В древности отсутствие должных знаний и опыта не позволяло людям конструировать совершенные вентиляционные системы внутри своих построек. Вентиляция долгое время ограничивалась проветриванием либо простейшими способами организации притока и вытяжки воздуха. Поступление свежего воздуха в помещения налаживали путем естественной вентиляции.
Естественная вентиляция – движение воздушных потоков, возникающее вследствие разницы давления воздушных масс в помещении и за его пределами. Для её организации не используется оборудование, принуждающее воздух к перемещению.
В Средние века дома отапливали с помощью открытого огня. Вентиляция помещений требовалась для удаления дыма. Например, в помещениях замков размещалось, как правило, несколько каминов. Система труб, встраиваемых друг в друга, позволяла выводить дым в дымоход, после чего — на улицу.
Другие части замков оборудовались вытяжными трубами, которые опускались в колодцы, предназначенные для сбора продуктов жизнедеятельности человека. Окна не всегда помогали качественно проветрить, поэтому под ними ближе к полу проделывали каналы сквозь стену наружу. Так возникали восходящие потоки воздуха, улучшающие проветривание помещений.
В начале 17 века в Англии был выпущен указ, согласно которому расстояние от пола до потолка при возведении жилых построек должно было составлять не менее 3 м. Таким образом предусматривалось увеличение объема помещения с целью снижения концентрации ядовитого продукта сгорания топлива. В том же документе предписывалось снабжать здания оконными проемами, обязательно большими в высоту, нежели в ширину.
М. В. Ломоносов в 1744 году выпустил трактат «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном», в котором детально описал движение воздуха по шахтам рудников. Трактат послужил основой теории о естественном перемещении воздуха в каналах и трубах.
Современные анемометры:
Естественная вентиляция применяется в домах и сейчас. В квартирах, как правило, поступление чистого воздуха осуществляется через окна, а отработанный воздух уходит через специальные проемы под потолком, которые мы привыкли называть вытяжкой.
В частных домах свежий воздух поступает в помещения из окружающей среды через приоткрытые окна и двери, через стыки оконных рам и зазоры в дверных блоках, через специальные отверстия в наружных стенах. А отработанный воздух удаляется из помещения либо тем же способом, либо через вытяжные каналы.
Плюсы естественной вентиляции:
- Не нужно приобретать дорогостоящее оборудование.
- Дешевая установка и монтаж.
- Дешевое обслуживание. Расходных материалов в системе нет.
- Отсутствие потребления электроэнергии.
- Исключены износ и поломки.
Минусы естественной вентиляции:
- Зависимость воздухообмена от погодных условий.
- Отсутствие нагрева воздуха. Зимой из-за сильной тяги по дому могут гулять холодные сквозняки.
- Отсутствие очистки воздуха.
Естественная вентиляция не может в полной мере сформировать благоприятный для человека климат ввиду низкой мощности и погодных факторов, неподвластных человеку. Поэтому свое развитие получило направление механических систем вентиляции(искусственная вентиляция).
В 1734 году в здании английского парламента был установлен первый осевой вентилятор. Он приводился в движение специальной паровой машиной. Агрегат оказался надежным и проработал более 80 лет.
В 1832 году военный инженер Александр Саблуков создал первый центробежный вентилятор. Конструкция представляла собой цилиндрический кожух, внутри которого располагалось колесо с четырьмя прямыми лопатками. При вращении колеса воздух забирался принудительно с двух сторон в кожух. Вентилятор имел ручной привод, для которого требовались усилия двух человек. При их активной работе можно было обеспечить расход до 2000 м3 воздуха.
Современный центробежный (радиальный) вентилятор:
Вентиляторы Саблукова использовались на морских судах для проветривания трюмов, в горной промышленности для проветривания шахт, а также в других отраслях (сушка продуктов, удаление испарений).
1861-й год ознаменовался началом развития направления воздухоподготовки. Инженер Иван Флавицкий ввел в обиход приточно-вытяжную вентиляцию, в которой поступающий снаружи воздух централизованно подогревался.
В 1882 году американец немецкого происхождения Филипп Диель придумал потолочный вентилятор, приводимый в движение электрическим двигателем. Для этого изобретатель адаптировал электродвигатель, спроектированный им для первых швейных машин Зингера.
В 1892 году французский инженер П. Мортье сконструировал диаметральный вентилятор. Главной частью конструкции было рабочее колесо барабанного типа с загнутыми вперед лопатками. Однако в то время изобретение Мортье не выдержало конкуренции с вентиляторами Саблукова. Свой современный вид вентиляторы приобрели значительно позднее. Во многом это произошло благодаря появлению вихревой теории гребного винта, которая была предложена Н. Е. Жуковским в начале XX века.
Диаметральные вентиляторы используются в основном в кондиционерах (внутренние блоки сплит-систем) и тепловых завесах. В вентиляционных сетях диаметральные вентиляторы используются крайне редко.
В 1902 году американский инженер Уиллис Карриер изобрел первый кондиционер и назвал его «холодильной машиной».
Ученый, инженер и педагог Владимир Чаплин в 1903 году организовывает первую в Российской империи кафедру по отоплению и вентиляции на механическом факультете ИМТУ (ныне МГТУ им. Н.Э. Баумана) и выпускает первый учебный курс по этой дисциплине.
В 1973 году швед Ганс Остберг изобрел канальный центробежный вентилятор, что значительно повлияло на мировую климатическую отрасль. Изобретатель основал компанию «Ostberg», которая по сей день является одним из крупнейших производителей вентиляторов.
Одновременно с этим в 70-х годах прошлого века активно развивались регуляторы для изменения скорости вращения электрических двигателей. Первое упоминание о вентиляторе с таким электродвигателем ознаменовано 1974 годом, когда компания Kanalflakt (ныне Systemair) применила этот двигатель в канальном вентиляторе.
Сегодня системы вентиляции – неотъемлемая часть любых объектов недвижимости. Множество научно-исследовательских институтов готовят инженеров-проектировщиков в области отопления, вентиляции и кондиционирования. Грамотно спроектированная и смонтированная вентсистема – залог благоприятного микроклимата в помещении.
В заключении хотелось бы привести также плюсы и минусы искусственной вентиляции.
Преимущества:
- Стабильный воздухообмен по всему объёму вентилируемого помещения.
- Автоматический контроль качества воздуха в помещении.
- Фильтрация приточного воздуха.
- Возможность экономии тепловой энергии посредством организации рециркуляции или установки рекуператора.
Недостатки:
- Высокая стоимость приточно-вытяжных установок.
- Затраты на электроэнергию.
- Затраты на эксплуатацию (ремонт, замена узлов, смена фильтров).
- Высокие требования к проектированию.
