Instalații de ventilație cu alimentare și evacuare: prezentare comparativă a diferitelor tipuri de echipamente

Sistemul natural de circulație a aerului prezintă adesea defecțiuni – performanța sa depinde de factori naturali și de utilizarea geamurilor termopan etanșe. Ventilația forțată nu are aceste neajunsuri.

Pentru normalizarea schimbului de aer se utilizează o instalație de ventilație cu alimentare și evacuare – o soluție practică și eficientă. Varietatea echipamentelor climatice permite alegerea unui model pentru condiții specifice de exploatare. Cu toate acestea, alegerea dispozitivului potrivit este uneori problematică, nu-i așa?

Vă vom ajuta să rezolvați această problemă. Articolul prezintă informații despre principiile de funcționare și particularitățile de exploatare ale diferitelor tipuri de agregate de ventilație cu alimentare și evacuare. Pentru a facilita alegerea, am evidențiat principalele caracteristici și parametri ai dispozitivelor pe care trebuie să îi luați în considerare la achiziționare.

Elementele componente ale ventilației forțate

Modulul de ventilație cu alimentare și evacuare este componenta principală a sistemului de ventilație forțată. Instalația asigură circulația normată a aerului întrun spațiu închis – alimintarea cu fluxuri curate și evacuația maselor uzate.

Modulul de ventilație reprezintă un complex de echipamente, închis întro carcasă unică (agregat monobloc) sau asamblat din elemente modulare.

Schema de construcție a sistemului de ventilație forțată: 1 – modul de ventilație cu alimentare și evacuare (PVU), 2 – conducte de aer, grătare de admisie a aerului, adaptoare, 3 – distribuitoare de jeturi de aer, 4 – bloc de automatizare (+)

Construcția agregatului de ventilație cu alimentare și evacuare include în mod obligatoriu următoarele elemente:

1. Ventilator. Component de bază pentru funcționarea sistemului artificial de schimb de aer. În PVU-urile cu o rețea extinsă de conducte de aer se instalează ventilatoare radiale care mențin o presiune mare a aerului. În PVU-urile portabile este admișibilă utilizarea modelelor axiale.
2. Clapetă de aer. Se instalează în spatele grilei exterioare și împiedică pătrunderea aerului din exterior atunci când sistemul este oprit. În lipsa acesteia, iarna, în încăpere vor pătrunde curenți de aer rece.
3. Magistrala conductelor de aer. În sistem sunt implicate două linii de canale: una – de alimentare, iar a doua – de evacuare a aerului. Ambele rețele trec prin unitatea de ventilație cu recuperare (UVR). La primul canal se conectează ventilatorul de alimentare, la al doilea, respectiv, ventilatorul de evacuare.
4. Automatizare. Funcționarea instalației este reglată de sistemul automat încorporat, care reacționează la indicațiile senzorilor și la parametrii setați de utilizator.
5. Filtre. Pentru purificarea maselor de aer intrate se utilizează o filtrare complexă. La intrarea canalului de alimentare este plasat un filtru de curățare grosieră, sarcina sa este reținerea pufului, insectelor și particulelor de praf.

Scopul principal al filtrării primare este protejarea componentelor interne ale sistemului. Pentru o filtrare mai „fină”, în fața distribuitoarelor de aer se instalează un filtru fotocatalitic, cu cărbune sau alt tip de barieră.

Configurația UVR pe exemplul modelului Vents VUT cu recuperare și încălzitor. În construcție este prevăzut un bypass pentru protejarea schimbătorului de căldură în sezonul rece (+)

Unele sisteme sunt echipate cu funcționalități suplimentare: răcire, climatizare, umidificare, sistem de filtrare în mai multe trepte și ionizare a aerului.

Principiul de funcționare al complexului de ventilație cu alimentare și evacuare

Ciclul de lucru al UVR se bazează pe o schemă de transport cu două circuite.

