Принцип работы приточно-вытяжной вентиляции

По установленным санитарным нормам минимальная кратность воздухообмена в жилых комнатах должна поддерживаться на отметке 0,5, то есть атмосфера должна полностью заменяться каждые 2 часа. Канальное естественное вентилирование, обустроенное на этапе строительства, не может обеспечить движение воздуха в должном объеме. Поэтому в квартирах устанавливаются вытяжные системы, которые считаются панацеей. Вытяжное оборудование монтируется в «проблемных» зонах (кухня, туалет, ванная комната), организует удаление неприятных запахов.

Но современные строительные технологии (установка герметичных прокладок на оконные, дверные конструкции) минимизирует поступление воздушных масс в здание, поэтому в помещениях не хватает кислорода, растет влажность, активно размножаются патогены.

Приток в небольших квартирах можно организовать пассивным способом – установкой специальных оконных, стеновых клапанов, но их возможности ограничены естественными причинами. Полноценное, сбалансированное проветривание с воздухоподготовкой можно организовать, только применяя механизированную подачу воздушных масс.

Что такое приточно-вытяжная установка, и как она работает.

• Воздух с улицы засасывается вентилятором и проходит фильтрацию (предварительная и тонкая очистка).
• В зависимости от наружной температуры он охлаждается или подогревается.
• Комплектация осушительными или оросительными установками стабилизирует влажность.
• После воздухоподготовки поток попадает в помещения, создавая некоторое (строго рассчитанное) избыточное давление.

Диффузоры размещены в «чистых» зонах – спальнях, гостиных, детских, столовых, что позволяет не смешивать приток с отводимым воздухом. Направленное движение воздушных масс создает потоки, которые, двигаясь по всем комнатам, перенаправляются в кухню и санузлы.

В этих местах установлены вытяжные вентиляторы, подхватывающие поток, выводя его за пределы здания. Установка рекуперации, которой оснащены современные системы, при помощи отводимого воздуха подогревает приточный, сокращая затраты на обогрев до 90%.

Вентиляция и кондиционирование выполняют различные функции. Вторая система может дополнять первую, не заменяя ее. Для реализации проекта используется набор оборудования, работа которого преследует абсолютно разные цели.

• Кондиционирование работает по принципу рециркуляции. Оборудование забирает воздух из замкнутого помещения, частично очищает его от пыли, мусора мелких фракций, ионизирует, убивая часть микроорганизмов. После этого поток охлаждается до заданной температуры и перенаправляется обратно. В результате количество кислорода остается на прежнем уровне.
• Вентилирование заменяет атмосферу помещения полностью, привлекая в здание чистый, обогащенный кислородом воздух. Его задача – поддержание параметров воздушных масс на предусмотренном уровне путем рассчитанного воздухообмена здания и внешней среды.

Систему приточно-вытяжного воздухообмена можно расширить до любых пределов, установив воздуховоды, увеличив мощность вентиляторов или увеличив их количество. Ограничениями могут служить скорость потока воздуха, которая не должна превышать установленные значения.

Для промышленных предприятий применяются комбинированные схемы, которые включают в себя создание естественных потоков и применение силовых агрегатов (воздуходувок, генераторов тепловых завес, вентиляторов и др.). При помощи силового оборудования можно доставить подготовленные воздушные массы на значительное расстояние, с чем не справляется естественное поступление воздуха. Промышленные системы могут быть локальными и общеобменными.

• Локальные применяются на промышленных предприятиях, где технологический цикл требует подачи очищенного воздуха в определенную зону с критически повышенной температурой или сильным загрязнением. Отвод потока при такой компоновке осуществляется локально и превышает приток, то есть поражающие элементы не распространяются по всему цеху, а стабилизируются в отдельной области.
• Общеобменные – формируются для цехов с небольшим загрязнением по всей площади. В этом случае не требуется мощное силовое оборудование, а воздухообмен проводится постепенно, с точно рассчитанной кратностью.

Для жилых зданий применяется общеобменная схема перемещения воздушных масс, если в строении не оборудованы комнаты с особыми требованиями по вентилированию (например, спортивные залы или бассейны). В этом случае формируется дополнительная система, не связанная с основной. Она может включаться вручную (когда в помещении находятся люди) или по команде таймера.

ПВВ установка обеспечивает рассчитанное движение воздушных масс по всей территории объекта, не создает «мертвых зон», эффективно выводит отработанный воздух из помещения с предварительной очисткой (для промышленных предприятий).

