РЕГИСТРАЦИЯ АВТОРИЗАЦИЯ

Щелевые диффузоры в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Щелевые диффузоры присутствуют в производственных программах практически всех производителей, как зарубежных, так и отечественных. Объясняется это тем, что по сравнению с традиционными решетками и диффузорами, они обладают рядом особенностей, а именно:
- возможность изменения в диапазоне 0..180 град направления выхода струи приточного воздуха, что позволяет легко адаптировать диффузоры к индивидуальным требованиям Заказчика без снижения эффективности, причем даже после завершения монтажа;
- компактные размеры монтажных коробов позволяют монтировать диффузоры в ограниченном пространстве за подвесным потолком;
- заводская сборка позволяет сделать монтаж диффузоров удобным и не требует значительных затрат времени;
- успешно сочетаются с различными типами потолков и светильников благодаря разнообразию типоразмеров и форм профилей.

Основной же особенностью щелевых диффузоров, предопределившей их популярность, особенно у архитекторов и заказчиков, является то, что они позволяют сделать вентиляционные отверстия для притока и вытяжки воздуха практически незаметными. Например, при установке на потолке или в стене однощелевого диффузора, видимой остается только черная полоса шириной около 20 мм, окантованная 10 мм алюминиевым профилем. Длина же щели, в основном, будет определяться величиной расхода воздуха, который должен проходить через нее. В тоже время надо отчетливо понимать, что в помещениях высотой 2,5..3,5 м замаскировать и сделать невидимым диффузор с числом щелей, превышающим два, практически невозможно. Почему именно две щели являются граничным значением? Потому, что две черных полосы, каждая шириной по 20 мм, практически не видны даже при длине, превышающей 2 м. В тоже время три, а тем более четыре полосы при длине более 1 м выглядят уже громоздко и их вряд ли удастся замаскировать. В этом случае традиционная потолочная решетка с раздачей воздуха в две стороны может выглядеть более компактной и эстетичной, чем щелевой диффузор.

Ничто в мире не лишено недостатков и щелевые диффузоры не являются исключением. Из-за своих конструктивных особенностей щелевые диффузоры отличаются большой загроможденностью проходного сечения. При одном и том же полном сечении, щелевые диффузоры, по сравнению с традиционными решетками и диффузорами, имеют в несколько раз меньшее живое сечение. Если для решеток характерные значения коэффициента живого сечения лежат в диапазоне 0,4 .. 0,7, то у щелевых диффузоров - 0,10 .. 0,25. Т.е. при одном и том же уровне шума, для раздачи одного и того же количества воздуха требуется большее сечение щелевого диффузора по сравнению с традиционными решетками. А это значит, что при равной высоте щелевая решетка должна быть значительно длиннее. Может оказаться, что расчетная длина одно- либо двухщелевого диффузора превышает периметр помещения и в этом случае использование щелевых диффузоров практически не представляется возможным.

Здесь также нельзя не отметить еще одну особенность щелевого диффузора, связанную со сказанным выше - более высокую, по сравнению с решетками, стоимость щелевых диффузоров.

В основном именно эти два фактора: стоимость и недостаточно эффективное использование проходного сечения, сдерживают распространение щелевых диффузоров. В тоже время, желание заказчиков освободить потолки и стены от громоздких воздухораздающих устройств заставляет архитекторов все чаще и чаще отдавать предпочтение именно щелевым диффузорам и особенно в элитных офисных и жилых помещениях.

Что представляет собой конструктивно щелевой диффузор и чем они отличаются друг от друга?

На первый взгляд щелевой диффузор ничем не отличается от обычной вентиляционной решетки или диффузора, установленных в монтажном коробе. Однако это не так. Во-первых. Щелевые диффузоры, в отличие от вентиляционных решеток, являются потолочными диффузорами и устанавливаются они, как правило, на потолке. И как все потолочные диффузоры формируют настилающую на потолок струю. Т.е. если в обычной вентиляционной решетке струя воздуха выходит перпендикулярно плоскости решетки, то в щелевом - в плоскости диффузора. Во-вторых, щелевая решетка и выглядит как щель - узкая, длинная и малозаметная. И в - третьих. В отличие от потолочных диффузоров, щелевой диффузор является регулируемым, в них есть возможность изменять угол выхода струи приточного воздуха.

