Вентиляционные системы с рекуперацией тепла. Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения
В процессе вентилирования из помещения утилизируется не только отработанный воздух, но и часть тепловой энергии. Зимой это приводит к увеличению счетов на энергоресурсы.
Сократить неоправданные расходы, не в ущерб воздухообмену, позволит рекуперация тепла в системах вентиляции централизованного и локального типа. Для регенерации тепловой энергии используются разные виды теплообменников – рекуператоры.
В статье подробно описаны модели агрегатов, их конструктивные особенности, принципы работы, достоинства и недостатки. Изложенная информация поможет в выборе оптимального варианта для обустройства вентиляционной системы.
В переводе с латинского, рекуперация означает возмещение или обратное получение. В отношении теплообменных реакций, рекуперация характеризуется как, частичный возврат энергии, затраченной на проведение технологического действия с целью применения в этом же процессе.
В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене
Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:
- КПД – 60-96%;
- невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
- доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
- простота монтажа
– для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, можно самостоятельно.
Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды
Выводы и полезное видео по теме
Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:
Принцип функционирования централизованного рекуператора, расчет КПД:
Устройство и порядок работы децентрализованного теплообменника на примере стенового клапана Prana:
Через вентсистему из помещения уходит порядка 25-35% тепла. Для сокращения потерь и эффективной теплоутилизации используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет задействовать энергию отработанных масс для нагрева поступающего воздуха.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе разных вентиляционных рекуператоров? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к публикации, делитесь опытом эксплуатации таких установок. Форма для связи находится в нижнем блоке.
Выстроить энергоэффективный дом — мечта каждого застройщика. Многие полагают, что для достижения этой цели достаточно утеплить периметр здания и снабдить его современными окнами. Но так ли просто решается этот вопрос? Оказывается, нет. Только утеплением ограждающих конструкций и установкой герметичных оконных блоков невозможно обеспечить комфортное проживание и полноценное энергосбережение здания. Почему то многие забывают принять в расчет еще необходимость использования вентиляции — приточно-вытяжных установок (ПВУ).
Для сохранения внутреннего тепла помещения необходимо приточно-вытяжную вентиляцию оснастить теплообменником — рекуператором воздуха , который будет утилизировать тепло исходящего из помещения потока воздуха, отдавая его приточному. Такие системы широко используются в Западной Европе, обеспечивая строительство зданий с уровнем теплопотерь в 5-10 раз меньшим по сравнению с обычным жилым фондом. За счет утилизации тепла вытяжного воздуха экономят до 70% затрат на отопление и таким образом окупаются в кратчайшие сроки, как правило, это 3-5 лет.
Малогабаритные приточно-вытяжные системы с рекуперацией тепла типа АВТУ, которые разработаны специально для использования в жилых и других небольших помещениях. Они подают в здание свежий, подогретый, очищенный от уличной пыли воздух.
Энергия вентиляционных выбросов в современных зданиях достигает 50% общего уровня теплопотерь, поэтому энергоэффективным называется здание, в котором помимо утепления ограждающих конструкций и установки герметичных оконных групп, используется энергия, возвращаемая в помещение путем утилизации тепла вентиляционных выбросов.
Длительность отопительного сезона в энергоэффективных зданиях можно сократить более чем на месяц.
Принцип действия ПВУ
Заключается в следующем. Нагретый воздух забирается посредством воздухозаборников в наиболее влажных помещениях (кухня, ванная, туалет, хозяйственное помещение и т. п.) и через воздуховоды удаляется наружу здания. Однако прежде чем покинуть здание, он проходит через теплообменник рекуператора, где оставляет часть тепла. Этим теплом нагревается забираемый снаружи холодный воздух (он также проходит через тот же теплообенник, но уже в другом направлении) и подается внутрь (гостиная, спальни, кабинеты и т. д.). Таким образом, внутри помещения происходит постоянная циркуляция воздуха.
Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла
Приточно-вытяжная установка с рекуператором может быть различной мощности и размеров — это зависит от объемов вентилируемых помещений и их функционального назначения. Самая простая установка представляет собой изолированный термически и акустически и заключенный в стальной корпус набор взаимосвязанных между собой элементов: теплообменник, два вентилятора, фильтры, иногда подогревающий элемент, система удаления конденсата (блок автоматики, элементы электросхемы и воздуховоды в данном контексте не рассматриваются).
Организация воздухообмена в помещениях жилого коттеджа
Через теплообменник в процессе работы установки проходят два потока воздуха — внутренний и наружный, которые при этом не смешиваются. В зависимости от конструкции теплообменника рекуператоры бывают нескольких типов.
