Cap. 5. APARATE ŞI MATERIALE FOLOSITE LA REALIZAREA .. 73 INSTALAŢIILOR DE VENTILAŢIE ŞI CLIMATIZARE .................... 73

5.1. Filtre de aer şi separatoare de praf ................................................. 73 5.1.1. Mărimi caracteristice .............................................................. 75 5.1.2. Filtre de praf............................................................................ 76

5.1.2.1. Filtre din ţesături. ............................................................. 76 5.1.2.2. Filtre din hârtie................................................................. 77 5.1.2.3. Filtre cu umplutură uscată................................................ 77 5.1.2.4. Filtre cu umplutură umedă ............................................... 77 5.1.2.5. Filtre cu ulei ..................................................................... 77

5.1.3. Separatoare de praf ................................................................. 78 5.1.3.1. Camere de decantare ........................................................ 78 5.1.3.2. Separatoare cu rezervor de apă ........................................ 79 5.1.3.3. Separatoare ciclon............................................................ 80 5.1.3.4. Separatoare electrice ........................................................ 81

5.2. Ventilatoare.................................................................................... 81 5.2.1. Ventilatoare centrifuge ........................................................... 82

5.2.1.1. Clasificarea ventilatoarelor centrifuge............................. 82 5.2.1.2. Alegerea ventilatoarelor centrifuge ................................. 83 5.2.1.3. Calculul puterii ventilatoarelor centrifugale.................... 85

5.2.2. Ventilatoare axiale .................................................................. 86 5.2.2.1. Construcţie şi funcţionare ................................................ 86 5.2.2.2. Mărimi caracteristice ....................................................... 87

5.3. Baterii de încălzire ......................................................................... 88 5.3.1. Baterii de încălzire cu apă caldă sau cu abur.......................... 89 5.3.2. Baterii de încălzire electrice ................................................... 91

5.4. Baterii de răcire.............................................................................. 91 5.5. Camere de pulverizare ................................................................... 92

5.5.1. Camere de pulverizare orizontale ........................................... 93 5.5.2. Camere de pulverizare verticale ............................................. 93

5.6. Guri de aer...................................................................................... 95 5.6.1. Guri de refulare şi de absorbţie............................................... 96 5.6.2. Guri de evacuare ..................................................................... 97 5.6.3. Prize de aer.............................................................................. 97

5.7. Canale de aer.................................................................................. 97

71

72

Cap. 5. APARATE ŞI MATERIALE FOLOSITE LA REALIZAREA

INSTALAŢIILOR DE VENTILAŢIE ŞI CLIMATIZARE Principalele funcţii termodinamice ale instalaţiilor de ventilaţie şi

climatizare se realizează folosind următoarele tipuri de aparate: Filtre de aer şi separatoare de praf; Ventilatoare; Baterii de încălzire; Baterii de răcire; Camere de pulverizare; Guri de aer; Canale de aer. 5.1. Filtre de aer şi separatoare de praf Separarea prafului din aer se face cu următoarele scopuri: - pentru curăţarea aerului proaspăt sau de recirculare ce urmează a fi

introdus în incintele ventilate. În acest caz, aerul conţine relativ puţin praf, cu particule de dimensiuni

mai mici de 10 microni; curăţirea se face satisfăcător cu ajutorul filtrelor. Aerul este trecut printr-un strat subţire de material filtrant, uscat sau umed, realizat de regulă din ţesături sau cu umplutură.

- pentru curăţarea aerului evacuat din instalaţiile de ventilare, a absorbţiilor locale, etc.

În acest al doilea caz, curăţirea aerului de praf se face în separatoare de praf, fie pentru a nu impurifica atmosfera, fie pentru a fi recuperat, în scopul refolosirii în producţie. De regulă aerul filtrat poate fi recirculat pentru a se realiza economii de căldură, cu condiţia ca să nu existe un conţinut de praf mai mare de 20...30% din concentraţia admisă în incintă.

73

Separarea aerului de praful mineral este obligatorie la o concentraţie mai mare de 150 mg/m3.

Metodele de separare a prafului sunt extrem de diverse; astfel avem: • separare prin decantare; • separare cu trecerea aerului prin materiale filtrante uscate sau umede; • separare centrifugală; • separare electrostatică; • separare prin ionizări, etc.

Funcţie de caracteristicile prafului şi de mărimea particulelor în fig. 5.1 sunt prezentate tipurile de filtre şi separatoare corespunzătoare. Pentru îndepărtarea mirosurilor din aer, filtrele pot fi prevăzute cu cărbune activ sau aerul poate fi tratat cu ozon; pentru dezinfectarea aerului se pot folosi filtre cu ulei, iradierea cu raze ultraviolete sau diverse substanţe bactericide.

