Приточно-вытяжная установка: схема приточной вентиляционной системы

Естественная система циркуляции воздуха часто дает сбои – ее производительность зависит от природных факторов и использования герметичных стеклопакетов. Этих недостатков лишена принудительная вентиляция.

Для нормализации воздухообмена применяется приточно-вытяжная установка – практичное и эффективное решение. Многообразие климатического оборудования позволяет выбрать модель для конкретных условий эксплуатации.

Составляющие элементы принудительной вентиляции

Приточно-вытяжной модуль – главный компонент вентиляционной системы с побуждением. Установка обеспечивает нормированную циркуляцию воздуха в замкнутом пространстве – подачу чистых потоков и вывод отработанных масс.

Вентиляционный модуль представляет комплекс оборудования, заключенного в единый корпус (моноблочный агрегат) или собранного из наборных элементов.

Схема устройства принудительной вентсистемы: 1 – приточно-вытяжной модуль (ПВУ), 2 – воздуховоды, воздухозаборные решетки, переходники, 3 – распределители воздушных струй, 4 – блок автоматики

Конструкция приточно-вытяжного агрегата в обязательном порядке включает следующие элементы:

1. Вентилятор. Базовый комплектующий для работы искусственной системы воздухообмена. В ПВУ с разветвленной сетью воздуховодов устанавливаются радиальные вентиляторы, поддерживающие высокий напор воздуха. В портативных ПВУ допустимо применение осевых моделей.
2. Воздушный клапан. Устанавливается за наружной решеткой и предотвращает поступление воздуха извне при выключенной системе. При его отсутствии зимой в помещение будут просачиваться холодные потоки
3. Воздуховоды. В системе задействованы две линии каналов: один – подача, а второй – выброс воздуха. Обе сети проходят через ПВУ. К первому воздуховоду подключается приточный вентилятор, ко второму, соответственно, вытяжной.
4. Автоматика. Работа установки регулируется встроенной системой автоматики, реагирующей на показатели датчиков и заданные пользователем параметры.
5. Фильтры. Для очистки поступающих масс применяется комплексная фильтрация. На входе приточного воздуховода размещается фильтр грубой чистки, его задача – удержание пуха, насекомых и частиц пыль.

Основное назначение первичной очистки – защита внутренних компонентов системы. Для более «тонкой» фильтрации перед воздухораспределителями устанавливаются фотокаталитический, угольный или другой тип барьера.

Устройство ПВУ на примере модели Вентс ВУТ с рекуперацией и нагревателем. В конструкции предусмотрен байпас для защиты теплообменника в зимнее время

Некоторые комплексы оснащаются дополнительным функционалом: охлаждение, кондиционирование, увлажнение, многоступенчатая система очистки и ионизации воздуха.

Принцип работы приточно-вытяжного комплекса

Рабочий цикл ПВУ основывается на двухконтурной схеме транспортировки. Весь процесс вентилирования можно разбить на несколько этапов:

1. Забор воздухопотока с улицы, его очистка и подача к распределителям через воздуховод.
2. Поступление загрязненных масс в вытяжной канал и их последующая транспортировка к выходной решетке.
3. Выброс отработанных струй наружу.

Схема циркуляции может дополняться стадиями передачи тепловой энергии между двумя потоками, дополнительным нагревом входящего воздуха и т.д.

Работа ПВУ. Обозначения на рисунке: 1 – приточно-вытяжной модуль, 2 – подача свежего воздуха, 3 – забор «отработки», 4 – выброс использованных воздушных масс наружу

Работа принудительной системы обеспечивает комплекс преимуществ по сравнению с естественным воздухообменом:

• поддержание заданных показателей – датчики реагируют на смену в атмосфере и подстраивают режим работы ПВУ;
• фильтрация входящего потока и возможность его обработки (нагрев, охлаждение, увлажнение);
• экономия расходов на отопление – актуально для устройств с рекуперацией.

К недостаткам использования ПВУ относятся: дороговизна вентиляционного комплекса, сложность монтажа после окончания ремонтно-строительных работ и шумовой эффект. В моноблочных установках последний минус устранен благодаря использованию шумоизолированного корпуса.

Типы установок: особенности устройства и эксплуатации

Стоимость, производительность, энергопотребление зависят от функциональных возможностей ПВУ. Многообразие моделей условно делится на такие группы: установки с рекуперацией, агрегаты с подогревом и кондиционированием. Отдельная категория – «мобильные» аппараты.

Приточно-вытяжной модуль с рекуператором

Принудительная вентсистема кроме описанных выше достоинств имеет и значимый недостаток – существенное увеличение тепловых потерь. Вместе с отработанным воздухом «улетучивается» и выработанное отопительной системой тепло. Издержки составляют порядка 60%. Решение проблемы – передача энергии от отводимого воздухопотока приточному.

