Приточно – вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла – система, позволяющая наладить надежную смену отработанного воздуха в помещении. Установка оборудования позволяет подогревать поступающий в помещение воздух, с помощью температуры выходящего потока. Затраты на приобретение и установку системы быстро окупаются.
Важно знать основные моменты при подборе и установке оборудования.
Что такое рекуперация тепла?
В рекуператоре воздуха производится отдача тепла отработанных газов. Два потока, разделены стенкой, через которую происходит теплообмен между двигающимися потоками воздуха в постоянном направлении. Важная характеристика оборудования – это уровень КПД рекуператора. Это значение для разных видов оборудования, находится в промежутке 30-95%. Это значение находится в прямой зависимости от:
- конструкции и разновидностей рекуператора;
- разности температур нагретого выходящего воздуха и температуры носителя за устройством теплообменника;
- ускорения продвижения потока по теплообменнику.
Достоинства и недостатки системы вентиляции с теплообменником
Такое оборудование позволяет:
- производить постоянную смену воздушных масс в помещении различных по площади;
- при потребности жильцов, возможна подача подогретого потока;
- происходит постоянная очистка поступающего кислорода;
- по желанию, возможна установка оборудования с возможностью увлажнения воздуха в помещениях, в таких системах предусмотрен канал, для удаления конденсата;
- при рекуперации тепла и подборе достаточного по мощности оборудования, возможно значительное сокращение затрат на оплату за электроэнергию.
Среди недостатков системы можно выделить несколько пунктов:
- повышенный уровень шума при работе вентиляторов;
- при установке дешевой техники, отсутствует возможность охлаждать поступающий воздух в жаркий период;
- требуется постоянно контролировать и отводить конденсат.
Принцип работы системы вентиляции
Такая вентиляция с рекуперацией тепла позволяет, понизить нагрузку на систему кондиционирования зданий в жаркий период года. Кондиционированный воздух из помещения, при прохождении через теплообменник понижает температуру атмосферного потока с улицы. В зимний период, по такой схеме проходит нагрев забортного потока.
Особенно актуальна установка в зданиях с большой площадью и общей системой кондиционирования. В таких местах уровень воздухообмена может превышать 700-800 м 3 /ч. Такие установки имеют внушительные габариты, поэтому потребуется подготовить отдельное помещение в подвале, на цокольном этаже или чердачном помещении. Если необходима установка на чердаке, его потребуется сделать дополнительную звукоизоляцию и предотвратить потери тепла и образование конденсата в воздуховодах.
Система вентиляции с рекуперацией изготавливается нескольких видов, разберем достоинства и недостатки каждого из них.
Типы устройств с рекуперацией воздуха
Для лучшего сравнения представим виды рекуператоров в отдельной таблице.
| Тип установки | Краткое описание | Достоинства | Недостатки |
| Пластинчатая с пластинами из пластики и металла | Выходящий и поступающий поток проходит по обеим сторонам пластин. Средний уровень КПД 50-75%. | Потоки не соприкасаются напрямую. В схеме отсутствуют подвижные детали, поэтому такая конструкция надежна и долговечная. | Не выявлены |
| Пластинчатая, с ребрами из водопроводящих материалов. | КПД устройств 50-75%, потоки воздуха проходят с обеих сторон. | Отсутствуют подвижные детали. Потоки воздушных масс не контактируют между собой. В системе отсутствует конденсат. | Отсутствует возможность осушения воздуха в обслуживаемом помещении. |
| Роторная | Высокий уровень КПД 75-85%. Потоки проходят по отдельным каналам с покрытием из фольги. | Значительно экономит электроэнергию, способна понижать влажность воздуха в обслуживаемых помещениях. | Возможно перемешивание воздушных масс и проникновение неприятного запаха. Требует обслуживания и ремонта сложной конструкции с вращающимися деталями. |
| Рекуператор воздуха с воздействием промежуточного теплоносителя | В роли теплоносителя используют раствор воды и гликоля или заполняют очищенной водой. В такой схеме, выходящий газ, отдает тепло воде, которая разогревает поступающий поток. Предназначен для обслуживания производственных помещений. | Нет контакта потоков, поэтому исключено их перемешивание и поступление отработанных газов. | Малый уровень КПД |
| Рекуператоры камерные | В камере устройства установлена заслонка, способная увеличивать величину проходящего потока и менять вектор его направления. | Благодаря конструктивным особенностям, этот тип оборудования обладает высоким уровнем КПД, 70-80%. | Потоки соприкасаются, поэтому возможно загрязнение поступающего воздуха. |
| Тепловая трубка | Устройство снабжено системой, заполненных фреоном трубок. | Отсутствуют подвижные механизмы, увеличивается срок службы. Воздух поступает чистым, отсутствует соприкасание потоков. | Низкий уровень КПД, он составляет 50-70%. |
Выпускается рекуперационная установка с тепловыми трубками, для отдельных небольших помещений в здании. Для них не требуется проводить систему воздуховодов. Но в этом случае, при недостаточном расстоянии между потоками, возможно удаление поступающих потоков и отсутствие циркуляции воздушных масс.
