Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла: принцип действия, обзор достоинств и недостатков. Системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией и рециркуляцией тепла Вентиляция с рекуперацией для дома

Создать комфортный микроклимат в помещениях дома возможно только при соответствующем проветривании. Застоялый воздух может стать причиной появления плесени на стенах, а также физического недомогания. Открытая форточка или окно не всегда могут качественно обновить воздух в помещениях частного дома. Чтобы сделать это эффективно, нужно установить приточно-вытяжную систему вентиляции.

Принцип работы и необходимость приточно-вытяжной вентиляции в частном доме

Этот вид вентиляции ещё называют «принудительной». В отличие от варианта с естественной циркуляцией, она оборудуется электроприборами, которые нагнетают и продвигают воздушные потоки.

Конструкции с системой принудительного воздухообмена оснащаются вентиляторами различной мощности, электроникой, шумоглушителями и нагревательными элементами. Все эти приспособления призваны снабжать жильё экологически чистым кислородом, создавая внутренний комфорт и ощущение свежести.

Наличие указанных элементов создаст эффективную вентиляцию в доме

В отличие от естественной вентиляции, приточно-вытяжной вид воздухообмена эффективен при следующих условиях:

Минимальной разнице температур внутри помещения и на улице, когда поднимающийся тёплый воздух, не может создать тягу.
При перепаде давления воздуха между верхним и нижним уровнем строения.

Такой вид проветривания необходимо использовать для жилых помещений или строений с несколькими комнатами, расположенными на разных уровнях, а также в местностях с загрязнённой атмосферой. Приточно-вытяжной способ проветривания не только сменит воздух в помещении, но и сделает его чистым, благодаря специальным фильтрам предусмотренным в системе.

Конструкция может осуществлять не только обычную фильтрацию через поролоновый слой, но и производить этот процесс с помощью лампы с ультрафиолетовым свечением.

Эффективная система принудительного проветривания

Важную роль в приточно-вытяжной системе играют:

мощность двигателя и вентиляторов;
класс фильтровального материала;
размер нагревательного элемента;
качество материала и тип воздуховодов.

Вентиляторы

Принудительное движение воздушных масс обеспечивается вентиляторами. Простые модели оборудуются тремя уровнями оборотов лопастей:

нормальный;
низкий (используется для «тихой» работы в ночной период или во время отсутствия хозяев);
высокий, (применяется для создания мощных воздушных потоков).

Современные модели вентиляторов изготавливают с большим количеством скоростей, что удовлетворяет запросы любого владельца. Вентиляторы модернизируются автоматическими и электронными контроллерами. Это даёт возможность программировать устройство, устанавливая режимы скоростей оборота лопастей. Электрооборудование позволяет синхронизировать вентиляцию с системой «умного дома».

Предпочтение при выборе нужно отдавать проверенным производителям

Так как работа системы вентиляции рассчитана на непрерывно долгий срок, качество вентиляторов должно быть на высшем уровне.

Фильтры

Приточные воздушные массы, необходимо очищать с помощью фильтров. Рекуператоры оборудуют фильтрующими слоями, которые способны задерживать частицы менее 0,5 микрон. Этот параметр соответствует евростандарту. Фильтр с такой пропускной способностью не пропускает в помещение споры грибов, пыльцу растений, сухую сажу и пыль.

Наличие этого устройства особенно важно для владельцев страдающими аллергическими заболеваниями.

Конструкцию вентиляционных каналов могут оснащать несколькими фильтрующими барьерами, монтируя их перед теплообменивающими устройствами. Однако такие фильтры предназначены для их защиты от грязи несущей вытяжными потоками.

Изготавливается с несколькими слоями

Рекуперационные системы оборудуют электронными датчиками, которые зафиксировав предельную степень загрязнения фильтров, сигнализирует звуковым или световым индикатором.

Нагревательные элементы

Приточно-вытяжная вентиляционная система требует установки нагревательных элементов, так как теплообменники теряют свою эффективность, если внешняя температура воздуха ниже отметки -10°С. Для этого на приточный канал монтируется электрическая система подогрева поступаемого воздуха.

Современные нагревательные элементы программируются на определённый режим работы. Это даёт возможность управления температурой без постороннего вмешательства. Как правило, компьютеризированные элементы нагрева устанавливают и синхронизируют с системой «умного дома».

Размер, мощность, форма и дизайн элементов нагрева подбираются с соблюдением параметров всей системы вентилирования и желанием владельца.

Сделает температуру комфортной

При выборе мощности калорифера, следует учитывать его работу при внешней низкой температуре и повышенной влажности. Такие условия поспособствуют тому, что на деталях теплообменника может появляться конденсат, впоследствии превращающийся в лёд. Эту проблему можно решить двумя способами:

Изменить порядок работы приточного вентилятора. Его необходимо включать через каждые 20–30 минут на 5–10 минут. Нагретый воздушный поток, проходящий сквозь теплообменник, исключает оледенение.
Изменить направление движения потоков холодного воздуха. Для этого приточные воздушные массы разделяют, направляя их потоки мимо теплообменника.

Воздуховоды

Вентиляцию удобней всего монтировать в строящемся здании - в подвалах, чердаках или за подвесными панелями. Следует учесть, что монтаж этой системы должен осуществляться в сухом и утеплённом помещении с плюсовой температурой.

Наиболее удобными и популярными воздуховодами являются гибкие варианты из алюминия или пластика. Трубы изготавливают с круглым, квадратным или прямоугольным сечением. Этот материал имеет армирующий каркас из стальной проволоки, а также может покрываться теплоизоляционным слоем на основе минеральных волокон, например - минеральной ватой.

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла

Такая система подразумевает её эксплуатацию и в холодные месяцы. Чтобы поступающие потоки воздуха не стали причиной холода в доме, систему необходимо модернизировать теплообменивающим устройством - рекуператором воздуха. Устройство отдаёт тепло холодному воздуху в момент утилизации исходящего.

