Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Приточно вентиляционная установка

Содержание

Составляющие элементы принудительной вентиляции

Приточно-вытяжной модуль – главный компонент вентиляционной системы с побуждением. Установка обеспечивает нормированную циркуляцию воздуха в замкнутом пространстве – подачу чистых потоков и вывод отработанных масс.

Вентиляционный модуль представляет комплекс оборудования, заключенного в единый корпус (моноблочный агрегат) или собранного из наборных элементов.

Схема устройства принудительной вентсистемы: 1 – приточно-вытяжной модуль (ПВУ), 2 – воздуховоды, воздухозаборные решетки, переходники, 3 – распределители воздушных струй, 4 – блок автоматики (+)

Конструкция приточно-вытяжного агрегата в обязательном порядке включает следующие элементы:

  1. Вентилятор. Базовый комплектующий для работы искусственной системы воздухообмена. В ПВУ с разветвленной сетью воздуховодов устанавливаются радиальные вентиляторы, поддерживающие высокий напор воздуха. В портативных ПВУ допустимо применение осевых моделей.
  2. Воздушный клапан. Устанавливается за наружной решеткой и предотвращает поступление воздуха извне при выключенной системе. При его отсутствии зимой в помещение будут просачиваться холодные потоки
  3. Магистраль воздуховодов. В системе задействованы две линии каналов: один – подача, а второй – выброс воздуха. Обе сети проходят через ПВУ. К первому воздуховоду подключается приточный вентилятор, ко второму, соответственно, вытяжной.
  4. Автоматика. Работа установки регулируется встроенной системой автоматики, реагирующей на показатели датчиков и заданные пользователем параметры.
  5. Фильтры. Для очистки поступающих масс применяется комплексная фильтрация. На входе приточного воздуховода размещается фильтр грубой чистки, его задача – удержание пуха, насекомых и частиц пыль.

Основное назначение первичной очистки – защита внутренних компонентов системы. Для более «тонкой» фильтрации перед воздухораспределителями устанавливаются фотокаталитический, угольный или другой тип барьера.

Устройство ПВУ на примере модели Вентс ВУТ с рекуперацией и нагревателем. В конструкции предусмотрен байпас для защиты теплообменника в зимнее время (+)

Некоторые комплексы оснащаются дополнительным функционалом: охлаждение, кондиционирование, увлажнение, многоступенчатая система очистки и ионизации воздуха.

Принцип работы приточно-вытяжного комплекса

Рабочий цикл ПВУ основывается на двухконтурной схеме транспортировки.

Весь процесс вентилирования можно разбить на несколько этапов:

  1. Забор воздухопотока с улицы, его очистка и подача к распределителям через воздуховод.
  2. Поступление загрязненных масс в вытяжной канал и их последующая транспортировка к выходной решетке.
  3. Выброс отработанных струй наружу.

Схема циркуляции может дополняться стадиями передачи тепловой энергии между двумя потоками, дополнительным нагревом входящего воздуха и т.д.

Работа ПВУ. Обозначения на рисунке: 1 – приточно-вытяжной модуль, 2 – подача свежего воздуха, 3 – забор «отработки», 4 – выброс использованных воздушных масс наружу (+)

Работа принудительной системы обеспечивает комплекс преимуществ по сравнению с естественным воздухообменом:

  • поддержание заданных показателей – датчики реагируют на смену в атмосфере и подстраивают режим работы ПВУ;
  • фильтрация входящего потока и возможность его обработки – нагрев, охлаждение, увлажнение;
  • экономия расходов на отопление – актуально для устройств с рекуперацией.

К недостаткам использования ПВУ относятся: дороговизна вентиляционного комплекса, сложность монтажа после окончания ремонтно-строительных работ и шумовой эффект. В моноблочных установках последний минус устранен благодаря использованию шумоизолированного корпуса.

>Типы установок: особенности устройства и эксплуатации

Стоимость, производительность, энергопотребление зависят от функциональных возможностей ПВУ.

Приточно-вытяжные установки со встроенным охлаждением

Многообразие моделей условно делится на такие группы: установки с рекуперацией, агрегаты с подогревом и кондиционированием. Отдельная категория – «мобильные» аппараты.

Приточно-вытяжной модуль с рекуператором

Принудительная вентсистема кроме описанных выше достоинств имеет и значимый недостаток – существенное увеличение тепловых потерь. Вместе с отработанным воздухом «улетучивается» и выработанное отопительной системой тепло.

Издержки составляют порядка 60%. Решение проблемы – передача энергии от отводимого воздухопотока приточному.