Наиболее дальновидные домовладельцы проектируют в своих зданиях сразу две системы вентиляции: гравитационную (естественную) и механическую с рекуперацией тепла (принудительную). Система естественной вентиляции в этом случае является аварийной и служит на случай неполадок в работе приточно-вытяжной установки и используется в основном в неотапливаемый период. При этом следует помнить, что во время эксплуатации системы механической вентиляции воздуховоды гравитационной должны быть плотно закрыты. В противном случае эффективность принудительной вентиляции будет потеряна.
Пластинчатые рекуператоры
Удаляемый и приточный воздух проходят с обеих сторон ряда пластин. При этом в пластинчатых рекуператорах на пластинах может образовываться некоторое количество конденсата. Поэтому они должны быть оборудованы отводами для конденсата. Конденсатосборники должны иметь водяной затвор, не позволяющий вентилятору захватывать и подавать воду в канал.
Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла
Из-за выпадения конденсата существует серьезный риск образования льда, а потому необходима система размораживания. Рекуперация тепла может регулироваться посредством перепускного клапана, контролирующего расход проходящего через рекуператор воздуха. В пластинчатом рекуператоре отсутствуют подвижные части. Он характеризуется высокой эффективностью (50-90%).
Пластинчатый рекуператор
Хорошо зарекомендовали себя установки такого типа от производителя т.м. Naveka — Node1 . Они имеют алюминиевый рекуператор, дренажную систему для слива конденсата и систему защиты от обмерзания рекуператора. А так-же самые тихие в своём классе вентиляторы, электрический или водяной нагреватель, встроенную автоматику и пульт дистанционного управления с настройкой режимов и расписания работы.
Роторные рекуператоры
Тепло передается вращающимся между удаляемым и приточным каналами ротором. Это открытая система, а потому здесь велик риск того, что грязь и запахи могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный, чего в некоторой степени можно избежать, если правильно разместить вентиляторы. Уровень рекуперации тепла может регулироваться скоростью вращения ротора. В роторном рекуператоре риск обмерзания невысок. Роторные рекуператоры имеют подвижные части. Они также характеризуются высокой эффективностью (75-85%).
Роторный рекуператор
Данное решение удачно реализовано у производителя т.м. Naveka в установках серии Node3 . Установки имеют систему защиты от обмерзания, встроенную автоматику и пульт ДУ. В исполнении Vertical — установки имеют теплошумоизоляцию из минеральной не горючей ваты толщиной 50 мм, и возможность наружного (уличного) монтажа и эксплуатации.
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем
В этой конструкции теплоноситель (вода или водно-гликолиевый раствор) циркулирует между двумя теплообменниками, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой — в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе, и не существует риска передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Эти рекуператоры не содержат подвижных частей и имеют невысокую эффективность (45-60%).
Рекуператор с промежуточным теплоносителем
Камерные рекуператоры
В таком рекуператоре камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. При этом загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Единственная подвижная часть рекуператора — заслонка. Агрегат характеризуется высокой эффективностью (80-90%).
Камерный рекуператор
Тепловые трубки
Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Передача загрязнений в данной конструкции исключена. Рекуператор не имеет подвижных частей, но имеет сравнительно низкую эффективность (50-70%).
Рекуператор канального типа на основе тепловых трубок
Наибольшее распространение на практике получили пластинчатые и роторные рекуператоры. Причем существуют модели рекуператоров, в которых могут быть установлены последовательно два пластинчатых теплообменника. Они отличаются высокой эффективностью.
Двухступенчатая рекуперация двумя роторами
Объем тепла, забираемого посредством теплообменника, зависит от ряда факторов, в частности, температуры внутреннего и наружного воздуха, его влажности, скорости воздушного потока. Чем больше разница температур внутри и снаружи помещения, чем больше влажность, тем больше будет эффект от работы рекуператора. Кстати, большинство установок имеют возможность монтажа на летний период вместо обычного теплообменника так называемой летней кассеты , что позволяет обеспечивать приток воздуха без процесса рекуперации. Кроме того, в ряде случаев можно изменить направление потоков воздуха внутри установки, благодаря чему они минуют теплообменник.
Основные характеристики и особенности типов теплообменников
Вентиляторы
Движение воздуха обеспечивают вентиляторы — приточный и вытяжной, хотя можно встретить системы с интегрированным приточно-вытяжным вентилятором, который работает от одного двигателя. В простых моделях вентиляторы имеют три уровня оборотов: нормальный, пониженный (используется для работы ночью или в отсутствие жильцов, если это дом или квартира) и максимальный (используется, когда нужен самый высокий уровень воздухообмена). Некоторые современные модели вентиляторов имеют гораздо больше степеней скорости, что позволяет лучше удовлетворить потребности пользователей системы в разных степенях интенсивности вентиляции.