Более подробно.
1. Обычная вентиляционная решетка, будучи установленной на потолке, формирует компактную струю, с высокой скоростью проникающую непосредственно в рабочую зону. Для невысоких ( до 3 м ) помещений при установке в потолок решеток вряд ли удастся избежать ощущения сквозняка. При большей высоте потолка ( с 3,4 м) раскрывая ламели решеток, т.е создавая веерную струю можно значительно снизить подвижность струи в рабочей зоне. Основная трудность - выбор корректного размера решетки и установка требуемого угла раскрытия ламелей. Использование потолочных диффузоров, в том числе и щелевых, формирующих настилающую струю позволяет решить проблему высокой подвижности воздуха на входе в рабочую зону. Переохлажденный (относительно температуры воздуха в помещении) воздух, щелевой решеткой раздается в виде плоской струи, двигающейся вдоль потолка и входящей в рабочую зону на достаточно большом удалении от места ее установки, причем с достаточно низкой скоростью.
2. Габаритный размер, а именно ширина, однощелевого диффузора, как правило, редко превышает 80 мм, а длина колеблется от двух и более метров. Говоря о ширине 80 мм, имеем в виду наиболее востребованный тип профиля с размером одной щели около 20 мм.
3. Изменение угла поворота направляющих элементов, размещенных в щели, в диапазоне 0 … 180 град ведет к изменению угла выхода струи в том же диапазоне. Конструктивное исполнение щели у некоторых Производителей позволяет также организовать чередование углов выхода струй по длине щели.

Собственно сам щелевой диффузор представляет собой алюминиевый цельнотянутый (методом экструзии) профиль, с установленными в нем направляющими элементами. Направляющие элементы - это основная деталь щелевого диффузора. От их формы, размеров и особенностей изготовления зависит структура исходящей струи. Именно их различие отличает щелевые диффузоры различных Производителей.

Ниже представлены результаты сопоставления основных характеристик щелевых диффузоров различных Производителей. Принцип составления списка Производителей - либо известная в России марка - АРКТОС, HALTON, TROX, IMP KLIMA, ALDES; либо марки с характерными особенностями - LTG и HESCO.

В щелевых диффузорах компаний ALDES и АРКТОС в качестве направляющих элементов используют две продольные пластины; в HALTON - специальный продольный профиль; в TROX, IMP KLIMA и LTG - пластиковые цилиндры ограниченной длины, причем их конструкция и размеры различаются между собой. Компания HESCO в качестве направляющих элементов использует микросопла диаметром 10 мм.

Как было упомянуто выше, характеристики и структура потока воздуха, истекающего из щелевого диффузора, в значительной степени определяются конструкцией направляющих. За что же отвечает направляющая? Во-первых - за форму струи (компактная , плоская, чередующая), во-вторых - за направление движения струи (настилание на потолок, под углом непосредственно в рабочую зону), в-третьих - за возможность реализации чередования направления выхода струй по длине щели.

Использование в качестве направляющих элементов двух продольных пластин накладывает значительные ограничения на возможные схемы воздухораспределения. Это связано с тем, что используя продольные пластина можно сформировать только плоскую струю. А при раздаче переохлажденного воздуха плоской струей, существует единственная возможность для достижения приемлемой подвижности и температуры воздуха в рабочей зоне - подавать воздух настилающей на потолок струей. В противном случае, при попытке подавать переохлажденный воздух плоской струей под тем или иным углом непосредственно в рабочую зону, следует ожидать недопустимо высокой подвижности и низкой температуры воздуха в рабочей зоне.

Значительно больше возможностей предоставляет использование микросопел в качестве направляющих элементов. В зависимости от угла установки они могут формировать и плоскую и компактную струи, а также различные их комбинации. Если обеспечить отсутствие смыкания струй от соседних сопел, то благодаря малой длине начального участка ими можно подавать даже сильно переохлажденный воздух непосредственно в рабочую зону. Пример реализации - воздухораздача в салонах самолетов.

Теперь, что касается цилиндрических направляющих. Использование цилиндрических направляющих ограниченной длины, в отличие от продольных пластин, делает возможным организовать чередование направления выхода воздуха по длине диффузора. А это - необходимое условия формирования не плоской, а компактных струй. Для чередования направлений выхода струй достаточно развернуть направляющие цилиндры так, чтобы угол между осями соседних направляющих был близок к 90 град. В этом случае и только при определенных соотношениях высоты щели направляющего элемента к его длине, параметры струй могут быть аналогичны струям, формируемым микросоплами. В противном случае реализуется вариант аналогичный случаю применения плоских пластин.

Итак, хотя щелевые диффузоры у различных производителей внешне и схожи, с точки зрения раздачи воздуха - это разные устройства. И схемы раздачи воздуха, которые можно реализовать с помощью этих устройств тоже будут разные. С этой точки зрения список щелевых диффузоров можно условно разделить на три группы:
1. АРКТОС, ALDES, HALTON;
2. IMP KLIMA, TROX;
3. LTG, HESCO.