Fig. 5.1. Caracteristicile prafului din aer şi tipuri de filtre şi separatoare corespunzătoare

74

5.1.1. Mărimi caracteristice Filtrele de aer se caracterizează prin următoarele mărimi caracteristice: Coeficientul de filtrare - ε, exprimat prin relaţia:

[%] 100s

ss

0

f0 ⋅−

=ε (5.1)

unde: s0 – concentraţia iniţială, înainte de filtrare, a prafului din aer, în mg/m3. Sf – concentraţia finală a prafului din aerul filtrat, în mg/m3. Coeficientul total de curăţire al mai multor filtre înseriate se calculează cu expresia:

ε = 100 - (100 - ε1)⋅ (100 - ε2)⋅ ... ⋅ (100 - εn) [%] (5.2)

Încărcarea specifică a unui filtru de aer - Vf , [m3/h⋅m2], egală cu debitul orar de aer ce poate fi filtrat de 1 m2 de strat filtrant.

Suprafaţa de filtrare necesară – Af Aceasta se determină funcţie de debitul de aer V [m3/h] cu relaţia:

ff V

VA = [m2] (5.3)

Rezistenţa filtrelor - Hf se poate exprima prin relaţia:

Hf = E⋅vn [mm H2O] (5.4)

unde: E – coeficient empiric; v – viteza aerului la intrarea în filtru, [m/s];

n – exponent experimental Experimental sau stabilit următoarele perechi de valori;

- pentru ţesături din finet, E = 100 ... 130, n = 1,0; - pentru ţesături din şifon, E = 5,6 ... 8,5, n = 1,0; - pentru pânză simplă, E = 131, n = 1,17.

75

Perioada de curăţire - z , exprimată în zile se poate determina cu relaţia:

24Vs1001000Pz

f0 ⋅⋅⋅ε⋅⋅

= [zile] (5.5)

unde: P – saturarea limită cu praf a filtrului [g/m2]; Pentru P se pot lua următoarele valori: P = 200 ... 300 g/m2, pentru filtre cu ţesături;

P = 100 ... 150 g/celulă, pentru filtre de hârtie; P = 500 g/celulă, pentru filtre cu umplutură.

s0 – concentraţia iniţială, înainte de filtrare, a prafului din aer, în mg/m3. În tab. 5.1 sunt date indicaţii practice referitoare la mărimile de mai sus.

Tab. 5.1. Valorile mărimilor ε , Vf, Hf , pentru diferite tipuri de filtre Tipul

filtrului Construcţia filtrului ε [%] Vf [m3/h] Hf[mm H2O]

Din ţesătură Plată: din tifon............................................................. din pânză rară................................................... din ţesătură de bumbac .................................... Pantalon: pânză scămoşată................................................

50

60 ... 80 60 ... 80 60 ... 80

din postav de lână scămoşată ............................ 60 ... 80

500 100 200

150 150

0,1 0,5 3

2 1

Cu umplutură

Uscat, din vată în strat de 10 mm ......................... Umidificat cu cocs, cu zgură şi pietriş, în strat de 200 mm ................................................................ Din inele de faianţă cu diametrul de 8...13 mm, cu înălţimea de 15 mm şi cu grosimea stratului de: 75 mm ............................................................

60 ... 80

60

80 150 mm ........................................................... 90

500

1000

2000 2000

-

2

8 16

Cu ulei Din patru cutii perforate ........................................ 90 90 ... 95 Cu încărcătură de inele cu grosimea stratului de 75

mm .........................................................................

5.1.2. Filtre de praf

80

6000 4000...6000

8000

8 8 ...10

8 De hârtie Din burdufuri de hârtie de celuloză .......................... 90 ... 95 4000 10

Construcţia filtrelor de praf depinde de materialul de filtrare folosit. 5.1.2.1. Filtre din ţesături.

Acestea sunt construite din pânză de bumbac sau din lână, cu firele puţin răsucite şi scămoşate. Pânzele se pot întinde în zig-zag, pe rame de lemn sau de oţel, sau se confecţionează saci prismatici. Coeficientul lor de filtrare este mare

76

(90%), dar aceste filtre se înfundă repede, prin saturare cu praf, mărind şi rezistenţa la trecere şi deci crescând consumul de energie de ventilare.

Principalele tipuri constructive sunt redate în fig. 5.2.

Fig. 5.2. Filtre de ţesătură: a. –tip de ţesătură; b – secţiune transversală; c – sac de ţesătură a b c

5.1.2.2. Filtre din hârtie

Filtrele de hârtie sunt similare celor realizate din ţesături; de regulă se foloseşte hârtie poroasă şi încreţită. Hârtia se montează în bucle, pentru a nu ocupa spaţii prea mari.

5.1.2.3. Filtre cu umplutură uscată Acestea sunt formate din celule metalice cu feţele paralele din plasă de

sârmă, între acestea introducându-se materialul filtrant, care este vată, rumeguş, cocs, zgură, etc. Materialul trebuie să fie puţin poros pentru a asigura curăţirea uşoară. 5.1.2.4. Filtre cu umplutură umedă

Acestea sunt formate dintr-o umplutură (de preferat inele ceramice mici) stropită continuu cu apă pulverizată; coeficientul de reţinere a prafului este mare, dar ele umidifică în mod automat aerul (ceea ce nu este întotdeauna de dorit), iar iarna prezintă riscul de îngheţ. 5.1.2.5. Filtre cu ulei

Acestea sunt formate tot din elemente celulare a căror umplutură este înmuiată iniţial în ulei. În acest fel, praful aderă foarte bine la ulei şi gradul de curăţire realiza[t este foarte mare.