Частичное возмещение тепла осуществляется в рекуператоре – модуль с теплообменником и вентилятором для продвижения разнонаправленных потоков. Обмен энергией происходит через стенки теплообменника – воздушные струи не смешиваются (+)

На сегодняшний день, большинство приточно-вытяжных установок изготавливаются с рекуператорами. Несмотря на дороговизну оборудования, целесообразность рекуперативной системы экономически обоснована.

Значения КПД «теплообменника»:

  • 30-60% – низкий уровень теплового возмещения;
  • 60-80% – хороший показатель эффективности;
  • свыше 80% – высококачественный теплообмен.

Интересно, что даже наличие рекуператора с КПД в 30% экономически выгодней ПВУ базовой комплектации без теплообменника. Средний срок окупаемости рекуперативной вентустановки – до 5-ти лет.

Эффективность ПВУ, схема движения воздухопотока, расход электроэнергии и цена модуля зависят от конструктива рекуператора.

Различают несколько видов теплообменников:

  • роторный;
  • пластинчатый;
  • тепловые трубки;
  • камерный модуль;
  • глеколевый агрегат.

Широкую распространенность получили первые две модели.

Роторный рекуператор

В корпусе ПВУ размещен цилиндрический вращающийся теплообменник с пластинами из гофрированного металла. По ходу работы отсеки попеременно заполняются разнонаправленными потоками воздуха.

Зона с «отработкой» нагревается, после прокрутки барабана тепло передается вновь поступающим холодным массам, собранным в смежном канале

Возмещение тепла составляет 60-90%.

Дополнительные преимущества:

  • частичный возврат влаги;
  • экономный расход электроэнергии.

Скорость вращения барабана можно регулировать, тем самым выбирая интенсивность воздухообмена и уровень КПД.

Аргументы против барабанной модификации:

  • подмес «отработки» к свежему потоку – 3-8%;
  • частичная передача запахов обратно в помещение;
  • акустический напор от вращающегося ротора;
  • необходимость регулярного обслуживания движущихся элементов;
  • большие габариты.

За счет сложности механизма ПВУ с роторным рекуператором стоят дороже пластинчатых модификаций.

Пластинчатый теплообменник

Воздуховоды «встречаются» в герметичном блоке с множеством каналов. Отсеки разделены теплопроводящими перегородками.

Образованные пути размещены в перекрестном направлении – в зоне турбулентности эффективность теплообмена возрастает. Происходит одновременное охлаждение/нагрев перегородок кассеты рекуператора с обеих сторон

Аргументы «за»:

  • подача чистого воздуха без примеси «отработки»;
  • доступная стоимость;
  • простота настройки и надежность модуля – нет подвижных элементов.

КПД пластинчатого преобразователя – до 70%. Главный минус – образование конденсата и появление наледи в вытяжном канале зимой. Работа в режиме «разморозки» (перенаправление теплого потока в обход кассеты) понижает КПД системы на 20%.

Сейчас на рынке представлено довольно много приточно-вытяжных вентиляционных систем с рекуперацией тепла от различных производителей. Обладая похожим набором характеристик, они отличаются по цене, качеству, площади обслуживания и множеству других критериев.

Так, рекомендуем присмотреться к приточно-вытяжной вентиляционной установке с пластинчатым рекуператором и интегрированной автоматикой от Naveka, которое за последнее время данное решение отлично себя зарекомендовало на рынке ввиду своей надежности и довольно тихой работе. Интегрированное управление с помощью дистанционного пульта, мониторинг на внешнем ЖК-дисплее, установка расписания работы и многое другое уже сразу встроено в этот агрегат.

Типовой “представитель” приточно-вытяжной установки с пластинчатым рекурператором – Naveka Node1 500AC. Модель-компакт, с толщиной панели 25мм, которая наполнена негорючей минеральной ватой. Одним из многочисленных достоинств данного решения является пульт управления с ЖК дисплеем, с помощью которого можно очень удобно управлять работой всей системы

Среди других брендов советуем обратить внимание на системы с рекуперацией от Mitsubishi, Maico и VENTO.

Энергосберегающие агрегаты с подогревом

Одной рекуперации зачастую недостаточно для полноценной компенсации температурной разницы встречных потоков. Эту функцию берет на себя встроенный калорифер. Кроме того, элемент защищает теплообменник от промерзания.

В ПВУ используются два вида нагревателей: водяные и электрические. Рассмотрим каждый подробнее.

Водяной подогрев

В корпусе принудительной вентустановки размещен радиатор с трубками, по которым циркулирует теплоноситель. Змеевик имеет оребрение для увеличения площади контакта с проходящими струями воздуха.

Пример устройства ПВУ с нагревателем (Vents ВУТ 1000 ВГ): 1 – водяной радиатор, 2 – рекуператор, 3 и 4 – вентиляторы подачи и вытяжки соответственно (+)

Жидкостный нагревательный элемент вступает в работу, если на выходе из рекуператора подаваемый воздух холоднее заданной температуры.

