- или двухканальные), смесительные коробки с вентиляторным приводом (в параллельном или последовательном расположении) и индукционные оконечные устройства. Оконечные устройства также могут включать нагревательный или охлаждающий змеевик.
Воздухораспределители — это выходы приточного воздуха и возвратные или вытяжные воздухозаборники. Для подачи наиболее распространены диффузоры , но решетки , а для очень небольших систем HVAC (например, в жилых домах) также широко используются регистры . Возвратные или вытяжные решетки используются в основном из соображений внешнего вида, но некоторые также включают в себя воздушный фильтр и известны как возвратные фильтры. [3]
Позиция Агентства по охране окружающей среды США (EPA) заключается в следующем: «Если никто в вашем доме не страдает от аллергии или необъяснимых симптомов или заболеваний 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 видимых следов роста плесени), то очистка воздуховодов, вероятно, не нужна». [4] [ требуется обновление ] [ сомнительно – обсудить ]
Тщательная очистка воздуховодов, выполненная 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 внутренняя поверхность будет блестящей и яркой после очистки. Изолированный стекловолоконный воздуховод и воздуховодную доску можно чистить специальными неметаллическими щетинками. Тканевые воздуховоды можно мыть или пылесосить с помощью обычных бытовых приборов.
Очистка системы воздуховодов может потребоваться, если:
В коммерческих помещениях регулярный осмотр воздуховодов рекомендуется несколькими стандартами. Один стандарт рекомендует проверять приточные воздуховоды каждые 1–2 года, обратные воздуховоды каждые 1–2 года и установки обработки воздуха ежегодно. [5] Другой рекомендует проводить визуальный осмотр воздуховодов с внутренней облицовкой ежегодно [6] Очистка воздуховодов должна основываться на результатах этих осмотров.
Проверки обычно визуальные, ищут повреждения водой или биологический рост. [5] [6] [7] Когда визуальный осмотр должен быть подтвержден численно, можно провести вакуумный тест (VT) или тест толщины отложений (DTT). Воздуховод с содержанием менее 0,75 мг/100 м 2 считается чистым в соответствии со стандартом NADCA. [7] Гонконгский стандарт устанавливает предельные значения поверхностного отложения 1 г/м 2 для приточных и обратных воздуховодов и 6 г/м 2 для вытяжных воздуховодов или максимальную толщину отложения 60 мкм в приточных и обратных воздуховодах и 180 мкм для вытяжных воздуховодов. [8] В Великобритании стандарт CIBSE TM26 рекомендует очистку воздуховодов, если измеренное содержание бактерий превышает 29 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 10 см 2 ; Загрязнение классифицируется как «низкое» при показателе ниже 10 КОЕ/см 2 , «среднее» при показателе до 20 КОЕ/см 2 и «высокое» при показателе выше 20 КОЕ/см 2 . [9]
Давление воздуха в сочетании с утечкой в воздуховоде может привести к потере энергии в системе HVAC . Уплотнение утечек в воздуховодах уменьшает утечку воздуха, оптимизирует энергоэффективность и контролирует попадание загрязняющих веществ в здание. Перед герметизацией воздуховодов необходимо убедиться в общем внешнем статическом давлении воздуховодов и в том, что оборудование соответствует спецификациям производителя оборудования. В противном случае может возникнуть более высокое потребление энергии и снижение производительности оборудования.
Обычную клейкую ленту нельзя использовать 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 стандарты UL требуют использования специальных огнестойких лент, часто с фольгированной основой и долговечным клеем.
Существует автоматизированная технология, которая может полностью герметизировать систему воздуховодов изнутри наружу с помощью запатентованного процесса и специализированного герметика. Этот метод герметизации воздуховодов часто используется в коммерческом строительстве и многоквартирном жилом строительстве. Стоимость, связанная с автоматизированной герметизацией воздуховодов, часто делает ее непрактичной для среднестатистического домовладельца для внедрения в своем собственном доме.
Признаки негерметичных или неисправных воздуховодов включают в себя:
[11]