Частичное возмещение тепла осуществляется в рекуператоре – модуль с теплообменником и вентилятором для продвижения разнонаправленных потоков. Обмен энергией происходит через стенки теплообменника – воздушные струи не смешиваются

На сегодняшний день, большинство приточно-вытяжных установок изготавливаются с рекуператорами. Несмотря на дороговизну оборудования, целесообразность рекуперативной системы экономически обоснована.

Значения КПД «теплообменника»:

• 30-60% — низкий уровень теплового возмещения;
• 60-80% — хороший показатель эффективности;
• свыше 80% — высококачественный теплообмен.

Интересно, что даже наличие рекуператора с КПД в 30% экономически выгодней ПВУ базовой комплектации без теплообменника. Средний срок окупаемости рекуперативной вентустановки – до 5-ти лет.

Эффективность ПВУ, схема движения воздухопотока, расход электроэнергии и цена модуля зависят от конструктива рекуператора. Различают несколько видов теплообменников:

• роторный;
• пластинчатый;
• тепловые трубки;
• камерный модуль;
• глеколевый агрегат.

Широкую распространенность получили первые две модели.

Роторный рекуператор. В корпусе ПВУ размещен цилиндрический вращающийся теплообменник с пластинами из гофрированного металла. По ходу работы отсеки попеременно заполняются разнонаправленными потоками воздуха.

Зона с «отработкой» нагревается, после прокрутки барабана тепло передается вновь поступающим холодным массам, собранным в смежном канале

Возмещение тепла составляет 60-90%. Дополнительные преимущества:

• частичный возврат влаги;
• экономный расход электроэнергии.

Скорость вращения барабана можно регулировать, тем самым выбирая интенсивность воздухообмена и уровень КПД.

Аргументы против барабанной модификации:

• подмес «отработки» к свежему потоку – 3-8%;
• частичная передача запахов обратно в помещение;
• акустический напор от вращающегося ротора;
• необходимость регулярного обслуживания движущихся элементов;
• большие габариты.

За счет сложности механизма ПВУ с роторным рекуператором стоят дороже пластинчатых модификаций.

Пластинчатый теплообменник. Воздуховоды «встречаются» в герметичном блоке с множеством каналов. Отсеки разделены теплопроводящими перегородками.

Образованные пути размещены в перекрестном направлении – в зоне турбулентности эффективность теплообмена возрастает. Происходит одновременное охлаждение/нагрев перегородок кассеты рекуператора с обеих сторон

Аргументы «за»:

• подача чистого воздуха без примеси «отработки»;
• доступная стоимость;
• простота настройки и надежность модуля – нет подвижных элементов.

КПД пластинчатого преобразователя – до 70%. Главный минус – образование конденсата и появление наледи в вытяжном канале зимой. Работа в режиме «разморозки» (перенаправление теплого потока в обход кассеты) понижает КПД системы на 20%.

Энергосберегающие агрегаты с подогревом

Одной рекуперации зачастую недостаточно для полноценной компенсации температурной разницы встречных потоков. Эту функцию берет на себя встроенный калорифер. Кроме того, элемент защищает теплообменник от промерзания.

В ПВУ используются два вида нагревателей:

• водяные;
• электрические.

Водяной подогрев. В корпусе принудительной вентустановки размещен радиатор с трубками, по которым циркулирует теплоноситель. Змеевик имеет оребрение для увеличения площади контакта с проходящими струями воздуха.

Пример устройства ПВУ с нагревателем (Vents ВУТ 1000 ВГ): 1 – водяной радиатор, 2 – рекуператор, 3 и 4 – вентиляторы подачи и вытяжки соответственно

Жидкостный нагревательный элемент вступает в работу, если на выходе из рекуператора подаваемый воздух холоднее заданной температуры.

Электрический нагреватель. Установки с электрокалорифером способны прогревать подаваемый воздух до более высоких температур, чем «водяные» модификации. Однако электрический нагреватель требовательней к условиям работы:

• скорость воздухопотока – 2 м/с и более;
• температура подаваемого воздуха в пределах 0-30°С, влажность – до 80%;
• перед ТЭНом рекомендовано устанавливать дополнительный фильтр.

По сравнению с водным подогревом электрический модуль, в плане эксплуатации, дороже – возрастают платежи за электроэнергию.

Управление калорифером осуществляется от центрального блока управления. Обязательно наличие таймера работы и опции отключения прибора при перегреве

Комплексы с кондиционированием

Отдельные модели совмещают в себе опции принудительной вентиляции и кондиционирования. Все элементы собраны в единый теплоизоляционный комплекс. Яркий пример многофункциональной техники – серия установок «Климат».