Влажный воздух, сконцентрированный в кухне, ванной или подсобном помещении, с помощью воздухозаборников направляется наружу. Перед выходом из каналов воздуховодов, он задерживается в теплообменнике, который забирает часть тепла, отдавая его противоположному (приточному движению воздушных масс).

Хороший вариант рекуперации с частичным возвратом влаги реализован в установках Naveka, серии Node5: https://progress-nw.ru/shop?part=UstanovkiventilyatsionnyieNode5 .

Принцип работы устройства

Системы, оборудованные рекуператорами, приобрели большую популярность в странах Западной Европы. Благодаря этому оборудованию, построенные в этих регионах здания теряют в 5–10 раз меньше тепла, чем возведённые без этих систем. Утилизация нагретых вытяжных потоков снизила затраты на выработку тепла на 65–68%. Это дало возможность окупить такую систему за период 4–5 лет. Энергоэффективность домов, которые оборудованы этой системой, позволила уменьшить сроки отопительного периода.

Размеры и мощность приточно-вытяжных систем, оборудованных рекуператором, зависят от площади и расположения проветриваемых помещений.

Предприимчивые домовладельцы устанавливают в своих домах естественную и принудительную (с рекуперацией тепла). Это необходимо на случай неисправности или ремонта механического воздухообмена. Естественную вентиляцию удобно использовать в неотапливаемый период.

При использовании в своём доме двух систем вентиляции, следует придерживаться правила - воздуховоды естественной вентиляции необходимо плотно закрывать во время работы принудительного воздухообмена.

Если этим пренебречь, то качество обновления воздуха с помощью приточно-вытяжной системы, значительно снизится.

В вентиляционных системах чаще всего используются следующие виды рекуператоров:

пластинчатые;
роторные;
с промежуточным теплоносителем;
камерные;
в виде тепловых труб.

Пластинчатые рекуператоры

В этом устройстве тёплые и холодные потоки воздуха проходят с двух сторон пластин. Это способствует образованию на них конденсата. В связи с этим на такие конструкции устанавливаются специальные отводы для скопившейся воды. Камеры для сбора влаги должны оборудоваться затворами, предотвращающими попаданию жидкости в канал. В случае попадания капель воды внутрь системы может образоваться лёд. Поэтому для нормальной работы устройства, необходима система разморозки.

Появление льда можно избежать контролированием работы перепускного клапана, который регулирует количество проходящих через устройство потоков воздуха.

Особенность конструкции повышает её эффективность

Роторные

Теплообмен в этом устройство происходит по удаляемым и приточным каналам в результате вращения дисков ротора. Элементы этой системы не защищены от грязи и запахов, поэтому их частицы могут перемещаться из одного потока воздуха в другой.

Рекуперацию тёплых потоков воздуха можно контролировать, изменяя скорость вращения дисков ротора.

Это устройство, в отличие от предыдущего, менее подвержено обмерзанию, так как рабочие элементы подвижны в динамике. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 75–85%.

Оснащён подвижными элементами

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

В качестве теплоносителя в этой конструкции рекуператора является вода или водно-гликолевый раствор. Особенность этого вида в том, что теплообменники в разных каналах - один в вытяжном, другой - в приточном. По трубкам вода перемещается между двумя теплообменниками. Конструкция имеет замкнутую систему. Это исключает попадание загрязнений из удаляемого воздуха в приточный поток.

Теплообмен регулируется изменением скорости перемещения влаги теплоносителя.

В таких устройствах не предусмотрены подвижные элементы, поэтому их эффективность ниже, что составляет 45–60%.

Не имеет подвижных элементов

Камерные

Обмен тепла в такой конструкции происходит в результате изменения направления потока воздуха. Камерные рекуператоры представляют собой устройства, обычно в форме прямоугольного параллелепипеда, с камерой, которые разделены заслонкой на две части. В процессе работы она изменяет направление воздушных масс так, что температура приточного потока повышается от разогретого корпуса камеры. Недостаток этого рекуператора в том, что грязные частицы и запахи могут смешиваться с удаляемым и приточным воздухом.

Потоки внутри камеры могут смешиваться

Тепловые трубки

Рекуператоры этого типа имеют запаянный корпус, внутри которого установлена система трубок, наполненных фреоном. Под воздействием высокой температуры (в процессе удаления воздуха) вещество превращается в пар. В момент прохождения приточных масс вдоль трубок, пар собирается в капли, образуя жидкость. Конструкция таких рекуператоров исключает передачу запахов и грязи. Так как корпус этого устройства не имеет подвижных элементов, он обладает низкой эффективностью (45–65%).

Работа основана на температурных изменениях фреона

Благодаря своей высокой эффективности наибольшую популярность приобрели роторные и пластинчатые типы. Конструкции рекуператоров могут модернизировать, например, последовательно установив два теплообменника пластинчатого типа. Эффективность такой вентиляции возрастает.

Проектирование ПВУ

При проектировании системы вентилирования необходимо определить тип этого устройства, так как не каждому владельцу может подойти его мощность и количество затрачиваемой электроэнергии. В связи с этим, если нет необходимости принудительного проветривания, то лучше установить естественную вентиляцию.

Каждая система вентиляции имеет свои нормативные параметры объёмов воздуха, пропускаемого за 1 час:

для естественного варианта эта норма составляет 1м³/ч;
для принудительного - в пределах от 3 до 5 м³/ч.

Когда проектируется вентиляционная система для больших помещений, то целесообразно устанавливать принудительное вентилирование.