77

5.1.3. Separatoare de praf Aşa cum s-a precizat, aceste separatoare reţin pulberi şi praf produs în

procesele tehnologice. Principalele tipuri folosite sunt: Camerele de decantare; Separatoare cu cameră de apă; Cicloane; Separatoare de praf cu inerţie; Separatoare cu saci Filtrele electrice.

5.1.3.1. Camere de decantare

Acestea sunt incinte ce au viteza de deplasare a aerului astfel aleasă încât, sub acţiunea gravitaţiei, particulele de praf se pot depune pe fundul lor. Condiţia de depunere pe direcţia 1-2 (fig. 5.3) este dată de relaţia:

bh

l

1

2

Fig. 5.3 Cameră de decantare a prafului

ad vl

vh= (5.6)

unde: vd - este viteza de depunere a particulelor de praf, [m/s]; va – viteza aerului în secţiunea camerei, în [m/s]. Dacă se notează cu V debitul de aer, în m3/s, viteza aerului în secţiunea

camerei va fi dată de relaţia:

bhVva ⋅

= [m/s] (5.7)

unde: h – înălţimea camerei de decantare;

78

b – lăţimea camerei de decantare. Viteza de depunere a prafului se determină funcţie de diametrul

particulelor cu una din relaţiile: - pentru diametrul particulelor 7000 ... 200μ;

2

1d K3

dg2vρ⋅⋅ρ⋅⋅⋅

= (5.8)

- pentru diametrul particulelor 200 ... 1μ:

ηρ−ρ⋅⋅

=⋅ )(gr222,0v 21

2

d (5.9)

unde: g – 9,81, acceleraţia gravitaţională[m/s2]; d – diametrul particulei, [mm]; K – 0,43 ... 0,45 – coeficient experimental; r – raza particulei de praf; ρ1, ρ2 – densitatea particulelor de praf, respectiv a aerului [kg/m3]; η = 1,83⋅10-5 – vâscozitatea aerului. Două din dimensiunile camerei se aleg funcţie de spaţiul disponibil, cea

de-a treia se calculează din relaţiile de mai sus. Aceste camere sunt simple dar au eficacitate redusă. Ele pot fi îmbunătăţite prin introducerea de şicane ce produc forţe centrifuge care ajută la depunerea prafului; se pot construi şi camere de depunere cu rafturi mobile, sau cu plăci, sistem ce ajută mult la curăţarea separatorului.

5.1.3.2. Separatoare cu rezervor de apă Separatoarele cu rezervor de apă au schema de principiu redată în fig. 5.4. Elementul principal îl constituie un bazin cu apă 2, în care aerul cu praf

intră, prin racordul 1, perpendicular faţă de suprafaţa apei din bazin: aerul este apoi forţat să-şi schimbe brusc direcţia de deplasare, paralel cu suprafaţa apei, evacuarea făcându-se prin racordul 3.

Datorită inerţiei lor precum şi datorită tensiunii superficiale a apei, particulele solide sunt reţinute de apă, care trebuie împrospătată continuu pentru

79

a evita formarea pe apă a unei cruste superficiale din praful acumulat.

1 3

2

Fig. 5.4 Separator de praf cu cameră de apă 5.1.3.3. Separatoare ciclon

Separatoarele ciclon se folosesc pentru evacuarea particulelor de praf ce au diametrul mai mare de 10 μm.

Principiul de funcţionare este dat de separarea, datorită acţiunii forţei centrifuge, a prafului din aer, praf ce se depune pe pereţii ciclonului 1.

1

3

42

6

5

Fig. 5.5. Separator de praf de tip ciclon

Aerul cu praf intră prin racordul 2, tangenţial la ciclonul propriu-zis, după care se roteşte după o spirală descendentă; forţa centrifugă aruncă praful pe pereţii ciclonului. Partea cilindrică a ciclonului se continuă cu un trunchi de con 5, în care se acumulează praful ce cade de pe pereţii cilindrului 1, praful eliminându-se prin racordul 6. Aerul curăţat se ridică prin canalul central 4 şi se

80

evacuează prin racordul 3. Pentru a se evita efectul de aspiraţie a aerului la deschiderea orificiului de

evacuare a prafului 6, aici se montează o piesă metalică de forma unui con întors, poziţia acestuia putând fi reglată din exterior.

5.1.3.4. Separatoare electrice Schema de principiu a separatoarelor electrice este prezentată în fig. 5.6.

Fig. 5.6. Separator electric de praf

2

43

5

1

6

Electrodul negativ 3, format din fire sau plase metalice, este introdus în interiorul filtrului 4. Electrodul pozitiv 5 este pus la masă (pământ), fiind constituit chiar din pereţii metalici ai filtrului. Electrozii se alimentează în curent continuu de ÎT – 40... 60 kV. Aerul cu praf intră prin racordul 1, trece prin zona electrodului 3 şi este apoi evacuat prin racordul 2. Praful respins de electrozii filtrului se depune pe pereţi şi apoi cade în buncărul de praf 6.