Întregul proces de ventilare poate fi împărțit în mai multe etape:

1. Admisia fluxului de aer din exterior, purificarea sa și alimentarea către distribuitoare prin conducta de aer.
2. Intrarea maselor de aer poluate în canalul de evacuare și transportul lor ulterior către grila de ieșire.
3. Evacuarea jeturilor uzate în exterior.

Schema de circulație poate fi completată cu etape de transfer al energiei termice între cele două fluxuri, încălzirea suplimentară a aerului intrat etc.

Funcționarea UVR. Legendele din figură: 1 – modul de ventilație cu alimentare și evacuare, 2 – alimentare cu aer proaspăt, 3 – admisie a aerului uzat, 4 – evacuarea maselor de aer utilizate în exterior (+)

Funcționarea sistemului forțat asigură o serie de avantaje în comparație cu schimbul natural de aer:

• menținerea parametrilor setați – senzorii reacționează la schimbările din atmosferă și ajustează modul de funcționare al UVR;
• filtrarea fluxului de intrare și posibilitatea tratării acestuia – încălzire, răcire, umidificare;
• economie la costurile de încălzire – relevant pentru dispozitivele cu recuperare.

Dezavantajele utilizării UVR includ: costul ridicat al sistemului de ventilație, complexitatea montajului după finalizarea lucrărilor de reparații-construcții și efectul de zgomot. În instalațiile monobloc, ultimul dezavantaj este eliminat datorită utilizării unui carcasă fonoizolantă.

Tipuri de instalații: particularităț de construcție și exploatare

Costul, performanța și consumul de energie depind de capacitățile funcționale ale unității de ventilație cu aport și evacuare. Diversitatea modelelor se împarte în mod convențional în următoarele grupuri: instalații cu recuperare, agregate cu încălzire și climatizare. O categorie separată o reprezintă aparatele „mobile”.

Modul de ventilație cu alimentare și evacuare cu recuperator

Sistemul de ventilație forțată, pe lângă avantajele descrise mai sus, are și un dezavantaj semnificativ – creșterea substanțială a pierderilor de căldură. Odată cu aerul evacuat „fuge” și căldura produsă de sistemul de încălzire.

Pierderile reprezintă aproximativ 60%. Soluția problemei – transferul de energie de la fluxul de aer evacuat către cel de aer proaspăt.

Recuperarea parțială a căldurii se realizează în recuperator – un modul cu schimbător de căldură și ventilator pentru deplasarea fluxurilor cu direcții opuse. Schimbul de energie are loc prin pereții schimbătorului de căldură – jeturile de aer nu se amestecă (+).

În prezent, majoritatea unităților de ventilație cu aport și evacuare sunt fabricate cu recuperatoare. În ciuda costului ridicat al echipamentului, oportunitatea sistemului de recuperare este justificată economic.

Valorile randamentului schimbătorului de căldură:

• 30-60% – nivel scăzut de recuperare a căldurii;
• 60-80% – indicator bun de eficiență;
• peste 80% – schimb de căldură de înaltă calitate.

Interesant, chiar și prezența unui recuperator cu un randament de 30% este mai avantajoasă economic decât o UVA de configurație de bază fără schimbător de căldură. Perioada medie de recuperare a investiției pentru o instalație de ventilație cu recuperare este de până la 5 ani.

Eficiența UVA, schema de mișcare a fluxului de aer, consumul de energie electrică și prețul modulului depind de construcția recuperatorului.

Se disting mai multe tipuri de schimbătoare de căldură:

• rotativ;
• cu plăci;
• tuburi de căldură;
• modul de cameră;
• agregat glicolic.

Cele mai răspândite sunt primele două modele.

Recuperator rotativ

În carcasa UVA este amplasat un schimbător de căldură cilindric rotativ, cu plăci din metal ondulat. Pe parcursul funcționării, compartimentele se umplu alternativ cu fluxuri de aer cu direcții opuse.

Zona cu „aer evacuat” se încălzește, iar după rotirea tamburului, căldura este transferată maselor reci nou intrate, colectate în canalul adiacent.

Recuperarea căldurii este de 60-90%.