Перечень возможных проблем после установки системы
Критических проблем, если в здании установлена рекуперативная вентиляция не возникает. Основные неисправности устраняются производителями систем по гарантии, но несколько «неприятностей» смогут омрачить радость у собственников зданий и помещений, после установки оборудования приточно – вытяжной системы вентилирования воздуха. К ним относятся:
- Возможность образования конденсата. При прохождении потоков воздушных масс с высокой температурой нагрева и соприкосновении их с холодным атмосферным воздухом, в замкнутой камере происходит выпадение капель воды на стенках камеры. При минусовой температуре на улице происходит обмерзание ребер теплообменника, и движение потоков нарушается, понижается эффективность работы системы. При полном обмерзании каналов, работа устройства может прекратиться.
- Уровень энергоэффективности системы. Приточно – вытяжные системы, оснащенные дополнительным теплообменником различных видов, требуют для работы поступления электричества. Поэтому требуется проводить точные расчеты оборудования разного типа именно для помещения, которое будет обслуживаться системой.
Следует не экономить средства при покупке, и приобретать устройство, в котором уровень экономии энергии, будет превышать затраты на работу оборудования.
- Срок полной окупаемости системы вентилирования воздуха. Период полного возврата затраченных средств на покупку и установку оборудования напрямую зависит от предыдущего пункта. Для потребителя важно, чтобы эти затраты окупились за 10-ти летний период. В противном случае, оснащение помещения или здания дорогостоящей системой вентиляции не рентабельна.
За этот срок потребуется произвести ремонт и возможную замену деталей системы и дополнительных затрат на их покупку и оплаты за их замену.
Способы предотвращения обмерзания рекуператора
Некоторые виды устройств изготовлены с учетом предупреждения сильного обмерзания поверхностей теплообменника. При низкой температуре на улице, наросты льда могут полностью перекрыть доступ свежего воздуха в помещение. Некоторые системы начинают зарастать коркой льда при опускании уличной температуры ниже 0 0 .
В этом случае, выходящий из помещения поток охлаждается до температуры менее точки росы и поверхности начинают обмерзать. Для возобновления работы устройства потребуется поднять температуру поступающего потока до плюсовых значений. Ледовая корка разрушится, оборудование сможет продолжить работу.
Во избежание таких ситуаций приточно – вытяжные установки с вмонтированным рекуператором тепла можно защитить от такой поломки при помощи нескольких способов:
- для защиты устройства может потребоваться дополнительное оснащение установки электрическим подогревателем воздуха. Он не позволяет охлаждаться выходящим воздушным массам ниже точки росы и препятствует появлению капель воды и образованию льда;
- самый надежный метод, исключающий вероятность обмерзания ребер рекуператора – это оборудование устройства электронной системой управления схемой для разморозки, включение которой происходит с учетом нескольких параметров. Для этого может потребоваться установить дату включения в работу электрических нагревателей поступающего воздуха, при первых минусовых температурах.
Можно установить датчик, реагирующий на холодный воздух, и включающий в системе вентиляции воздушные тэны. В любом случае работа подогревающих воздух устройств в вентиляции носит циклический характер, только в холодное время года. При включении приточной вентиляции, нагревается входящий поток и отработанные газы, выводимые из помещения.
