Система рекуперации воздуха | Вам на пользу!
Просмотрено: 2 231
Всем известно что любое закрытое помещение, в котором находятся люди, нуждается в проветривании, но иногда проветривать помещение достаточно часто бывает не возможно. В холодное время года, когда открыты окна в режиме проветривания, быстро уходит тепло, а это приводит к лишним затратам на отопление. В летнее время года многие пользуются кондиционерами, но вместе со свежим (при проветривании) проникает и горячий воздух с улицы. Чтобы уравновесить температуру и сделать воздух более свежим, придумано такое устройство, как система рекуперации воздуха (рекуператор). В зимнее время она позволяет не потерять комнатное тепло, а в летнюю жару не дает проникнуть в помещение горячему воздуху.
Что такое система рекуперации воздуха?
В переводе с латинского, слово рекуператор означает — обратное движение, получение или возвращение, касательно воздуха подразумевается возврат тепловой энергии, которая уносится с воздухом через систему вентиляции.
В системе рекуперации воздуха происходит воздухообмен между помещением и улицей. Прогретые воздушные массы, проходя через прибор, частично прогревают входящий поток. Это не простое проветривание комнаты при помощи форточки, когда всё тепло безвозвратно теряется. Рекуперация – способ вентиляции с экономным расходом тепла.
В устройство встроен теплообменник, который сохраняет комнатное тепло и отдает его входящему воздуху. Прибор воздухообмена состоит из двух камер. Двигаясь сквозь эти камеры, воздушные потоки не перемешиваются. Теплообменник накапливает тепло от одного потока и передаёт его другому. Такой прибор может сохранить до семидесяти процентов тепла, возвращая его в помещение.
Вентиляция с рекуперацией тепла выгодна в первую очередь владельцам частных коттеджей с индивидуальной системой отопления. Они несут расходы за каждый киловатт тепловой энергии, поэтому реально смогут ощутить экономию от использования этого устройства.
Система рекуперации воздухаСистема рекуперации воздуха для квартиры может быть, не настолько актуальна в плане экономии.
Но есть и другая польза от применения этого устройства: оно эффективно очищает поступающий с улицы воздух от вредных для здоровья городских примесей и аллергенов. Фильтры в рекуператоре эффективно задерживают частицы пыльцы и пыли.
Система рекуперации воздуха обновляет атмосферу в доме каждые пару часов, обеспечивая доступ отфильтрованного воздуха, подогретого зимой и прохладного – летом.
Классификация устройств
Рекуператоры отличаются схемами движения теплоносителей и по конструкции, а также по своему назначению. Есть несколько типов рекуператоров:
- Пластинчатые
- Роторные
- Водные
- Устройства, которые можно размещать на крыше.
Пластинчатые рекуператоры
Они считаются самыми распространенными, поскольку цена их невысокая, но они достаточно эффективные. Теплообменник, расположенный внутри устройства состоит из одной или нескольких пластин из меди или алюминия, пластика, очень прочной целлюлозы, они находятся в неподвижном состоянии.
Воздух, попадая в устройство, проходит через ряд кассет и не смешивается, в процессе работы происходит одновременный процесс охлаждения и подогрева.
Устройство очень компактное и надежное, оно практически не выходит из строя. Рекуператоры пластинчатого типа функционируют без потребления электроэнергии, что является немаловажным преимуществом. Среди недостатков устройства — в морозное погоды пластинчатая модель работать не может, влагообмен невозможен из-за обмерзания вытяжного устройства. Его вытяжные каналы собирают конденсат, который замерзает при минусовой температуре.
Пластинчатый рекуператор с керамическими пластинамиЕсть ли недостатки у пластинчатых рекуператоров
В устройствах данного типа потоки воздуха как бы разрезаются пластинами. Эти приточно-вытяжные системы рекуперации, помимо множества преимуществ, о которых пойдет речь дальше, имеют и один недостаток: с той стороны, где выходит вытяжной воздух, на пластинах образуется наледь.
Проблема объясняется просто: в результате того, что теплообменная пластина и вытяжной воздух имеют разные температуры, образуется конденсат, который, собственно, и превращается в наледь. Через замерзшие пластины воздух начинает проходить с огромным сопротивлением, и производительность вентиляции резко падает, а процесс рекуперации практически останавливается, до момента полного оттаивания пластин.
Процесс можно сравнить с тем, как если бы из морозильной камеры достали бутылку лимонада. Стекло в миг покрылось бы сначала белой пленкой, а затем — каплями воды. Можно ли бороться с проблемой обмерзания рекуператора? Специалисты нашли выход, установив в системах вентиляции с рекуперацией специальный клапан-байпас. Как только пластины покрываются слоем наледи, байпас открывается, и приточный воздух какое-то время идет в обход кассеты рекуператора, поступая в помещение практически без нагрева. При этом, пластины рекуператора довольно быстро размораживаются за счет удаляемого вытяжного воздуха, а образовавшаяся вода собирается в дренажной ванне.
Ванна соединена с дренажной системой, выходящей в канализацию, и весь конденсат сливается туда. Рекуператор снова начинает эффективно работать, а воздухообмен восстанавливается.
Когда кассета размораживается, клапан снова закрывается, однако и тут есть одно «но». Когда воздух не поступает в теплообменник, обходит его, экономия энергии сводится к минимуму. Связано это с тем, что приточный воздух, как правило, кроме пластин теплообменника, догревает встроенный калорифер — точно такой же, какой имеется в простых приточных установках, но значительно меньшей мощности. Как с этим справляться? Можно ли бороться с наледью, чтобы не терять деньги?
Приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуперацией тепла
Производители систем рекуперации воздуха нашли решение этой серьезной проблемы. Благодаря изобретению новой технологии, влага, что оседает на стенках теплообменника со стороны выходящего воздуха, начинает впитываться в них и переходить на сторону приточного воздуха — увлажняя его.
Таким образом, практически вся влага, находящаяся в удаляемом воздухе, попадает обратно в помещение. За счет чего возможен этот процесс? Такого эффекта инженеры добились, создав кассеты из гигроскопичной целлюлозы. Кроме того, многие приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла из гигроскопичной целлюлозы не имеют байпасов и не подключаются к дренажной системе с ванной и водопроводом. Всю влагу утилизируют потоки воздуха, и она остается, практически полностью в помещении. Итак, используя в рекуператоре теплообменник из целлюлозы больше не нужно использовать байпас и направлять воздух в обход пластинам рекуператора.