Работой вентиляторов можно управлять автоматически. Панели управления, как правило, устанавливаются внутри помещений в местах, удобных для пользования ими. Временные программаторы обеспечивают установление режима скорости вращения вентиляторов в течение дня или недели. Кроме того, некоторые продвинутые модели могут быть интегрированы в систему «умного дома» и управляться центральным компьютером. Работа рекуператора также может зависеть от уровня влажности в помещениях (для этого необходим монтаж соответствующих датчиков) и даже уровня углекислого газа.
Поскольку система вентиляции должна работать круглые сутки, высокое качество вентиляторов является чрезвычайно важной особенностью приточно-вытяжной установки.
Фильтры
Воздух, забираемый снаружи, обязательно должен подаваться в помещение, только пройдя через фильтр. Обычно в рекуператорах устанавливают фильтры, задерживающие частицы размером до 0,5 мкм. Такой фильтр соответствует классу EU7 по DIN или F7, согласно евростандартам. Таким образом, фильтр задерживает пыль, споры грибов, пыльцу растений, сажу.
Эта особенность приточно-вытяжной установки должна быть оценена по достоинству аллергиками. Одновременно в вытяжной системе также установлен фильтр перед теплообменником. Правда, его класс несколько ниже — EU3 (G3). Он защищает теплообменник от загрязнений, которые вместе с воздухом удаляются из помещений. Фильтры производятся из синтетических материалов, они могут быть как одно-, так и многоразовыми. Материал последних должен быть легким в чистке. Такие фильтры можно вытряхивать и стирать. Некоторые модели рекуперационных установок имеют датчики загрязнения фильтров, которые в определенный момент сигнализируют о необходимости замены или чистки фильтра.
Нагревательные элементы
Конечно, ситуация, когда приточный воздух нагревается за счет удаляемого тепла, была бы идеальной. Но в ряде случаев достичь этого нельзя. К примеру, если за окном -25°С, то температуры удаляемого воздуха, какой бы ни была эффективность теплообменника, будет недостаточно, чтобы согреть приточный воздух до комфортной температуры. В этой связи рекуператоры оборудуются электрической системой дополнительного подогрева подаваемого в помещения воздуха. Как показывает практика, подогрев приточного воздуха нужен уже в том случае, если снаружи температура менее -10’С.
Нагревательный элемент также управляется автоматически и включается в зависимости от программы, если отобранного тепла недостаточно для подогрева приточного воздуха в соответствии с заданными параметрами. Он монтируется обычно вместе с теплообменником. Мощность и размеры нагревательных элементов зависят от мощности всей установки.
Случается, что при большой влажности воздуха и сильном морозе на теплообменнике образуется конденсат, который может замерзать . Чтобы избежать данного явления, существует несколько технических решений.
Например, приточный вентилятор может работать с перерывами (включаться каждые полчаса на пять минут), и работает тогда вытяжной вентилятор, а теплый воздух, проходя через теплообменник, защищает его от образования наледи.
Второе, довольно распространенное решение, заключается в направление части потока холодного воздуха мимо теплообменника. Существует ряд других способов, вплоть до использования электрического нагревателя, который частично подогревает поступающий снаружи воздух перед теплообменником. Образующийся конденсат должен не собираться внутри агрегата, а удаляться через систему трубопроводов либо непосредственно в канализацию, либо в иное предусмотренное проектом место.
При строительстве индивидуальных домов возможно применение конструктивной схемы устройства системы принудительной вентиляции с забором воздуха на определенном расстоянии от дома и доставкой его к приточно-вытяжной установке посредством воздуховодов, находящихся в земле, ниже уровня промерзания грунта. За время прохождения по такому каналу температура воздуха будет увеличиваться, что снижает риск образования конденсата и наледи на теплообменнике и в целом повышает эффективность работы рекуператора.
Воздуховоды
Как мы уже отметили, монтаж приточно-вытяжной вентиляции гораздо легче выполнить в строящемся здании, чем в уже эксплуатирующемся . Следовательно, ее проектирование должно быть элементом всего строительного проекта. Обычно установка размещается на неиспользуемых чердаках (так легче обеспечить забор более чистого воздуха), в подвалах, котельных, хозяйственных и подсобных помещениях. Важно, чтобы это было сухое помещение с положительными температурами. Воздуховоды в неотапливаемое помещение должны быть теплоизолированными. Внутри помещений они обычно монтируются за подвесными потолками.