Через определенный промежуток времени, происходит отключение приточного вентилятора. В это время в рекуператоре поступающий поток нагревается за счет температуры выходящего воздуха, который вытесняется с помощью вытяжного вентилятора. Этот принцип работы схемы подогрева, работает в автоматическом режиме весь холодный период года.
Для недопущения образования наледи на устройстве, советуем приобрести пластинчатый вид рекуператора с пластиковыми ребрами.
Способ самостоятельного расчета мощности приточно – вытяжной вентиляции
В первую очередь необходимо определить величину объема всех воздушных потоков, необходимого для создания комфортных условий. Это можно сделать несколькими способами:
- Можно произвести расчет, исходя из общей площади здания, не учитывая проживающих жильцов. Здесь применяется такая схема расчета – в течение часа, для каждого м 2 общей площади должно поступить 3 м 3 воздуха.
- Исходя из санитарных нормативов, для комфортного проживания, для каждого проживающего в помещении должно поступать в течение часа не менее 60 м 3 , для приходящих гостей необходимо добавить еще 20 м 3 .
- Исходя из строительных нормативов 2.08.01-89 года разработаны нормы кратности замены воздуха в помещении определенной площади в течение часа. Здесь расчет производится с учетов назначения зданий. Для этого необходимо определить произведение частоты полных замен воздушных масс и объема всего помещения или здания.
В заключение отметим.
Независимо от произношения слова вентиляция, по английски или других языках, главная задача приточно – вытяжной системы с рекуператором тепла – создание для находящихся в помещении людей комфортных условий. Поэтому, определившись с расчетом необходимой мощности и видом теплообменника, можно смело приступать к оснащению дома надежной системой вентиляции.
Для увеличения срока службы, в схему можно добавить фильтры для очищения воздуха. Но следует помнить – легче не допустить поломки, проводя своевременное обслуживание и уход, чем тратить средства на ремонт или покупку нового оборудования.
В связи с ростом тарифов на первичные энергоресурсы рекуперация становиться как никогда актуальна. В приточно-вытяжных установках с рекуперацией обычно применяются следующие типы рекуператоров:
- пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор;
- роторный рекуператор;
- рекуператоры с промежуточным теплоносителем;
- тепловой насос;
- рекуператор камерного типа;
- рекуператор с тепловыми трубами.
Принцип работы
Принцип работы любого рекуператор в приточно-вытяжных установках заключается в следующем. Он обеспечивает теплообмен (в некоторых моделях - и холодообмен, а также влагообмен) между потоками приточного и вытяжного воздуха. Процесс теплообмена может происходить непрерывно – через стенки теплообменника, с помощью хладона или промежуточного теплоносителя. Может теплообмен быть и периодическим, как в роторном и камерном рекуператоре. В результате выбрасываемый вытяжной воздух охлаждается, нагревая тем самым свежий приточный воздух. Процесс холодообмена в отдельных моделях рекуператоров проходит в теплое время года и позволяет снизить энергозатраты на системы кондиционирования воздуха за счет некоторого охлаждения подаваемого в помещение приточного воздуха. Влагообмен идет между потоками вытяжного и приточного воздуха, позволяя поддерживать в помещении комфортную для человека влажность круглогодично, без использования каких либо дополнительных устройств – увлажнителей и других.
Пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор.