В итоге эффективность системы рекуперации удалось поднять до 90%! А это означает, что приточный воздух с улицы будет на 90% нагреваться за счет выходящего воздуха. При этом рекуператоры без проблем могут работать даже на морозе, до -30 градусов Цельсия. Такие установки отлично подходят для жилых помещений, квартир, загородных домов и коттеджей, сохраняя и поддерживая необходимую влажность и воздухообмен зимой и летом, они создают и поддерживают необходимый микроклимат в помещении круглый год, экономя при этом не малые деньги.
Однако следует помнить, что рекуператоры с целлюлозными теплообменниками как и все остальные, способны обмерзать, что со временем может привести к выходу из строя теплообменной кассеты. Для того, чтобы полностью исключить возможность обмерзания, необходимо устанавливать защиту от обмерзания. Так же при всех своих положительных качествах рекуператоры с бумажным теплообменником, нельзя использовать для помещений с повышенным содержанием влаги, в частности, для вентиляции бассейна. Для влажных помещений, в том числе и для бассейнов необходимо использовать приточно-вытяжные вентиляционные установки с пластинчатым рекуператором из алюминия.
Система рекуперации воздуха с роторным рекуператором
Такое устройство работает от электроэнергии, его лопасти от одного или двух роторов должны вращаться во время работы, после чего происходит движение воздуха. Обычно они имеют цилиндрическую форму с пластинами, плотно установленными и барабаном внутри Вращать их заставляют потоки воздуха, вначале выходит комнатный воздух, а затем, меняя направление, воздух поступает обратно с улицы.
Следует отметить , что роторные устройства имеют больше размеры, но КПД у них гораздо выше, чем у пластинчатых. Они отлично подходят для больших помещений — залов, торговых центров, больниц, ресторанов, поэтому для дома их покупать нецелесообразно. Среди минусов стоит отметить дорогое содержание таких устройств, поскольку они потребляют много электроэнергии, их непросто установить из-за громоздкости, стоят они дорого. Для монтажа необходима вентиляционная камера из-за больших размеров роторного рекуператора.
Рекуператор водяной и размещаемый на крыше
Рециркуляционные устройства переносят тепловую энергию в приточный теплообменник с помощью нескольких теплоносителей — воды, антифриза и др. Данное устройство очень похоже по производительности на пластинчатые рекуператоры, но отличается тем, что очень напоминает водяную систему отопления. Недостатком является невысокий КПД и частое техобслуживание.
Водяной рекуператорРекуператор, который можно разместить на крыше экономит пространство в комнате.
Его КПД составляет максимум 68%, он не нуждается в эксплуатационных затратах, все эти качества можно отнести к преимуществам такого типа. Минусом является то, что такой рекуператор сложно монтировать, для него необходима специальная система крепления. Чаще всего такой тип используют для объектов промышленного назначения.
Система рекуперации воздуха
В любом жилом доме должна быть спроектирована и смонтирована естественная вентиляция, но на нее всегда влияют погодные условия, в зависимости от времени года, от этого зависит сила проветривания. Если зимой в мороз вентиляционная система работает эффективно, то в летнее время она практически не функционирует.
Герметичность жилого дома можно снизить путем улучшения естественной вентиляции, но она будет давать ощутимый результат только в холодное время года. Здесь есть и отрицательная сторона, например, из жилого дома будет уходить тепло, а поступающий холодный воздух потребует дополнительного обогрева.
Чтобы такой процесс вентиляции не был слишком затратным для хозяев дома, нужно использовать тепло воздуха, отводимое из помещения. Необходимо сделать принудительную циркуляцию воздуха. Для этого делается разводка сети приточных и вытяжных воздуховодов, затем установить вентиляторы. По ним будет подаваться воздух в отдельные помещения и такой процесс не будет связан с погодными условиями. Специально для этого устанавливается теплообменник в месте пересечения воздушных масс свежих и загрязненных.
Что дает рекуператор воздуха?
Система рекуперации позволяет свести к минимуму процент смешивания поступающего и вытягиваемого воздуха. Разделители, которые есть в устройстве, осуществляют это процесс. За счет передачи границе энергии потока происходит теплообмен, струи будут проходить параллельно либо перекрестно. Система рекуперации воздуха имеет много положительных характеристик.
- Специального типа решетки на входе воздушных потоков удерживают пыль, насекомых, пыльцу и даже бактерии с улицы.
- В помещение поступает очищенный воздух.
- Из помещения уходит загрязненный воздух, в котором могут быть вредные компоненты.
- Кроме циркуляции происходит очищение и утепление приточных струй.
- Способствует более крепкому и здоровому сну.
Положительные свойства системы дают возможность применять ее в помещениях различного типа для создания более комфортных температурных условий. Очень часто они используются в промышленных помещениях, где необходима вентиляция большого пространства. В таких местах необходимо поддерживать постоянную температуру воздуха, с этой задачей справляются роторные рекуператоры, которые могут работать при температуре до +650оС.
Как сделать систему рекуперации своими руками, можно прочесть здесь.
Какая температура воздуха будет после рекуператора зимой и летом
Есть довольно простой способ самим посчитать, какой же температуры будет попадать воздух в помещение после рекуператора.
На сколько эффективно будет прогреваться приточный воздух и будет-ли он вообще подогреваться? Что будет происходить с воздухом в рекуператоре летом?
Зима
На картинке видно, что уличный воздух равен 00С, эффективность рекуператора равна 77% при этом, температура воздуха попадающего в помещение равна 15,40С. А на сколько прогреется воздух, если температура на улице будет например -200С? Существует формула расчета приточного воздуха для рекуператора в зависимости от его эффективности, температуры воздуха на улице и в помещении:t(после рекуператора)=(t(внутри помещения)-t(на улице))xK(КПД рекуператора)+t(на улице)
Для нашего примера получается: 15,40С=(200С-00С)х77%+00С Если температура за окном -200С, в помещении +200С, эффективность рекуператора 77%, то температура воздуха после рекуператора составит: t=((20-(-20))х77%-20=10,80С. Но это конечно теоретический расчет, на практике температура будет немного меньше, около +80С.