5.2. Ventilatoare Ventilatoarele utilizate în instalaţiile de ventilaţie şi climatizare au rolul

de a introduce (insufla), sau de a extrage aerul din incintă. Constructiv ventilatoarele pot fi de două tipuri:

81 ventilatoare centrifugale;

ventilatoare axiale.

5.2.1. Ventilatoare centrifuge În acest caz curentul de aer intră în ventilator paralel cu axul de rotaţie şi

iese perpendicular pe acesta (fig. 5.7); la ventilatorul axial, deplasarea aerului se face paralel cu axul, perpendicular pe planul paletelor.

1

2

3

Fig. 5. 7. Ventilatoare centrifuge: a – monoaspirant; b – dublu aspirant

Un ventilator centrifug este format din trei părţi principale: rotorul 1, pe

care sunt montate paletele 2, carcasa de formă spiralată 3 şi batiul (suportul) care susţine lagărele axului ventilatorului. Rotorul este antrenat în mişcare de rotaţie de către un motor electric; datorită depresiunii create, aerul exterior intră prin orificiul (sau orificiile) de aspiraţie şi sub acţiunea forţei centrifuge, provocate de învârtirea rotorului, aerul este dirijat către orificiul de refulare. 5.2.1.1. Clasificarea ventilatoarelor centrifuge

Aceasta se face după următoarele criterii: după presiunea de refulare: - ventilatoare de joasă presiune, p < 100 mm H2O; - ventilatoare de medie presiune, 100 mm H2O < p < 250 mm H2O; - ventilatoare de joasă presiune, p > 250 mm H2O.

82

după felul aspiraţiei: - ventilatoare monoaspirante; - ventilatoare dublu aspirante.

după poziţia gurii de refulare Din acest punct de vedere, ventilatoarele pot fi montate într-una din cele

16 poziţii indicate în fig. 5.8. Ventilatoarele se construiesc din tablă de oţel, iar acţionarea lor se face cu

motoare electrice de curent alternativ, de regulă de tipul asincron cu rotor în scurtcircuit. Transmiterea puterii se face fie direct (în marea majoritate a cazurilor), fie indirect prin intermediul unor curele de transmisie.

Fig. 5.8. Poziţia ventilatoarelor centrifuge

5.2.1.2. Alegerea ventilatoarelor centrifuge

Pentru alegerea unui ventilator trebuie cunoscute debitul de aer V [m3/h] şi presiunea de refulare Δp [mm H2O] necesară pentru acoperirea pierderilor de pe conductele de distribuţie a aerului. Pentru o reţea de distribuţie a aerului trebuie să se ţină seama de caracteristica reţelei, adică de variaţie pierderii de

83

presiune în canalele de aer în funcţie de debit, Δp = f (ΔV). Mărimile precizate mai sus se regăsesc în graficele trasate în fig. 5.9.

Graficul se trasează în coordonate Δp şi V, iar familiile de curbe trasate reprezintă:

- curbele n – curbe de turaţie constantă, care dau valoarea debitului funcţie de variaţia presiunii de refulare;

- curbele η - curbe de randament constant; - curbele R – curbe caracteristice ale reţelei (au de regulă formă de parabolă

cu vârful în origine). - curbele P – curbe de putere constantă.

Astfel, pentru o anumită reţea, având caracteristica R1, şi pentru care se cunoaşte debitul de aer necesar V1, se determină turaţia necesară n1 (punctul A), presiunea de refulare necesară Δp1 (punctul B) şi randamentul corespunzător ventilatorului - η1.sau puterea corespunzătoare necesară P1.

Δp mm H2O

Fig. 5.9. Curbe caracteristice ale ventilatoarelor centrifuge

În cazul funcţionării ventilatorului pentru aceeaşi reţea de canale se aplică

legile de proporţionalitate în funcţionare, legi care determină relaţia dintre turaţia ventilatorului dat, debitul său, presiunea de refulare creată şi puterea necesară.

Dacă se notează cu V1, Δp1 şi P1 respectiv debitul, presiunea şi puterea unui ventilator la turaţia n1, şi cu V2, Δp2 şi P2 aceeaşi parametri, pentru acelaşi

V [m3/h]

n1

n2

n3

n4

η4

η3 η2 η1

R1 R2

R3

R4

V1

Δp1

A B

Δp mm H2O

R1 R2 R3

R4n4

n3 P4

P3 n2

P2 n1P1

V [m3/h]

84

ventilator, dar la turaţia n2, atunci relaţiile de proporţionalitate se exprimă astfel: debitul ventilatorului este proporţional cu turaţia:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2n1n

2V1V (5.10)

presiunea creată de ventilator este proporţională cu pătratul vitezei:

2

2n1n

2p1p

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ΔΔ (5.11)

puterea consumată este proporţională cu cubul turaţiei:

3

2

1

2

1

nn

PP

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= (5.12)

Aceste relaţii sunt valabile pentru o variaţie a turaţiei în plaja de ± 30%.