От конструктивного исполнения направляющих элементов в значительной степени зависит и другой важный параметр - уровень генерируемого шума. Ниже представлена сводная таблица, составленная в предположении равенства средневзвешенного уровня мощности шума с учетом фильтра А для щелевых диффузоров различных Производителей. Значение уровня мощности шума ограничено величиной 30 dB(A). Сравниваются расходы, отнесенные к одному погонному метру диффузора. Исходные данные для сопоставления взяты из каталогов Производителей и /1/ для АРКТОСа.

Табл.1
Производитель Код профиля Кол-во щелей, шт. Удельный расход на погонный метр, м3/час Сопротивление dP, Па Длина струи L0,2, м Видимый размер щели, мм Эффективное сечение для 1 щели на 1 п.м., м2
АРКТОС АРС 1 85 7 0,7 21 -
2 150 6 1,2 - -
ALDES AN 280 1 86 12 >16 20 0,007
2 150 8 >14 - -
HALTON SPL 1 81 8 2,5 21 -
2 175 9,5 3,7 - -
IMP KLIMA LD-13 1 110 7,5 7 15 0,0092
2 240 15 9 - -
TROX VSD35 1 90 22 >10 15 0,0062
2 140 15 >10 - -
LTG LDB 20/8 1 95 11 1,5 16,5 -
2 150 7,5 2 - -
HESCO KS1 1 ряд 75 23 - Dia 10 мм -
KS2 2 ряда 95 31 - -


Как следует из Табл. 1 величины удельных расходов воздуха не сильно разнятся у различных Производителей. Исключение составляют щелевые диффузоры компании IMP KLIMA. Как следует из таблицы их пропускная способность не менее, чем на четверть превышает характеристики остальных Производителей. Как этого удалось добиться, можно понять, если внимательно проанализировать конструкцию их направляющего элемента. Заявленная IMP KLIMA эффективная высота щели LD-13 равна 9,2 мм. Точно такое же значение имеет щелевой диффузор TROX типа VSD 35 при угле выхода струи 45 град, т.е. когда проходное сечение открыто полностью (чтобы сформировать настилающую струю необходимо частично до 6,2 мм перекрыть проходное сечение щелевого диффузора TROX). А при углах атаки близких к 45 град струя переохлажденного воздуха будет отрываться от потолка, т.е. это будет уже не настилающая струя, а свободная. В этом случае подвижность воздуха на входе в рабочую зону будет недопустимо высокой. Итак, IMP KLIMA удалось добиться результата, принеся в жертву комфорт людей. Исправить ситуацию путем изменения угла выхода струи воздуха поворотом элемента не представляется возможным, т.к у IMP KLIMA направляющий элемент лишен обрамляющей стенки и изменение угла поворота элемента не изменяет угла выхода струи.

Если с пропускной способностью щелевых диффузоров все более-менее понятно, то это далеко не так по отношению к эффективности воздухораздачи. Для анализа влияния конструкции направляющего элемента на эффективность воздухораздачи можно воспользоваться параметром L0,2. Этот параметр представляет собой расстояние от источника выхода воздуха до точки, в которой подвижность воздуха в центре струи не превышает 0,2 м/сек. Именно этот параметр чаще всего используется в практике проектирования. Из Табл. 1 следует, что при очень близких значениях удельных расходов воздуха разные Производители заявляют значительно различающиеся между собой величины L0,2. Разброс составляет от 0,7 м у АРКТОСа до 16 м у ALDES. Попробуем разобраться с ситуацией, взяв в качестве примера щелевой диффузор АРКТОСа. Как следует из /1/, при удельном расходе воздуха равном 85 м3/час через 1 погонный метр однощелевого диффузора на расстояния от него равном 0,7 м скорость воздуха в центре струи не превышает 0,2 м/сек. Это значит, что струя практически затухла. Так ли это? Воспользуемся данными, приведенными в /1/ для плоской струи. Эффективная высота щели равна bo = F0*Kэф = 0,033*0,25 = 0,00825 м2/м. Эффективная скорость воздуха Vo равна 85/3600/0,00825 = 2,86 м/сек. Скорость воздуха на длине х - Vx можно определить, если воспользоваться формулой

Vx/Vo = 2,6*(bo/x)1/2.

Подставим в формулу значения Vo, Vx=0,2 м/сек, bo и определим величину L0,2. Соответствующее значение L0,2 превышает 10 м. Т.е. при скорости воздуха равной 3 м/сек затухание плоской струи следует ожидать на расстоянии не 0,7 м, а 10 м от источника. Это значение согласуется с данными по щелевым диффузорам ALDES, но несколько отличается от данных, представленных в каталоге HALTON.