Лето
Аналогично рассчитывается температура воздуха после рекуператора летом:
t(после рекуператора)=t(на улице)+(t(внутри помещения)-t(на улице))xK(КПД рекуператора)
Для нашего примера получается: 24,20С=350С+(210С-350С)х77%
Почему от вытяжной вентиляции старого типа давно пора отказаться
Почему традиционная естественная вытяжная вентиляция, которая долгие годы устанавливалась в частных домах, квартирах и зданиях, — больше не эффективна? Дело в том, что в этом случае через рамы, дверные проемы и щели должно происходить непрерывное проникновение воздуха в помещение, но в случае установки герметичных пластиковых стеклопакетов, приток воздуха сильно сокращается и в результате естественная вытяжная система вентиляции перестает нормально функционировать.
Для того, чтобы в помещениях температура воздуха была комфортной, в зимний период воздух требуется нагревать, на что в нашей стране, владельцем жилья затрачиваются огромные средства, т.
к. холода в нашей стране длятся 5-6 месяцев. И хотя отопительный сезон — короче, все равно на обогрев приточного воздуха уходят огромные ресурсы. Однако на этом недостатки естественной вытяжной вентиляции не заканчиваются. С улицы в помещение попадает не только холодный, но и грязный воздух, а также периодически возникают сквозняки. Контролировать объем этих воздушных потоков нет возможности. Получается, что из-за несбалансированной вентиляции на ветер в буквальном смысле слова выбрасываются огромные деньги, потому что люди вынуждены платить за нагрев воздуха, который через пару минут улетает в трубу. Так как цены на энергоносители растут год от года, неудивительно, что вопрос об уменьшении затрат на отопление рано или поздно возникает у каждого бережливого человека, который не хочет за свой счет «отапливать улицу».
Какая система рекуперации воздуха лучше
Сегодня в продаже имеются системы рекуперации воздуха разных фирм производителей, отличающиеся по многим пунктам: принципу работы, эффективности, надежности, экономии и т.
д. Давайте посмотрим на наиболее популярные типы рекуператоров и сравним их преимущества и недостатки.
1. Пластинчатый рекуператор с алюминиевым теплообменником.Цена такого рекуператора достаточно низкая, по сравнению с другими типами рекуператоров, что несомненно является одним из его преимуществ. В устройстве потоки воздуха не смешиваются, их разделяет алюминиевая фольга. Из минусов следует назвать не высокую производительность при низких температурах, т.к. теплообменник периодически обмерзает и должен часто оттаивать. Логично, что затраты на электроэнергию повышаются. Не желательно так же их устанавливать и в жилых помещениях, т.к. в зимний период в процессе работы рекуператора, удаляется вся влага из воздуха помещения и требуется его постоянное увлажнение. Основным преимуществом алюминиевых пластинчатых рекуператоров является то, что их можно устанавливать для вентиляции бассейнов.
2. Пластинчатый рекуператор с теплообменником из пластика. Преимущества — те же, что и у предыдущего варианта, однако КПД — выше благодаря свойствам пластмассы.
3. Пластинчатый рекуператор с теплообменником из целлюлозы и одинарной кассетой. Несмотря на то, что потоки воздуха разделяются перегородками из бумаги, влага спокойно пропитывает стенки теплообменника. Важным преимуществом является то, что в помещение обратно попадает и сбереженное тепло и влага. Из-за того, что теплообменник практически не подвержен обмерзанию, не тратится время на его оттаивание, значительно увеличивается эффективность устройства. Если говорить о недостатках, то они — таковы: рекуператоры этого типа нельзя устанавливать в бассейнах, а также в любых других помещениях, где наблюдается избыточная влажность. Помимо этого рекуператор нельзя использовать для осушения. Очень часто, такие рекуператоры устанавливаются для вентиляции в квартире.
4. Роторный рекуператор. Отличается высоким КПД, однако этот показатель все же остается ниже, чем если бы использовалась пластинчатая установка с двойной кассетой. Отличительной особенностью является низкое потребление энергии.
Что до недостатков, то отметим такие моменты, так как встречные воздушные потоки у роторного рекуператора разделены не идеально, в приточный воздух попадает небольшое количество удаляемого из помещения воздуха (пусть и незначительное). Само устройство стоит довольно дорого, т.к. используется сложная механика. Наконец, роторный рекуператор должен обслуживаться чаще, чем другие приточно-вытяжные установки и его установка во влажных помещениях не желательна.
Как выбрать приточно-вытяжную установку с рекуператором
Первым делом задайте продавцу следующие вопросы:
1. Какая фирма выпускает продукцию? Что о ней известно? Сколько лет на рынке? Какие ходят отзывы?
2. Какова производительность системы рекуперации воздуха? Эти данные могут рассчитать специалисты, к которым вы обратитесь за консультацией, в том числе и специалисты нашей компании. Для этого вы должны указать точные параметры помещения, желательно предоставить планировку квартиры, офиса, загородного дома, коттеджа и т.
д.
3. Каким будет сопротивление системы воздуховодов потокам воздуха после установки конкретной модели? Эти данные также должны рассчитывать проектировщики для каждого отдельного случая. При расчетах учитываются все диффузоры, изгибы воздуховода и многое другое. Модель и мощность рекуператора подбирается с учетом так называемой «рабочей точки» — соотношения расхода воздуха и сопротивления воздуховодов.
4. К какому классу энергопотребления относится система рекуперации воздуха? Во сколько обойдется содержание системы? Сколько можно экономить электроэнергии? Это нужно знать для того, чтобы просчитать траты на отопительный сезон.
5. Чему равняется заявленный Коэффициент Полезного Действия установки и реальный? КПД рекуператоров зависит от того, какой будет разница температур в помещении и снаружи. Также на этот показатель влияют такие параметры, как: тип теплообменной кассеты, влажность воздуха, компоновка системы в целом, правильность размещения всех узлов и т.д.
Давайте посмотрим, как может рассчитываться КПД для разных типов рекуператоров.
— Если теплообменник пластинчатого рекуператора изготовлен из бумаги, то КПД составит, в среднем, 60-70%. Установка не промерзает, точнее — это случается крайне редко. Если теплообменник нужно разморозить, то система сама снижает на какое-то время производительность установки.