Проектирование и установка вентиляционных систем является технически сложным процессом, включающим в себя несколько этапов:

Первый этап состоит из составления чертежей и сбора данных о планировке помещений. На основании установленных сведений подбирается вид вентиляционной системы, и определяется мощность оборудования.
На втором этапе производятся необходимые расчёты по объёмам воздухообмена, каждого помещения в доме. Это ответственный момент проектирования, так как неправильные расчёты, в дальнейшем, станут причиной застоялого воздуха, появления плесени и грибков и ощущения духоты.
Третий этап заключается в проведении расчётов сечений для воздуховодов. Это тоже немаловажный момент, так как неправильные вычисления станут причиной малой эффективности всей системы, несмотря на дорогостоящее оборудование. Поэтому проведение расчётов лучше доверить специалистам, чем делать это самому. Для правильного вычисления размера воздуховодов руководствуются основными правилами:

в естественной вытяжке скорость воздушного потока должна соответствовать 1м/с;
в воздушных каналах, оборудованных вентиляторами, этот параметр равен 5 м/с;
в ответвлениях воздуховодов скорость воздушных масс - 3 м/с.

На четвёртом этапе составляется схема вентиляционной системы с указанием разделительных клапанов. Цель этого этапа правильно распределить заслоны предотвращающие распространение дыма и огня при пожаре.
Пятый этап заключается в согласовании выбранной системы с действующими нормативными документами и правилами установки и размещения. Готовый проект вентиляционной системы необходимо обязательно утвердить пожарной, санитарно-гигиенической и архитектурной организации. Получение разрешений от всех этих служб и государственных органов даёт право на монтаж.

Обратите внимание на материл о проектировании и монтаже вентиляции в погребе частного дома: .

Расчёты

Во время проведения вычислений систем приточно-вытяжной вентиляции, необходимо учитывать количество сменяемого воздуха в помещении за определённое время. Единицей измерения является кубический метр в час (м³/ч).

Чтобы применить этот показатель к расчётам, нужно вычислить прохождение воздушных потоков и прибавить 20% (сопротивление фильтрующих слоёв и решёток).

Расчёт объёма воздуха

В качестве примера произведён расчёт объёма воздуха для частного дома с высотой потолков 2,5 м. Система будет также обслуживать 3 спальных комнаты (по 11 м²), прихожую (15 м²), туалет (7 м²) и кухню (9 м²). Подставим значения (3∙11+15+7+9) ∙2,5=160 м³.

Производя расчёты необходимо округлять полученные данные в сторону увеличения.

Установленный рекуператор, должен соответствовать мощности всех вентиляторов в приточно-вытяжной системе. Для этого необходимо от суммы производительности вентиляторов отнять 25% (сопротивление воздушных потоков в системе). Вход и выход рекуператора должен оснащаться вентиляторами.

Следует учесть, что в каждом помещении дома, где размещена система, должно быть установлено по 1 приточному и 1 вытяжному вентилятору. Требуемая производительность каждого из них рассчитывается следующим образом:

Спальная комната: 11∙2,5=27,5+20%=33 м³/ч. Так как в доме три спальных комнаты с одинаковой площадью, необходимо это значение умножить на три: 33∙3=99 м³/ч.
Прихожая: 15∙2,5=37,5+20%=45 м³/ч.
Туалет: 7∙2,5=17,5+20%=21 м³/ч.
Кухня: 9∙2,5=22,5+20%=27 м³/ч.

Теперь нужно сложить эти значения, чтобы получить общую производительность вентиляторов: 99+45+21+27=192 м³/ч.

Нагрузка на рекуператор составит:192–25%=144 м³/ч.

Расчёт диаметра вентиляционного канала

Чтобы рассчитать диаметр вентиляционного канала, необходимо использовать формулу вычисления площади сечения, которая выглядит следующим образом: F=L/(S∙3600), где L - это общее количество воздушных масс проходящих за один час, S - средняя скорость движения воздуха, равная 1 м/с. Подставим значения: 192/(1 м/с∙3600)=0,0533 м².

Чтобы рассчитать радиус трубы с круглым сечением нужно использовать следующую формулу: R=√(F:π), где R - радиус круглой трубы; F - сечение воздуховода; π – математическая величина, равная 3,14. На примере это выглядит так: √(0,0533∙3,14)=0,167 м².

Расчёт электроэнергии

Правильно рассчитанное потребление электроэнергии позволит рационально использовать систему вентилирования. Это особенно важно, если конструкция воздуховодов оборудована нагревательными элементами.

Чтобы рассчитать количество потребляемой энергии, следует использовать формулу: M=(T1∙L∙C∙D∙16+T2∙L∙C∙N∙8)∙AD:1000, где М - общая цена за использованную электроэнергию; Т1 и Т2 - температурная разница в дневной и ночной период (значения имеют различия в зависимости от месяца года); D, N - стоимость электроэнергии в соответствии со временем суток; A, D - общее число календарных дней в месяце.

Показатели температуры воздуха легко узнать из местных прогнозов погоды, поэтому нет необходимости приобретать какие-либо справочники. Размеры тарифов определяются в соответствии регионом проживания. Используя эти источники можно получить точные показания по расходу электроэнергии при работе системы вентиляции.

Порядок монтажа оборудования

Установка элементов оборудования приточно-вытяжной системы вентилирования помещений производится после отделки стен, до монтажа подвесных панелей потолка. Оборудование системы вентиляции устанавливается в определённом порядке:

Первым монтируется заборный клапан.
После него - фильтр очистки поступающего воздуха.
Потом электрический нагреватель.
Теплообменное устройство - рекуператор.
Система охлаждения воздуховодов.
При необходимости систему оснащают увлажнителем и вентилятором в приточный канал.
Если большой мощности, то устанавливается устройство изолирующее шумы.