Обратим внимание на вторую группу, а именно на TROX. Высота щели направляющего элемента - 6,2 мм (полностью открытая - 9,2 мм), длина щели - 150 мм. Отношение длины к высоте равно 24, а это значительно больше 14. При соотношении длины к высоте источника воздуха, превышающем 14 TROX рекомендует переходить от номограмм для компактной формы источника воздуха к номограммам для протяженного источника. Т.е. при соотношении размеров источника воздуха, превышающем 14 будем считать, что формируемая струя является плоской. Эффективная скорость воздуха в щели, представленными выше с габаритами, оценивается величиной 4 м/сек. Эти данные близки к оценкам L0,2, выполненным для АРКТОСа для скорости 3 м/сек. Т.е. для щелевого диффузора TROX L0,2 должна превышать 10 м. Именно эти величины мы видим в Табл.1. И это даже в том случае, если организовать чередование углов выхода струй по длине диффузора.

Именно поэтому TROX категорически не рекомендует щелевыми диффузорами подавать переохлажденный воздух в направлении рабочей зоны.

В качестве вывода можно констатировать следующее: как правило, при использовании щелевых диффузоров для раздачи переохлажденного воздуха необходимо, чтобы направляющие элементы устанавливать таким образом, чтобы они формировали настилающие струи. Подавать воздух в направление рабочей зоне рекомендуется, только для режима воздушного отопления, т.е. при раздаче перегретого воздуха.

Бывают ли исключения из правил? Да, если воспользоваться щелевыми диффузорами HESCO и LTG.

У направляющего элемента диффузора LTG высота щели равна10 мм, длина - 58 мм. Отношение L/H = 6. Струя воздуха, сформированная таким устройством, является компактной, но только в случае, когда организовано чередование углов выхода соседних элементов. Соответствующий эквивалентный диаметр равен Do=17 мм. Количество элементов на 1 м - 16 шт. Расход воздуха на один элемент равен 95/16 = 6 м3/час. Эффективная скорость - 3,67 м/сек. Отношение Vx/Vo = 6,6*Do/x. Скорость воздуха в струе достигает значения 0,2 м/сек на длине 2 м. Т.е. при угле атаки 45 град можно подавать воздух непосредственно в направление рабочей зоны. Необходимо также отметить, что направляющие элементы должны быть развернуты друг относительно друга на 90 град. Чередование углов выхода позволяет избежать смыкания струй струй.

В диффузорах HESCO используются микросопла, поэтому все сказанное выше для LTG справедливо и для них. Однако их пропускная способность несколько ниже.


Что касается диффузоров IMP CLIMA.

К сожалению в каталоге отсутствует подробная информация о размерах направляющего элемента. Предполагая, что шаг доступных длин щелевых диффузоров согласуется с длиной направляющего элемента, длину последнего можно оценить величиной 100 мм. Тогда отношение длины к высоте щели будет равным 11 (=0,1/0,0092). В этом случае струю уже нельзя считать плоской, но еще нельзя считать компактной. Определим параметры воздуха предположив, что струя - компактная. Количество элементов на 1 м - 10 шт. Расход воздуха на элемент -11 м3/час. Эффективный диаметр - 17 мм. Эффективная скорость воздуха - 6,73 м/сек. При этих значениях скорость в центре струи достигает значения 0,2 м/сек на длине 4 м. Соответствующее значение в Табл.1 - 7 м. Из чего можно сделать вывод, что формируемая струя ближе к плоской, чем к компактной. Итак, разработанная IMP KLIMA конструкция направляющего элемента формирует струю, по параметрам близкую к плоской. Добиться приемлемого комфорта в этом случае, можно только обеспечивая настилание струи на потолок. Конструктивное исполнение направляющего элемента позволяет это сделать только путем уменьшения живого сечения. Т.е. используя щелевой диффузор IMP KLIMA можно с низким уровнем шума раздавать большие расходы воздуха, но при этом не следует ожидать высокого комфорта в помещении.

Есть еще один очень важный параметр комфорта, которому проектировщики не уделяют должного внимания. Это - температура струи на входе в рабочую зону. По данным ведущих европейских производителей воздухораздающего оборудования величина переохлаждения струи на входе в рабочую зону при ее скорости 0,2 м/с не должна превышать -1 K при температуре воздуха в помещении 24. Это значение хорошо согласуется с номограммой Рис.1.1 в /1/. От того, насколько переохлажден приточный воздух при попадании в рабочую зону будет зависеть чувствуют ли себя люди комфортно или нет. Особенно это важно, когда воздух подается непосредственно в рабочую зону. Воспользуемся известным соотношением для компактных струй.

dTx/dTo=0,3*(1+C1)/tg al *Do/x, где С1=0,65, tg al= 0,1.