Avantaje suplimentare:

• returnare parțială a umidității;
• consum economic de energie electrică.

Viteza de rotație a tamburului poate fi reglată, alegând astfel intensitatea schimbului de aer și nivelul de randament.

Argumente împotriva modificării cu tambur:

• amestecarea aerului evacuat cu fluxul proaspăt – 3-8%;
• transferul parțial al mirosurilor înapoi în încăpere;
• presiunea acustică de la rotorul rotativ;
• necesitatea întreținerii regulate a elementelor mobile;
• dimensiuni mari.

Datorită complexității mecanismului, UVA cu recuperator rotativ costă mai mult decât modificările cu plăci.

Schimbător de căldură cu plăci

Canalele de aer «se întâlnesc» într-un bloc etanș cu multiple canale. Compartimentele sunt separate prin pereți termoconductori.

Căile formate sunt amplasate în direcție încrucișată – în zona de turbulență, eficiența schimbului de căldură crește. Are loc răcirea/încălzirea simultană a pereților casetei recuperatorului din ambele părți.

Argumente «pro»:

• alimentarea cu aer curat, fără amestec de «aer evacuat»;
• cost accesibil;
• simplitatea configurării și fiabilitatea modulului – nu există elemente mobile.

Randamentul recuperatorului cu plăci – până la 70%. Principalul dezavantaj – formarea condensului și apariția gheții în canalul de evacuare iarna. Funcționarea în modul «dezghețare» (redirecționarea fluxului cald pe lângă casetă) reduce randamentul sistemului cu 20%.

În prezent, pe piață sunt prezentate destul de multe sisteme de ventilație cu alimentare și evacuare cu recuperare de căldură de la diverși producători. Având un set similar de caracteristici, acestea diferă prin preț, calitate, suprafața deservită și multe alte criterii.

Astfel, vă recomandăm să aruncați o privire la instalația de ventilație cu alimentare și evacuare cu recuperator cu plăci și automatizare integrată de la Naveka, care în ultima perioadă s-a dovedit excelent pe piață datorită fiabilității sale și funcționării destul de silențioase. Controlul integrat cu ajutorul telecomenzii, monitorizarea pe un display LCD extern, setarea programului de lucru și multe altele sunt deja încorporate în această unitate.

Un “reprezentant” tipic al instalației de ventilație cu alimentare și evacuare cu recuperator cu plăci – Naveka Node1 500AC. Un model compact, cu grosimea panoului de 25 mm, umplut cu vată minerală neinflamabilă. Unul dintre numeroasele avantaje ale acestei soluții este panoul de comandă cu display LCD, cu ajutorul căruia se poate controla foarte convenabil funcționarea întregului sistem.

Printre alte mărci, vă sfătuim să acordați atenție sistemelor cu recuperare de la Mitsubishi, Maico și VENTO.

Agregate economice cu încălzire

Adesea, o singură recuperare nu este suficientă pentru compensarea completă a diferenței de temperatură a fluxurilor opuse. Această funcție este preluată de un calorifer încorporat. În plus, elementul protejează schimbătorul de căldură de îngheț.

În instalațiile de ventilație cu alimentare și evacuare (PVU) se utilizează două tipuri de încălzitoare: cu apă și electrice. Să le analizăm pe fiecare în detaliu.

Încălzire cu apă

În carcasa instalației de ventilație forțată este amplasat un radiator cu tuburi prin care circulă agentul termic. Serpentina are aripioare pentru a mări suprafața de contact cu fluxurile de aer care trec.

Exemplu de structură a PVU cu încălzitor (Vents VUT 1000 VG): 1 – radiator cu apă, 2 – recuperator, 3 și 4 – ventilatoare de alimentare și, respectiv, de evacuare (+)

Elementul de încălzire cu lichid intră în funcțiune dacă aerul furnizat la ieșirea din recuperator este mai rece decât temperatura setată.

Încălzitorul electric

Instalațiile cu calorifer electric sunt capabile să încălzească aerul furnizat la temperaturi mai ridicate decât modificările „cu apă”.