Установка приточно-вытяжной системы вентиляции своими руками

Монтаж системы вентиляции состоит из нескольких строительных этапов:

Используя полученные ранее значения, сделать расчёт оптимальных параметров для отверстий в стене.
Сделать разметку для размещения приточного канала. Чтобы просверлить отверстие в бетонной стене, необходимо использовать установку со строительным буром для бетонных поверхностей. Это устройство фиксируется к стене, благодаря чему отверстие получается ровным, в точно размеченном месте. Место соприкосновения корончатого сверла и бетонной стены изолируется специальным колпаком, к которому присоединены трубки с подачей струи воды и мощным пылесосом.
Обеспечит принудительное движение воздушных масс

Установка воздуховодов

Монтажу воздуховодов должно предшествовать составление схем и чертежей. А также следует позаботиться о наличии дополнительных крепежей и фиксаторов. Установка воздуховодов осуществляется в следующем порядке:

Как эксплуатировать и обслуживать ПВУ

Качественная работа приточно-вытяжной системы вентиляции зависит не только от профессиональной установки, но и грамотного обслуживания. Элементы приточно-вытяжного устройства требуют:

периодической чистки фильтров;
их обновлению, при загрязнении или истечении срока эксплуатации;
замене смазки движущих частей и деталей вентиляторов;
если система оборудована нагревательными элементами, ионизаторами и изоляторами от шума, необходима регулярная проверка их исправности.

Обычно, все необходимые действия по уходу за этой системой, описаны в правилах эксплуатации и инструкциях.

Видео: вентиляция квартиры в 2 уровнях с рекуперацией тепла

Ознакомившись со всеми нюансами установки и оборудования системы вентиляции, вы сможете сделать в своём доме здоровую и комфортную атмосферу, обеспечив себя и близких свежим воздухом.

Рециркуляция воздуха в системах вентиляции представляет собой смешение некоторого количества отработанного (вытяжного) воздуха, к приточному потоку. Благодаря этому достигается снижение затрат энергии на нагрев свежего воздуха в зимний период года.

Схема приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией и рециркуляцией,
где L - расход воздуха, T - температура.

Рекуперация тепла в вентиляции - это способ передачи тепловой энергии от потока отработанного воздуха, к потоку приточного. Рекуперация применяется при наличии разности температур между удаляемым и приточным воздухом, для повышения температуры свежего воздуха. Данный процесс не подразумевает смешения воздушных потоков, процесс передачи теплоты происходит через какой-либо материал.

Температура и движение воздуха в рекуператоре

Устройствами, которые осуществляют рекуперацию теплоты, носят название рекуператоры теплоты. Они бывают двух видов:

Теплообменники-рекуператоры - они передают тепловой поток через стенку. Они чаще всего встречаются в установках систем приточно-вытяжной вентиляции.

В первом цикле, которые нагреваются от уходящего воздуха, во втором охлаждаются, отдавая тепло приточному.

Система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией является наиболее распространенным способом использования рекуперации теплоты. Основным элементом данной системы является приточно-вытяжная установка, в составе которой установлен рекуператор. Устройство приточной установки с рекуператором, позволяет передать нагреваемому воздуху до 80-90% теплоты, что значительно снижает мощность калорифера, в котором происходит подогрев приточного воздуха, в случае нехватки теплового потока от рекуператора.

Особенности применения рециркуляции и рекуперации

Основным отличием рекуперации от рециркуляции является отсутствием подмешивания воздуха из помещения к наружному. Рекуперация тепла применима для большинства случаев, в то время как рециркуляция имеет ряд ограничений, которые указаны в нормативных документах.

СНиП 41-01-2003 не допускает повторную подачу воздуха (рециркуляция) в следующих ситуациях:

В помещениях, расход воздуха в которых определяется из расчета выделяемых вредных веществ;
В помещениях, в которых имеются болезнетворные бактерии и грибки в повышенных концентрациях;
В помещениях, с наличием вредных веществ, возгоняемые при контакте с нагретыми поверхностями;
В помещениях категории Б и А;
В помещениях, в которых производятся работы с вредными или горючими газами, парами;
В помещениях категории В1-В2, в которых могут выделяться горючи пыли и аэрозоли;
Из систем, с наличием в них местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом;
Из тамбуров-шлюзов.

Рециркуляция:
Рециркуляция в приточно-вытяжных установках активно применяется чаще при большой производительности систем, когда воздухообмен может быть от 1000-1500 м 3 /ч до 10000-15000 м 3 /ч. Удаляемый воздух несет в себе большой запас тепловой энергии, подмешивание его в поток наружного, позволяет повысить температуру приточного воздуха, тем самым снизится требуемая мощность нагревательного элемента. Но в подобных случаях перед повторной подачей в помещение, воздух должен пройти систему фильтрации.

Вентиляция с рециркуляцией позволяет повысить энергоэффективность, решить проблему энергосбережения в случае, когда 70-80% удаляемого воздуха поступает в систему вентиляции повторно.

Рекуперация:
Приточно-вытяжные установки с рекуперацией возможно устанавливать практически при любых расходах воздуха (от 200 м 3 /ч и до нескольких тысяч м 3 /ч), как при маленьких так и при больших. Рекуперация так же позволяет передавать тепло от вытяжного воздуха к приточному, тем самым снижая потребность энергии на нагревательном элементе.

Относительно небольшие установки применяют в системах вентиляции квартир, коттеджей. В практике приточно-вытяжные установки монтируют под потолком (например, между перекрытием и навесным потолком). Данное решение требует от установки некоторых специфических требований, а именно: незначительные габаритные размеры, низкий уровень шума, простое обслуживание.

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией требует обслуживания, что обязывает сделать в потолке люк для обслуживания рекуператора, фильтров, нагнетателей (вентиляторов).