Теплопроводящие пластины рекуперативной поверхности изготавливают из тонкой металлической (материал – алюминий, медь, нержавеющая сталь) фольги или из ультратонкого картона, пластика, гигроскопичной целлюлозы. Потоки приточного и вытяжного воздуха движутся по множеству небольших каналов, образованных этими теплопроводящими пластинами, по схеме противотока. Контакт и смешивание потоков, их загрязнение практически исключены. В конструкции рекуператора движущихся деталей нет. Коэффициент эффективности 50-80%. В рекуператора из металлической фольги из-за разницы температур потоков воздуха на поверхности пластин может конденсироваться влага. В теплое время года ее необходимо отвести в систему канализации здания по специально оборудованному дренажному трубопроводу. В холодное время есть опасность замерзания этой влаги в рекуператоре и его механического повреждения (разморозки). Кроме того, образовавшийся лед сильно снижает эффективность работы рекуператора. Поэтому рекуператоры с металлическими теплопроводящими пластинами требуют при эксплуатации в холодное время года периодической оттайки потоком теплого вытяжного воздуха или использования дополнительного водяного или электрического воздухонагревателя. При этом приточный воздух или совсем не подается, или подается в помещение в обход рекуператора через дополнительный клапан (байпас). Время оттайки составляет в среднем от 5 до 25 минут. Рекуператор с теплопроводящими пластинами из ультратонкого картона и пластика не подвержен обмерзанию, так как через эти материалы идет и влагообмен, но у него другой недостаток – его нельзя использовать для вентиляции помещений с высокой влажностью с целью их осушения. Пластинчатый рекуператор может устанавливаться в приточно-вытяжную систему как в вертикальном, так и в горизонтальном положении в зависимости от требований к размерам венткамеры. Пластинчатые рекуператоры самые распространенные из-за своей относительной простоты конструкции и дешевизны.
Роторный рекуператор.
Этот тип – второй по степени распространения после пластинчатого. Теплота от одного потока воздуха к другому передается через вращающийся между вытяжной и приточной секциями цилиндрический пустотелый барабан, называемый ротором. Внутренний объем ротора заполнен уложенной туда плотно металлической фольгой или проволокой, которая играет роль вращающейся теплопередающей поверхности. Материал фольги или проволоки тот же, что и у пластинчатого рекуператора - медь, алюминий или нержавеющая сталь. Ротор имеет горизонтальную ось вращения приводного вала, вращаемого электродвигателем с шаговым или инверторным регулированием. С помощью двигателя можно управлять процессом рекуперации. Коэффициент эффективности 75-90%. Эффективность рекуператора зависит от температур потоков, их скорости и частоты вращения ротора. Изменяя частоту вращения ротора, можно менять и эффективность работы. Замерзание влаги в роторе исключено, а вот смешивание потоков, их взаимное загрязнение и передачу запахов полностью исключить нельзя, так как потоки непосредственно контактируют друг с другом. Возможно смешивание до 3%. Роторные рекуператоры не требуют больших затрат электроэнергии, позволяют осушать воздух в помещениях с высокой влажностью. Конструкция роторных рекуператоров является более сложной, чем пластинчатых, а их стоимость и затраты на эксплуатацию более высокими. Тем не менее, приточно-вытяжные установки с роторными рекуператорами являются очень популярными благодаря их высокой эффективности.
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.
Теплоноситель чаще всего вода или водные растворы гликолей. Такой рекуператор состоит из двух теплообменников, соединенных между собой трубопроводами с насосом для циркуляции и арматурой. Один из теплообменников помещен в канал с потоком вытяжного воздуха и получает теплоту от него. Теплота через теплоноситель с помощью насоса и труб переносится в другой теплообменник, расположенный в канале приточного воздуха. Приточный воздух воспринимает это тепло и нагревается. Смешивание потоков в этом случае полностью исключено, но из-за наличия промежуточного теплоносителя коэффициент эффективности этого типа рекуператоров относительно низок и составляет 45-55%. На эффективность можно влиять с помощью насоса, воздействуя на скорость движения теплоносителя. Основное преимущество и отличие рекуператора с промежуточным теплоносителем от рекуператора с тепловой трубой в том, что теплообменники в вытяжной и приточной установках можно располагать на расстоянии друг от друга. Положение для монтажа теплообменников, насоса и трубопроводов может быть как вертикальным, так и горизонтальным.
Тепловой насос.