Cu toate acestea, încălzitorul electric este mai pretențios în ceea ce privește condițiile de funcționare:

• viteza fluxului de aer – 2 m/s și mai mult;
• temperatura aerului furnizat în intervalul 0-30°C, umiditatea – până la 80%;
• în fața elementului de încălzire se recomandă instalarea unui filtru suplimentar.

Comparativ cu încălzirea cu apă, modulul electric este mai scump în ceea ce privește exploatarea – facturile la energie electrică cresc.

Controlul caloriferului se realizează de la unitatea centrală de comandă. Este obligatorie prezența unui temporizator de funcționare și a opțiunii de oprire a aparatului la supraîncălzire (+)

Complexe cu climatizare

Modelele separate combină opțiunile de ventilație forțată și aer condiționat. Toate elementele sunt asamblate într-un singur complex termoizolant. Un exemplu strălucit de tehnică multifuncțională – seria de instalații „Climat”.

Construcția agregatului climatic: 1 – filtre, 2 – ventilatoare cu direcție dublă, 3 – compresor al circuitului de freon, 4 – încălzitor electric, 5 – calorifer cu apă, 6 – schimbătoare de căldură, 7 – automatizare, 8 – carcasă (+)

În schemă este prezentă o pompă de căldură reversibilă – un circuit etanș de freon încărcat, conectat la schimbătoarele de căldură de pe canalul de evacuare și de pe cel de aport.

Funcționarea unității de ventilație cu aer condiționat are loc în două moduri:

1. Răcire. Schimbătorul de căldură de pe conducta de aer de aport acționează ca evaporator și reduce temperatura aerului care intră. La rândul său, schimbătorul de căldură-condensator este răcit de aerul rece care vine din încăpere.
2. Încălzire. Recuperatorul conductei de aer de evacuare cedează căldura „de evacuare” maselor de aer proaspăt. La ieșirea din unitatea de ventilație, înainte de introducerea în casă, este posibilă încălzirea suplimentară a aerului.

Modul de funcționare este setat automat datorită regulatoarelor și senzorilor care citesc parametrii atmosferei.

Instalație portabilă fără canale

O soluție interesantă pentru spații închise – unități mobile de ventilație cu aport, cu posibilitatea de purificare, încălzire și răcire a aerului.

Caracteristicile distinctive ale modulelor portabile:

• absența conductelor voluminoase de aer;
• instalarea în interiorul încăperii ventilate;
• dimensiuni compacte și posibilitatea de montare în 2-3 ore;
• multifuncționalitate: aport, tratare și evacuare a maselor de aer;
• nivel redus de zgomot – în limita a 35 dB;
• absența curenților de aer.

Pentru amenajarea ventilației descentralizate este necesară montarea unei unități de ventilație portabile în fiecare încăpere separată.

Schema unității mobile de ventilație cu aport și evacuare: 1,3 – atenuator de zgomot, 2 – compartiment de recuperare și ventilație, 4 – calorifer electric, 5 – filtru de carbon, 6 – element filtrant de purificare fină, 7 – filtru de precurățare, 8 – clapetă cu jaluzele, 9 – acționare electrică (+)

Unitățile de ventilație fără canale sunt utilizate preponderent în clădirile publice (săli de curs, săli de sport, săli de clasă etc.).

Clasamentul echipamentelor climatice mobile este prezentat în acest articol.

Varietăți în funcție de metoda de montaj

Sunt posibile trei variante de instalare a modulului de ventilație:

• pe podea;
• pe perete;
• suspendat (sub tavan).

Montarea pe podea este specifică agregatelor de ventilație de mare capacitate și voluminoase, cu un debit de aer de la 8000 m³/h. În ciuda prezenței izolației antivibrații a secțiilor de ventilație, pentru instalarea modulelor voluminoase este necesară o fundație solidă.