Алюминиевые или пластиковые гибкие воздуховоды
На практике используются различные типы воздуховодов. Наиболее удобные в монтаже — алюминиевые или пластиковые гибкие воздуховоды в виде трубы , армированные стальной проволокой. Трубы также могут быть утеплены минеральной ватой. Используются и воздуховоды прямоугольного или квадратного сечения. Вентиляционные решетки обычно монтируются в стенах или потолке. Специалисты рекомендуют в качестве наиболее удобного варианта использовать для притока воздуха анемостаты с регулируемым потоком, хотя наиболее часто для этих целей все же используются обычные решетки. Забор приточного воздуха должен производиться в местах, где он наименее подвержен загрязнениям.
В заключении несколько видео по применению приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла:
Устройство и принцип работы пластинчатого рекуператора воздуха.
Использование рекуператора воздуха, как основного средства для борьбы с образованием плесени и грибков в жилом помещении.
Создание энергоэффективного административного здания, которое будет максимально приближено к стандарту «PASSIVE HOUSE», невозможно без современной приточно-вытяжной установки (ПВУ) с рекуперацией тепла.
Под рекуперацией подразумевается процесс утилизации тепла внутреннего вытяжного воздуха с температурой t в, выбрасываемого в холодный период с высокой температурой на улицу, для нагрева приточного наружного воздуха. Процесс утилизации тепла происходит в специальных утилизаторах теплоты: пластинчатые рекуператоры, вращающиеся регенераторы, а также в теплообменных аппаратах, устанавливаемых отдельно в воздушных потоках с различной температурой (в вытяжных и приточных установках) и соединяемые промежуточным теплоносителем (гликолем, этиленгликолем).
Последний вариант наиболее актуален в случае, когда приток и вытяжка разнесены по высоте здания, например, приточная установка – в подвале, а вытяжная – в чердачном помещении, однако эффективность рекуперации таких систем будет значительно меньше (от 30 до 50% в сравнении с ПВУ в одном корпусе
Пластинчатые рекуператоры представляют собой кассету, в которой каналы приточного и вытяжного воздуха разделены между собой листами алюминия. Между приточным и вытяжным воздухом через листы алюминия происходит теплообмен. Внутренний вытяжной воздух через пластины рекуператора нагревает наружный приточный воздух. При этом процесса смешения воздуха не происходит.
В роторных рекуператорах
передача тепла от вытяжного воздуха приточному осуществляется через вращающийся цилиндрический ротор, состоящий из пакета тонких металлических пластин. В процессе работы роторного рекуператора вытяжной воздух нагревает пластины, а затем эти пластины перемещаются в поток холодного наружного воздуха и нагревают его. Однако в узлах разделения потоков из-за их негерметичности происходит переток вытяжного воздуха в приточный. Процент перетока может быть от 5 до 20% в зависимости от качества оборудования.
Для достижения поставленной цели – приблизить здание ФГАУ «НИИ ЦЭПП» к пассивному, в ходе долгих обсуждений и расчетов, было принято решение установить приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуператором Российского производителя энергосберегающих климатических систем – компании TURKOV .
Компания TURKOV
производит ПВУ для следующих регионов:
- Для Центрального региона (оборудование с двухступенчатой рекуперацией серии ZENIT , которое стабильно работает до -25 о С, и отлично подходит для климата Центрального региона России, КПД 65-75%);
- Для Сибири (оборудование с трехступенчатой рекуперацией серии Zenit HECO стабильно работает до -35 о С, и отлично подходит для климата Сибири, однако часто применяется и в центральном регионе, КПД 80-85%);
- Для Крайнего Севера (оборудование с четырехступенчатой рекуперацией серии CrioVent стабильно работает до -45 о С, отлично подходит для экстремально холодного климата и применяется в самых суровых регионах России, КПД до 90%).
Однако в ПВУ TURKOV используется энтальпийный пластинчатый рекуператор
, в котором вместе с переносом неявного тепла из вытяжного воздуха приточному также переносится влага.
Рабочая область энтальпийного рекуператора выполнена из полимерной мембраны, которая пропускает молекулы водяного пара из вытяжного (увлажненного) воздуха и передает приточному (сухому). Смешения вытяжного и приточного потоков в рекуператоре не происходит, так как влага пропускается через мембрану посредством диффузии из-за разницы концентрации пара с двух сторон мембраны.
Размеры ячеек мембраны таковы, что пройти через нее может только водяной пар, для пыли, загрязняющих веществ, капель воды, бактерий, вирусов и запахов мембрана является непреодолимой преградой (в силу соотношения размеров «ячеек» мембраны и остальных веществ).