Воздушные массы состоят из нескольких элементов. В обычном состоянии они содержат 21% кислорода O2, 78% приходится на азот N2, остальное – различные примеси. Как каждая смесь газов, воздух подвержен конвекции (теплопередача энергии различным потокам). Концентрация молекул в холодном газе (при постоянном давлении) всегда выше, поэтому холодный воздух скапливается в нижней части здания, а теплый поднимается вверх. Элементы искусственного обогрева устанавливаются как можно ниже.

При естественном вентилировании перемешивание происходит очень медленно и температура нижней части помещения ниже. ПВВ стимулирует воздухообмен, ускоряя конвекцию. Диффузоры приточных каналов располагаются в нижней части комнаты. Подогретый воздух, проходя по каналам с определенной скоростью, быстрее вытесняет отработанный, повышает его температуру, и перенаправляет вверх, где его подхватывают и выводят вытяжные агрегаты. По этому принципу ПВВ обеспечивает стабильность температуры во всем объеме помещения.

Важно! Такой принцип расположения приточных и вытяжных систем стал основополагающим и применяется во всех схемах вентилирования. Вентиляцию усиливают естественные причины перемещения воздушных масс.

Для всех видов зданий и сооружений разработаны и утверждены требования кратности воздухообмена, скорости потока и другие важные требования. Они регламентированы санитарно-гигиеническими стандартами и СНиП. Приводить весь перечень параметров в статье нецелесообразно, поскольку они расписаны в специальной литературе и нормативных требованиях. Но знать базовые цифры будет полезно.

Основной расчет в офисах делается для помещений, где постоянно находятся люди. Выделяется несколько параметров:

• для больших кабинетов с несколькими сотрудниками – 60 м³/ч на одного человека;
• в кабинете руководителя (его занимает один человек) показатель можно снизить до 30 м³/ч;
• в местах общественного пользования, где персонал присутствует периодически, а размеры помещения велики (конференц-залы, переговорные и др.), поддерживается показатель 20 м³/ч с возможностью подключения дополнительного оборудования в момент массовых мероприятий;
• в санитарных зонах – 70 м³/ч;
• в выделенных курительных комнатах – 120 м³/ч;
• для холлов и коридоров достаточно 10 м³/ч.

При применении автоматизации управления системами можно значительно снизить затраты на вентилирование крупных зданий.

В жилых домах и квартирах расчет производится двумя путями:

• количество подаваемого воздуха для одного человека не должно быть меньше 30 м³/ч;
• 3 м³ на единицу площади при стандартной высоте потолков.

Из этих показателей выбирается наибольший и применяется в расчете.

Важно! Если помещения посещаются периодически (гостевые комнаты и др.), в них можно поддерживать минимальный уровень вентилирования 10 м³/ч с проветриванием перед приездом постояльцев.

С этой задачей успешно справляется автоматика, перемещая автоматизированные заслонки.

Для комнат с особыми требованиями по кратности вентилирования разработаны следующие базовые требования:

• санитарные зоны от 25 до 70 м³/ч, оборудование может включаться в момент использования или периодически по команде таймера;
• кухни, в которых установлена газовая плита, не менее 80 м³/ч, для электрической – 60 м³/ч;
• в коридорах и холлах выходы ПВВ не устанавливаются, там вполне достаточно образованных потоков.

Для отдельных помещений с особыми требованиями по вентилированию разработаны специализированные нормативы, указанные в СНиП.

Скорость потока для жилых помещений не должна превышать 0,2 м/с а для проблемных зон 0,4 – 0,6 м/с.

Необходимо помнить, что для жилых комнат скорость воздушных потоков составляет не более 0,2 м/с, а для кухни и санузла скорость должна быть в пределах 0,4 – 0,6 м/с. В противном случае образуются ощутимые сквозняки, которые снижают комфорт проживания. Шумность работы оборудования не должна превышать 40 – 45 дБ, если силовая установка размещена на жилой площади. При монтаже агрегатов за пределами здания или в специально выделенном подсобном помещении этот показатель не регламентирован.

Для складских помещений большой площади необходимо поддерживать воздухообмен на уровне 20 м³/ч на 1 м², расчет производится с учетом высоты потолочных конструкций. Проект реализуется при помощи парных вытяжных вентиляторов, размещенных на кровле, а приток проводится принудительными системами, расположенными в нижней части здания.

Необходимы для повышения температуры приточного воздуха, поступающего с улицы. Они бывают трех типов.

