Лідер інженерних систем в Україні

EXSYS – Excellent Engineering Systems

Головна / Різне / Система вентиляції з рекуперацією тепла: норми, переваги використання рекуперації

Система вентиляції з рекуперацією тепла: норми, переваги використання рекуперації

Який повітрообмін має бути в квартирах, приватних будинках?

Основними показниками для створення проекту вентиляційної системи є норми витрати повітря, що надходить в приміщення, та кратність повітрообміну. Вентиляційна система повинна виконувати подачу повітря для комфортного перебування людей у приміщенні.

Повітрообмін у приміщенні розраховується, виходячи з наступної формули: 

L = V пом * Kр (м3/ч),

Де,

L– об’єм повітря для повного повітрообміну М3/ч;

V пом – об’єм приміщення, що розраховується, м3;

Кр – кратність повітрообміну, що базується на таблиці кратності.

Визначення об’єму приміщення виконується за наступною формулою:

V (м3) = A * B *H

Де,

А — ширина приміщення в метрах;

У — довжина приміщення в метрах;

Н — висота приміщення в метрах.

Необхідна кількість повітря на людину за нормативними документами:

20 м3/час на одну людину — при незначній фізичній активності;

45 м3/час на одну людину — при легкій фізичній активності;

60 м3/час на одну людину — при важкій фізичній роботі.

Обладнання для реалізації системи вентиляції підбирається виходячи з отриманих показників за цими формулами.

Для чого зволожувати та обігрівати повітря у приміщенні?

Людина проводить більшу частину свого життя у приміщенні. Тому, мікроклімат у приміщенні дуже важливий для нашого здоров’я, оскільки він  впливає і на здоровий спосіб життя, і на високий рівень життєдіяльності. Важливо відзначити — не лише температура повітря, а і вологість відіграють велику роль у приватному будинку/квартирі.

Інтенсивність, з якою повітря вбирає вологість, залежить від температури. Чим холодніше повітря, тим менше вологості воно може ввібрати, і навпаки – чим тепліше повітря, тим більше вологості вбирається. Оптимальний вміст вологості в приміщенні складає 9,2 г води на м2 повітря. При кімнатній температурі 21 ℃ це відповідає рівню відносної вологості 50%. У холодну пору року, особливо в зимові місяці, відносна вологість повітря знижується до недопустимих показників – менше 30%. Повітря з вулиці в опалювальний період при температурі -5 ℃ потребує додаткового 1,2 л води на годину в приміщенні приблизно 21℃  при відносній вологості 50%.

Рівень вологості нижче 40% призводить до висихання слизових оболонок, що підвищує сприйнятливість до інфекційних хвороб, оскільки сухе повітря негативно впливає на функцію очищення внутрішніх поверхонь дихальних шляхів. Підтримуючи рівень відносної вологості в приміщенні в діапазоні від 40% до 60%, вдається досягти комфортного мікроклімату, а саме:

  • знижується концентрація пилу в повітрі
  • активізується захист шкіри від мікробів, значно знижується тривалість життя бактерій і вірусів
  • знижується рівень неприємних запахів та накопичення електростатичних зарядів у приміщенні.

Але, потрібно враховувати, що в приміщенні, де показник відносної вологості перевищує 70%, людина себе відчуває не комфортно внаслідок зниження рівня поглинання кисню кров’ю. Так само високий рівень вологості може призвести до збільшення цвілі в закритих приміщеннях.

Що таке рекуперація і в чому переваги використання вентиляції з рекуперацією?

Сучасним і практичним способом створення комфортного мікроклімату та необхідного повітрообміну в приватних будинках/квартирах є механічна припливно-витяжна вентиляція з рекуперацією тепла. Такий тип вентиляції передбачає використання припливно-витяжної установки з утилізацією тепла, припливних і витяжних повітропроводів, повітрозабірних пристроїв.

Рекуперація – в перекладі з латинської мови – зворотнє отримання, повернення.

Рекуперація – це повернення частини енергії для повторного її використання в тому ж технологічному процесі.

Вентиляція з рекуперацією тепла

Більше всього споживання енергії в приміщенні відбувається такими системами як вентиляція, кондиціонування або опалення. Щоб не витрачати даремно такі об’єми енергії, ми рекомендуємо використовувати рекуперацію в системі вентиляції, таким чином мінімізуючи витрати на енергію вентиляційним обладнанням, а також економія на опаленні в приміщенні. Рекуперація має на увазі звичайний обмін теплом між припливним та витяжним повітрям.

Розглянемо на прикладі: 

Взимку припливне повітря з вулиці при мінусовій температурі наприклад -40 градусів, по нормах повинен нагріватися до +20 градусів, тобто до кімнатної температури та подаватися в приміщення. Тепле забруднене повітря, яке має температуру +20 або +22 градусів видаляється з приміщення витяжкою.

Припустимо, необхідно обігріти 1000 м3 повітря до +40 градусів – потрібно буде витратити 14,4 кВт енергії.

У теплу пору року, влітку під час роботи кондиціонерів на вулицю видаляється відпрацьоване, але прохолодне повітря, а в приміщення припливною вентиляцією подається гаряче повітря з вулиці, яке зазвичай має температуру +35 або +40 градусів і його знову потрібно буде охолодити, витративши енергію.