5.2.1.3. Calculul puterii ventilatoarelor centrifugale Puterea la axul ventilatorului se determină cu relaţia:

v1023600pVPη⋅⋅

Δ⋅= [kW] (5.13)

unde: V – debitul de aer al ventilatorului; Δp – presiunea de refulare, în mmH2O;

ηv - randamentul ventilatorului. Puterea electrică la axul motorului de antrenare va fi:

v21m 1023600

pVkkPη⋅⋅

Δ⋅⋅= [kW] (5.14)

unde: k1 – coeficient ce ia în considerare modul de transmitere a puterii de la

85

axul motorului la ventilator (k1 = 1 pentru transmisie directă, k1 = 1,02...1,04 pentru transmisii prin curele trapezoidale). k2 – coeficient de rezervă de pornire care poate lua valorile:

k2 = 1,5 pentru Pm < 0,5 kW, k2 = 1,3 pentru 0,5 < Pm < 1 kW, k2 = 1,2 pentru 1 < Pm < 2 kW, k2 = 1,15 pentru 2 < Pm < 5 kW.

Ventilatoarele pot funcţiona şi în paralel, situaţie ce apare atunci când debitul de aer necesar este mai mare decât cel ce poate fi livrat de un singur ventilator.

Ventilatoarele pot funcţiona şi în serie, situaţie ce apare atunci când presiunea de refulare necesară este mai mare decât presiunea ce poate fi livrată de un singur ventilator.

5.2.2. Ventilatoare axiale Ventilatoarele axiale au ca principiu de funcţionare deplasarea curentului

de aer în ventilator paralel cu axul de rotaţie. Ele sunt mai simple şi mai ieftine decât ventilatoarele centrifugale, dar sunt mai zgomotoase, motiv pentru care viteza lor nu trebuie să depăşească 40 m/s.

5.2.2.1. Construcţie şi funcţionare Un ventilator axial (fig. 5.10) este compus dintr-un rotor 1 cu paletele 2

fixate pe un butuc 3, rotorul rotindu-se într-o carcasă cilindrică 5 prevăzută cu o flanşă de fixare 6 pe care se ataşează şi suportul motorului electric.

Fig. 5.10. Ventilator axial

Numărul de palete este cuprins între 2 şi 8 (fără 5 şi 7), alegerea făcându-

86

se funcţie de indicele de turaţie al ventilatorului. Montarea se face în orificii speciale create în pereţi sau în canalele de aer.

Schemele de montaj sunt prezentate în fig. 5.11. Pentru funcţionarea normală a ventilatorului şi pentru limitarea zgomotului trebuie respectate următoarele condiţii:

centrarea corectă a ventilatorului cu motorul de antrenare; să se prevadă o placă amortizoare (cauciuc sau pâslă de 3...5 mm grosime)

pe flanşa de susţinere a motorului; dacă se lucrează cu aer umed încărcat cu praf, motorul trebuie montat în

exteriorul canalului de aer (fig. 5.11 c); dacă este posibil, trebuie prelungită carcasa ventilatorului cu o porţiune de

canal dreaptă de minim două diametre (fig. 5.11 b).

Fig. 5.11. Sisteme de montare a ventilatoarelor axiale

a – montat în perete; b – idem, cu canal de aer prelungit; c – cu motor în exteriorul canalului de aer

5.2.2.2. Mărimi caracteristice Alegerea ventilatoarelor axiale se face pe bază de diagrame, în funcţie de

o serie de mărimi caracteristice deduse prin calcul şi anume: indicele de turaţie - ns

npVn

4 3s ⋅Δ

= (5.15)

unde: ns – indicele de turaţie; n – turaţia ventilatorului; V – debitul de aer al ventilatorului;

87

Δp – presiunea de refulare a ventilatorului. debitul de aer cerut - V

V = ϕ⋅S⋅u (5.16)

unde: ϕ - indicele de debit; S – secţiunea frontală a ventilatorului; u – viteza periferică a rotorului. Aceasta se alege maxim 60 m/s pentru a

nu scade rezistenţa ventilatorului. presiunea de refulare necesară - Δp

Δp = ψ⋅ρ⋅u2 (5.17)

unde: ψ - indicele de presiune; ρ = γ/g –masa specifică a aerului transportat (g – acceleraţia

gravitaţională, γ - greutatea specifică a aerului;

Alegerea ventilatoarelor axiale se face în funcţie de debitul de aer şi de presiunea de refulare necesare, folosind relaţiile de mai sus şi diagrama prezentată în fig. 5.12.

Fig. 5.12. Diagramă pentru alegerea ventilatoarelor axiale

5.3. Baterii de încălzire

88

Bateriile de încălzire se folosesc pentru încălzirea aerului ce urmează a fi introdus în incintă: ele pot funcţiona cu apă caldă, abur sau pe bază de încălzire electrică.