Относительно недавно появилась интересная разновидность рекуператора с промежуточным теплоносителем – т.н. термодинамический рекуператор, в котором роль жидкостных теплообменников, труб и насоса играет холодильная машина, работающая в режиме теплового насоса. Это своеобразная комбинация рекуператора и теплового насоса. Она состоит из двух хладоновых теплообменников – испарителя-воздухоохладителя и конденсатора, трубопроводов, терморегулирующего вентиля, компрессора и 4-х ходового клапана. Теплообменники размещены в приточном и вытяжном воздуховоде, компрессор необходим для обеспечения циркуляции хладона, а клапан переключает потоки хладагента в зависимости от сезона и позволяет переносить теплоту из вытяжного воздуха в приточный и наоборот. При этом приточно-вытяжная система может состоять из нескольких приточных и одной вытяжной установки большей производительности, объединенных одним холодильным контуром. При этом возможности системы позволяют нескольким приточным установкам работать в разных режимах (нагрев/охлаждение) одновременно. Коэффициент преобразования теплового насоса СОР может достигать значений 4,5-6,5.
Рекуператор с тепловыми трубами.
По принципу работы рекуператор с тепловыми трубами похож на рекуператор с промежуточным теплоносителем. Разница лишь в том, что в потоки воздуха помещают не теплообменники, а так называемые тепловые трубы или точнее термосифоны. Конструктивно это герметично закрытые отрезки медной оребренной трубы, заполненные внутри специально подобранным легкокипящим хладоном. Один конец трубы в вытяжном потоке нагревается, хладон в этом месте кипит и передает воспринятое от воздуха тепло на другой конец трубы, обдуваемый потоком приточного воздуха. Здесь хладон внутри трубы конденсируется и передает тепло воздуху, который нагревается. Полностью исключены взаимное смешивание потоков, их загрязнение и передача запахов. Подвижных элементов нет, трубы в потоки помещают только вертикально либо под небольшим уклоном, чтобы хладон двигался внутри труб от холодного конца к горячему за счет силы тяжести. Коэффициент эффективности 50-70%. Важное условие для обеспечения работы его работы: воздуховоды, в которые установлены термосифоны, должны располагаться вертикально друг над другом.
Рекуператор камерного типа.
Внутренний объем (камера) такого рекуператора разделена заслонкой на две половины. Заслонка время от времени движется, меняя тем самым направление движения потоков вытяжного и приточного воздуха. Вытяжной воздух нагревает одну половину камеры, затем заслонка направляет сюда поток приточного воздуха и он нагревается от нагретых стенок камеры. Этот процесс периодически повторяется. Коэффициент эффективности достигает 70-80%. Но в конструкции есть подвижные детали, в связи с чем существует большая вероятность взаимного смешивания, загрязнения потоков и передачи запахов.
Расчет эффективности рекуператора.
В технических характеристиках рекуперативных вентиляционных установок многих фирм-производителей приводят, как правило, два значения коэффициента рекуперации – по температуре воздуха и его энтальпии. Расчет эффективности работы рекуператора может быть произведен по температуре или по энтальпии воздуха. Расчет по температуре учитывает явное теплосодержание воздуха, а по энтальпии – учитывается еще и влагосодержание воздуха (его относительную влажность). Расчет по энтальпии считается более точным. Для расчета необходимы исходные данные. Их получают путем замера температуры и влажности воздуха в трех местах: в помещении (где вентиляционная установка обеспечивает воздухообмен), на улице и в сечении приточной воздухораспределительной решетки (откуда в помещение попадает обработанный наружный воздух). Формула для расчета эффективности рекуперации по температуре следующая:
Kt = (T4 – T1) / (T2 – T1) , где
- Kt – коэффициент эффективности рекуператора по температуре;
- T1 – температура наружного воздуха, oC;
- T2 – температура вытяжного воздуха (т.е. воздуха в помещении), оС;
- T4 – температура приточного воздуха, оС.
Энтальпия воздуха – это теплосодержание воздуха, т.е. количество теплоты, содержащейся в нем, отнесенное к 1 кг сухого воздуха. Энтальпию определяют с помощью i-d диаграммы состояния влажного воздуха, нанеся на нее точки, соответствующие замеренной температуре и влажности в помещении, на улице и приточного воздуха. Формула для расчета эффективности рекуперации по энтальпии следующая:
Kh = (H4 – H1) / (H2 – H1) , где
- Kh – коэффициент эффективности рекуператора по энтальпии;
- H1 – энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;
- H2 –энтальпия вытяжного воздуха (т.е. воздуха в помещении), кДж/кг;
- H4 – энтальпия приточного воздуха, кДж/кг.