— Пластинчатый алюминиевый теплообменник демонстрирует высокий КПД — до 63%. А вот рекуператор окажется менее производительным. КПД здесь будет равняться 42-45%. Связано это с тем, что теплообменник должен часто оттаивать. Если же вы хотите устранить обмерзание, то придется использовать гораздо больше электроэнергии.
— Роторный рекуператор показывает высокий КПД в том случае, если обороты ротора регулирует «автоматика», руководствуясь показателями температурных датчиков, которые устанавливаются и в помещении, и на улице. Роторные рекуператоры то же подвержены обмерзанию, в результате чего, снижается КПД так же, как и у пластинчатых рекуператоров, сделанных из алюминия.
Заключение
Необходимый баланс свежего и чистого воздуха с нормальной влажностью сможет обеспечить система приточной и вытяжной вентиляции.
Установив рекуператор можно решить многие проблемы, связанные также с экономией энергетических ресурсов.
Выбирая для своего дома рекуператор воздуха, необходимо учитывать площадь жилого помещения, степень влажности в нем и назначение устройства. Обязательно стоит обратить внимание на стоимость устройства и возможность установки, его КПД, от которого будет зависеть качество вентиляции всего дома.
Сбалансированная вентиляция с HRV и ERV
«Строить плотно, вентилировать правильно» — фраза, которая становится все более привычной для высокопроизводительных строителей. Это означает, что по мере того, как дома становятся плотнее и лучше изолированы, потребность в хорошо спроектированной механической вентиляции становится все более острой.
В простейшем случае это означает использование кухонных и ванных вентиляторов для удаления влажного или насыщенного твердыми частицами воздуха. В этом подходе только с вытяжкой наружный воздух попадает в здание через щели в ограждении здания.
Приточная вентиляция работает наоборот: вентиляторы приносят в дом свежий воздух, но не имеют специального пути для выхода застоявшегося воздуха из помещения. Оба эти подхода экономичны, но имеют недостатки.
Более эффективным вариантом является приточно-вытяжная система вентиляции, в которой поступающий воздух компенсируется равным объемом выходящего воздуха, что поддерживает давление воздуха в здании близким к нейтральному. Строители и проектировщики, которые специализируются на суперизолированных домах с очень низким уровнем утечки воздуха, теперь, вероятно, будут включать в планы вентиляторы с рекуперацией тепла или энергии. Эти механические системы схожи тем, что имеют сердцевину, через которую проходит как входящий, так и выходящий воздух для передачи энергии и, в случае ERV, влаги.
В вентиляторе с рекуперацией тепла, или HRV, происходит обмен тепловой энергией через ядро. Это то, что инженеры называют «чувственным теплом». Зимой вытяжной воздух передает часть своей тепловой энергии входящему свежему воздуху, что снижает большую часть потерь энергии, которые в противном случае имели бы место.
В вентиляторе с рекуперацией энергии, или ERV, происходит обмен явным теплом, а также обмен влагой или «скрытое тепло». (Эти системы также называются вентиляторами с рекуперацией энтальпии.) Как зимой, так и летом ERV предназначены для поддержания более комфортного уровня влажности в помещении.
Вентилятор нового поколения заменяет обычное ядро ERV тепловым насосом. Агрегаты обеспечивают обогрев и охлаждение, а также вентиляцию, поэтому они принципиально отличаются от устройств, направленных в основном на подачу свежего воздуха с минимальными потерями энергии. Двумя такими продуктами являются Build Equinox CERV и Minotair Pentacare.
«Вентиляция — это хорошо, но она представляет собой очень, очень большой поток энергии для непрерывного нагрева, охлаждения, увлажнения или осушения потока воздуха, поступающего снаружи», — говорит Брайан Олт, старший инженер-конструктор Positive Energy, консалтинговая фирма по механическим системам. «HRV и ERV помогают уменьшить количество потребляемой энергии плюс, они могут фильтровать ее, поэтому вы можете уловить большую часть важных вещей до того, как они попадут в дом».
Существует более дюжины производителей, которые предлагают ERV или HRV (или и то, и другое) покупателям в США, включая известные бренды вентиляции, такие как Broan, Fantech, Panasonic и RenewAire, а также компании, которые могут быть немного менее знакомы Американские домовладельцы, такие как Zehnder, швейцарская компания, производящая высококачественные системы ComfoAir. (Институт домашней вентиляции, отраслевая торговая группа, ведет список производителей на своем веб-сайте, который доступен здесь.)
Системы распределения воздуха для HRV и ERV сильно различаются. На одном конце шкалы находятся системы, которые включают в себя специальные приточные и вытяжные каналы для ключевых комнат в доме. Это обеспечивает постоянный и хорошо распределенный источник чистого наружного воздуха, но при относительно высокой стоимости. Другие системы менее сложны и могут даже использовать существующие воздуховоды HVAC для распределения наружного воздуха. Сквозные приборы обеспечивают свежий воздух для одной комнаты.
Затраты на установку системы в типичном помещении площадью 2000 кв. футов. варьируется от 3000 долларов или меньше до почти 10 000 долларов за систему высокого класса с более сложными воздуховодами. (Сами устройства намного дешевле: от менее 1000 до почти 4000 долларов США за топовую модель.)
Основы работы системыСердцем ERV или HRV является металлический корпус с четырьмя портами. . Внутри сердцевина теплообменника выглядит как гофрированный картон и позволяет входящему и выходящему воздуху пересекаться, фактически не смешиваясь. Сердечники HRV, сказал Олт в телефонном разговоре, довольно просты и состоят из алюминия или другого легкого металла с хорошими свойствами теплопередачи.
«Они не очень эффективны, — сказал он, — но рейтинг их эффективности составляет от 50%-60% до 95% в зависимости от размера, марки и интенсивности воздушного потока, проходящего через них».
ERVS становится сложнее. Вместо основного алюминиевого теплообменника ERV обычно имеет сердцевину, сделанную из полимера, залитого влагопоглотителем, материалом, который поглощает влагу. Материал сердцевины пропускает некоторое количество влаги, хотя он по-прежнему воздухонепроницаем, поэтому воздушные потоки не смешиваются. По словам Олта, этот тип сердечника с поперечным потоком распространен в жилых помещениях, где скорость воздушного потока ниже 250-300 кубических футов в минуту (CFM). Кроме того, в коммерческих зданиях, офисных зданиях и школах становится более практичным использование вращающегося колеса с влагопоглотителем.