Для того, щоб система припливно-витяжної вентиляції була економною – рекомендується використовувати рекуператори, які можуть бути в комплекті з вентустановкою або докупатися окремо.

Припливно-витяжна вентиляція з рекуперацією тепла: типи установок, їх особливості

Рекуператор – це пристрій або теплообмінник (відкритого типу), який використовується для використання тепла витяжних газів, в якому обмін тепла між теплообмінниками відбувається безперервно через стінку, що розділяє їх. Тобто, перед тим, як видалити витяжне повітря назовні, в рекуператорі забирається з нього тепло, яке потім використовується для нагріву припливного повітря в холодну пору року. Такі системи дозволяють економити до 90% енергії, яка використовується для нагріву зовнішнього холодного повітря.

Повітря при попаданні в рекуператор не перемішується, оскільки потоки розділені тонкими стінками з пластин. За рахунок різниці температур припливного і витяжного повітря теплообмін відбувається через стінки, і тепле відпрацьоване повітря віддає тепло холодному припливному повітрю.  За допомогою рекуператора припливне повітря може підігріватися від 14 градусів до 20 градусів, залежно від зовнішньої температури.

Як зрозуміти ефективність рекуператора – це взнати його ККД – тобто який відсоток тепла може забрати рекуператор з повітря, яке віддаляється з приміщення. Зазвичай ККД рекуператорів вагається в межах 30%-95%. От чого залежить ККД рекуператора?

Звичайно, чим більше ККД, тим істотніше буде економія. ККД рекуператора залежить від конструкції рекуператора і наявності калорифера – нагрівального елементу (водяного або електро), який і здійснює догрів повітря до необхідних показників.

Розглянемо типи рекуператорів: 

  • Пластинчасті рекуператори

Припливно-витяжні установки з пластинчастими рекуператорами дозволяють зменшити витрати на підігрівання припливного  повітря на 60-70%. У основі таких пристроїв лежить пластинчастий перехресно-потоковий рекуператор – пакет тонких металевих пластин, листів пластика або спеціально обробленої целюлози, між якими залишені проміжки. Повітря, що видаляється з приміщення, проходить в кожному другому проміжку між пластинами, а зовнішнє повітря, що поступає в приміщення, проходить через решітку каналів. Рекуператори з пластинами з целюлози мають ще особливість вирівнювати концентрацію водяної пари в припливному, та витяжному повітрі (здатність осушувати або зволожувати припливне повітря). Завдяки цьому влітку можна помітно скорочувати тривалість роботи системи кондиціонування повітря. Окрім рекуператора, в корпусі припливно-витяжної установки є припливний та витяжний вентилятори, фільтри, які забезпечують очищення повітря від пилу, електронагрівач та інші елементи. Контроль температури здійснюється за допомогою системи автоматичного регулювання потужності за показниками датчика температури, встановленого в потоці повітря, яке подається в приміщення.

Пластинчастий рекуператор

При використанні припливно-витяжних установок з перехресно-потоковим рекуператором найбільші енерговитрати досягаються при плюсовій і невеликій мінусовій температурі зовнішнього повітря.  При температурі -3…-8  ℃ між пластинами рекуператора може утворитися лід, що призведе до зменшення ефективності роботи системи – в каналі перед входом в установку вмонтовується електронагрівач  або керована заслінка та обвідний канал (байпас).

  • Роторні рекуператори

У роторних рекуператорах теплообмін відбувається за допомогою ротора, який постійно обертається між припливним і витяжним каналами. Ротор – це короткий циліндр, заповнений по черзі навитими плоскими та гофрованими стрічками, між якими утворені дрібні повітропроникні канали (вічка). Під час обертання ці вічка по черзі опиняються то в гарячому, то в холодному потоці.  У гарячому потоці вічка відбирають тепло і нагріваються. Теплообмінники, в яких теплообмінна поверхня по черзі контактує з потоками, називається регенеративними теплообмінниками або регенераторами теплоти.

Ефективність роторних рекуператорів в системі припливно-витяжної вентиляції досягає 80-85%.

Роторний рекуператор

Припливно-витяжні установки з роторним рекуператором можуть використовуватися без попереднього підігрівання повітря. Окрім цього, завдяки високому коефіцієнту  використання тепла в припливно-витяжній установці з роторним рекуператором часто можна не використовувати навіть штатний повітронагрівач. На півдні України, а також  в середній смузі країни, в приватних будинках з індивідуальним опаленням, яке забезпечує надлишок теплоти, додаткове підігрівання припливного повітря може не знадобитися  протягом всього року. Коли температура зовнішнього повітря зменшитися на стільки, що ефективності теплообмінника, що обертається, стане недостатньо, автоматика трохи зменшить витрати припливного повітря.

Небезпека появи льоду у вічках роторного теплообмінника виникає лише при температурі зовнішнього повітря нижче -20 ℃. Розморожування пристрою відбувається двома способами – в апаратах нового покоління за допомогою регулювальника частоти зменшується швидкість оборотності ротора, або зупинка припливного вентилятора і закриття заслінки всмоктування зовнішнього повітря.

Використання припливно-витяжної системи вентиляції з рекуперацією тепла на сьогоднішній день є одним з основних методів енергозбереження в приватних будинках і квартирах.