Электрический нагреватель

Установки с электрокалорифером способны прогревать подаваемый воздух до более высоких температур, чем «водяные» модификации.

Однако электрический нагреватель требовательней к условиям работы:

  • скорость воздухопотока – 2 м/с и более;
  • температура подаваемого воздуха в пределах 0-30°С, влажность – до 80%;
  • перед ТЭНом рекомендовано устанавливать дополнительный фильтр.

По сравнению с водным подогревом электрический модуль, в плане эксплуатации, дороже – возрастают платежи за электроэнергию.

Управление калорифером осуществляется от центрального блока управления. Обязательно наличие таймера работы и опции отключения прибора при перегреве (+)

Комплексы с кондиционированием

Отдельные модели совмещают в себе опции принудительной вентиляции и кондиционирования. Все элементы собраны в единый теплоизоляционный комплекс. Яркий пример многофункциональной техники – серия установок «Климат».

Конструкция климатического агрегата: 1 – фильтры, 2 – вентиляторы двусторонней направленности, 3 – компрессор фреоновой цепи, 4 – электронагреватель, 5 – водяной калорифер, 6 – теплообменники, 7 – автоматика, 8 – корпус (+)

В схеме присутствует реверсивный тепловой насос – заправленный герметичный фреоновый контур, соединенный с теплообменниками на вытяжном и приточном канале.

Работа ПВУ с кондиционированием происходит в двух режимах:

  1. Охлаждение. Теплообменник на приточном воздуховоде выступает испарителем и понижает температуру поступающего воздуха. В свою очередь теплообменник-конденсатор охлаждается прохладным воздухом, идущим с помещения.
  2. Нагрев. Рекуператор вытяжного воздуховода отдает тепло «отработки» свежим воздушным массам. На выходе из ПВУ перед подачей в дом возможен дополнительный нагрев воздуха.

Режим функционирования задается автоматически благодаря регуляторам и датчикам, считывающим параметры атмосферы.

Портативная безканальная установка

Интересное решение для замкнутых пространств – приточные мобильные вентиляционные установки с возможностью очистки, нагрева, охлаждения воздуха.

Отличительные особенности портативных модулей:

  • отсутствие громоздких воздуховодов;
  • установка внутри вентилируемого помещения;
  • компактные габариты и возможность монтажа в течение 2-3 часов;
  • многофункциональность: приток, обработка и вывод воздушных масс;
  • невысокий уровень шума – в пределах 35 дБ;
  • отсутствие сквозняков.

Для обустройства децентрализованной вентиляции необходим монтаж портативной ПВУ в каждом отдельном помещении.

Схема мобильной ПВУ: 1,3 – шумоглушитель, 2 – отсек рекуперации и вентиляции, 4 – электрический калорифер, 5 – угольный фильтр, 6 – фильтрующий элемент тонкой очистки, 7 – фильтр предварительной чистки, 8 – жалюзийный клапан, 9 – электрический привод (+)

Безканальные вентустановки используется преимущественно в общественных зданиях (лекционные, тренажерные, учебные залы и т.п.).

Рейтинг мобильного климатического оборудования приведен в этой статье.

Разновидности по способу монтажа

Возможны три варианта установки вентиляционного модуля:

  • напольный;
  • настенный;
  • «подшивной».

Напольный монтаж характерен для высокопроизводительных и громоздких вентагрегатов с расходом воздуха от 8000 куб.м/ч. Несмотря на наличие виброизоляции вентиляционных секций для установки объемных модулей требуется прочное основание.

Настенные модели отличаются небольшой производительностью – до 1500 куб.м/ч и компактными размерами. Монтаж осуществляется посредством анкерного крепления к стене, подсоединение воздуховодов сверху. Агрегат может размещаться в техническом помещении (балкон, санузел, гардеробная).

Модули подшивного или подвесного крепления – наиболее популярны. Как правило, техника имеет канальное исполнение и предназначена для монтажа под потолком

Основное преимущество подвесных моделей – скрытый монтаж. Однако для установки агрегата в эксплуатируемом помещении придется частично «задействовать» высоту потолков.

Основные параметры выбора вентустановки

Обустройство и монтаж систем вентиляции требует капитальных инвестиций и немалых трудозатрат. Поэтому подход к выбору «сердца» вентсистемы базируется на точных расчетах и анализе ряда параметров.

Оценка и расчет технических характеристик

Прежде всего, следует определиться с подходящими значениями производительности и статического давления.

Производительность

Расчет установки основывается на нормах воздухообмена по СНиП, назначении помещения, площади обслуживания и количестве проживающих.

Необходимо выполнить два вычисления (по количеству людей и кратности воздухообмена), сравнить показатели и выбрать наибольшее значение.