Основные элементы приточно-вытяжных установок

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией или с рециркуляцией, имеющая в своем арсенале и первый, и второй процесс, всегда сложный организм, требующий высокоорганизованного управления. Приточно-вытяжная установка скрывает за своим защитным коробом такие основные компоненты как:

Два вентилятора различного типа, которые определяют производительность установки по расходу.
Теплообменник рекуператор - нагревает приточный воздух путем передачи тепла от удаляемого воздуха.
Электрический нагреватель - нагревает приточный воздух до нужных параметров, в случае нехватки теплового потока от вытяжного воздуха.
Воздушный фильтр - благодаря нему производится контроль и очистка наружного воздуха, а также обработка вытяжного перед рекуператором, для защиты теплообменника.
Воздушные клапана с электроприводами - могут быть установлены перед выходными воздуховодами для дополнительного регулирования воздушным потоком и перекрытия канала при выключенном оборудования.
Байпас - благодаря которому воздушный поток можно направить мимо рекуператора в теплый период года, тем самым не нагревать приточный воздух, а подавать его напрямую в помещение.
Камера рециркуляции - обеспечивающая подмес удаляемого воздуха в приточный, тем самым обеспечивая рециркуляцию воздушного потока.

Помимо основных составляющих приточно-вытяжной установки в нее также входит большое количество мелких комплектующих, таких как датчики, система автоматики для управления и защиты и т.д.

	Датчик температуры приточного воздуха		Теплообменник
	Датчик температуры вытяжного воздуха		Воздушный клапан с электроприводом
	Датчик температуры наружного воздуха		Байпас
	Датчик температуры удаляемого воздуха		Байпасный клапан
	Воздухонагреватель		Фильтр на притоке
	Термостат защиты от перегрева		Фильтр на вытяжке
	Аварийный термостат		Датчик фильтра приточного воздуха
	Датчик расхода приточного вентилятора		Датчик фильтра вытяжного воздуха
	Термостат защиты от замораживания		Клапан вытяжного воздуха
	Привод водяного клапана		Клапан приточного воздуха
	Водяной клапан		Приточный вентилятор
	Вытяжной вентилятор

Схема управления

Все составляющие элементы приточно-вытяжной установки должны быть правильно интегрированы в систему работы установки, и выполнять свои функции в должном объеме. Задачу управления работой всех компонентов решает автоматизированная система управления технологическим процессом. В комплект установки включены датчики, анализируя их данные, система управления корректирует работу нужных элементов. Система управления позволяет плавно и грамотно выполнять цели и задачи приточно-вытяжной установки, решая сложные проблемы взаимодействия всех элементов установки между собой.

Пульт управления вентиляцией

Несмотря на сложность системы управления технологическим процессом, развитие технологий позволяет предоставить обычному человеку пульт управления от установки в таком виде, чтобы с первого прикосновения было понятно и приятно пользоваться установкой на всем протяжении ее службы.

Пример. Расчет эффективности рекуперации тепла:
Расчет эффективности применения рекуперативного теплообменника в сравнении с использованием только электрического или только водяного нагревателя.

Рассмотрим систему вентиляции, с расходом 500 м 3 /ч. Расчеты будут проводиться для отопительного периода в г. Москва. Из СНиПа 23-01-99 «Строительная климатологи и геофизика» известно, что продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже +8°С составляет 214 суток, средняя температура периода со среднесуточной температурой ниже +8°С составляет -3,1°С.

Рассчитаем необходимую среднюю тепловую мощность:
Для того, чтобы нагреть воздух с улицы до комфортной температуры в 20°С, потребуется:

N = G * C p * ρ ( в-ха) * (t вн -t ср)= 500/3600 * 1,005 * 1,247 * = 4,021 кВт

Данное количество теплоты за единицу времени можно передать приточному воздуху несколькими способами:

Нагрев приточного воздуха электрическим нагревателем;
Нагрев приточного теплоносителя удаляемым через рекуператор, с дополнительным нагревом электрическим нагревателем;
Нагрев уличного воздуха в водяном теплообменном аппарате и др.

Расчет 1: Теплоту к приточному воздуху передаем посредством электрического нагревателя. Стоимость электроэнергии в г. Москва S=5,2 руб/(кВт*ч). Вентиляция работает круглосуточно, на протяжении 214 суток отопительного периода, сумма денежных средств, в этом случае будет равна:
Ц 1 =S * 24 * N * n = 5,2 * 24 * 4,021 * 214 =107 389,6 руб/(отоп.период)

Расчет 2: Современные рекуператоры осуществляют передачу теплоты с высокой эффективностью. Пусть рекуператор нагрел воздух на 60% от требуемой теплоты в единицу времени. Тогда электрическому нагревателю необходимо затратить следующее количество мощности:
N (эл.нагр) = Q - Q рек = 4,021 - 0,6 * 4,021 = 1,61 кВт

При условии, что вентиляция будет работать на всем промежутке отопительного периода, получаем сумму за электроэнергию:
Ц 2 = S * 24 * N (эл.нагр) * n = 5,2 * 24 * 1,61 * 214 = 42 998,6 руб/(отоп.период)

Расчет 3: Для нагрева уличного воздуха используется водяной нагреватель. Ориентировочная стоимость тепла от технической горячей воды за 1 гкал в городе Москва:
S г.в. = 1500 руб./гкал. Ккал=4,184 кДж

Для нагрева нам потребуется следующее количество тепла:
Q (г.в.) = N * 214 * 24 * 3600 / (4,184 * 106)= 4,021 * 214 * 24 * 3600 / (4,184 * 106) = 17,75 Гкал

В работе вентиляции и теплообменного аппарата на всем холодном периоде года сумма денежных средств за теплоту технической воды:
Ц 3 = S (г.в.) * Q (г.в.) = 1500 * 17,75 = 26 625 руб/(отоп.период)

Результаты расчетов затрат на подогрев приточного воздуха за отопительный
период года:

Из приведенных расчетов видно, что самый экономичный вариант это использование контура горячей технической воды. Помимо этого сумма денежных средств, необходимая для нагрева приточного воздуха значительно снижается при использовании рекуперативного теплообменника в системе приточно-вытяжной вентиляции в сравнении с использованием электрического нагревателя.

