Предисловие
Прикладная аэродинамика – базовая наука и основа вентиляционной техники и специальности
(о взаимосвязи рассматриваемых в книге подсистем).
В этой завершающей трехтомник книге представлены три очень важные и функционально связанные между собой главы, в равной мере объясняющие феномены движения воздуха в системе и сопутствующие ему эффекты. Эти эффекты сопровождают человека и специалиста постоянно и повсюду – во внешней среде, вблизи здания и в нем самом, в воздуховодах … короче, везде. Часто человек не замечает эти явления, как не замечает и сам воздух, который всегда с нами. Но все равно эти явления существуют объективно и мы должны их познать. И к человеческому труду относится «правило буравчика» чтобы продвигаться, надо вертеться (А.Л.Ратнер).
Велика и многогранна роль прикладной аэродинамики в задачах расчета вентиляционных систем и обеспечения их эффективной работы. Особенно сложны и трудноописываемы те явления, которые носят переменный характер в силу воздействия внешней среды (температурных, ветровых, радиационных и др.), изменяющихся как правило неупорядоченно, с разной частотой и амплитудой. Неслучайно желание их максимально использовать и создать комбинированную естественно-механическую вентиляцию с помощью природных сил – это перспективная и очень интересная задача для инженеров. При ее решении можно освободить многочисленные средства и энергию, зачастую излишние, для обработки и перемещения воздуха. Однако серьезные задачи обычно не бывают простыми, если иметь в виду различные здания со многими помещениями, по-разному подверженными внешним воздействиям.
Аэродинамические течения и процессы многообразны и протекают как сами по себе, так и совместно с другими, например тепло- и массопереносом в аппаратах и генерированием аэродинамического шума в системе. На последние два обстоятельства специалисты обычно обращают мало внимания. Как следствие этого, можно получить измененную эффективность процессов в аппаратах и повышенный, трудноустраняемый шум. Особую роль здесь играет взаимосвязь технических решений этих подсистем и их показателей. Об этом убедительно писал А.А. Рымкевич [11.82, с. 256]:
«… подсистема транспортировки приточного воздуха по своему влиянию на критериальные показатели неразделима с подсистемой воздухораспределения, так как от принятого решения последней зависит транспортировка первой.
Для подсистемы воздухораспределения конкурирующие варианты должны отличаться как схемами, так и средствами раздачи воздуха. В состав этих подсистем включаются не только средства воздухораспределения, но и все те элементы, которые служат для присоединения их к сети и выравнивания потока перед ними. Заслуживают внимания эжектирующие устройства перед воздухораспределителями, которые помогают снять возникающее ограничение по температуре воздуха на притоке …
Не менее сложным и объемным является расчет подсистем транспортировки воздуха, если учесть возможности использования различных конструкционных материалов, профиля оборудования, сечения трубопроводов, трассировку сети. Недооценка оптимизации в сети транспортировки воздуха приводит к существенному отклонению критериальных показателей от их возможных оптимальных значений для системы в целом. В связи с этим целесообразно остановиться на возможных концепциях оптимизации сети, если известны профили оборудования, расход воздуха, трассировка сети, сечение трубопроводов и применяемые материалы».
Как бы в ответ на это важное пожелание, автор уделил большое внимание теории и оптимизации сетей, выбору наилучших решений систем воздухораспределения и шумоглушения из многих известных. Без этого принимаемые инженером решения нельзя в полном смысле этого слова считать обоснованными. Изменить, расширить и дополнить представление специалиста, читающего эту книгу, - пожалуй основная задача, которую поставил перед собой автор. С другой стороны, теоретические знания и представления автор направил в практическое русло непосредственно инженерной работы, обучая читателя расчетам на многочисленных примерах.
В главе 10 «Подсистема транспортировки воздуха» наибольшее внимание обращено на всестороннее изучение и описание многообразных аэродинамических процессов и явлений. Достаточно полное и подробное их представление позволяют читателю не обращаться к другим изданиям, разве что к каталогам вентиляторных установок. На практике, к сожалению, выбор и расчет вентиляционных сетей представляют и выполняют приближенно, а то и просто по скоростям, без точного расчета и увязки сопротивлений. Как следствие этого, при наладке излишне дросселируют сеть, а это – лишний шум. Геометрию сетей представляют безальтернативной, минимизацию длины не рассматривают, хотя для двух- трехмерной сети это весьма важно. В главе подробно представлены многочисленные методы наладки разветвленных сетей, как общие, так и более частные, что явится хорошей помощью при сдаче вентиляционных систем. Представление о подборе вентиляторной установки на одну точку не всегда правомерно, а иногда ошибочно, потому что в сети есть элементы, имеющие переменные сопротивления, например, фильтры, загрязненные аппараты, присоединяемые и отключаемые ответвления и др. В условиях переменного соотношения стоимости металла и тарифа на электроэнергию особенно актуальна проблема оптимизации сечений воздуховодов. Она подробно описана на основе многочисленных работ отечественных исследователей в приложении к главе. Кроме перечисленного, в главе представлены и другие многочисленные «сетевые» вопросы, важные как для теории, так и для практики.