Нормы расхода воздуха из расчета на одного человека: типовой показатель – 60 куб.м/ч, в состоянии покоя – 30 куб.м/ч. Регламентированная кратность воздухообмена: 1-2 – для жилых зданий, 2-3 – офисы, торговые центры

Пример определения производительности (L) для дома на заданных условиях:

  • количество членов семьи – 3 человека;
  • площадь дома – 70 кв.м;
  • высота потолков – 3 м.

Формула 1. Расчет по числу проживающих:

L=N*norm,

где:

  • N – количество жильцов;
  • norm – расход воздуха (не меньше 40 куб.м/ч).

L=3*40=120 куб.м/ч.

Формула 2. Расчет по кратности воздухообмена:

L=S*H*n,

где:

  • S – площадь;
  • H – высота;
  • n – нормированный показатель воздухообмена.

L=70*3*1,5=315 куб.м/ч.

Вывод: для обеспечения достаточной циркуляции воздуха требуется установка производительностью не меньше 315 куб.м/ч.

Типовые показатели вентустановок:

  • 100-500 куб.м/ч – квартиры и отдельные помещения;
  • 500-2000 куб.м/ч – частные домовладения, коттеджи;
  • 1000-10000 куб.м/ч – производственные здания, цеха, офисы.

Статическое давление

Величина показывает давление, создаваемое вентилятором для оказания сопротивления на пути циркуляции воздуха.

Точный расчет статического напора требует учета сопротивления всех элементов сети.

«Ручное» вычисление без соответствующего опыта выполнить сложно. Специалисты задействуют программный комплекс типа MagiCad.

Усредненные значения давления при скорости воздухопотока 3-4 м/с: квартиры 50-150 кв.м – 75-100 Па, коттеджи 150-350 кв.м – 100-150 Па

Приведенные данные актуальны именно для модульных вентустановок, а не наборных комплексов, где в учет надо брать понижение давления на воздушном клапане, калорифере, фильтре и прочих составляющих.

Кроме обозначенных параметров следует оценить:

  1. Энергоэффективность. Для каждой из возможных моделей надо рассчитать затраты на электричество на 1 год с учетом режима работы зимой и летом. Класс энергопотребления указывает соотношение затраченной энергии к объему произведенного тепла.
  2. КПД рекуператора. Следует сопоставить значения КПД в различных режимах работы ПВУ. Высокий показатель эффективности у теплообменников с двойной пластинчатой кассетой и промежуточной зоной – КПД достигает 70-90%.
  3. Мощность нагревателя. Типовой показатель для бытовых вентустановок – 3-5 кВт.

Лучше отдавать предпочтение моделям с возможностью автоматического понижения скорости вентилятора для корректировки нагрузки на сеть.

Уровень шума и степень фильтрации

Акустическая мощность показывает насколько «громкой» будет работа собранной установки.

Звуковой эффект определяют две величины:

  • LwA – степень акустической мощности;
  • LpA – уровень звукового давления.

Давать оценку реальной «шумности» следует по первому показателю. Разные производители могут измерять акустическую мощность по различным методикам, поэтому одни и те же значения иногда имеют отличительный результат на практике.

Действенный метод оценить «звучание» установки – тестирование технике в демонстрационном зале. Допустимое значение шума в жилом помещении – 25-45 дБ

Качество поступающего воздуха зависит используемой системы очистки.

Возможные ступени фильтрации:

  • барьер от крупной уличной пыли, шерсти и пуха – грубая очистка фильтрами G4, G3 с эффективностью 90%;
  • защита от мелкой пыли в 1 мкм – класс фильтрации F7-F9;
  • абсолютная чистка, обеспечивающая барьер от частиц 0,3 мкм – HEPA-фильтры (H10-H14), эффективность – 99,5%.

Для жилых домов достаточно первых двух ступеней чистки. Высокоэффективная фильтрация применяется в медучреждениях, помещениях для производства лекарственных препаратов, продуктов питания, электроники.

Удобство эксплуатации: необходимый функционал

Бытовые ПВУ оснащаются встроенной системой автоматики, пультом управления, ЖК-дисплеем с выводом всех параметров воздухообмена. Кроме базовых опций (регулировка скорости вентилятора, температуры) приветствуется наличие практичных функций.

Таймер. Сценарное управление позволит оптимизировать режим работы на определенное время суток или день недели.

Для точной регулировки желательно выбирать устройства с вентилятором на 5 и более скоростей, а также с часами реального времени без сброса при отключении питания

Рестарт. Возможность автоматического включения и сохранения заданных параметров в случае сбоя электропитания.

Индикатор загрязненности фильтра. Удобная опция – оповещение о замене фильтрующего элемента. Высокотехнологичные модели оборудуются датчиками изменения давления на входе воздушного фильтра – при загрязнении перепад давления повышается.