Энтальпийный рекуператор
по сути - пластинчатый рекуператор, где вместо алюминия используется полимерная мембрана. Так как теплопроводность пластины мембраны меньше, чем у алюминия, то требуемая площадь энтальпийного рекуператора значительно больше площади аналогичного алюминиевого рекуператора. С одной стороны это увеличивает габариты оборудования, с другой позволяет передавать большой объем влаги, и именно благодаря этому получается добиться высокой морозостойкости рекуператора и стабильной работы оборудования при сверхнизких температурах.
В зимнее время (уличная температура ниже -5С), если влажность вытяжного воздуха превышает 30 % (при температуре вытяжного воздуха 22…24 о С), в рекуператоре вместе с процессом передачи влаги в приточный воздух происходит процесс накопления влаги на пластине рекуператора. Поэтому необходимо производить периодическое отключение приточного вентилятора и высушивание гигроскопического слоя рекуператора вытяжным воздухом. Длительность, периодичность и температура, ниже которой, требуется процесс просушки, зависит от ступенчатости рекуператора, температуры и влажности внутри помещения. Наиболее часто используемые настройки просушки рекуператора приведены в таблице 1.
Таблица 1. Наиболее часто используемые настройки просушки рекуператора
| Ступени рекуператора | Температура/Влажность | ||||
|
|
<20% | 20%-30% | 30%-35% | 35%-45% | |
| 2 ступени | не требуется | 3/45 мин | 3/30 мин | 4/30 мин | |
| 3 ступени | не требуется | 3/50 мин | 3/40 мин | 3/30 мин | |
| 4 ступени | не требуется | 3/50 мин | 3/40 мин | ||
Просушка рекуператора требуется только при установке систем увлажнения воздуха, или при работе оборудования с большими, систематичными влагопритоками.
- При стандартных параметрах внутреннего воздуха режим просушки не требуется.
В данной статье в качестве примера административного здания рассмотрено типичное пятиэтажное здание ФГАУ «НИИ ЦЭПП» после намечаемой реконструкции.
Для этого здания был определен расход приточного и вытяжного воздуха в соответствии с нормами воздухообмена в административных помещениях для каждого помещения здания .
Суммарные значения расходов приточного и вытяжного воздуха по этажам здания приведены в таблице 2.
Таблица 2. Расчетные расходы приточного/вытяжного воздуха по этажам здания
| Этаж | Расход приточного воздуха, м 3 /ч | Расход вытяжного воздуха, м 3 /ч | ПВУ TURKOV |
| Подвал | 1987 | 1987 | Zenit 2400 HECO SW |
| 1 этаж | 6517 | 6517 |
Zenit 1600 HECO SW Zenit 2400 HECO SW Zenit 3400 HECO SW |
| 2 этаж | 5010 | 5010 | Zenit 5000 HECO SW |
| 3 этаж | 6208 | 6208 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW - 2 шт. |
| 4 этаж | 6957 | 6957 |
Zenit 6000 HECO SW
Zenit 350 HECO MW |
| 5 этаж | 4274 | 4274 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW |
В лабораториях ПВУ работают по специальному алгоритму с компенсацией вытяжки из вытяжных шкафов, т.е при включении какого-либо вытяжного шкафа вытяжка ПВУ автоматически уменьшается на величину вытяжки шкафа. На основе расчетных расходов был произведен выбор приточно-вытяжных установок Turkov. Каждый этаж будет обслуживаться своей ПВУ Zenit HECO SW и Zenit HECO MW с трехступенчатой рекуперацией до 85 %.
Вентиляция первого этажа осуществляется ПВУ, которые установлены в подвале и на втором этаже. Вентиляция остальных этажей (кроме лабораторий на четвертом и третьем этаже) обеспечивается ПВУ, установленными на техническом этаже.
Внешний вид ПВУ установки Zenit Heco SW приведен на рисунке 6. В таблице 3 приведены технические данные для каждой ПВУ установки.
Установка Zenit Heco SW
включает в себя:- Корпус с тепло-шумоизоляцией;
- Приточный вентилятор;
- Вытяжной вентилятор;
- Приточный фильтр;
- Вытяжной фильтр;
- 3-x ступенчатый рекуператор;
- Водяной нагреватель;
- Смесительный узел;
- Автоматика с комплектом датчиков;
- Проводной пульт управления.
Важным плюсом является возможность монтажа оборудования как вертикально, так и горизонтально под потолком, что применяется в рассматриваемом здании. А так же возможность располагать оборудование в холодных зонах (чердаках, гаражах, техпомещениях и т.д.) и на улице, что весьма актуально при реставрациях и реконструкциях зданий.