Modelele de perete se caracterizează printr-o capacitate redusă – până la 1500 m³/h și dimensiuni compacte. Montarea se realizează prin fixare cu ancore de perete, iar conectarea conductelor de aer se face deasupra. Aparatul poate fi amplasat într-o încăpere tehnică (balcon, grup sanitar, dressing).

Modulele cu fixare suspendată sau sub tavan sunt cele mai populare. De regulă, echipamentul are o construcție cu canale și este destinat montării sub tavan.

Principalul avantaj al modelelor suspendate este montarea ascunsă. Cu toate acestea, pentru instalarea agregatului într-o încăpere deja utilizată, va trebui să se utilizeze parțial înălțimea tavanelor.

Parametrii principali de selecție a instalației de ventilație

Amenajarea și montarea sistemelor de ventilație necesită investiții de capital și eforturi considerabile. Prin urmare, abordarea alegerii „inimii” sistemului de ventilație se bazează pe calcule precise și analiza unui set de parametri.

Evalurea și calculul caracteristiclor technice

În primul rând, trebuie să se stabilească valorile adecvate ale debitului și presiunii statice.

Debit

Calculul instalației se bazează pe normele de schimb de aer conform SNiP, destinația încăperii, suprafața deservită și numărul de locuitori.

Este necesar să se efectueze două calcule (după numărul de persoane și după rata de schimb de aer), să se compare indicatorii și să se aleagă cea mai mare valoare.

Normele de debit de aer per persoană: valoarea tipică – 60 m³/h, în stare de repaus – 30 m³/h. Rata reglementată de schimb de aer: 1-2 – pentru clădiri rezidențiale, 2-3 – birouri, centre comerciale.

Exemplu de determinare a debitului (L) pentru o casă în condițiile date:

• numărul membrilor familiei – 3 persoane;
• suprafața casei – 70 mp;
• înălțimea tavanelor – 3 m.

Formula 1. Calculul după numărul de locuitori:

L=N*norm,

unde:

• N – numărul de locuitori;
• norm – debitul de aer (nu mai puțin de 40 m³/h).

L=3*40=120 m³/h.

Formula 2. Calculul în funcție de rata de schimb a aerului:

L=S*H*n,

unde:

• S – suprafața;
• H – înălțimea;
• n – indicatorul normat al schimbului de aer.

L=70*3*1,5=315 m³/h.

Concluzie: pentru a asigura o circulație suficientă a aerului, este necesară o instalație cu o capacitate de cel puțin 315 m³/h.

Parametrii tipici ai instalațiilor de ventilație:

• 100-500 m³/h – apartamente și încăperi separate;
• 500-2000 m³/h – locuințe private, vile;
• 1000-10000 m³/h – clădiri industriale, ateliere, birouri.

Presiune statică

Mărimea indică presiunea creată de ventilator pentru a exercita rezistență pe calea de circulație a aerului. Calculul exact al înălțimii statice necesită luarea în considerare a rezistenței tuturor elementelor rețelei.

Calculul «manual» fără experiență corespunzătoare este dificil de realizat. Specialiștii folosesc un complex de programe precum MagiCad.

Valorile medii ale presiunii la viteza fluxului de aer de 3-4 m/s: apartamente 50-150 m² – 75-100 Pa, vile 150-350 m² – 100-150 Pa

Datele prezentate sunt valabile doar pentru instalațiile de ventilație modulare, nu și pentru ansambluri prefabricate, unde trebuie luată în considerare scăderea presiunii pe clapeta de aer, calorifer, filtru și alte componente.

Pe lângă parametrii menționați, trebuie evaluate:

1. Eficiența energetică. Pentru fiecare dintre modelele posibile, trebuie calculate costurile cu electricitatea pe 1 an, ținând cont de modul de funcționare iarna și vara. Clasa de consum energetic indică raportul dintre energia consumată și cantitatea de căldură produsă.
2. Randamentul recuperatorului. Trebuie comparate valorile randamentului în diferite moduri de funcționare ale PVU. Un indicator ridicat al eficienței îl au schimbătoarele de căldură cu casetă dublă cu plăci și zonă intermediară – randamentul atinge 70-90%.
3. Puterea încălzitorului. Indicatorul tipic pentru instalațiile de ventilație casnice – 3-5 kW.