5.3.1. Baterii de încălzire cu apă caldă sau cu abur Bateriile de încălzire cu apă caldă sau cu abur (fig. 5.13) sunt formate din

ţevi metalice 1 dispuse în paralel, legate la cele două capete la două colectoare 2 ce constituie intrarea şi respectiv ieşirea agentului termic încălzitor. Întregul sistem este prins într-o ramă de oţel 3, prevăzută cu flanşele 4, pentru racordarea la canalul de aer. Pentru mărirea suprafeţei de schimb de căldură se folosesc aripioare metalice sudate pe ţevile încălzitoare, aripioare ce pot avea diverse forme (circulare, ovale, rectangulare etc.).

1

2

3

4

intrare aerieşire aer încălzit

racorduri apă, abur încălzitor

Fig. 5.13. Baterii de încălzire cu ţevi cu aripioare

Alegerea bateriilor de încălzire se face pornind de la debitul de aer ce

urmează a fi încălzit V, şi de la temperaturile aerului, respectiv temperatura de intrare a aerului rece - tar şi temperatura de ieşire a aerului încălzit - tac.

Debitul de căldură ce trebuie asigurat de baterie va fi dat de relaţia: Q = 0,31⋅V⋅(tac - tar) [kcal/h] (5.18)

89

Suprafaţa de încălzire necesară bateriei se determină cu relaţia:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

−+

=

2tt

2ttk

QSaracreturtur

[m2] (5.19)

unde: ttur – temperatura apei calde (sau fierbinţi) la intrarea bateriei de încălzire;

tretur – temperatura apei calde (sau fierbinţi) la ieşirea bateriei de încălzire. În cazul când se foloseşte abur, temperatura medie a agentului termic încălzitor - tm - se consideră ca fiind temperatura aburului la presiunea respectivă (temperatura sa de saturaţie). k – coeficient de transmitere a căldurii, care pentru ţevi cu aripioare are forma:

ei

11m

1k

α+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛λδ

+α

= [W/m2⋅h⋅K] (5.20)

unde: m = Se / Si, adică raportul dintre aria suprafeţei exterioare în contact cu

aerul a bateriei şi aria suprafeţei interioare în contact cu fluidul încălzitor; αi – coeficient de schimb de căldură de la apă la peretele schimbătorului; αe – coeficient de schimb de căldură de la peretele schimbătorului la aer; δ - grosimea peretelui; λ - conductivitatea termică a peretelui ţevii, [W/m⋅K].

Deoarece raportul λδ este practic neglijabil, se poate folosi şi relaţia

simplificată

ei

11m

1k

α+

α

= [W/m2⋅K] (5.21)

În cazul când agentul de încălzire este abur, se poate neglija şi raportul i

1α

şi atunci vom avea: k ≈ αi. (5.22)

90

5.3.2. Baterii de încălzire electrice Acest tip de baterii se folosesc pentru instalaţii de ventilare de mici

dimensiuni. O astfel de baterie constă dintr-o carcasă din tablă, prevăzută la capete cu flanşe pentru racordarea la canalele de aer: în interiorul acestei carcase sunt amplasate elementele încălzitoare, care sunt rezistenţe electrice. Bateria trebuie prevăzută cu protecţie electrică la scăderea debitului de aer, deoarece aerul are şi rol de răcire a rezistenţelor electrice.

5.4. Baterii de răcire Bateriile de răcire sunt schimbătoare de căldură cu o construcţie similară

cu a bateriilor de încălzire. Prin interiorul ţevilor cu aripioare circulă un fluid (de obicei apă răcită), având o temperatură mai scăzută decât a aerului.

În funcţie de temperatura punctului de rouă (vezi cap. 2 - § 2.2.8.3, fig. 2.8) se deosebesc două categorii de baterii:

când temperatura este mai mare decât temperatura punctului de rouă al aerului, schimbarea stării acestuia producându-se cu scăderea de temperatură la conţinut constant de umiditate (x = cst.);

când temperatura este mai mică decât temperatura punctului de rouă al aerului, schimbarea stării acestuia producându-se cu scăderea de temperatură simultan cu micşurarea conţinutului de umiditate, datorită condensării vaporilor de apă din aer pe suprafaţa bateriei.

Pentru prima categorie de baterii de răcire, determinarea suprafeţei de schimb de căldură necesare se face exact ca la bateriile pentru încălzire. Viteza apei reci în ţevile schimbătorului se consideră cam 1 m/s, iar valorile lui k sunt indicate în diagrame.

Pentru a doua categorie de baterii de răcire (cele care produc şi uscarea aerului), determinarea suprafeţei de schimb de căldură necesare se face luând în considerare atât schimbul de căldură prin convecţie (aer – apă) cât şi schimbul de căldură rezultat prin condensarea vaporilor de apă din aer.