В заключении хотелось бы отметить, что применение в системах вентиляции установок с рекуперацией или рециркуляцией позволяет использовать энергию удаляемого воздуха, что позволяет снижать затраты энергии на нагрев приточного воздуха, следовательно снижаются денежные расходы на эксплуатацию системы вентиляции. Использование теплоты удаляемого воздуха является современной энергосберегающей технологией и позволяет приблизиться к модели «умного дома», в котором максимально полно и полезно используется любой доступный вид энергии.

Многие считают, что рекуператор воздуха для квартиры - необязательный предмет, без которого вполне можно обойтись. Как может приточно-вытяжная вентиляция сократить расходы на отопление, если весь дом подключен к центральной сети? На самом деле, затраты снизить и не удастся, но получится сохранить тепло. Помимо этого рекуператор выполняет ряд других, не менее важных задач. Каких - читайте в нашей статье.

Прана 150

Квартирный проветриватель российского производства мощностью 32 Вт/ч и максимально высоким КПД 91%. Показатели воздухообмена приточные 115 куб.м/ч, вытяжные - 105 куб.м/ч, в ночном режиме 25 куб.м/ч. Пользователи жалуются на то, что рекуперация неэффективная, воздух не успевает подогреваться даже до комнатной температуры, но что касается вентиляции, здесь все выставляют максимальные оценки.

Electrolux EPVS-200

Приточно-вытяжная установка с пластинчатым теплообменников, перегоняющая за час более 200 куб.м воздуха. Предназначается для жилых домов, офисов, небольших производственных помещений. Очищает эффективно воздух от пыли и всех загрязнений, подсушивает его и ионизирует.

Мощность 70 Вт. На приток и вытяжку установлены фильтры тонкой очистки класса F5 (EU5). Система самодиагностики.

ВИДЕО: Самый простой и дешевый способ проветривать помещения с закрытыми окнами

Поступление свежего воздуха в холодный период времени приводит к необходимости его нагрева для обеспечения правильного микроклимата помещений. Для минимизации затрат электроэнергии может быть использована приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла.

Понимание принципов ее работы позволит максимально эффективно уменьшить теплопотери с сохранением достаточного объема замещаемого воздуха. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.

В осенне-весенний период при вентиляции помещений серьезной проблемой является большая разность температур поступающего и находящегося внутри воздуха. Холодный поток устремляется вниз и создает неблагоприятный микроклимат в жилых домах, офисах и на производстве или недопустимый вертикальный градиент температуры в складе.

Распространенным решением проблемы является интеграция в приточную вентиляцию , с помощью которого происходит нагрев потока. Такая система требует затрат электроэнергии, в то время как значительный объем выходящего наружу теплого воздуха ведет к существенным потерям тепла.

Выход воздуха наружу с интенсивным паром служит индикатором существенных потерь тепла, которое можно использовать на обогрев входящего потока

Если каналы притока и отвода воздуха расположены рядом, то можно частично передать тепло выходящего потока входящему. Это позволит уменьшить потребление электроэнергии калорифером или вовсе отказаться от него. Устройство для обеспечения теплообмена между разнотемпературными потоками газов называется рекуператором.

В теплое время года, когда температура наружного воздуха значительно превышает комнатную, можно использовать рекуператор для охлаждения входящего потока.

Устройство блока с рекуператором

Внутреннее устройство систем приточно-вытяжной вентиляции с достаточно простое, поэтому возможна их самостоятельная поэлементная покупка и установка. В том случае если сборка или самостоятельный монтаж вызывает сложности можно приобрести готовые решения в виде типовых моноблочных или индивидуальных сборных конструкций под заказ.

Элементарным устройством для сбора и отвода конденсата является поддон, расположенный под рекуператором с уклоном в сторону сливного отверстия

Вывод влаги производят в закрытую емкость. Ее размещают только внутри помещения во избежание перемерзания каналов оттока при минусовых температурах. Алгоритма надежного расчета объема получаемой воды при использовании систем с рекуператором нет, поэтому его определяют экспериментальным путем.

Повторное использование конденсата для увлажнения воздуха нежелательно, так как вода впитывает многие загрязнители, такие как человеческий пот, запахи и т.д.

Значительно уменьшить объем конденсата и избежать связанных с его появлением проблем можно организовав отдельную вытяжную систему из ванной комнаты и кухни. Именно в этих помещениях воздух имеет наибольшую влажность. При наличии нескольких вытяжных систем воздухообмен между технической и жилой зоной необходимо ограничить с помощью установки обратных клапанов.

В случае охлаждения выходящего потока воздуха до отрицательных температур внутри рекуператора происходит переход конденсата в наледь, что вызывает сокращение живого сечения потока и, как следствие, – уменьшение объема или полное прекращения вентиляции.

Для периодического или разового размораживания рекуператора устанавливают байпас – обходной канал для движения приточного воздуха. При пропуске потока в обход устройства происходит прекращение теплоотдачи, нагрев теплообменника и переход наледи в жидкое состояние. Вода стекает в емкость сбора конденсата или происходит ее испарение наружу.

Принцип устройства байпаса несложен, поэтому при риске образования наледи целесообразно предусмотреть такое решение, так как отогрев рекуператора другими способами сложен и длителен

При прохождении потока через байпас отсутствует нагрев приточного воздуха посредством рекуператора. Поэтому при активации данного режима необходимо автоматическое включение калорифера.

Особенности различных типов рекуператоров

Существует несколько конструктивно различающихся вариантов реализации теплообмена между холодным и нагретым воздушными потоками. Каждый из них имеет свои отличительные особенности, которые определяют основное предназначение для каждого типа рекуператора.

