История Вентиляции

11 марта 2013

 

 Слово «Вентиляция» пришло к нам из латинского языка (ventilatio означает «проветривание). Этот термин употребляется в двух значениях:

  •          Удаление воздуха из помещения и замена его свежим, в отдельных случаях обработанным, воздухом.
  •          Система приборов, предназначенных для реализации главной цели процесса вентиляции, а именно: создание таких условий воздушной среды, которые были бы благоприятны для здоровья человека, его самочувствия, а так же отвечали бы требованиям различных технологических процессов, сохранения оборудования и строительных конструкций здания, хранения продуктов, материальных и духовных ценностей.

 

Появление вентиляции не датируется определенным веком. Примитивные системы «проветривания» воздуха использовались еще древними египтянами и римлянами. Жители Египта, к примеру, заметили, что резчики по камню, работающие в закрытых пространствах, страдали от заболеваний дыхательных путей чаще, чем те, кто работал на свежем воздухе. Поэтому рабочие помещения строились так, чтобы конструкция стен не мешала циркуляции воздуха, либо стены вовсе отсутствовали. В Древнем Риме в домах высокопоставленных вельмож, а так же в банях использовалась такая централизованная система отопления: печь внутри здания соединялась с дымоходом через особые каналы, проходящие под полом, по ним проходил дым и раскаленный воздух из печи, нагревая каменные полы, от чего повышалась температура помещения.

Чуть позднее, в 17 веке, люди задумались о составе загрязненного дымом воздуха. В ходе исследований проводились эксперименты на мелких животных. Ученые пришли к выводу, что причиной смерти несчастных стали «неизвестные частицы», содержащиеся в воздухе.

В 1775 году, спустя целых сто лет, французскому химику Антуану Лавуазье удалось идентифицировать эти «неизвестные частицы» как углекислый газ (СО2). По прошествии двух лет, он сделал заключение о том, что причиной недомогания человека является не сокращение количества кислорода, а переизбыток углекислого газа. Эта сенсационная гипотеза стала причиной множества обсуждений. Более двухсот лет ученые ведут споры о минимальном количестве свежего воздуха, необходимом одному человеку для того, чтобы чувствовать себя нормально.

Долгое время имели место быть две точки зрения по поводу задач вентиляции. С точки зрения архитекторов и инженером вентиляционные системы должны исключать неприятные запахи, препятствовать накоплению углекислого газа и насыщать воздух кислородом. При этом система не должна занимать много места и портить внешний и внутренний вид здания. Другой точки зрения придерживались врачи, они были уверены в том, что первоочередной задачей вентиляции является защита человека от болезнетворных микроорганизмов, которые содержатся в воздухе. Различные взгляды сторон привели и к разным нормам и рекомендациям по содержанию чистого воздуха в помещении.

Первые нормы о минимальном объеме помещения на одного человека были опубликованы в 1836 году горным инженером Томасом Трегольдом  и равнялись они 7,2 м3. Однако, во время Крымской войны (1853 - 1855 гг.) врачи рекомендовали 50 м3 свободного пространства на одного человека. Эта рекомендация основывалась на том, что в переполненных болницах с плохой вентиляцией среди раненых солдат быстро распространялись болезни, передающиеся от человека к человеку. В 1914 году она была законодательно принята обществом американских инженеров по отоплению и вентиляции (ASHVE).

Этот закон был пересмотрен полвека спустя вследствие экономического кризиса. Независимые эксперты в США и Дании провели новые исследования, в ходе которых выяснилось, что минимальный объем чистого воздуха на одного человека составляет 27 м3. В 1989 году был принят стандарт ASHRAE/ANSI621989, являющийся теперь общепринятой нормой в большинстве развитых стран и положивший конец долгим спорам и обсуждениям вопроса оптимальных норм воздуха для человека.

Первая вентиляция была естественной. Она осуществлялась за счет ориентации здания и расположения окон по розе ветров на местности. Помогали притоку свежего воздуха так же и конструктивные особенности зданий: высокие потолки и открытые центральные лестницы. Однако, не везде можно было осуществить все эти условия, поэтому необходима была вентиляция, способная обеспечить движение воздуха в здании в принудительном порядке.

Леонардо Да Винчи встроил первый вентилятор в стену будуара жены патрона великого изобретателя того времени. С середины восьмидесятых годов девятнадцатого века началось бурное развитие принудительной вентиляции вместе с применением в механизмах пара и электричества. Самые первые паровые вентиляторы были очень сильными, однако весили они несколько тонн. Однако, с недавнего времени большую популярность пробрели вентиляторы, работающие на постоянном токе (DC) или на переменном (AC).

 Существуют 2 основных типа вентиляторов: осевой и радиальный. И истории их развития так же различны как и принцип их действия.

 

Осевой вентилятор

Первый механический прообраз механического опахала был запатентован в 1830 г. Джоном Бароном, и представляло из себя пластину, приводимую в движение замысловатым механизмом.

На рубеже 19-20 веков происходит замена пластины на крыльчатку.

     Такие вентиляторы использовались в американских домах, и вращались за счет энергии воды и нескольких приводов. Т.е. получилась водяная мельница, которая не зерно молола, а гоняла воздух. Затем появились конструкции вентиляторов, крыльчатка которых приводилась в движение моторчиком, работающем на спирте или керосине. Изобретателем первого вентилятора с электрическим двигателем является Томас Эдисон. Далее изготовление вентиляторов переходит на промышленные масштабы.

1882 г. Филипп Диль изобретает потолочный вентилятор, названный позже люстрой Диля. НО окончательный свой вид, который мы наблюдаем сейчас, осевые вентиляторы приняли лишь после создания в 1906 Жуковским вихревой теории крыла.

Другой вид осевых вентиляторов, это знакомые нам комнатные вентиляторы, которые дешевы, мобильны, и просто незаменимы летом, если нет кондиционера. Так же есть промышленные осевые вентиляторы, используемые для различных технологических целей.

Радиальный вентилятор

     

     В отличие от осевых, чьи предки служили для создания освежающего ветерка, предки вентиляторов радиальных использовались для перемещения больших объемов воздуха именно на технологические нужды. Прародителем этого типа вентиляторов можно считать одноступенчатый компрессор Герике, изобретенный в 1640 г.

     Во второй половине 18 века Ватт изобретает свою воздуходувную машину с паровым приводом, в тот же период Вильксон патентует двухступенчатый компрессор. Но не только немцы и англичане внесли вклад в создание вентиляторов.

     Первый центробежный вентилятор был изобретен в России. В 1832 году генерал-лейтенант горного корпуса А.А. Саблуков представляет прототип вентилятора, им же предложена первая методика расчета подобных вентиляторов. Его вентилятор представлял из себя цилиндрический кожух с двухсторонним всасыванием, внутри которого располагалось колесо с четырьмя прямыми лопатками. Приводился в движение 2 людьми и обеспечивал подачу 2000 м3/ч свежего воздуха. Его вентиляторы сразу нашли применение на кожевенных и сахарных заводах. Позднее Саблуков усовершенствовал свой вентилятор, и в 1838 году изобрел первый центробежный насос. Его изобретения приобрели широкую популярность, как в России, так и за рубежом.

Следующим серьезным шагом стало изобретение Гансом Остбергом в 70-х годах двадцатого века канальных вентиляторов. Сейчас, фирма, созданная им является одним из крупнейших производителей вентиляторов.