• Электрические состоят из ТЭН, помещенных в определенный объем. Это оборудование устанавливается в квартирах и небольших домах, поскольку отличается высоким расходом энергоресурсов. Оснащать агрегатами постройки с жилой площадью свыше 150 м² нецелесообразно из экономических соображений. Они отличаются высокой гибкостью и чутко реагируют на изменения устанавливаемых параметров, регулируя температуру в широких пределах.
• Водяные агрегаты – замкнутые контуры, выполненные из медной трубки. Внутри циркулирует теплоноситель (подготовленная вода или раствор гликоля). Контур омывается потоком воздуха, температура его повышается. Это экономичное и эффективное оборудование, которое обеспечивает стабильную температуру в здании. Оно несколько инертно при резком изменении устанавливаемых параметров. Для работы требуется автономный котел с теплообменником или котельная установка, подвод соответствующих коммуникаций, поэтому нагреватели такого типа монтируют в отдельно стоящих автономных зданиях. Применение водяного теплообменного оборудования позволяет полностью отказаться от циркуляционного отопления.
• Паровые – по конструкции очень похожи на водяные теплообменники. Они устанавливаются на предприятиях, технологические процессы которых сопряжены с большим выделением тепла, нуждающегося в утилизации. Поскольку затрат на энергоносители нет – это самое эффективное оборудование. Отрицательной стороной можно считать повышенную опасность разрыва элементов, работающих под избыточным давлением.

Расчет теплообменников проводится по специальным формулам, где переменными являются скорость и объем потока, площадь здания.

Установка этого оборудования позволяет снизить затраты на отопление зимой на 70% – 90%. Принцип работы агрегата заключается в утилизации тепла отводимого воздуха при помощи теплообмена. Существуют разнообразные конструкции агрегатов, наиболее востребованные – теплообменники пластинчатого типа. Отводимый воздух, следуя по каналам, образованным герметизированными пластинами, встречается с приточным. Подогрев проходит через поверхность с высокой теплопроводностью. В данном агрегате потоки не смешиваются, поэтому в здания всегда поступает чистый воздух.

Если оборудование установлено за пределами задания или в отведенной обустроенной комнате, проводить дополнительную борьбу с шумом не требуется. Нормальным показателем звукового давления является 35 – 45 дБ. Если он превышен, применяют различные методы шумоподавления:

• установка канальных глушителей различных систем (с ростом эффективности увеличивается сопротивление воздуховодов);
• изоляция воздуховодов не только стабилизирует температуру потока, но и снижает уровень звукового воздействия;
• установка звукопоглощающих панелей снижает уровень звука от работающих силовых установок. Применяются низкоскоростные воздуховоды. При снижении скорости увеличиваются их размеры.

Важно! Для выбора оптимальных параметров и расчета системы мы советуем обратиться к профильным инженерам.

Это трубы, по которым перемещаются потоки. Они могут быть круглого или прямоугольного сечения.

• Круглые (гофрированные) легче устанавливать.
• Прямоугольные занимают меньше места в надпотолочном пространстве.

Они изготавливаются из защищенного металла (полимерное покрытие, оцинкование) или пластика.

• Металлические конструкции долговечней.
• Пластиковые проще в монтаже.

Расчет сечения и оптимизацию длины проводят инженеры.

Это комплекс оборудования, который управляет работой силовых агрегатов и исполнительных органов. В него могут быть включены:

• датчики различных типов (температурные, влажности, скорости потока и т. д.);
• элементы управления скоростью вращения вентиляторов;
• контроль загрязнения фильтров;
• автоматизированные задвижки и др.;
• автоматикой управляет контроллер, который подает команды всем устройствам.

Благодаря установке автоматической системы регулирования можно экономить энергоресурсы, оптимизировав работу системы. Управление не требует участия человека, достаточно установить определенные параметры с пульта, на панели или со смартфона.

Остается дать ответ на вопрос, как выбрать установку правильно. Мы рассмотрим основные параметры, на которые следует ориентироваться, приобретая основные и вспомогательные агрегаты наборной системы или моноблочной установки.

При выборе оборудования учитывайте основные характеристики, от которых зависит сбалансированность и экономичность работы.