Экономическая целесообразность применения приточно-вытяжных установок с рекуперацией.
В качестве примера возьмем технико-экономическое обоснование применения вентиляционных установок с рекуперацией в системах приточно-вытяжной вентиляции помещений автосалона.
Исходные данные:
- объект – автосалон общей площадью 2000 м2;
- средняя высота помещений 3-6 м, состоит из двух выставочных залов, офисной зоны и станции технического обслуживания (СТО);
- для приточно-вытяжной вентиляции указанных помещений были выбраны вентиляционные установки канального типа: 1 единица с расходом воздуха 650 м3/час и потребляемой мощностью 0,4 кВт и 5 единиц с расходом воздуха 1500м3/час и потребляемой мощностью 0,83 кВт.
- гарантированный диапазон наружных температур воздуха для канальных установок составляет (-15…+40) оС.
Для сравнения энергопотребления произведем расчет мощности канального электрического воздухонагревателя, которая необходима для подогрева наружного воздуха в холодное время года в приточной установке традиционного типа (состоящей из обратного клапана, канального фильтра, вентилятора и электрического воздухонагревателя) с расходом воздуха 650 и 1500 м3/час соответственно. При этом стоимость электроэнергии принимаем 5 рублей за 1кВт*час.
Наружный воздух необходимо нагреть от -15 до +20оС.
Расчет мощности электрического воздухонагревателя произведен по уравнению теплового баланса:
Qн = G*Cp*T, Вт , где:
- Qн – мощность воздухонагревателя, Вт;
- G - массовый расход воздуха через воздухонагреватель, кг/сек;
- Ср – удельная изобарная теплоемкость воздуха. Ср = 1000кДж/кг*К;
- Т – разность температур воздуха на выходе из воздухонагревателя и входе.
T = 20 – (-15) = 35 оС.
1. 650 / 3600 = 0,181 м3/сек
р = 1, 2 кг/м3 – плотность воздуха.
G = 0, 181*1, 2 = 0,217 кг/сек
Qн = 0, 217*1000*35 = 7600 Вт.
2. 1500 / 3600 = 0, 417 м3/сек
G = 0, 417*1, 2 = 0, 5 кг/ сек
Qн = 0, 5*1000*35 = 17500 Вт.
Таким образом, применение в холодное время года канальных установок с рекуперацией тепла вместо традиционных с использованием электрических воздухонагревателей позволяет уменьшить затраты электроэнергии при одном и том же количестве подаваемого воздуха более чем в 20 раз и тем самым позволяет снизить затраты и соответственно увеличить прибыль автосалона. Кроме этого, применение установок с рекуперацией позволяет уменьшить финансовые затраты потребителя на энергоносители на отопление помещений в холодное время года и на их кондиционирование в теплое время примерно на 50%.
Для большей наглядности произведем сравнительный финансовый анализ энергопотребления систем приточно-вытяжной вентиляции помещений автосалона, укомплектованных установками с рекуперацией тепла канального типа и традиционных установок с электрическими воздухонагревателями.
Исходные данные:
Система 1.
Установки с рекуперацией тепла расходом 650 м3/час– 1ед. и 1500 м3/час – 5ед.
Суммарная электрическая потребляемая мощность составит: 0,4 + 5*0,83 = 4,55 кВт*час.
Система 2.
Традиционные канальные приточно-вытяжные вентиляционные установки -1ед. с расходом 650м3/час и 5ед. с расходом 1500м3/час.
Суммарная электрическая мощность установки на 650 м3/час составит:
- вентиляторы – 2*0,155 = 0,31 кВт*час;
- автоматика и приводы клапанов – 0,1кВт*час;
- электрический воздухонагреватель – 7,6 кВт*час;
Итого: 8,01 кВт*час.
Суммарная электрическая мощность установки на 1500м3/час составит:
- вентиляторы – 2*0,32 = 0,64кВт*час;
- автоматика и приводы клапанов – 0,1 кВт*час;
- электрический воздухонагреватель – 17,5 кВт*час.
Итого: (18,24 кВт*час)*5 = 91,2 кВт*час.