Самодиагностика. Любая техника со временем выходит из строя. Полезно, если автоматика «оповещает» о возникшей неисправности – это поможет своевременно установить и устранить проблему.

2. Приточно-вытяжная вентиляция

Цель приточно-вытяжной вентиляции в обеспечении движения воздуха в двух направлениях – поступление и вытяжка отработанного воздуха.

Схема приточно-вытяжной вентиляции показана на фото.

Учитывая то, что запросы пользователей и задачи приходится решать, обеспечивая вентиляцию в квартире или доме, используются разноплановые технические устройства.

Модульная система приточно-вытяжной вентиляции

Разборная/наборная система представляет собой набор компонентов (модулей), который включает в себя основные элементы: вентилятор, фильтрующий элемент, обогреватель воздуха, глушитель шума, автоматику и вспомогательные узлы. На рисунке представлены все элементы, составляющие систему.

Схема устройства модульной системы вентиляции

Безусловный плюс модульной системы вентиляции, в том, что проектировщик-профессионал может подобрать элементы нужной мощности. Минус – спроектировать систему самостоятельно, не обладая специальными знаниями, достаточно сложно. Что, однако, не останавливает потребителей.

На видео представлена самодельная разборная модульная приточная вентиляция, сделанная своими руками

Моноблочная система приточно-вытяжной вентиляции

Представляет собой блок, в котором размещены всё те же элементы. Такая система более удобна для тех, кто предпочитает выполнить монтаж системы вентилирования самостоятельно. Кроме того, существенно упрощается уход за такой системой.

Принцип работы и схема подключения приточно-вытяжной установки Systemair представлены на видео:

Стоимость установки такой вентиляции наиболее высока, но полученный результат оправдывает вложения.

Сегодня популярность обретают установки с рекуперацией тепла

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией

Режим рекуперации дает возможность обогреть поступающий воздух и при этом сберегать тепло отдаваемого воздуха. Схема работы системы вентиляции с рекуперацией показана на рисунке.

Рекуператор устанавливается в моноблоковых системах. Его наличие позволяет сберечь до 90% (бумажный рекуператор) и до 70% (металлический) тепла уходящего воздуха.

3. Приточные системы вентиляции

Приточная вентиляция призвана подавать воздух в помещения снаружи. Эта система является наиболее распространенной среди перечисленных. Это связано с тем, что ее установка позволяет приблизить поступление воздушных масс к их естественному движению. Т.е., принцип работы приточной вентиляции заключается в том, что система затягивает воздух, а его отток происходит через вентиляционные решетки, зазоры в окнах/дверях и т.п.

Это делает ее незаменимой для жилых помещений и офисов.

Устройство приточной вентиляции:

  • приточная камера, в которой происходит очистка и нагрев/охлаждение воздуха;
  • воздуховод. Позволяет перемещать воздушные массы к месту потребления;

Благодаря тому, что система имеет эстетичный вид ее можно установить в помещении (в доме, квартире).

Схема приточной вентиляции показана на фото.

Приточные системы вентиляции — схема

К приточной вентиляции выдвигаются требования относительно температуры поступающего воздуха, которая не должна быть ниже 18 градусов. Поэтому, приточная вентиляция с подогревом явление весьма распространенное. Однако, прогресс проник и в эту сферу, и на смену ей пришла приточная вентиляция с рекуперацией, которая не только повышает температуру поступающего воздуха, но и позволяет сохранить тепло выводимого. Принцип работы рекуператора представлен на схеме.

Принцип работы рекуператора и охлаждения воздуха для дома

Сравнительный анализ некоторых популярных систем приточного вентилирования представлен в таблице

Важно отметить, что загородный дом и квартира выдвигают разные требования к системе вентиляции.

Сравнительный анализ популярных систем приточного вентилирования

Расчет вентиляции в частном доме

Стоит отметить что, несмотря на кажущуюся простоту функционирования систем вентилирования, расчет приточной вентиляции лучше доверить профессионалу, который не только подберет оптимальную моноблоковую или спроектирует наборную систему, но и получит одобрение проекта от пожарных служб.

Что учесть, если решили сделать расчет самостоятельно:

  • определить назначение помещения – жилое (квартира, частный дом, дача) или нежилое (торговое, производственное), общую площадь, количество и вид занятий единовременно находящихся в нем людей, а также учесть уровень влажности в помещении;
  • произвести расчет необходимого воздухообмена (для жилых помещений равен 3 м.куб. в час на 1 м.кв.). Воздухообмен для других помещений приведен в таблице (составлено согласно нормативам СНиП 2.04.05-91);

    Расчет воздухообмена (таблица — кратность воздухообмена, количество удаляемого воздуха из помещения)

  • разработать схему, которая будет служить основанием для расчета сечения воздуховодов;
  • сделать чертеж, который будет содержать схему и все расчеты;
  • утвердить чертеж в соответствующих государственных органах;
  • выполнить монтаж системы вентилирования.