Зимой ERV помогает воздуху в помещении удерживать влагу. Теплообменник также нагревает поступающий свежий воздух.
В соответствии с требованиями ASHRAE по вентиляции в доме площадью 2000 кв. футов с тремя спальнями. По словам Олта, в доме обычно нужна система с производительностью 90–100 кубических футов в минуту. Рекуперация явного тепла в HRV составляет в среднем около 70%. В ERV происходит рекуперация определенного количества явного тепла, и, кроме того, скрытая рекуперация обычно составляет от 40% до 60%, поэтому примерно половина разницы влажности в двух воздушных потоках будет проходить через сердцевину.
«Это заметное количество скрытой энергии, когда у вас есть законная разница между уровнями влажности внутри помещения и уровнями влажности снаружи», — сказал Олт. «На севере зимой четыре или пять месяцев в году на улице сухо как кость. Летом иногда примерно так же, как и внутри дома. Дальше на юг все перевернуто».
Во влажных районах страны — на юго-востоке США — использование ERV летом не приводит к снижению влажности в помещении. ERV фактически увеличит относительную влажность в помещении, потому что наружный воздух не теряет всю свою влагу по пути в помещение. Но проблема была бы хуже, если бы был установлен HRV, потому что в HRV отсутствует перенос влаги. Даже несмотря на то, что уровень влажности будет повышаться при работе ERV, застоявшийся воздух в помещении выбрасывается и поступает свежий наружный воздух. Осушитель или кондиционер могут справиться с избыточной влажностью.
По словам Олта, ядра ERV со временем забиваются маслом, клетками кожи, волосами и пылью и должны заменяться каждые 4–12 лет.
Менее сложное ядро HRV должно работать в течение нескольких десятилетий без какого-либо серьезного обслуживания. Когда он запылится, домовладелец может просто очистить его сжатым воздухом.
Ключ, однако, может заключаться в регулярной замене фильтров, а не в каких-либо неотъемлемых недостатках конструкции сердечника, которые ограничивают срок их службы. В этом выпуске BS* + Beer Show, вышедшем в эфир прошлой осенью, Энрико Бонилаури из EMU, консалтинговой фирмы Passive House, отметил, что единственными движущимися частями в HRV или ERV являются вентиляторы, поэтому изнашиваться не так уж и много, а сердечники может прослужить десятилетиями при условии своевременной замены фильтров.
Бонилаури также отметил, что показатели рекуперации тепла для многих моделей могут быть завышены, поскольку тепло, выделяемое вентиляторами внутри устройства, может быть ошибочно отнесено на счет рекуперации тепла. По его словам, в блоках, не сертифицированных Институтом пассивного дома, заявленные коэффициенты рекуперации тепла должны быть снижены на 12%.
Исследователи и журналисты пролили много чернил на вопрос о том, что лучше — HRV или ERV.
По словам Джеки Доннер, генерального директора Ventilating Institute, решение сводилось к тому, где вы живете. Исторически HRV чаще использовались в домах с более холодным климатом, потому что главной заботой было количество тепловой энергии, которую можно было бы сэкономить. Влажность рассматривалась как второстепенная проблема. Самые эффективные устройства на рынке улавливают более 80% тепла выходящего воздушного потока и передают его входящему воздуху — в очень холодных условиях это большой плюс. ERV обычно используются в местах с жарким и влажным летом, потому что они переносят часть влаги из воздуха в помещении в выходящий воздух, тем самым делая относительную влажность в помещении более приемлемой, чем это было бы с HRV.
Но в этом споре нет ничего простого. Например, есть хорошие аргументы в пользу использования ERV в холодном северном климате.
Холодный воздух содержит меньше влаги, чем теплый воздух, поэтому зимой наружный воздух очень сухой. Когда его вносят в дом без какой-либо попытки спасти влагу от выходящего воздушного потока, воздух в помещении может стать неприятно сухим.
То, как это происходит, зависит от размера дома, количества и поведения жильцов, а также от того, насколько тесным является дом. В небольших домах с очень небольшой утечкой воздуха и большим количеством людей высокая влажность в помещении может стать проблемой зимой. HRV может сделать его более комфортным. Но большой протекающий дом в холодном климате может уже быть очень сухим зимой, поэтому ERV поможет предотвратить его пересыхание. Другими словами, не существует простой формулы, подходящей для каждого дома и любого климата.
(Для подробного обсуждения переменных, влияющих на принятие этого решения, прочитайте эту статью Мартина Холладея. Хотя ей уже более десяти лет, ее основы не изменились.)
Доннер говорит, что, хотя HRV исторически доминировали на рынке, особенно в Канаде, ситуация меняется. «Сегодня и в будущем ERV все больше и больше используются в США», — сказал Доннер в электронном письме. «Похожая ситуация происходит в Канаде».
В прошлом ERV были дороже, чем HRV, но этот разрыв сокращается, и дизайнеры осознают важность улавливания влажности зимой, сказал Доннер, что дает ERV преимущество даже в тех областях, где когда-то господствовали HRV.
Ник Агопян, вице-президент по продажам и маркетингу RenewAire, поднял еще два вопроса. В телефонном разговоре он сказал, что HRV сложнее установить. Они должны быть ориентированы только в одном направлении, чтобы дренажи конденсата работали должным образом (ERV могут быть установлены в любом направлении). Он добавил, что в холодную погоду HRV чаще замерзают, что требует цикла разморозки.
Компания RenewAire, которая начала свою деятельность как компания по производству солнечной энергии в 1970-х годах, а затем занялась вентиляцией, в начале 1980-х, чтобы сосредоточиться на общей энергии, а не только на ощутимой энергии. Компания не производит HRV. «Раньше ERV составляли 25% [рынка], а HRV обычно составляли 75%, теперь это сместилось, — сказал Агопян, — потому что в конце концов они стоят примерно по той же цене, и они работают в целом, а не во всех аспектах». чем на чувственном аспекте передачи энергии».