Cantitatea de căldură ce trebuie preluată de bateria răcire se determină cu relaţia:

Q = V⋅γ⋅ (i1 – i2) (5.23)

91

unde: i1, i2 – entalpiile aerului corespunzător stărilor iniţială de intrare, respectiv finală, la ieşirea aerului din bateria de răcire. Suprafaţa de schimb de căldură a bateriei se determină cu relaţia:

)ii(kQS

smmv −⋅= [m2] (5.24)

unde: im – valoarea medie a entalpiei aerului;

ism – valoarea medie a entalpiei aerului saturat la temperatura apei de răcire;

kv – un coeficient de transmitere a căldurii, care se dă în diagrame funcţie de viteza apei de răcire (v = 1 m/s).

ei

e

i

v

41

S4,1S1

1k

α⋅+

⋅+

α

= [kg/m3⋅h] (5.25)

5.5. Camere de pulverizare Acestea sunt schimbătoare de căldură care servesc pentru tratarea aerului

prin trecerea acestuia printr-o ploaie de apă. Concomitent cu schimbarea stării aerului se obţine şi purificarea lui prin preluarea de către apă a unora dintre impurităţile ce le conţine (praf, fum, mirosuri etc.).

Funcţie de starea finală dorită a aerului şi funcţie de condiţiile locale (de sursa disponibilă), se poate folosi pentru răcire apă din surse subterane, apă răcită sau apă recirculată.

Camerele de pulverizare se pot clasifica astfel: după direcţia de mişcare a aerului; • camere orizontale; • camere verticale.

după direcţia de mişcare a apei pulverizate faţă de aer; • în echicurent; • în contracurent;

92• combinate.

după numărul de trepte: • cu o treaptă; • cu două trepte.

5.5.1. Camere de pulverizare orizontale

4

Fig. 5. 14. Cameră de pulverizare orizontală: a – vedere din faţă; b – secţiune transversală.

Schema de principiu de realizare a unei camere de pulverizare orizontale

cu o singură treaptă este prezentată în fig. 5.14. Aerul intră prin racordul 1 în separatorul de intrare 2; de aici aerul este trecut în camera de pulverizare propriu-zisă 4 unde aerul este stropit cu apă prin intermediul registrului de pulverizare 3. Aerul trece apoi în separatorul de picături 5 şi este evacuat prin racordul 6. Apa folosită, ca şi condensul rezultat din separatorul de picături este adusă în bazinul 8 prin racordul de intrare 7; pentru golirea bazinului cu apă este prevăzut racordul 9.

În secţiunea prezentată în fig. 5.14 - b se observă că pulverizarea apei se face pe toată secţiunea de trecere a camerei.

5.5.2. Camere de pulverizare verticale Schema de principiu a unei astfel de camere este redată în fig. 5.15. În

acest caz intrarea aerului se face pe la partea inferioară a camerei de pulverizare 9 – racordul 1, practic chiar deasupra pânzei de apă din bazinul 3, iar evacuarea se face pe la partea superioară, racordul 7. Atât pe intrare cât şi pe ieşire sunt

1 6

9

7

2

3 54

8 9

7

3

8

b a

93

prevăzute separatoare de picături 10 şi 6. Registrul de pulverizare a apei 8 îşi preia apa necesară din bazinul 3 cu ajutorul pompei 4, prin intermediul conductei 5. Completarea cu apă se face prin racordul de alimentare 2.

Camerele de pulverizare verticale se pot construi şi cu umplutură din corpuri ceramice sau metalice, pentru a se mări astfel suprafaţă de contact dintre aer şi apă.

Fig. 5.15. Cameră de pulverizare verticală

6

7

4

5

9

1

10

2

3

8

Un element important în structura unei camere de pulverizare îl constituie

dispozitivele de pulverizare a apei. După modul în care se realizează pulverizarea apei, acestea se pot clasifica în două grupe mari şi anume:

- pulverizatoare de şoc, la care pulverizarea efectivă a apei se realizează prin lovirea de un obstacol a jetului compact de apă ce iese din ajutaj;

- pulverizatoare centrifuge, la care apei i se imprimă o mişcare de rotaţie prin trecerea apei prin canale speciale sau prin introducerea apei tangenţial la corpul pulverizatorului.

Alegerea pulverizatoarelor se face funcţie de fineţea cerută pulverizării, care depinde de tipul constructiv, de diametrul orificiului de ieşire şi de presiunea apei.

Camerele de pulverizare se construiesc cu unul sau cu mai multe registre de pulverizare, circulaţia apei şi a aerului având loc în echicurent sau în contracurent. De asemenea se obişnuieşte adesea să se folosească camere de

94

pulverizare cu două trepte; acestea au avantajul că se poate obţine o răcire mai accentuată a aerului la un acelaşi consum de apă rece.

Fig. 5.16. Cameră de pulverizare cu două trepte (notate cu I şi II)

În fig. 5.16 este prezentată schema unei camere de pulverizare cu două

trepte (notate cu I şi II), fiecare treaptă având câte două registre de pulverizare (respectiv 3 şi 5). Apa folosită în treapta a doua este recuperată din bazinul de colectare 8 al acestei trepte şi trimisă cu pompa 10 în registrele de pulverizare ale primei trepte. Alimentarea cu apă şi completarea pierderilor se face cu ajutorul pompei 11.