ПВУ Zenit HECO MW – небольшие ПВУ с рекуперацией тепла и влаги с водяным нагревателем и смесительным узлом в легком и универсальном корпусе из вспененного полипропилена, предназначенные для поддержания климата в небольших помещениях, квартирах, домах.
Компания TURKOV самостоятельно разработала и производит в России автоматику Monocontroller для вентиляционного оборудования. Данная автоматика используется в ПВУ Zenit Heco SW
- Контроллер управляет электронно-коммутируемыми вентиляторами по линии MODBUS, что позволяет следить за работой каждого вентилятора.
- Управляет водяными нагревателями и охладителями, для точного поддержания температуры подаваемого воздуха как в зимний, так и в летний периоды.
- Для контроля CO 2 в конференц-зале и переговорных автоматика оснащается специальными датчиками CO 2 . Оборудование будет следить за концентрацией CO 2 и автоматически изменять расход воздуха подстраиваясь под количество людей в помещении, для поддержания требуемого качества воздуха, тем самым уменьшая теплопотребление оборудования.
- Комплектная система диспетчеризации позволяет максимально просто организовать диспетчерский пункт. А система удаленного мониторинга позволит следить за оборудованием из любой точки мира.
Возможности пульта управления:
- Часы, дата;
- Три скорости вентилятора;
- Отображение состояния фильтра в реальном времени;
- Недельный таймер;
- Установка температуры приточного воздуха;
- Отображение неисправностей на дисплее.
Оценка эффективности
Для оценки эффективности установки в рассматриваемом здании приточно-вытяжных установок Zenit Heco SW с рекуперацией определим расчетные, средние и годовые нагрузки на систему вентиляции, а также расходы в рублях за холодный период, теплый период и за весь год для трех вариантов ПВУ:
- ПВУ с рекуперацией Zenit Heco SW (КПД рекуператора 85 %);
- Прямоточная ПВУ (т.е без рекуператора);
- ПВУ с КПД возврата тепла 50 %.
Нагрузка на систему вентиляции – это нагрузка на воздухонагреватель, который догревает (в холодный период) или охлаждает (в теплый период) приточный воздух после рекуператора. В прямоточной ПВУ в нагревателе нагревается воздух от начальных параметров, соответствующих параметрам наружного воздуха в холодный период, а в теплый период охлаждается. Результаты расчета расчетной нагрузки на систему вентиляции в холодный период по этажам здания приведены в таблице 3. Результаты расчета расчетной нагрузки на систему вентиляции в теплый период для всего здания приведены в таблице 4.
Таблица 3. Расчетная нагрузка на систему вентиляции в холодный период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| Подвал | 3,5 | 28,9 | 14,0 |
| 1 этаж | 11,5 | 94,8 | 45,8 |
| 2 этаж | 8,8 | 72,9 | 35,2 |
| 3 этаж | 10,9 | 90,4 | 43,6 |
| 4 этаж | 12,2 | 101,3 | 48,9 |
| 5 этаж | 7,5 | 62,2 | 30,0 |
| 54,4 | 450,6 | 217,5 |
Таблица 4. Расчетная нагрузка на систему вентиляции в теплый период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 |
Так как расчетные температуры наружного воздуха в холодный и теплый период – не постоянны во время отопительного периода и периода охлаждения, необходимо определить среднюю вентиляционную нагрузку при средней температуре наружного воздуха:
Результаты расчета годовой нагрузки на систему вентиляции в теплый период и холодный период для всего здания приведены в таблицах 5 и 6.
Таблица 5. Годовая нагрузка на систему вентиляции в холодный период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| 66105 | 655733 | 264421 | |
| 66,1 | 655,7 | 264,4 |
Таблица 6. Годовая нагрузка на систему вентиляции в теплый период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| 12362 | 20287 | 19019 | |
| 12,4 | 20,3 | 19,0 |
Определим расходы в рублях за год на догрев, охлаждение и работу вентиляторов.
Расход в рублях на догрев получается перемножением годовых значений вентиляционных нагрузок (в Гкал) в холодный период на стоимость 1 Гкал/час тепловой энергии от сети и на время работы ПВУ в режиме нагрева. Стоимость 1 Гкал/ч тепловой энергии от сети принимаем равной 2169 рублей.
Расходы в рублях на работу вентиляторов получены перемножением их мощности, времени работы и стоимости 1 кВт электричества. Стоимость 1 кВт∙ч электричества принимаем равной 5,57 руб.
Результаты расчетов расходов в рублях на работу ПВУ в холодный период приведены в таблице 7, а в тёплый период в таблице 8. В таблице 9 приведено сравнение всех вариантов ПВУ по всему зданию ФГАУ "НИИ ЦЭПП".