«HRV используется для экономии энергии, — сказал он, — но ERV также используется для уменьшения капитальных затрат на оборудование [кондиционирования воздуха или осушения]. Если мы собираемся снизить температуру, мы можем уменьшить размер оборудования. Но если влажность остается прежней, а вам все равно нужно осушить, вы не можете уменьшить размеры. Все, что вы делаете, — это экономите часть этой энергии, но ваше капитальное оборудование по-прежнему должно быть того же размера, и ему приходится много работать, чтобы осушить этот воздух».
Теплопередача в ERV обычно не так хороша, как в HRV, сказал он. И по мере того, как характеристики скрытой энергии ERV увеличиваются за счет увеличения толщины загруженной влагопоглотителем мембраны, тепловые характеристики снижаются. Но на национальном уровне тенденция, похоже, поворачивается в сторону ERV.
«При выборе между ERV и HRV большую часть времени следует принимать ERV», — говорит Эллисон Бейлс III, консультант из Джорджии. «В теплом и влажном климате ERV обеспечивает меньшую влажность наружного воздуха, чем HRV. (ERV не является осушителем. Он все равно увеличивает скрытую нагрузку в доме.) В жарком и сухом климате HRV сделает ваш уже сухой воздух еще более сухим. В холодном климате подача наружного воздуха без влагообмена может привести к чрезвычайно низкой влажности зимой. Только в условиях мягкого климата, таких как западное побережье Северной Америки, HRV имеет смысл. . . иногда.»
В электронном письме Бейлз добавил, что еще одним фактором, который следует учитывать, является заполняемость.
«Чем выше плотность людей в помещении, тем больше вам может понадобиться осушить воздух с помощью HRV», — сказал он. «Например, в небольшой герметичной квартире или кондоминиуме с двумя или тремя людьми может быть слишком влажно с ERV».
Бейлс продолжил: «Еще одна причина, по которой люди выбирают HRV, заключается в том, что они более эффективно передают тепло, чем ERV. Что хорошего в высокоэффективной вентиляции, если вы в конечном итоге выращиваете плесень? Основной способ сделать выбор между ERV и HRV — это понять потребности в контроле влажности в вентилируемом помещении».
Бесканальные HRV и ERV Некоторые производители предлагают HRV и ERV со сквозной стенкой, предназначенные для небольших помещений. К ним относятся Zehnder ComfoAir 70 ERV, Panasonic WhisperComfort ERV, Lunos e2 и eGO, а также TwinFresh Comfo RB-1-50. Эти бесканальные вентиляторы перемещают относительно небольшие объемы воздуха, поэтому они лучше всего подходят для небольших помещений.
Например, модель Zehnder имеет максимальную производительность 35 кубических футов в минуту, в то время как Lunos e2 рассчитана только на 22 кубических футов в минуту.
Как минимум два из них имеют керамический сердечник, служащий для тепло- и влагообмена, и вентилятор, меняющий направление. Вытяжной воздух нагревает сердцевину, а когда вентилятор вращается в противоположном направлении, входящий воздух возвращает это тепло (а в некоторых случаях и влагу). Lunos e2 устанавливаются попарно и работают на противоположных циклах вытяжки и подачи, что, по словам производителя, обеспечивает сбалансированную вентиляцию.
Эти устройства намного дешевле, чем модели для всего дома, требующие некоторых воздуховодов. Но поскольку они имеют меньшую пропускную способность по воздуху, может потребоваться установка нескольких из них, чтобы обеспечить рекомендуемую скорость вентиляции для всего дома.
Это может дорого обойтись.
Растущее воздействие лесных пожаров на Западе и неумолимое распространение COVID-19 поднимают другие вопросы о качестве воздуха в помещениях и здоровье населения. Фильтры для входящего воздуха могут помочь снизить уровень опасных частиц, особенно тех, которые имеют диаметр 2,5 микрона, называемых PM2,5, а также другого мусора, который часто встречается в уличном воздухе. Фильтры MERV-13 являются типичными, но более эффективные фильтры HEPA могут быть заменены, когда условия наружного воздуха особенно неблагоприятны. Подача свежего воздуха в дом разбавляет оставшиеся загрязняющие вещества, но фильтры следует регулярно проверять.
Согласно этой статье, опубликованной прошлой осенью исследователями из Гарвардского университета им. Т.Х. Чанская школа общественного здравоохранения. Это говорит о том, что ERV могут быть более полезными зимой в районах с холодным климатом, потому что они помогают поддерживать влажность выше, чем это было бы в противном случае.
Хотя HRV имеет более высокую тепловую эффективность, в некоторых ситуациях HRV может сделать воздух в помещении слишком сухим зимой.
ASHRAE предлагает подробное руководство по эксплуатации ERV во время пандемии в этом документе, опубликованном в прошлом году.
Расшифровка требований к скорости потокаОпределение количества свежего воздуха, которое должна обеспечивать система вентиляции, может вызвать головную боль даже у специалистов. «Это сложно», — признал Крамер Силкуорт из Baukraft Engineering в вышеупомянутом выпуске BS*+ Beer. IRC требует, чтобы здания с коэффициентом утечки воздуха менее 5 ACH50 имели механическую вентиляцию всего дома, но стандарты в отношении того, насколько именно, развиваются.
Эталоном является стандарт AHSRAE 62.2. В версиях до 2013 года требовалось 0,01 кубических футов в минуту вентиляционного воздуха на квадратный фут плюс 7,5 кубических футов в минуту на человека; со стороны вытяжки потребовалось 25 кубических футов в минуту для непрерывной вентиляции на кухнях (100 кубических футов в минуту подается с перерывами) и 20 кубических футов в минуту в ванной для непрерывной работы вентиляторов (50 кубических футов в минуту для периодической работы).
В версиях 62.2, опубликованных после 2013 года, требования к приточному воздуху резко возросли, в то время как минимумы вытяжного воздуха на кухне следовали новому графику, в зависимости от того, использовалась ли вытяжка. К пассивному дому предъявляются более высокие требования.
Ученые-строители разделились во мнении, были ли эти изменения хорошей идеей. Некоторые эксперты утверждали, что даже старые требования были слишком высокими, поскольку они приводили к повышенной влажности в помещении во влажном климате.