Всего: 91,2 + 8,01 = 99,21кВт*час.
Принимаем период использования подогрева в системах вентиляции 150 рабочих дней в год по 9 часов. Получаем 150*9 =1350 часов.
Энергопотребление установок с рекуперацией составит: 4,55*1350 = 6142,5 кВт
Эксплуатационные затраты составят: 5 руб.*6142,5 кВт = 30712,5 руб. или в относительном (к общей площади автосалона 2000 м2) выражении 30172,5 / 2000 = 15,1 руб./м2.
Энергопотребление традиционных систем составит: 99,21*1350 = 133933,5 кВт Эксплуатационные затраты составят: 5 руб.*133933,5 кВт = 669667,5 руб. или в относительном (к общей площади автосалона 2000 м2) выражении 669667,5 / 2000 = 334,8 руб./м2.
Комфортный микроклимат в помещении невозможно организовать без хорошей вентиляционной системы. Пластиковые окна, двери и отделочные материалы делают дом настолько герметичным, что может привести к отсутствию естественной вентиляции, возникновению сырости и конденсата. А если учитывать общую загрязненность воздуха, то без эффективных воздушных фильтров просто не обойтись. В таких домах обязательно должна присутствовать система рекуперации воздуха для частных домов. Данное устройство приводится в действие приточно-вытяжной установкой, которая содержит рекуператор. Такой прибор не только обеспечит жилье свежим, очищенным воздухом, но и поможет снизить затраты на отопление.
Рекуператор для частного дома. Преимущества
Термин "рекуператор" в переводе с лат. означает возвращающий. Само устройство представляет собой теплообменник, который сохраняет тепло помещения и передает его входящему с улицы воздуху. Рекуперация - это метод вентиляции с минимальным расходом тепла. Такое устройство помогает сохранить до 70% тепла и возвратить его обратно в помещение.
Основные преимущества:
- Низкий уровень шума
- Отсутствие необходимости открывания окон
- Возможность установки в конструкцию подвесного потолка
- Экономия расходов на отопление и кондиционирование
- Удобство и наличие дополнительных функций
Автоматическая настройка интенсивности воздушных потоков делает использование устройств не только безопасным, но и комфортным.
Как выбрать рекуператор вентиляции?
Все современные вентустановки используют один и тот же принцип работы - обеспечивают приток воздуха в дом, очищая его от пыли и примесей. Такие системы могут отличаться: габаритами, классом очистки, производительностью, комплектацией и наличием дополнительных функций.
Установки с электрическим теплообменником имеют встроенный роторный рекуператор с КПД 80% и пульт ДУ. В устройствах с водяным нагревателем есть возможность управления скоростью и температурой входящего воздушного потока. Такие вентустановки более популярны, чем с электрическими теплообменниками.
Учитывая минимальное энергопотребление рекуператор для частного дома цена на который вполне доступна, расходы на установку системы вентиляции очень быстро окупятся. А если еще учесть несомненную пользу для здоровья и общего самочувствия, то выбор в пользу ПВУ с рекуператором становится очевидным.
Вентиляция в помещениях может быть естественной, принцип действия которой основан на природных явлениях (самопроизвольный тип) или на воздухообмене, обеспечиваемом специально выполненными отверстиями в здании (организованная вентиляция). Однако в данном случае, несмотря на минимальные материальные затраты, зависимость от сезона, климата, а также отсутствие возможности очищать воздух не позволяют полностью удовлетворить потребности людей.
Приточно-вытяжная вентиляция, воздухообмен
Искусственная вентиляция позволяет обеспечить находящимся в помещениях более комфортные условия, но ее устройство требует определенны х финансовых вложений. Она к тому же достаточно энергозатратна . Чтобы скомпенсировать плюсы и минусы обоих видов вентиляционных систем чаще всего используется их комбинирование.
Любая ис кусственная вентиляционная система по своему назначению подразделяется на приточную или вытяжную. В первом случае оборудование должно обеспечивать принудительную подачу воздуха в помещение. При этом отработанные воздушные массы выводятся наружу естественным путем.
Видео — Приточно вытяжная вентиляция с рекуперацией в квартире
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.