Таблица 7. Расходы в рублях за год на работу ПВУ в холодный период
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% | |||
| На догрев | На вентиляторы | На догрев | На вентиляторы | На догрев | На вентиляторы | |
| Суммарные затраты | 368 206 | 337 568 | 3 652 433 | 337 568 | 1 472 827 | 337 568 |
Таблица 8. Расходы в рублях за год на работу ПВУ в теплый период
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% | |||
| На охлаждение | На вентиляторы | На охлаждение | На вентиляторы | На охлаждение | На вентиляторы | |
| Суммарные затраты | 68 858 | 141 968 | 112 998 | 141 968 | 105 936 | 141 968 |
Таблица 9. Сравнение всех ПВУ
| Величина | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| , кВт | 54,4 | 450,6 | 217,5 |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 | |
| 25,7 | 255,3 | 103,0 | |
| 11,4 | 18,8 | 17,6 | |
| 66 105 | 655 733 | 264 421 | |
| 12 362 | 20 287 | 19 019 | |
| 78 468 | 676 020 | 283 440 | |
| Затраты на догрев, руб | 122 539 | 1 223 178 | 493 240 |
| Затраты на охлаждение, руб | 68 858 | 112 998 | 105 936 |
| Затраты на вентиляторы зимой, руб | 337 568 | ||
| Затраты на вентиляторы летом, руб | 141 968 | ||
| Суммарные годовые затраты, руб | 670 933 | 1 815 712 | 1 078 712 |
Анализ таблицы 9 позволяет сделать однозначный вывод – приточно-вытяжные установки Zenit HECO SW и Zenit HECO MW с рекуперацией тепла и влаги фирмы Turkov очень энергоэффективные.
Суммарная годовая вентиляционная нагрузка ПВУ TURKOV меньше нагрузки в ПВУ с КПД 50% на 72%, а в сравнении с прямоточной ПВУ на 88%. ПВУ Turkov позволит сэкономить 1 млн 145 тыс.руб – в сравнении с прямоточной ПВУ или 408 тыс.руб – в сравнении с ПВУ, КПД которой 50%.
Где ещё экономия…
Основной причиной отказов применения систем с рекуперацией являются относительно высокие начальные капиталовложения, однако при более полном взгляде на затраты на застройку, такие системы не только быстро окупаются, но и позволяют уменьшить общие капиталовложения при застройке.В качестве примера возьмем наиболее массовую «типовую» застройку с применением жилых, офисных зданий и магазинов.
Среднее значение теплопотерь готовых зданий: 50 Вт/м 2 .
- Включено: Теплопотери через стены, окна, кровлю, фундамент, и т.д.
Включено:
- Вентиляцию квартир с расчетом по назначению помещений и кратности.
- Вентиляцию офисов с расчетом по количеству людей и компенсации CO2.
- Вентиляцию магазинов, коридоров, складских помещений и т.д.
- Соотношение площадей выбрано на основе нескольких существующих комплексов
Включено:
- Компенсация санузлов, ванных комнат, кухонь и т.д. Так как из данных помещений нельзя организовать втяжку в систему рекуперации, то в данный помещения организован приток, а вытяжка идет отдельными вентиляторами мимо рекуператора.
Разница между количеством приточного воздуха и количеством воздуха на компенсацию.
Именно данный объем вытяжного воздуха передает тепло приточному воздуху.
Итак, необходимо произвести застройку района стандартными зданиями с общей площадью 40000 м 2 с указанными характеристиками теплопотерь. Посмотрим на чем позволит сэкономить применение систем вентиляции с рекуперацией.
Эксплуатационные расходы
Основной целью выбора систем с рекуперацией, является снижение стоимости эксплуатации оборудования, за счет значительного сокращения требуемой тепловой мощности для нагрева приточного воздуха.
С применением приточных и вытяжных вентиляционных установок без рекуперации мы получим теплопотребление системы вентиляции одного здания 2410 кВт∙ч.
- Примем стоимость эксплуатации такой системы за 100%. Экономии при этом вообще нет – 0%.
С применением наборных приточно-вытяжных вентиляционных установок с рекуперацией тепла и средним КПД 50% мы получим теплопотребление системы вентиляции одного здания 1457 кВт∙ч.
- Стоимость эксплуатации 60%. Экономия c наборным оборудованием 40%
С применением моноблочных высокоэффективных приточно-вытяжных вентиляционных установок TURKOV с рекуперацией тепла и влаги и средним КПД 85% мы получим теплопотребление системы вентиляции одного здания 790 кВт∙ч.