Суть не может быть абсолютной, даже для таких инженеров, как Силкворт, которые постоянно работают со спецификациями системы. Его подход заключается в том, чтобы как минимум использовать скорость вентиляции, требуемую кодом, в любой юрисдикции, в которой он работает. К этому он любит добавлять еще от 25% до 50% емкости, по крайней мере, в режиме повышения.
«Это во многом зависит от того, что происходит в этом здании и что делают его обитатели», — сказал он по телефону.
«Трудно выделить какую-то одну конкретную формулу для поддержания хорошего качества воздуха. Чем больше свежего воздуха, тем лучше, особенно сейчас со всеми проблемами COVID, но к этим системам нужно добавить затраты энергии и особенно контроль влажности. Так что, пока у нас не будет бесплатного осушения, обогрева, охлаждения и фильтрации во всех этих системах, это своего рода битва между этими двумя факторами — вам нужно достаточно, но не слишком много, и действительно трудно сказать, каковы эти уровни».
Систему следует ввести в эксплуатацию после ее установки, чтобы убедиться, что она работает в соответствии с проектом, сказал он, и фильтры следует регулярно менять.
Другой вопрос, должны ли системы работать постоянно или с перерывами. В старых системах используются односкоростные вентиляторы и простые элементы управления. По словам Силкворта, при прерывистой работе система эффективно работает с переменной скоростью без затрат и сложности двигателей с переменной скоростью и средств управления.
Однако двигатели с регулируемой скоростью становятся все более распространенными. Они могут быть рассчитаны на пиковый спрос (форсированный режим), но большую часть времени работают на 75% мощности. Эти системы тише и эффективнее, но они по-прежнему имеют пиковую мощность, которая может понадобиться в течение нескольких часов в день.
На вопрос о том, лучше ли работают непрерывно работающие системы вентиляции для обеспечения качества воздуха в помещении, Силкворт ответил: «Да, но если у вас есть система циклической вентиляции, которая включается и выключается каждые 15 минут, я не думаю, что 15 минут простоя — это собирается убить качество вашего воздуха в какой-либо заметной степени, если только мы не говорим о плотно заполненном конференц-зале или что-то в этом роде. Если бы между циклами были часы, это было бы проблемой».
Компромиссом между более дешевыми системами с односкоростными двигателями и более дорогими системами с двигателями с переменной скоростью являются двухскоростные вентиляторы, которые становятся все более распространенными, сказал он, добавив: «Если бы это могло быть стандартным вариантом, это было бы отличный.
»
Свежий воздух может распространяться по дому одним из многих способов. Как описано в этой статье, опубликованной Building Science Corp., простейшей является «одноточечная» система с одним приточным и одним вытяжным воздуховодом. Вытягивание воздуха из главной спальни втягивает свежий воздух из других источников. Когда нет центрального кондиционера, этот тип системы недорог, но он не обеспечивает равномерного распределения вентиляционного воздуха по всему дому. В ванных комнатах и кухнях потребуется точечная вентиляция.
Эта простая система имеет один приточный и один вытяжной воздуховод, а также точечную вентиляцию на кухне и в ванной комнате. Чертеж предоставлен Building Science Corp. В многоточечной системе свежий воздух подается в спальни и основные жилые помещения, а застоявшийся воздух поступает из мест общего пользования, таких как прихожая, кухня и ванные комнаты (вытяжка зоны приготовления пищи с помощью HRV).
/ERV не рекомендуется). Building Science Corp. говорит, что эти полностью канальные системы представляют собой передовой опыт и являются наиболее эффективными, но и самыми дорогими. Они также эффективны там, где нет центрального кондиционера.
Вентиляционная установка также может стать частью распределительной системы. Свежий воздух направляется через HRV/ERV на сторону подачи кондиционера, как показано на схеме ниже. Возвраты к системе обработки воздуха проходят через фильтр, а другие воздуховоды вытягивают застоявшийся воздух из помещения и направляют его в HRV/ERV. Эти системы также означают распространение по всему дому и имеют умеренную стоимость. Вариантом является подача отработанного воздуха для HRV/ERV непосредственно из обратного ствола кондиционера, при этом весь свежий воздух подается через воздуховоды кондиционера.
Эта распределительная система использует устройство обработки воздуха в системе HVAC для распределения свежего воздуха от HRV или ERV. Он также включает кухонные и ванные вентиляторы для точечной вентиляции.
Рисунок предоставлен Building Science Corporation. УстройстваZehnder, которые стали хорошо известны тем, кто строит и проектирует дома с высокими эксплуатационными характеристиками, являются примером многоточечной системы. Они являются одними из самых дорогих на рынке: стоимость установки в доме на одну семью приближается к 10 000 долларов. Но они высоко оценены и имеют очень высокие коэффициенты теплопередачи.
Менее сложные системы будут намного дешевле, но для таких защитников, как Агопиан, все дело в важности свежего воздуха и хорошего здоровья. Возможно, он занимается продажами, но руководитель RenewAire входил в состав рабочей группы ASHRAE, изучающей требования к вентиляции для многоквартирных домов, и хорошо разбирается в технической стороне бизнеса.
Одним из его самых больших разочарований является относительное отсутствие внимания к качеству воздуха в помещениях зданий в США и нежелание домовладельцев и строителей вкладывать несколько тысяч долларов в механическую систему, которая может значительно улучшить здоровье.
Он называет вентиляцию легких «профилактической медициной», которая может быть более эффективной, чем лекарства, которые люди должны принимать после того, как у них возникли проблемы со здоровьем из-за воздействия загрязнителей воздуха в их собственных домах.
Покупатели выбирают одну марку HRV/ERV из-за разницы в стоимости в десятки долларов, сказал он. Покупатели, заботящиеся о затратах, возражают против требований о более высоких скоростях вентиляции, которые означают лишь незначительное увеличение затрат на электроэнергию.
«Правда?» — сказал он, — итак, вы собираетесь поставить в своем доме гранитную столешницу за 10 000 долларов или серию Wolf за 20 000 долларов, потому что хотите, чтобы она хорошо выглядела, но вы беспокоитесь о том, чтобы поставить даже ERV за 4000 долларов, когда я могу показать вам, что она будет работать. улучшить свою жизнь?»