Конструкция климатического агрегата: 1 – фильтры, 2 – вентиляторы двусторонней направленности, 3 – компрессор фреоновой цепи, 4 – электронагреватель, 5 – водяной калорифер, 6 – теплообменники, 7 – автоматика, 8 – корпус

В схеме присутствует реверсивный тепловой насос – заправленный герметичный фреоновый контур, соединенный с теплообменниками на вытяжном и приточном канале.

Работа ПВУ с кондиционированием происходит в двух режимах:

1. Охлаждение. Теплообменник на приточном воздуховоде выступает испарителем и понижает температуру поступающего воздуха. В свою очередь теплообменник-конденсатор охлаждается прохладным воздухом, идущим с помещения.
2. Нагрев. Рекуператор вытяжного воздуховода отдает тепло «отработки» свежим воздушным массам. На выходе из ПВУ перед подачей в дом возможен дополнительный нагрев воздуха.

Режим функционирования задается автоматически благодаря регуляторам и датчикам, считывающим параметры атмосферы.

Портативная безканальная установка

Интересное решение для замкнутых пространств – приточные мобильные вентиляционные установки с возможностью очистки, нагрева, охлаждения воздуха. Отличительные особенности портативных модулей:

• отсутствие громоздких воздуховодов;
• установка внутри вентилируемого помещения;
• компактные габариты и возможность монтажа в течение 2-3 часов;
• многофункциональность: приток, обработка и вывод воздушных масс;
• невысокий уровень шума – в пределах 35 дБ;
• отсутствие сквозняков.

Для обустройства децентрализованной вентиляции необходим монтаж портативной ПВУ в каждой отдельном помещении.

Схема мобильной ПВУ: 1,3 – шумоглушитель, 2 – отсек рекуперации и вентиляции, 4 – электрический калорифер, 5 – угольный фильтр, 6 – фильтрующий элемент тонкой очистки, 7 – фильтр предварительной чистки, 8 – жалюзийный клапан, 9 – электрический привод

Безканальные вентустановки используется преимущественно в общественных зданиях (лекционные, тренажерные, учебные залы и т.п.).

Разновидности по способу монтажа

Возможны три варианта установки вентиляционного модуля:

• напольный;
• настенный;
• «подшивной».

Напольный монтаж характерен для высокопроизводительных и громоздких вентагрегатов с расходом воздуха от 8000 куб.м/ч. Несмотря на наличие виброизоляции вентиляционных секций для установки объемных модулей требуется прочное основание.

Настенные модели отличаются небольшой производительностью – до 1500 куб.м/ч и компактными размерами. Монтаж осуществляется посредством анкерного крепления к стене, подсоединение воздуховодов сверху. Агрегат может размещаться в техническом помещении (балкон, санузел, гардеробная).

Модули подшивного или подвесного крепления – наиболее популярны. Как правило, техника имеет канальное исполнение и предназначена для монтажа под потолком

Основное преимущество подвесных моделей – скрытый монтаж. Однако для установки агрегата в эксплуатируемом помещении придется частично «задействовать» высоту потолков.

Основные параметры выбора вентустановки

Обустройство комплекса циркуляции воздуха требует капитальных инвестиций и немалых трудозатрат. Поэтому подход к выбору «сердца» вентсистемы базируется на точных расчетах и анализе ряда параметров.

Оценка и расчет технических характеристик

Прежде всего, следует определиться с подходящими значениями производительности и статического давления.

Производительность. Расчет установки основывается на нормах воздухообмена по СНиП, назначении помещения, площади обслуживания и количестве проживающих.

Необходимо выполнить два вычисления (по количеству людей и кратности воздухообмена), сравнить показатели и выбрать наибольшее значение.

Нормы расхода воздуха из расчета на одного человека: типовой показатель – 60 куб.м/ч, в состоянии покоя – 30 куб.м/ч. Регламентированная кратность воздухообмена: 1-2 – для жилых зданий, 2-3 – офисы, торговые центры

Пример определения производительности (L) для дома на заданных условиях:

• количество членов семьи – 3 человека;
• площадь дома – 70 кв.м;
• высота потолков – 3 м.

Формула 1. Расчет по числу проживающих.

L=N*norm

Где:

• N – количество жильцов;
• norm – расход воздуха (не меньше 40 куб.м/ч).

L=3*40=120 куб.м/ч.

Формула 2. Расчет по кратности воздухообмена.

L=S*H*n

Где:

• S – площадь;
• H – высота;
• n – нормированный показатель воздухообмена.

L=70*3*1,5=315 куб.м/ч.