В главе 11 «Воздухораспределение в помещении» изложены различные способы подхода и оценки этого явления. Наряду с общеупотребимым и регламентирующим расчет струйным методом, в главе представлены энергетический и статистический подходы, а в приложении приведены основы физического и математического моделирования процессов теплообмена и движения воздуха. Описывая инженерные методики, автор учитывал порочную практику упрощенного подбора только по скорости и описал известные способы «струйных» расчетов. На примерах проведено сравнение параметров статистического поля и параметров струи в «опасной» точке. Подробное описание основных типов струй и современных устройств распределения воздуха позволяет читателю реально представить всю палитру современных возможностей этой подсистемы. Включение специальных разделов, таких как сравнительные характеристики воздухораспределительных решеток, методов управления и испытания устройств распределения, вытесняющей и вихревой вентиляции, других тем делает описание главы современным и многоплановым, хотя и не заменяет многочисленные издания на тему распределения воздуха.
В главе 12 «Шумоглушение в помещении» особое внимание уделено физическим процессам возникновения и распространения звука и шума, в частности при источниках, характерных для СКВ и СВ. Шум – один из наиболее уязвимых и трудно устраняемых признаков работающей системы и нежелательных воздействий на человека. Принимаемые технические решения обычно не позволяют считать, что проблема шума полностью и окончательно решена. Для более полного и подробного представления о ней автором систематизированы и приведены в главе многочисленные исследования и публикации как об источниках шума (вентиляторы, холодильные машины, воздухораспределители и др.), так и некоторые малоизвестные устройства шумоглушения (треугольно-призматические, трубчато-цилиндрические, акустические экраны и др.). Ряда данных в других книгах по этой проблеме автор не обнаружил. И будем помнить главное – шум возникает при движении воздуха, поэтому производительность и давление вентилятора на основе выбранных подсистем решающим образом влияет на генерируемый шум. Это тоже характерный признак и пример всеобщей взаимосвязи процессов и явлений в технике вообще, а в вентиляционной технике в частности.
Продолжая эту мысль и завершая третий последний том, автор хочет подчеркнуть, что издание нужной и хорошей книги, а тем более многотомного труда – тоже пример сложных разнохарактерных взаимодействий в системе: «Автор – инвестор – издатель – рецензент – редактор – корректор – верстальщик и наконец типография – магазин – читатель».
Автор пользуется редкой официальной печатной и приятной возможностью выразить свою благодарность инвесторам этой книги – Компании моих сыновей Дмитрия и Михаила Сотниковых ООО «Проект Оптимум» и руководителю Компании ООО «Скив СПб» С.Н. Макурину. Хочу пожелать им всяческих успехов, поменьше проблем и говорю им СПАСИБО, т.к. без их помощи, поддержки и участия эта и другие мои книги не вышли бы в свет. Бесспорно, перед нами приятная реализация известной проблемы «отцы и дети». На фото вы видите Сотниковых и их многолетнего издателя К.Л. Трошина в процессе обсуждения книги.
Выражаю признательность за проделанную очень сложную работу К.Л. Трошину (компания «AT-Publishing») – издателю этой и других моих больших и технически насыщенных книг. Благодарен рецензентам В.Д. Коркину и Г.Д. Изаку, техническому и литературному редактору В.З. Цитрину за полезные советы и замечания, которые улучшили качество этого издания. Благодарен моей супруге и помощнице Л.В. Сотниковой (компьютерный набор), корректору С.П. Минину, коллегам и помощникам А.С. Вавилову и А.Г. Водолагиной, компании «АРКТОС-СПб» за предоставленные материалы, включенные в книгу. Хотел бы надеяться, что обстоятельства, возможности, здоровье и инвесторы поддержат меня и дальше, и тогда эту книгу я не буду считать последней... Слишком многообразна, интересна и сложна наша профессия, чтобы о ней не было что написать…
Автор