Скотт Гибсон — автор статей в журнале Green Building Advisor и Fine Homebuilding . В более ранней версии этой статьи фраза «Строй плотно, вентилируй правильно» приписывалась Джеку Хеберту, основателю Исследовательского центра жилищного строительства для холодного климата, но эта атрибуция была ошибочной.
новые горизонты комфорта
Вентиляционные системы с рекуперацией тепла (HRV) сегодня приобретают все большее значение в коммерческом и жилом секторе вентиляции.
Эти системы включают в себя очень компактные вентиляционные установки, оснащенные рекуперацией тепла, которые подают поток свежего воздуха снаружи в кондиционируемую среду, одновременно выпуская отработанный воздух. Теплообменник, обычно поперечноточный, передает ощутимую теплоту от вытяжного воздуха свежему входящему зимой и наоборот летом. Это позволяет восстановить значительную часть энергии, которая в противном случае была бы потеряна из-за воздухообмена, с
Компактные размеры блоков HRV делают их идеальными для установки в коммерческих или жилых помещениях, в подвесных потолках или в небольших аппаратных. Некоторые блоки имеют очень элегантный дизайн и устанавливаются на виду, прямо в кондиционируемом помещении.
Эти системы становятся все более популярными, и оценки подтверждают положительный рост рынка, особенно за счет Северной Америки и быстро развивающихся стран, таких как Индия, Китай и Бразилия.
Причин такого успеха множество: с одной стороны, повышающийся уровень теплоизоляции домов делает их более энергоэффективными, а с другой — снижает естественную вентиляцию снаружи.
В то же время внимание справедливо уделяется качеству воздуха в помещениях, где мы проводим большую часть дня; такой воздух неизбежно загрязнен пылью, частицами и газами, образующимися в результате работы материалов, дорожного движения и деятельности человека, которые должны быть удалены или разбавлены путем подачи свежего воздуха.
Наконец, остается необходимость ограничить расходы на энергию зданий , на долю которых в Европе приходится 40% общих расходов на энергию, две трети из которых приходится на отопление.
Все эти факторы делают необходимым, особенно в новостройках, внедрение энергоэффективных решений воздухообмена за счет механической вентиляции, другими словами, блоков HRV.
Так какую роль во всем этом играет увлажнение?
Увлажнение воздуха может быть важным дополнением к блоку HRV. Контроль относительной влажности и поддержание ее на уровне около 50% на самом деле является основополагающим для обеспечения здоровья и комфорта людей, находящихся в помещении.
Зимой холодный наружный воздух значительно нагревается теплообменником HRV, теплым полом или радиаторами и, таким образом, осушается, при этом относительная влажность падает до очень низких значений (10%). Это может вызвать раздражение и сухость глаз, кожи и дыхательных путей пассажиров и даже увеличить распространение и заражение болезнями, передающимися воздушно-капельным путем.
Кроме того, влажная среда благотворно влияет на уменьшение количества пыли и других загрязняющих веществ, выделяемых как людьми, так и строительными материалами, которые в противном случае обычно остаются во взвешенном состоянии в воздухе в течение довольно длительного времени.
Вот почему рекомендуется использовать систему вентиляции систем HRV, которая уже предназначена для обслуживания всех помещений в доме или офисе, просто добавляя небольшую секцию увлажнения.
Технологии и типы увлажнителей, обычно используемые в этих областях: увлажнители с влажным носителем, увлажнители с погружными электродами и нагревателями и ультразвуковые увлажнители.
Увлажнители с влажными средами пользуются популярностью из-за занимаемой ими малой площади, что означает, что секцию увлажнения часто можно интегрировать в основной корпус блока HRV. Эта технология, однако, имеет серьезные проблемы с точки зрения гигиены и технического обслуживания: примеси, присутствующие в воде, на самом деле имеют тенденцию накапливаться во влажной среде, создавая идеальную среду для развития бактериальных колоний. Следовательно, его необходимо регулярно заменять, работая внутри блока HRV, который часто расположен в труднодоступных местах, таких как подвесные потолки.
Изотермические увлажнители – либо с погружными электродами, либо с нагревателями – являются лучшим решением для этих применений, поскольку использование пара обеспечивает высокую эффективность абсорбции в небольших помещениях и максимально возможный уровень гигиены.
В этом случае патрубок распределения пара будет располагаться в камере, расположенной за теплообменником, в подающем канале, оборудованном поддоном для сбора конденсата; размеры все еще могут быть довольно компактными из-за относительно низкой нагрузки увлажнения для жилых и коммерческих помещений.
Сам увлажнитель устанавливается в аппаратной или в отсеке рядом с блоком HRV для облегчения обслуживания. Увлажнители с погружными электродами требуют периодической замены цилиндра, в то время как лучшие увлажнители с нагревателями, особенно если они питаются деминерализованной водой, почти не требуют текущего обслуживания.
Однако все изотермические технологии имеют средне-высокое энергопотребление, около 750 Вт на л/ч производимого пара, однако это может быть приемлемым для типичных средне-малых мощностей.
Адиабатические ультразвуковые увлажнители используются реже из-за их более высокой первоначальной стоимости при той же нагрузке увлажнения и более длинного расстояния поглощения по сравнению с паровыми технологиями. Тем не менее, они потребляют очень мало энергии, а лучшие модели, если они питаются водой из системы обратного осмоса, требуют технического обслуживания только после очень длительного перерыва. Кроме того, эффект испарительного охлаждения, характерный для адиабатических технологий, можно использовать летом для снижения энергопотребления системы кондиционирования воздуха.
Помимо выбора технологии, еще один важный аспект касается управления функциями увлажнителя, которые должны быть максимально интегрированы в работу блока HRV. Можно установить отдельный модуль увлажнения, управляемый датчиком относительной влажности, однако таким образом влажность контролируется только тогда, когда также работает блок HRV, т.
е. когда активируется поток воздуха для снижения концентрации пыли и загрязняющих веществ. Следовательно, контроллер блока HRV также должен быть конфигурируемым для управления увлажнителем, или необходимо добавить внешнее управление как для HRV, так и для секции увлажнения.
Наконец, другие функции, необходимые для систем HRV, относятся к подключению: подключение означает, прежде всего, что наиболее часто используемые протоколы должны быть изначально доступны для последовательной связи между блоками HRV и BMS, такие как Modbus и BACnet.