Вывод: для обеспечения достаточной циркуляции воздуха требуется установка производительностью не меньше 315 куб.м/ч.

Типовые показатели вентустановок:

• 100-500 куб.м/ч – квартиры и отдельные помещения;
• 500-2000 куб.м/ч – частные домовладения, коттеджи;
• 1000-10000 куб.м/ч – производственные здания, цеха, офисы.

Статическое давление. Величина показывает давление, создаваемое вентилятором для оказания сопротивления на пути циркуляции воздуха. Точный расчет статического напора требует учета сопротивления всех элементов сети. «Ручное» вычисление без соответствующего опыта выполнить сложно. Специалисты задействуют программный комплекс типа MagiCad.

Усредненные значения давления при скорости воздухопотока 3-4 м/с: квартиры 50-150 кв.м – 75-100 Па, коттеджи 150-350 кв.м – 100-150 Па

Приведенные данные актуальны именно для модульных вентустановок, а не наборных комплексов, где в учет надо брать понижение давления на воздушном клапане, калорифере, фильтре и прочих составляющих.

Кроме обозначенных параметров следует оценить:

1. Энергоэффективность. Для каждой из возможных моделей надо рассчитать затраты на электричество на 1 год с учетом режима работы зимой и летом. Класс энергопотребления указывает соотношение затраченной энергии к объему произведенного тепла.
2. КПД рекуператора. Следует сопоставить значения КПД в различных режимах работы ПВУ. Высокий показатель эффективности у теплообменников с двойной пластинчатой кассетой и промежуточной зоной – КПД достигает 70-90%.
3. Мощность нагревателя. Типовой показатель для бытовых вентустановок – 3-5 кВт.

Лучше отдавать предпочтение моделям с возможностью автоматического понижения скорости вентилятора для корректировки нагрузки на сеть.

Уровень шума и степень фильтрации

Акустическая мощность показывает насколько «громкой» будет работа собранной установки. Звуковой эффект определяют две величины:

• LwA – степень акустической мощности;
• LpA – уровень звукового давления.

Давать оценку реальной «шумности» следует по первому показателю. Разные производители могут измерять акустическую мощность по различным методикам, поэтому одни и те же значения иногда имеют отличительный результат на практике.

Действенный метод оценить «звучание» установки – тестирование технике в демонстрационном зале. Допустимое значение шума в жилом помещении – 25-45 дБ

Качество поступающего воздуха зависит используемой системы очистки. Возможные ступени фильтрации:

• барьер от крупной уличной пыли, шерсти и пуха – грубая очистка фильтрами G4, G3 с эффективностью 90%;
• защита от мелкой пыли в 1 мкм – класс фильтрации F7-F9;
• абсолютная чистка, обеспечивающая барьер от частиц 0,3 мкм – HEPA-фильтры (H10-H14), эффективность – 99,5%.

Для жилых домов достаточно первых двух ступеней чистки. Высокоэффективная фильтрация применяется в медучреждениях, помещениях для производства лекарственных препаратов, продуктов питания, электроники.

Удобство эксплуатации: необходимый функционал

Бытовые ПВУ оснащаются встроенной системой автоматики, пультом управления, ЖК-дисплеем с выводом всех параметров воздухообмена. Кроме базовых опций (регулировка скорости вентилятора, температуры) приветствуется наличие практичных функций.

Таймер. Сценарное управление позволит оптимизировать режим работы на определенное время суток или день недели.

Для точной регулировки желательно выбирать устройства с вентилятором на 5 и более скоростей, а также с часами реального времени без сброса при отключении питания

Рестарт. Возможность автоматического включения и сохранения заданных параметров в случае сбоя электропитания.

Индикатор загрязненности фильтра. Удобная опция – оповещение о замене фильтрующего элемента. Высокотехнологичные модели оборудуются датчиками изменения давления на входе воздушного фильтра – при загрязнении перепад давления повышается.

Самодиагностика. Любая техника со временем выходит из строя. Полезно, если автоматика «оповещает» о возникшей неисправности – это поможет своевременно установить и устранить проблему.

Выводы и полезное видео по теме

Энергосберегающая вентсистема с рекупераций подвесного типа Daikin VAM/800FB:

Устройство, особенности и технология монтажа портативного приточно-вытяжного модуля Vents Micro 60/А3:

ПВУ 400 от Ventrum c электрическим нагревателем и роторным рекуператором:

Обустройство вентиляции с помощью приточно-вытяжного модуля используется в разных по назначению и метражу помещениях. Обеспечение качественного воздухообмена зависит от грамотного расчета и выбора климатического оборудования. Если есть сомнения в собственных силах, то для определения параметров и разработки проекта лучше обратиться к профессионалам.