Оборудование классифицируется по типам:

• Локальные и компактные приточные установки служат для формирования потока в одной комнате. Они устанавливаются последовательно в чистых помещениях и организуют перемещение воздушных масс в необходимом объеме с заданной скоростью. Преимуществом можно считать простоту монтажа, небольшие размеры, отсутствие воздуховодных каналов. Недостатки – повышенная шумность при работе (установка функционирует в жилом помещении), необходимо место для размещения оборудования.
• Приточно-вытяжные и моноблочные системы применяются для вентилирования всего дома. Они несколько дороже, но для организации воздухообмена достаточно одного комплекта оборудования. Необходимо оставить место для прокладки воздуховодов – об этом следует позаботиться на стадии строительства. Преимуществом можно считать широкий функционал по воздухоподготовке, высокую производительность и экономичность эксплуатации.

Приобретая устройства учитывайте следующие характеристики.

Перед покупкой проконсультируйтесь у специалиста. После проведения расчета он порекомендует оптимальную систему, которая будет соответствовать архитектурному решению строения. Производительность и мощность взаимосвязаны, поэтому позаботьтесь об энергопитании и прокладке соответствующих коммуникаций.

Приблизительный расчет производительности показывает следующие параметры, на которые можно ориентироваться.

Этот показатель многим кажется не важным, но вы измените свое мнение, если будете постоянно находиться в комнате с громко работающей установкой. Параметр влияет на комфорт проживания, поэтому к его выбору отнеситесь ответственно.

Производители по-разному маркируют свои изделия, указывая уровень шума в различных условиях. Обратите внимание на три показателя.

1. Шумность забора воздуха на входе в систему.
2. Звуковое давление от работы силового оборудования.
3. На выходе притока в комнату в местах установки диффузоров или решеток вентиляции.

Два последних показателя особенно важны, поскольку определяют параметры шумности в помещении. При дискомфорте следует установить дополнительные звукопоглощающие элементы или выберите другую модель.

Производители измеряют уровень шума различными способами, поэтому входят в маркировку два показателя:

• LwA – акустическая мощность;
• LpA – звуковое давление.

Их нельзя сравнивать, поскольку первый всегда меньше при аналогичных параметрах.

По европейскому законодательству параметр измеряется при 100 Па создаваемого давления, что облегчает выбор оборудования. Если устройства были изготовлены в других странах, можно надеяться только на удачу.

Подача неподготовленного воздуха с улицы, который имеет отрицательную температуру, невозможна, поскольку температура в здании быстро упадет до критических значений. Поэтому в квартирах и домах устанавливаются предварительные нагреватели, стабилизирующие параметры воздуха. Предлагается две системы оборудования, которые предназначены для различных условий эксплуатации.

• Водяной теплообменник поддерживает стабильную температуру на больших площадях. Он применяется для больших домов многоэтажной постройки, оснащенных собственным котлом. Преимущества – высокая экономичность, эффективность. Недостатки – необходимость прокладывать дополнительную систему обеспечения устройства теплоносителем.
• Электрические нагреватели используются для квартир, поскольку не могут обеспечить отопление больших площадей. Максимальный размер квартиры 150 м², дальше затраты на электроэнергию становятся катастрофическими. Для стандартной квартиры подойдет нагревательный элемент мощностью 3 – 5 кВт. При покупке следует поинтересоваться сечением электропровода, который подводится в квартиру. В зданиях старой постройки оно недостаточно для такого мощного оборудования.

При выборе нагревателя следует учесть несколько факторов, которые влияют на его работу: скорость и объем подводимого воздуха, размеры помещения. При недостаточной мощности подогрев будет неэффективен, а при избыточной наблюдается перерасход электроэнергии.

Важно! Зимой при кратковременном падении температуры на улице до критических значений экономически обоснованно уменьшить число оборотов вентилятора, подняв температуру притока. Воздухообмен несколько уменьшится, но и экономия энергоресурсов возрастет.

Современные ПВВ многофункциональны, что обеспечивается развитой системой управления. Автоматика позволяет оптимизировать работу оборудования, уменьшить эксплуатационные расходы, минимизировать участие человека в управлении (достаточно задать требуемые параметры).

• Управление скоростью вращения вентиляторов может быть плавным или дискретным. Первый вариант предпочтительней, поскольку позволяет осуществлять пуск без провалов напряжения в сети.
• Настройка оборудования по дням недели и времени суток дает возможность экономить энергоресурсы при сохранении оптимальных параметров – снижать уровень вентилирования в будние дни, когда никого нет дома, и повышать его перед вашим приходом.
• Система аварийной сигнализации сообщит о неполадках и остановит оборудование, если неисправности критичны.

Правильно рассчитанная, спроектированная и установленная система воздухообмена обеспечит здание чистым подготовленным воздухом, сэкономит деньги на отоплении, создаст в помещениях оптимальный микроклимат.