В основе конструкции пластинчатого рекуператора лежат тонкостенные панели, соединенные поочередно таким образом, чтобы чередовать пропуск между ними разнотемпературных потоков под углом 90 градусов. Одной из модификаций такой модели является устройство с оребренными каналами для прохода воздуха. Оно обладает более высоким коэффициентом теплообмена.

Поочередный пропуск теплого и холодного потока воздуха через пластины реализуют за счет загиба краев пластин и герметизацией соединений полиэфирной смолой

Теплообменные панели могут быть выполнены из различного материала:

медь, латунь и сплавы на основе алюминия обладают хорошей теплопроводностью и не подвержены ржавчине;
пластмасса из полимерного гидрофобного материала с высоким коэффициентом теплопроводности обладают малым весом;
гигроскопическая целлюлоза позволяет проникать конденсату через пластину и попадать обратно в помещение.

Недостатком является возможность образования конденсата при низких температурах. По причине небольшого расстояния между пластинами влага или наледь существенно увеличивают аэродинамическое сопротивление. В случае обмерзания необходимо перекрытие входящего потока воздуха для отогрева пластин.

Преимущества пластинчатых рекуператоров следующие:

низкая стоимость;
долгий срок службы;
длительный период между профилактическим обслуживанием и простота его проведения;
небольшие габариты и масса.

Такой тип рекуператора наиболее распространен для жилых и офисных помещений. Также его используют и в некоторых технологических процессах, например для оптимизации сгорания топлива при работе печей.

Барабанный или роторный тип

Принцип действия роторного рекуператора основан на вращении теплообменника, внутри которого расположены слои гофрированного металла, обладающего высокой теплоемкостью. В результате взаимодействия с выходящим потоком происходит нагрев сектора барабана, который впоследствии отдает тепло поступающему воздуху.

Мелкоячеистый теплообменник роторного рекуператора подвержен засорению, поэтому особенно внимательно нужно отнестись к качественной работе фильтров тонкой очистки

Преимущество роторных рекуператоров следующие:

достаточно высокий КПД по сравнению с конкурирующими типами;
возврат большого количества влаги, которая в виде конденсата остается на барабане и испаряется при контакте с поступающим сухим воздухом.

Этот тип рекуператора реже используют для жилых зданий при поквартирной или коттеджной вентиляции. Часто его применяют в крупных котельных для возврата тепла к печам или для обширных помещений промышленного или торгово-развлекательного назначения.

Однако у этого типа устройств есть существенные недостатки:

относительно сложная конструкция с наличием подвижных частей, включающая электромотор, барабан и ременной привод, что требует постоянного обслуживания;
повышенный уровень шума.

Иногда для устройств такого типа можно встретить термин “регенеративный теплообменник”, что более правильно чем “рекуператор”. Дело в том, что незначительная часть выходящего воздуха попадает обратно по причине неплотного прилегания барабана к корпусу конструкции.

Это накладывает дополнительные ограничения на возможность использования устройств такого типа. Например, в качестве теплоносителя нельзя использовать загрязненный воздух от печей отопления.

Система на основе трубок и кожуха

Рекуператор трубчатого типа состоит из расположенных в утепленном кожухе системы тонкостенных трубок небольшого диаметра, по которым происходит приток наружного воздуха. По кожуху производят вывод теплой воздушной массы из помещения, которая обогревает входящий поток.

Вывод теплого воздуха необходимо осуществлять именно по кожуху, а не через систему трубок, так как удалить конденсат из них невозможно

Основные преимущества трубчатых рекуператоров следующие:

высокий КПД, благодаря противоточному принципу движения теплоносителя и поступающего воздуха;
простота конструкции и отсутствие подвижных частей обеспечивает низкий уровень шума и редко возникающую необходимость в обслуживании;
долгий срок службы;
наименьшее сечение среди всех типов устройств рекуперации.

Трубки для устройства такого типа используют или легкосплавные металлические или, что реже, – полимерные. Эти материалы не гигроскопичны, поэтому при значительной разнице температур потоков возможно образовании интенсивного конденсата в кожухе, что требует конструктивного решения по его удалению. Еще одним недостатком является то, что металлическая начинка обладает значительным весом, несмотря на небольшие габариты.

Простота конструкции трубчатого рекуператора делает этот тип устройств популярным для самостоятельного изготовления. В качестве внешнего кожуха обычно используют пластиковые трубы для воздуховодов, утепленные пенополиуретановой скорлупой.

Устройство с промежуточным теплоносителем

Иногда приточный и вытяжной воздуховоды расположены на некотором расстоянии друг от друга. Такая ситуация может возникнуть по причине технологических особенностей здания или санитарных требований по надежному разделению воздушных потоков.

В этом случае используют промежуточный теплоноситель, циркулирующий между воздуховодами по изолированному трубопроводу. В качестве среды для передачи тепловой энергии используют воду или водно-гликолевый раствор, циркуляцию которого обеспечивают работой .

Рекуператор с промежуточным теплоносителем представляет собой объемное и дорогое устройство, чье применение экономически оправдано для помещений с большим площадями

В том случае, если есть возможность использовать другой тип рекуператора, то лучше не применять систему с промежуточным теплоносителем, так как она обладает следующими существенными недостатками:

низкий КПД по сравнению с другими типами устройств, поэтому для небольших помещений с малым расходом воздуха такие устройства не применяют;
значительный объем и вес всей системы;
необходимость дополнительного электрического насоса для циркуляции жидкости;
повышенный шум от работы насоса.

Существует модификация этой системы, когда вместо принудительной циркуляции теплообменной жидкости используют среду с низкой точкой кипения, например фреон. В этом случае движение по контуру возможно естественным образом, но только в том случае если приточный воздуховод расположен над вытяжным.