Малейшая ошибка в расчетах приведет к снижению эффективности работы системы вентилирования или увеличению затрат электроэнергии.

Заключение

В итоге хочется добавить, что установка системы вентиляции позволит создать благоприятный микроклимат в помещении, что благотворно скажется на здоровье и работоспособности вашей семьи или сотрудников.

Метки:Вентиляция

В России через системы водоподготовки пропускается не более 2/3 всего объема потребляемой воды, а в сельских населенных пунктах этот показатель не превышает 1/5. Практически половина жителей нашей страны получает воду, не соответствующую стандартам, а в ряде регионов испытывает острый ее недостаток.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Для исправления ситуации был принят ряд государственных программ, наиболее известной из которых стала ФЦП «Чистая вода». Предполагается, что к 2017 г. обеспеченность населения качественными централизованными услугами водоснабжения должна составить 85 %. Однако для достижения такого результата требуются конкретные технические решения.

Надо отметить, что водоканалы активно осуществляют технологическое и техническое перевооружение. Так, в последние десять лет многие предприятия ВКХ по собственной инициативе начали переходить на современное эффективное оборудование, более надежное и экономичное.

Флокуляция и флокулянты

В природной воде, фактически коллоидной системе, присутствуют в растворенном виде и как взвеси органические и неорганические веществ-загрязнителей различного происхождения. Обычно их уровень концентрации непостоянен и напрямую зависит от сезона и погодных условий. Уже с 30 гг. прошлого века в процессах очистки и подготовки таких вод с успехом применяются процессы флокуляции, при которых за счет адсорбции макромолекул образуются крупные хлопья, удаляемые затем механически.

Флокулянты подразделяют на органические и неорганические. Органические, в свою очередь, на синтетические (катионные, анионные, с нулевым зарядом) и природные. Серии синтетических флокулянтов, выпускаемые промышленностью, могут насчитывать сотни марок реагентов, отличающихся друг от друга степенью заряда – от 0 до 95 % и молекулярной массой – от 2 до 26 Да (Дальтон, атомная единица массы – а.е.м., углеродная единица,), и полученных на базе различных мономеров. Широкий ассортимент катионных и анионных видов флокулянтов позволяет подобрать наиболее эффективный реагент для системы водоочистки и водоподготовки. При этом следует учитывать, какое оборудование используется для механического обезвоживания и специфику технологического процесса.

Полимерные флокулянты применяются в процессах очистки воды после проведения дестабилизации коллоидной суспензии коагулянтами. Флокулянт, обладающий зарядом и высоким молекулярным весом, создает макрохлопья посредством образования «мостиков» между микрохлопьями, которые возникают при коагуляции. Использование флокулянтов позволяет максимизировать захват частиц, ускорить образование макрохлопьев, и тем самым повысить скорость выпадения осадка. Их применение позволяет также снизить дозировку коагулянтов. Процесс флокуляции требует сравнительно небольшого количества химических реагентов (0,01–0,5 мг/л).

К числу широко применяемых в последнее время реагентов относятся анионные полиакриламиды, которые получают путем свободно-радикальной полимеризации анионного мономера (в основном, акрилата натрия) и акриламида. Сочетание молекулярного веса и ионного заряда обеспечивает очень высокую вязкость получаемых на их основе водных растворов.

Плотность заряда анионных полиакриламидов варьируется в зависимости от соотношения анионный мономер/ акриламид. На величину молекулярной массы полиакриламидов влияет тип, концентрация и иные параметры инициатора химической реакции.

Среднее время растворения таких флокулянтов в деионизированной воде составляет 1,5 ч. Максимальная рабочая концентрация – 5 г/л. Диапазон температур хранения анионных полиакриламидов для очистки сточной воды составляет 0–35 °C.

Катионные полиакриламиды получают путем сополимеризации метилхлорида ADAM (хлорид триметиламмонийэтилакрилата) и мономеров акриламида. Плотность положительного заряда катионных полиакриламидов колеблется в диапазоне 0–15 %. Реагенты имеют молекулярную массу от 3–15·106 Да, время растворения – 1,5–2 ч. Температура хранения – от 0 до 35 °C.

Неионные полиакриламиды представляют собой гомополимеры акриламида, их получают полимеризацией акриламидных мономеров. Неионный полиакриламид не имеет ни положительного, ни отрицательного заряда (нулевая плотность ионов). Молекулярная масса флокулянтов – 5–15·106 Да, время растворения в воде – 2,5–3 ч, максимальная рабочая концентрация вещества составляет 10 г/л.