- Стоимость эксплуатации 33%. Экономия с оборудованием TURKOV 67%
Как видно, системы вентиляции с высокоэффективным оборудованием имеют меньшее теплопотребление, что позволяет говорить об окупаемости оборудования в срок 3-7 лет при применении водяных нагревателей и 1-2 года с применением электрических нагревателей.
Расходы при застройке
Если производить застройку в городе, то необходимо выделение значительного количества тепловой энергии из существующей теплосети, что всегда требует значительных финансовых затрат. Чем больше тепла требуется – тем дороже будет стоимость подведения.
Застройка «в поле» зачастую не предполагает подведение тепла, обычно подводится газ и производится постройка собственной котельной или ТЭЦ. Стоимость данного сооружения соразмерена требуемой тепловой мощности: чем больше - тем дороже.
В качестве примера предположим, что построена котельная мощностью 50 МВт тепловой энергии.
Помимо вентиляции затраты на отопление типового здания площадью 40000 м 2 и теплопотерями 50 Вт/м 2 будут составлять около 2000 кВт∙ч.
С применением приточных и вытяжных вентиляционных установок без рекуперации получится построить 11 зданий.
С применением наборных приточно-вытяжных вентиляционных установок с рекуперацией тепла и средним КПД 50% удастся построить 14 зданий.
С применением моноблочных высокоэффективных приточно-вытяжных вентиляционных установок TURKOV с рекуперацией тепла и влаги и средним КПД 85% удастся построить 18 зданий.
Итоговая смета подведения большего количества тепловой энергии или постройка котельной большой мощности обходится существенно дороже, чем стоимость более энергоэффективного вентиляционного оборудования. С применением дополнительных средств снижения теплопотерь здания можно увеличить застройку без увеличения требуемой тепловой мощности. Например уменьшив теплопотери всего на 20%, до 40 Вт/м 2, построить получится уже 21 здание.
Особенности работы оборудования в северных широтах
Как правило оборудование с рекуперацией имеет ограничения по минимальной температуре уличного воздуха. Связанно это с возможностями рекуператора и ограничение составляет -25…-30 o С. Если температура будет понижаться – конденсат из вытяжного воздуха будет замерзать на рекуператоре, поэтому при сверхнизких температурах используется электрический преднагреватель или водяной преднагреватель с незамерзающей жидкостью. Например, в Якутии расчетная температура уличного воздуха -48 o С. Тогда классические системы с рекуперацией работают следующим образом:
- o С нагревается предварительным нагревателем до -25 o С (Затрачивается тепловая энергия).
- С -25 o С воздух нагревается в рекуператоре до -2,5 o С (при КПД 50%).
- С -2.5 o С воздух нагревается основным нагревателем до требуемой температуры (Затрачивается тепловая энергия).
При применении же специальной серии оборудования для крайнего севера с 4-х ступенчатой рекуперацией TURKOV CrioVent преднагрев не потребуется, так как 4 ступени, большая площадь рекуперации и возврат влаги позволяют не допускать обмерзания рекуператора. Оборудование работает седеющим образом:
- Уличный воздух с температурой -48 o С нагревается в рекуператоре до 11,5 o С (КПД 85%).
- С 11,5 o С воздух нагревается основным нагревателем до требуемой температуры. (Затрачивается тепловая энергия).
Отсутствие преднагрева и высокий КПД оборудования позволят значительно сократить теплопотребление и упростить конструктив оборудования.
Применение высокоэффективных систем рекуперации в северных широтах наиболее актуально, так как из-за низких температур уличного воздуха применение классических систем рекуперации затруднительно, а оборудование без рекуперации требует слишком большого количество тепловой энергии. Оборудование Turkov успешно работает в городах с самыми сложными климатическими условиями, в таких как: Улан-Уде, Иркутск, Енисейск, Якутск, Анадырь, Мурманск, а также во многих других городах с более мягким, в сравнении с этими городами, климатом.
Заключение
- Применение систем вентиляции с рекуперацией позволяет не только снизить эксплуатационные расходы, но в случае масштабной реконструкции или капитальной застройки случаев уменьшить начальные капиталовложения.
- Максимальной экономии можно добиться в средних и северных широтах, где оборудование работает в тяжелых условиях с продолжительными отрицательными температурами уличного воздуха.
- На примере здания ФГАУ «НИИ ЦЭПП» система вентиляции с высокоэффективным рекуператором позволит сэкономить 3 млн 33 тыс.руб в год – в сравнении с прямоточной ПВУ и 1 млн 40 тыс.руб в год – в сравнении с наборной ПВУ, КПД которой 50%.