Такая система не требует дополнительных затрат электроэнергии, но работает на обогрев только при значительном перепаде температур. Кроме того, необходима точная настройка точки изменения агрегатного состояния теплообменной жидкости, которая может быть реализована методом создания нужного давления или определенного химического состава.

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП 54.13330.2016

Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Т п – Т н) / (Т в – Т н)

В которой:

Т п – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
Т н – температура наружного воздуха;
Т в – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше.

В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Т в – Т н)

где Р (м 3 /час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Выводы и полезное видео по теме

Принцип работы роторного и пластинчатого рекуператора:

Замер КПД рекуператора пластинчатого типа:

Бытовые и промышленные системы вентиляции с интегрированным рекуператором доказали свою энергетическую эффективность по сохранению тепла внутри помещений. Сейчас существует множество предложений по продаже и установке таких устройств как в виде готовых и опробованных моделей, так и по индивидуальному заказу. Провести расчет необходимых параметров и выполнить монтаж можно самостоятельно.

Если при ознакомлении с информацией появились вопросы или вы нашли неточности в нашем материале, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Рекуперация в вентиляции играет важную роль, так как позволяет повысить эффективность системы благодаря особенностям конструкции. Существуют разные исполнения рекуперационных узлов, каждый из которых обладает своими плюсами и минусами. Выбор приточно-вытяжной вентиляционной системы зависит от того, какие задачи решаются, а также от климатических условий местности.

Конструктивные особенности, назначение

Рекуперация в вентиляции является довольно новой технологией. Её действие основано на возможности использовать удаляемое тепло для обогрева помещения. Происходит это благодаря отдельным каналам, поэтому воздушные потоки между собой не смешиваются. Конструкция рекуперативных узлов может быть разной, некоторые типы позволяют избежать образования конденсата во время процесса теплоотдачи. От этого также зависит и уровень производительности системы в целом.

Вентиляция с рекуперацией тепла может выдавать во время работы высокий КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от типа рекуперативного узла, скорости движения воздушных потоков через теплообменник и от того, насколько велика разница между температурой снаружи и внутри помещения. Значение КПД в некоторых случаях, когда вентиляционная система спроектирована с учётом всех факторов и обладает высокой производительностью, может достигать 96%. Но даже с учётом наличия погрешностей в работе системы минимальный предел КПД составляет 30%.

Целью рекуперативного узла является максимально эффективное использование ресурсов вентиляции для дальнейшего обеспечения достаточного воздухообмена в помещении, а также экономия электроэнергии. С учётом того, что приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией функционирует большую часть суток, а также, принимая во внимание, что обеспечение достаточной кратности воздухообмена требует немалой мощности оборудования, то применение системы вентиляции со встроенным узлом рекуперации поможет сэкономить до 30% электроэнергии.

Недостатком подобной техники можно назвать довольно малую эффективность при установке на больших площадях. При этом расход электричества будет высок, а производительность системы, направленная на теплообмен между воздушными потоками, может оказаться заметно ниже ожидаемого предела. Это объясняется тем, что на малых площадях намного быстрее происходит воздухообмен, чем на крупных объектах.

Виды рекуперативных узлов

Существует несколько разновидностей применяемого в вентиляционной системе оборудования. Каждый из вариантов обладает достоинствами и недостатками, что необходимо учесть ещё тогда, когда только проектируется принудительная вентиляция с рекуперацией. Различают:

Пластинчатый механизм рекуператора. Он может быть выполнен на базе металлических или пластиковых пластин. Наряду с довольно высокой производительностью (КПД составляет 75%) такое устройство подвержено обледенению из-за образования конденсата. Плюсом является отсутствие подвижных элементов конструкции, что увеличивает продолжительность срока службы устройства. Также существует пластинчатый тип рекуперативного узла с влагопроницаемыми элементами, что исключает возможность выпадения конденсата. Особенностью пластинчатой конструкции является отсутствие вероятности смешивания двух потоков воздуха.

Системы вентиляции с рекуперацией тепла могут функционировать на базе роторного механизма. При этом теплообмен между воздушными потоками происходит благодаря работе ротора. Производительность такой конструкции увеличивается до 85%, однако есть вероятность смешивания воздуха, что может привносить обратно в помещение запахи, которые удаляются за его пределы. К преимуществам можно отнести возможность дополнительно осушать воздушную среду, что позволяет задействовать оборудование такого типа в помещениях специального назначения с повышенным уровнем важности, например, в бассейнах.
Камерный механизм рекуператора представляет собой камеру, которая оснащена подвижной заслонкой, что позволяет запахам и загрязнениям проникать обратно в помещение. Однако данный вид конструкции весьма производителен (КПД достигает 80%).
Рекуперативный узел с промежуточным теплоносителем. В этом случае теплообмен происходит не напрямую между двумя потоками воздуха, а через специальную жидкость (водно-гликолевый раствор) или простую воду. Однако система на основе такого узла имеет низкую производительность (КПД ниже 50%). Применяется рекуператор с промежуточным теплоносителем практически всегда для организации вентиляции на производстве.
Рекуперативный узел на базе тепловых трубок. Работает такой механизм с использованием фреона, который имеет свойство остывать, что приводит к образованию конденсата. Производительность такой системы находится на среднем уровне, плюсом же является отсутствие возможности проникновения запахов и загрязнений обратно в помещение. Вентиляция в квартире с рекуперацией будет весьма эффективна из-за того, что приходится обслуживать сравнительно небольшую площадь. Чтобы иметь возможность эксплуатировать такое оборудование без негативных последствий для него, необходимо подобрать модель на базе рекуперативного узла, который исключает вероятность выпадения конденсата. В местах с довольно мягким климатом, где температура воздуха на улице не достигает критических отметок, допускается использование практически любых видов рекуператоров.

Главная > Ванная комната