На отечественном рынке представлены различные типы флокулянтов. Так, компания Kolon Life Science (Корея) производит широкий их спектр марки Besfloc: анионные (выпускаемые в гранулах и эмульсиях), катионные (гранулы и эмульсии), неионогенные (гранулы). Он используется для дестабилизации коллоидных суспензий, интенсифицируя процесс водоочистки и характеризуется высокой молекулярной массой (рис.1).

Рис. 1. Флокулянт Besfloc

Флокулянты Flopam (концерн SNF Floerger) используются совместно с коагулянтами. Имея высокую молекулярную массу, такие флокулянты характеризуются слабой катионностью – до 15 % или анионностью – 0–50 %. Неионный флокулянт Flopam – это акриламидный гомополимер, который получается путем полимеризации акриламидных мономеров. Анионный флокулянт Flopam получается путем сополимеризации мономеров акриламида и акрилата натрия. Катионный флокулянт Flopam получается путем сополимеризации мономеров акриламида и метилхлорида. Анионный и неионный флокулянты Flopam серии PWG (Potable Water Grade – класс питьевой воды), выпускаются в виде порошка и имеют различную плотность заряда и молекулярные массы.

Флокулянты Magnafloc LT (производств швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals) были разработаны для оптимизации производительности очистительных установок питьевой воды. Это неионогенный LT20 с высокой молекулярной массой, средне- или слабокатионные LT22 с высокой молекулярной массой и LT22S с очень высокой молекулярной массой, а также слабокатионный LT24 со средней молекулярной массой. Выпускаются также слабоанионные флокулянты LT25 и LT25S с высокой и очень высокой молекулярной массой соответственно, среднеанионный LT26 с высокой молекулярной массой и средне- и слабоанионный LT27 с очень высокой молекулярной массой.

Эти флокулянты содержат менее 0,025 % свободного акриламидного мономера.

Они вводятся непосредственно после коагуляции. При этом рекомендуется избегать повышенной турбулентности, разрушающей образовавшиеся хлопья. Важно также правильное дозирование флокулянта. Так, хлопья больших размеров не гарантируют хорошего результата: при недостаточном перемешивании высокие дозы флокулянта могут «упускать» наиболее мелкие загрязнения.

Универсальные нейтральные флокулянты ПАА (полиакриламид) – это качественные, и сравнительно недорогие химические реагенты, успешно применяемые для очистки питьевой воды и технологических сточных вод.

Например, флокулянт ПАА ГС представляет собой гранулированный полиакриламид с сульфатом аммония. Внешне он выглядит как желтоватые или светло-коричневые гранулы неправильной форы. Массовая доля нерастворимого остатка отсутствует (для марки А) или составляет 1% (для марки В). Массовая доля сернокислого аммония составляет 34 % (для марки А) и 40 % (для марки В). Доля воды 10 и 9 % для марок А и В соответственно. Массовая доля полимера в товарном продукте для флокулянта ПАА марки А составляет не менее 56 %, для марки В не менее 50 %. Доза 0,1% раствора полиакриламида – 0,5–1,5 мг флокулянтов ПАА/100 г взвешенных веществ. Полученный раствор необходимо вводить через полторы–две минуты после ввода коагулянта.

Высокомолекулярный водорастворимый полимер Praestol (рис.2) выпускается совместной российско-германской компанией «Компания «Москва – Штокхаузен – Пермь» (MSP). Он активно используется для ускорения процессов водоочистки, уплотнения осадков и их дальнейшего обезвоживания, широко применяется в коммунальном хозяйстве для очистки и обеззараживания питьевой воды.

Рис. 2. Водорастворимый полимер Praestol

Этот флокулянт сертифицирован на территории РФ, имеет необходимые гигиенические сертификаты, сертификаты соответствия Госсанэпиднадзора России и рекомендован для применения в питьевом водоснабжении. Сырьем для него служит концентрированный водный раствор акриламида.

Катионный флокулянт Zetag (компания Ciba Specialty Chemicals, Швейцария) применяется в процессе очистки воды до требуемого качества в оборотном цикле, повышая тем самым производительность очистительного оборудования. Сегодня он активно используется в подготовке и очистке воды из водоемов до стандартов питьевой.

В процессе его дозирования необходимо учитывать особенностей, отвечающих в совокупности за эффективность очистки воды. Для полного растворения реагент следует вводить при постоянном и равномерном помешивании, максимально близко к месту флокуляции. Причем высокий уровень турбулентности может разрушить образовавшиеся хлопья.