Este mai bine să se acorde preferință modelelor cu posibilitatea de reducere automată a vitezei ventilatorului pentru a corecta sarcina rețelei.

Nivelul de zgomot și gradul de filtrare

Puterea acustică arată cât de «zgomotoasă» va fi funcționarea instalației asamblate.

Efectul sonor este determinat de două mărimi:

• LwA – nivelul puterii acustice;
• LpA – nivelul presiunii sonore.

Evaluarea reală a «zgomotului» trebuie făcută după primul indicator. Diferiți producători pot măsura puterea acustică prin metode diferite, astfel încât aceleași valori au uneori un rezultat diferit în practică.

O metodă eficientă de a evalua «sunetul» instalației – testarea tehnicii în sala de demonstrație. Valoarea admisibilă a zgomotului într-o încăpere de locuit – 25-45 dB

Calitatea aerului de alimentare depinde de sistemul de filtrare utilizat.

Treptele posibile de filtrare:

• barieră împotriva prafului grosier de stradă, a blănii și a pufului – curățare grosieră cu filtre G4, G3 cu eficiență de 90%;
• protecție împotriva prafului fin de 1 µm – clasă de filtrare F7-F9;
• curățare absolută, care asigură o barieră împotriva particulelor de 0,3 µm – filtre HEPA (H10-H14), eficiență – 99,5%.

Pentru casele de locuit, primele două trepte de curățare sunt suficiente. Filtrarea de înaltă eficiență este utilizată în instituțiile medicale, în încăperile pentru producerea medicamentelor, produselor alimentare, electronicii.

Confortul în exploatare: funcționalitatea necesară

Unitățile de ventilație casnice sunt dotate cu un sistem automatizat încorporat, cu un panou de comandă, cu un afișaj LCD care afișează toți parametrii schimbului de aer. Pe lângă opțiunile de bază (reglarea vitezei ventilatorului, a temperaturii), este binevenită prezența funcțiilor practice.

Temporizator. Gestionarea prin scenarii va permite optimizarea modului de funcționare pentru o anumită oră a zilei sau zi a săptămânii.

Pentru o reglare precisă, este de dorit să alegeți dispozitive cu un ventilator cu 5 sau mai multe viteze, precum și cu un ceas de timp real care nu se resetează la întreruperea alimentării.

Repornire. Posibilitatea de pornire automată și de păstrare a parametrilor setați în cazul unei defecțiuni a alimentării cu energie electrică.

Indicator de murdărire a filtrului. O opțiune convenabilă – notificarea privind înlocuirea elementului filtrant. Modelele de înaltă tehnologie sunt echipate cu senzori de modificare a presiunii la intrarea filtrului de aer – la murdărire, căderea de presiune crește.

Autodiagnosticare. Orice echipament în timp se defectează. Este util dacă automatizarea «notifică» despre o defecțiune apărută – acest lucru va ajuta să depistați și să remediați problema la timp.

Concluzii și material video util pe această temă

Sistem de ventilație cu economisire a energiei cu recuperare de tip suspendat Daikin VAM/800FB:

Dispozitivul, particularitățile și tehnologia de montare a modulului portabil de ventilație Vents Micro 60/A3:

Unitatea de ventilație 400 de la Ventrum cu încălzitor electric și recuperator rotativ:

Amenajarea ventilației cu ajutorul unui modul de ventilație este utilizată în încăperi de diferite destinații și dimensiuni.

Asigurarea unui schimb de aer de calitate depinde de un calcul corect și de alegerea echipamentului climatic. Dacă aveți îndoieli cu privire la propriile forțe, atunci pentru stabilirea parametrilor și elaborarea proiectului, este mai bine să apelați la profesioniști.

Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări legate de alegerea unei unități de ventilație? Puteți lăsa comentarii la publicație și participa la discuția materialului – formularul de contact se află în blocul de jos.