5.6. Guri de aer Gurile de aer se folosesc pentru absorbţia aerului din exterior sau pentru

refularea aerului într-o incintă. În funcţie de scopul pentru care sunt montate, se deosebesc următoarele tipuri de guri de aer:

de refulare, prin care se introduce aerul în incinte; de absorbţie, prin care se evacuează aerul viciat din incinte; de reluare, prin care se evacuează aerul pentru a fi reutilizat; de evacuare, prin care se trimite aerul viciat în exterior;

1

2

I

4 5 6

8

3

7

9

11

II

21

10

95

prize de aer, prin care aerul proaspăt din exterior este aspirat în instalaţia de ventilare. Gurile de aer se prevăd cu dispozitive speciale de dirijare şi de reglare a

debitului de aer, ele având şi rolul de a împiedica pătrunderea corpurilor străine în instalaţie sau în incintă.

5.6.1. Guri de refulare şi de absorbţie Acestea se amplasează în interiorul incintelor astfel încât, în timpul

funcţionării instalaţiilor să nu producă curenţi de aer supărători pentru oameni; în cazul construcţiilor civile, ele trebuie să aibă un aspect estetic, iar la cele industriale trebuie să nu împiedice sau să deranjeze procesul de producţie.

Gurile de absorbţie şi de refulare se pot amplasa, după caz, fie direct pe canalele de aer, fie la capătul acestora. Gurile trebuie prevăzute cu dispozitive de reglare a debitului de aer; acestea se pot realiza:

prin construcţia înseşi a grătarului (de tipul cu jaluzele); prin clapete de reglaj montate pe canalele de aer în apropierea gurilor respective. Dispozitivele care se montează la gurile de refulare şi de absorbţie pot

avea forme variate (grătare, fante, jaluzele, difuzoare, confuzoare etc.) şi pot fi confecţionate din diferite materiale (ipsos, marmură, lemn, etc.).

Câteva forme caracteristice ale dispozitivelor de refulare şi absorbţie sunt prezentate în fig. 5.17.

-a- -b- -c- -d- Fig. 5.17. Tipuri de guri de absorbţie şi de refulare a aerului

a – gură de refulare cu jaluzele verticale reglabile; b – gură de absorbţie cu plasă metalică; c – distribuitor de aer cu fantă; d – gură de absorbţie cu trei laturi (pe stâlp)

96

5.6.2. Guri de evacuare Gurile de evacuare servesc la evacuarea aerului viciat din clădiri; ele sunt

prevăzute cu diferite dispozitive de protecţie, cum ar fi: plase de sârmă, jaluzele, căciuli de ventilare. etc. Dacă aerul evacuat în atmosferă conţine praf, gaze sau vapori nocivi, el trebuie purificat sau evacuarea trebuie să se facă la înălţimi suficient de mari pentru ca prin dispersie pe suprafeţe mari să scadă concentraţia la valorile acceptate pentru fiecare substanţă în parte.

În fig. 5.18. sunt prezentate câteva forme de guri de evacuarea aerului.

-a- -b-

Fig. 5.18. Tipuri de guri de evacuare a aerului a – peste acoperiş; b - cu jaluzele uşoare (din aluminiu) de suprapresiune

5.6.3. Prize de aer Prizele de aer sunt folosite pentru preluarea aerului atmosferic în vederea

prelucrării sale într-o instalaţie de ventilaţie şi/sau climatizare a aerului. Prizele de aer trebuie amplasate în acele locuri unde aerul este mai puţin

viciat, adică departe de sursele de praf, mirosuri sau gaze şi vapori nocivi. Amplasarea se face la o distanţă de cel puţin 2,5 m de la sol, la distanţă cât mai mare de gurile de evacuare a aerului aparţinând instalaţiilor de ventilaţie şi cu luarea în considerare a direcţiei dominante a vânturilor din zona respectivă.

Intrarea aerului se protejează cu diverse dispozitive ce au rolul de a împiedica pătrunderea frunzelor, ploii, păsărilor, etc. De regulă în acest scop se folosesc plase de sârmă, jaluzele înclinate, etc.

5.7. Canale de aer. Canalele de aer sunt folosite pentru transportul aerului în instalaţia de

ventilaţie. Forma acestor canale poate fi eliptică, circulară, dreptunghiulară,

97

pătrată, etc, iar pentru execuţie se folosesc diverse materiale cum ar fi: tabla, zidăria de cărămidă, betonul, materiale ceramice, materiale plastice, plăci de ipsos, etc.

Amplasarea canalelor de aer se face, de regulă, din motive estetice, în pereţi falşi (în clădirile civile) sau după necesităţile tehnologice, în cadrul proceselor de producţie. Cand canalele de aer transportă aer la altă temperatură decât cea a incintei parcurse, ele trebuie izolate termic, dar şi fonic.

POMPA FLYT 200 kW P [kW] Uf [V] cos fi I [A] Mas. 1 186 234,1 0,79 335,2457 Im Imp kf Mas. 2 178 233,8 0,78 325,3566 333,1988 333,2401 1,000124 Mas. 3 191 234,2 0,8 339,8093 Mas. 4 182 234 0,78 332,3837

98

ϕ

99