Для LTG диффузора следует, что x = 0,084*dTo/dTx. Т.е. используя щелевые диффузоры LTG для раздачи переохлажденного на -10 К воздуха, на расстоянии от него 1,5 м воздух будет переохлажден относительно температуры воздуха в помещении не более, чем на 0,5 К. Т.е. при использовании щелевых диффузоров LTG, большинство людей не будут испытывать чувство дискомфорта, даже если подавать сильно переохлажденный воздух непосредственно в рабочую зону. Следует признать удачной конструкцию направляющих элементов, разработанную LTG.

Некоторые Производители щелевых диффузоров для одного и того же базового профиля предлагают различные варианты его исполнения, а также дополнительные профили. А это означает удобство и простоту адаптации диффузора к различным вариантам исполнения потолков, удобство сопряжения с несущими конструкциями и осветительными приборами. Т.е. наличие у Производителя большого количества вариантов исполнения профилей щелевых диффузоров, а так же возможность нанесения различных покрытий является неоспоримым конкурентным преимуществом.

Соответствующая информация для различных Производителей прдставлена в Табл. 2.

Табл.2
Производитель Код профиля Кол-во вариантов базового профиля Кол-во дополнит. профилей Окраска по RAL Анодирование Цветное анодирование Спец. покрытие
АРКТОС АРС 1 - + - - -
ALDES AN 280 1 - + + ? -
HALTON SPL 1 - + + ? ?
IMP CLIMA LD-13 2 - + + ? ?
TROX VSD35 4 - + + + ?
LTG LDB 20/8 6 2 + + + Никель, золото
HESCO KS 1 2 - + - - -


? - информация отсутствует в каталоге.

И конечно, немаловажный вопрос, это - вопрос стоимости. Соответствующая информация представлена в Табл. 3.

Табл.3
Производитель Код профиля Однощелевой диффузор без монтажной коробки Однощелевой диффузор c монтажной коробкой
АРКТОС АРС 31,96 70,21
ALDES AN 280 51 -
HALTON SPL 47,88 107,98
IMP CLIMA LD-13 50,04 113,62
TROX VSD35 36,97 105,62
LTG LDB 20/8 54,02 146,44
HESCO KS 1 91,16 149


Самые низкие цены предлагает российский Производитель щелевых диффузоров. Но надо отметить, что цена европейских Производителей щелевых диффузоров не намного выше. Если исключить HESCO, разброс цен не превышает 2:1. Причем следует помнить, что из-за своих особенностей, о которых шла речь выше, щелевые диффузоры, в принципе, не могут быть дешевым товаром. А это значит, что при выборе Поставщика, цена щелевого диффузора не должна играть основную роль. Скорее это должны быть те характеристики щелевых диффузоров, которые влияют на возможность реализовать дизайнерские решения - фактура и цвет покрытия, разнообразие профилей, достижимый комфорт в помещении и т.д.

Область применения щелевых диффузоров, как правило, ограничена офисными и жилыми помещениями. А это значит, что высота потолков не превышает 3,5 м, а кратность циркуляции до 5 1/ч. В тоже время есть объекты, где малозаметные в интерьере щелевые диффузоры были бы незаменимы. Это например: киноконцертные и конференц залы, театры, цирки и другие помещения с высотой потолков близкой к 5 м и высокими кратностями воздухообмена. Но самое главное их отличие - это помещения в которых приточный воздух в больших количествах должен подаваться с потолка, а приточные отверстия в потолке должны быть малозаметны. Именно для этих помещений компания LTG разработала щелевые диффузоры LDB 50 с направляющими элементами диаметром 50 мм. При уровне мощности шума 35 dB(A) расход воздуха на одну, две и три щели составляет, соответственно - 300/400/500 м3/час на 1 погонный метр диффузора.

Литература:
1. М.И. Гримитлин. Распределение воздуха в помещениях. - Ст. Петербург.; Издательство "АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД", 2004. - 320с.
2. Каталоги Производителей.

Автор - Бородкин Александр.

ВНИМАНИЕ!!! Использование любых материалов сайта БИО ЭИР без указания автора и гиперссылки на www.bioair.ru ЗАПРЕЩЕНО!!!


Обсудить статью и задать вопросы Автору можно на ФОРУМЕ нашего сайта.

ВЕРНУТЬСЯ К СПИСКУ СТАТЕЙ

On-Line: На сайте 1 человек