В совокупности с реагентными методами обработки воды флокулянты ПАА позволяют добиться удаления соединений тяжелых металлов на 95 %, производных фосфора – свыше 90 %, неорганических взвесей – более 80 %, органических веществ – более 75 %. К достоинствам процессов флокуляции следует отнести также низкие производственные издержки. Однако, поскольку эффективные хлопьеобразователи на основе ПАА недешевы, для оптимизации процессов требуется высокая точность внесения реагентов.

Дозирование и автоматизация

Чтобы остаться в рамках рентабельности в условиях растущих цен на электроэнергию, водоканалам необходимо снижать издержки и повышать эффективность работы. То есть проводить модернизацию производства, ориентированную на повышение надежности и одновременно энергоэффективности. Таким образом, от применения современных систем водоподготовки выигрывают все – и городские власти, которые избавляются от регулярных жалоб жителей на качество воды, и жители, получающие чистую воду, и работники водоканала, труд которых существенно облегчается.

Например, водоканал г. Искитим, недавно провел модернизация нескольких участков. В этом небольшом городе-спутнике Новосибирска проживает 65 000 чел., и водопотребление составляет 50–70 тыс. м3/сут. Существенной проблемой для водоканала было повышение ее мутности во время паводков и ливневых дождей.

Было принято решение применить комплексную систему осветления с использованием установки компании Grundfos (Дания) POLYDOS 412 , которая позволяет получать готовый к использованию раствор с концентрацией ПАА в пределах 0,05–1,0 % (рис.3).

Рис. 3. Внешний вид установки POLYDOS

Установка представляет собой полностью автоматизированную систему, состоящую из трех камер: для растворения, выдерживания и дозирования флокулянта, оснащенных электрическими мешалками. В электрическом шкафу находится автоматическая система управления (АСУ) SIMATIC S7-200. Уровень готового реагента отслеживается при помощи ультразвукового датчика в третьей камере.

Система подачи воды оснащена фильтром тонкой очистки, обратным и электромагнитным клапанами и контактным гидрометром. Кроме того, имеется струйный смеситель, обеспечивающий смачивание сухого полимера (в установках POLYDOS 460 – нагнетатель жидкого концентрата) и препятствующий образованию комков в камере растворения. Установка позволяет осуществлять приготовление рабочего раствора сухого (гелеобразного) полимера и опционально может оснащаться станцией последующего разбавления и пневмотранспортным устройством для загрузки полимера в бункер дозатора сухого полимера.

Для водоснабжения г. Искитима была выбрана установка производительностью 2 м3/ч. Дозируемый ею флокулянт – водный раствор акриламидного полимера.

Кондиционер с притоком свежего воздуха — виды приточных сплит систем

Управление процессами водоподготовки после модернизации полностью автоматизировано и осуществляется из одной диспетчерской, с пульта, на который выводятся все параметры. Система самодиагностики способна предотвращать отказы оборудования, выдавая сигнал о приближающихся неполадках.

Своего рода «первой ласточкой» модернизации водозаборов стала Юго-Западная водопроводная станция (ЮЗВС), введенная в эксплуатацию в декабре 2006 г. Ее особенность в том, что, обладая сравнительно небольшой мощностью (около 250 тыс. м3 в сутки), она ориентирована на получение воды высокого качества. Речная вода из Вазузского узла на этой станции проходит обработку флокулянтами, приготовленными при помощи установок POLYDOS. Перед очисткой на фильтрах вода попадает на станцию углевания, где происходит адсорбция примесей суспензией активированного угля. Она готовится с помощью такой же установки с последующим добавлением в воду при помощи шнековых насосов. Затем проводится двухступенчатое озонирование и мембранное фильтрование. Эта полностью автоматизированная система позволяет удалить из питьевой воды токсичные вещества, болезнетворную микрофлору и обеспечить полную дезодорацию (удаление запаха).

В качестве коагулянта на насосно-фильтровальной станции г. Астана (Казахстан) применяется сернокислый алюминий, который при непостоянных показателях очищаемой воды, ее низкой температуре, высокой цветности и низкой мутности не гарантирует получения стабильного качества (рис. 4). Для достижения высокой степени очистки требуется использовать высокие дозы сульфата алюминия, что при некоторых условиях приводит к повышенному содержанию остаточного алюминия в очищенной воде, поэтому необходимо применение флокулянтов для улучшения процесса коагулирования.

Рис. 4. Насосно-фильтровальная станция в г. Астана

В качестве последних применяется катионный Praestol 650. Это, вместе с заменой фильтрующего материала и дренажной системы, позволило значительно улучшить качество питьевой воды, теперь полностью отвечающей требованиям СанПиН 3.01.067-97 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» по таким показателям как мутность, цветность, привкусы, запахи, марганец, железо, сульфаты и другие.

При подготовке использованы материалы пресс-службы ООО «Грундфос»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *