Сравнительный анализ приточно-вытяжных систем вентиляции: разнообразие технологий и устройств

Естественная вентиляция, полагающаяся на природные факторы, зачастую оказывается неэффективной, поскольку ее работоспособность зависит от внешней среды и наличия герметичных оконных конструкций. Принудительная вентиляция устраняет эти проблемы.

Для улучшения воздухообмена идеально подходят приточно-вытяжные установки, которые представляют собой надежное и действенное решение. Широкий ассортимент климатического оборудования дает возможность подобрать модель, соответствующую конкретным условиям использования. Тем не менее, выбрать наилучшее устройство может быть сложной задачей, не так ли?

Мы готовы помочь вам разобраться в этом вопросе. В нашем материале вы найдете детальную информацию о принципах работы и характеристиках различных типов приточно-вытяжных систем. Чтобы упростить процесс выбора, мы выделили основные параметры и ключевые характеристики оборудования, которые стоит учесть при покупке.

Компоненты принудительной вентиляции

Основным элементом системы принудительной вентиляции является приточно-вытяжной агрегат. Он обеспечивает стабильный воздухообмен в закрытых помещениях, обеспечивая подачу свежего воздуха и удаление загрязненных масс.

Вентиляционный модуль представляет собой сочетание оборудования, размещенного в одном корпусе (моноблок) или собранного из отдельных компонентов.

Схема работы принудительной вентиляционной системы: 1 – приточно-вытяжной агрегат (ПВУ), 2 – воздуховоды и воздухозаборные решетки, 3 – распределители воздуха, 4 – автоматический блок управления (+)

Структура приточно-вытяжного агрегата обязательно включает в себя следующие элементы:

1. Вентилятор. Основной элемент для функционирования искусственной системы воздухообмена. В ПВУ с развитой сетью воздуховодов устанавливаются радиальные вентиляторы, обеспечивающие высокий уровень давления воздуха. В переносных ПВУ могут быть использованы осевые модели.
2. Воздушный клапан. Устанавливается за внешней решеткой и предотвращает поступление наружного воздуха, когда система выключена. В противном случае в зимний период в помещение могут проникать холодные потоки.
3. Воздуховоды. В системе используются две линии: одна для подачи свежего воздуха, другая — для выброса отработанного. Обе линии проходят через ПВУ, где к первой подключается приточный вентилятор, а ко второй — вытяжной.
4. Автоматика. Функционирование установки регулируется встроенной автоматической системой, которая реагирует на данные датчиков и заданные параметры от пользователя.
5. Фильтры. Для очистки поступающего воздуха используются фильтрационные системы. На входе приточного воздуховода устанавливается фильтр грубой очистки, целью которого является задержание пыли, насекомых и другого мусора.

Главная цель первичной фильтрации — защищать внутренние элементы системы. Для более тщательной фильтрации перед распределителями воздуха устанавливаются фотокаталитические, угольные или иные типы фильтров.

На примере модели Вентс ВУТ с рекуперацией и обогревателем можно рассмотреть устройство ПВУ. В конструкции предусмотрен байпас для защиты теплообменника зимой (+)

Некоторые системы оснащены дополнительными функциями: охлаждением, кондиционированием, увлажнением, многоступенчатой очисткой и ионизацией воздуха.

Принципы работы приточно-вытяжных систем

Работа ПВУ базируется на двухконтурной системе воздушного потока.

Процесс вентиляции состоит из нескольких этапов:

1. Забор наружного воздуха, его фильтрация и доставка к распределителям через воздуховод.
2. Поступление загрязненного воздуха в вытяжной канал и дальнейшая его транспортировка к выходной решетке.
3. Выброс отработанного воздуха наружу.

Схема циркуляции может быть дополнена этапами передачи тепла между потоками, а также дополнительным подогревом входящего воздуха и так далее.

Схема работы ПВУ. Указатели на рисунке: 1 – приточно-вытяжной модуль, 2 – подача свежего воздуха, 3 – забор «отработанного», 4 – выброс использованных воздушных масс наружу (+)

Преимущества принудительных систем перед естественной вентиляцией очевидны:

• поддержание установленных параметров – датчики отслеживают изменения в среде и адаптируют режим работы ПВУ;
• фильтрация входящего воздуха и возможности его обработки — нагрев, охлаждение, увлажнение;
• сокращение затрат на отопление – это особенно актуально для моделей с рекуперацией.

К недостаткам ПВУ можно отнести: высокую стоимость, сложность установки после завершения строительных работ и шум. В моноблочных версиях звук снижен благодаря использованию специального шумоизолированного корпуса.

Виды установок: особенности конструкции и функционирования

Цены, производительность и потребление энергии зависят от функционала различных ПВУ. Модели можно разделить на несколько категорий: устройства с рекуперацией, агрегаты с подогревом и кондиционированием, а также отдельная группа — мобильные установки.

Приточно-вытяжной агрегат с рекуператором

Системы принудительной вентиляции, помимо перечисленных достоинств, имеют один серьезный недостаток — значительное увеличение тепловых потерь. С атмосферным воздухом теряется не только «отработанный» воздух, но и тепло, выработанное системой отопления.

Потери могут достигать 60%. Решение этой проблемы заключается в передаче тепла от вытяжного потока к приточному.

Частичное восполнение тепла происходит в рекуператоре — это модуль, включающий теплообменник и вентилятор для перемещения воздухов. Энергия передается через стенки теплообменника, при этом воздушные потоки не смешиваются (+)

На сегодняшний день большинство приточно-вытяжных установок производятся с рекуператорами. Несмотря на более высокую стоимость такого оборудования, его экономическая целесообразность очевидна.

Коэффициенты полезного действия (КПД) теплообменника:

• 30-60% — низкая эффективность теплового восстановления;
• 60-80% — хороший уровень эффективности;
• более 80% — высокий качественный теплообмен.

Интересно, что даже рекуператор с КПД 30% оказывается более экономичным, чем базовая модель ПВУ без теплообменника. Среднее время окупаемости рекуперативной установки составляет около 5 лет.

Эффективность ПВУ, схема движения воздуха, расход электроэнергии и стоимость модуля зависят от конструкции рекуператора.

Существует несколько типов теплообменников:

• роторные;
• пластинчатые;
• тепловые трубки;
• камерные модули;
• глеколевые агрегаты.

Наибольшую популярность получили роторные и пластинчатые модели.

Роторный рекуператор

Внутри ПВУ устанавливается цилиндрический вращающийся теплообменник с пластинами из гофрированного метала. В процессе работы его отделения последовательно заполняются потоками воздуха в противоположных направлениях.

Зона «отработки» нагревается, и после поворота барабана тепло передается вновь поступающим холодным воздушным массам, собранным в соседнем канале.

Эффективность теплообмена составляет до 90%.

• частичное возвращение влаги;
• экономный потребление энергии.

Скорость вращения барабана может регулироваться, что позволяет настраивать интенсивность воздухообмена и коэффициент полезного действии.

Недостатки роторного теплообменника включают:

• допуск 3-8% «отработанного» к свежему потоку;
• частичная передача запахов в помещение;
• шум от вращающегося ротора;
• необходимость регулярного обслуживания подвижных частей;
• значительные размеры.

Из-за сложности механизма системы с роторным рекуператором стоят дороже пластинчатых модификаций.

Пластинчатый теплообменник

В воздуховодах соединяются в герметичном блоке с множеством каналов, разделенных теплопроводящими перегородками.

Создаваемые пути расположены в перекрестном направлении, что увеличивает эффективность теплообмена благодаря турбулентности. Происходит одновременное охлаждение и нагрев перегородок кассеты рекуператора с обеих сторон.

• подача чистого воздуха без «отработанных» примесей;
• доступная стоимость;
• простота настройки и надежность конструкции — отсутствуют движущие элементы.

КПД пластинчатого утеплителя может достигать 70%. Главный недостаток заключается в образовании конденсата и наледи в вытяжном канале зимой. Режим «разморозки» (перенаправление теплого потока в обход кассеты) снижает эффективность системы на 20%.

На сегодняшний день на рынке представлено множество приточно-вытяжных вентиляционных систем с тепло-рекуперацией от различных производителей. Хотя они имеют схожие характеристики, различия заключаются в цене, качестве, площади обслуживания и многих других параметрах.

Рекомендуем обратить внимание на приточно-вытяжную вентиляционную установку с пластинчатым рекуператором и интегрированной автоматикой от компании Naveka, которая зарекомендовала себя на рынке благодаря своей надежности и низкому уровню шума. Интегрированное управление с помощью дистанционного управления, мониторинг на внешнем ЖК-дисплее, установка расписания работы и множество других функций уже встроены в данный агрегат.

Типичный представитель приточно-вытяжной установки с пластинчатым рекуператором — Naveka Node1 500AC. Эта компактная модель с толщиной панели 25 мм, наполненной огнестойкой минеральной ватой, во многом выделяется среди аналогов. Одним из многочисленных преимуществ является пульт управления с ЖК-дисплеем, который обеспечивает удобное управление всей системой.

При выборе оборудования для вентиляции стоит уделить внимание системам с рекуперацией от таких производителей, как Mitsubishi, Maico и VENTO.

Энергосберегающие устройства с подогревом

Один механизм рекуперации часто не способен полностью компенсировать разницу температур в потоках. Эта задачу выполняет встроенный калорифер, который также защищает теплообменник от замерзания.

В приточно-вытяжных установках (ПВУ) применяются два типа нагревателей: водяные и электрические. Рассмотрим оба варианта подробнее.

Водяной подогрев

В конструкции принудительной вентустановки размещен радиатор, по которому проходит теплоноситель. Для увеличения площади теплообмена змеевик оснащен ребрами.

Пример устройства ПВУ с водяным отопителем (Vents ВУТ 1000 ВГ): 1 – радиатор с жидким теплоносителем, 2 – рекуператор, 3 и 4 – вентиляторы притока и вытяжки соответственно (+)

Работа жидкостного нагревательного элемента начинается, когда температура воздуха, выходящего из рекуператора, оказывается ниже установленного значения.

Электрический нагреватель

Установки с электрическим калорифером способны нагревать поступающий воздух до более высоких температур по сравнению с водяными моделями.

Тем не менее, условия работы для электрических нагревателей более строгие:

• воздушный поток – минимум 2 м/с;
• температура поступающего воздуха – 0-30°C, влажность – до 80%;
• рекомендуется установка дополнительного фильтра перед ТЭНом.

В сравнении с водяными подогревателями эксплуатация электрического модуля обойдется дороже, так как увеличиваются расходы на электроэнергию.

Управление калорифером осуществляется через центральный контрольный блок. Необходимы таймер для работы и функция отключения устройства при перегреве (+)

Системы с кондиционированием воздуха

Некоторые устройства комбинируют функции принудительной вентиляции и кондиционирования. Все компоненты собраны в один теплоизолированный модуль. Примером такой многофункциональной техники является серия установок «Климат».

Структура климатического агрегата включает: 1 – фильтры, 2 – двусторонние вентиляторы, 3 – компрессор фреоновой цепи, 4 – электронагреватель, 5 – водяной калорифер, 6 – теплообменники, 7 – автоматика, 8 – корпус (+)

В данной конструкции присутствует реверсивный тепловой насос – герметичный фреоновый контур, соединенный с теплообменниками в вытяжном и приточном каналах.

ПВУ с функцией кондиционирования работает в двух режимах:

1. Охлаждение. Теплообменник в приточном воздуховоде выступает в роли испарителя, снижая температуру поступающего воздуха. В то время как конденсатор охлаждается воздухом из помещения.
2. Нагрев. Рекуператор вытяжного воздуховода передает тепло «отработанных» воздухов в поток свежего воздуха. Перед подачей в помещение возможно дополнительное нагревание.

Режим работы автоматически настраивается с помощью регуляторов и датчиков, которые отслеживают атмосферные параметры.

Портативная безканальная установка

Для замкнутых пространств интересным решением являются мобильные приточные вентиляционные установки, которые обеспечивают очистку, нагрев и охлаждение воздуха.

Характерные черты портативных модулей:

• отсутствие громоздких воздуховодов;
• установка непосредственно в вентилируемом помещении;
• компактные размеры и возможность установки за 2-3 часа;
• функциональность: приток, обработка и отвод воздушных масс;
• низкий уровень шума – порядка 35 дБ;
• отсутствие сквозняков.

Для организации децентрализованной вентиляции требуется установка портативной ПВУ в каждом отдельном помещении.

Схема мобильной ПВУ: 1,3 – шумоподавитель, 2 – отсек рекуперации и вентиляции, 4 – электрический калорифер, 5 – угольный фильтр, 6 – фильтр тонкой очистки, 7 – фильтр предварительной очистки, 8 – жалюзийный клапан, 9 – электрический привод (+)

Безканальные модели обычно применяются в общественных зданиях (лектории, тренажерные залы, учебные классы и т.п.).

В данной статье представлен рейтинг мобильного климатического оборудования.

Варианты установки

Существуют три основных способа монтажа вентиляционных модулей:

• напольный;
• настенный;
• подвесной.

Напольный монтаж подходит для мощных и крупногабаритных вентиляционных агрегатов, которые обеспечивают подачу воздуха от 8000 куб.м/ч. Опоры для установки таких моделей должны быть надежными, так как несмотря на виброизоляцию, они требуют прочного основания.

Настенные устройства имеют небольшую мощность – до 1500 куб.м/ч и компактные размеры. Монтаж производится с помощью анкеров на стене, воздуховоды подключаются сверху. Эти агрегаты могут располагаться в технических помещениях (балкон, санузел, гардеробная).

Подвесные или «подшивные» модели на сегодняшний день наиболее популярны. Обычно такие устройства имеют канальное исполнение и предназначены для установки под потолком.

Основное преимущество подвесных моделей – скрытый монтаж. Однако для монтажа потребуется задействовать часть высоты потолков.

Основные критерии при выборе вентустановки

Процесс установки и наладки вентиляционных систем требует серьезных финансовых вложений и значительных временных затрат. Следовательно, выбор ключевого элемента вентсистемы должен основываться на детальном анализе и расчете ряда параметров.

Оценка и расчет технических параметров

В первую очередь необходимо определить требуемые значения производительности и статического давления.

Производительность

Расчет производительности установки основывается на нормах воздухообмена по СНиП, назначении помещения, его площади и числе проживающих.

Следует провести два вычисления (по количеству людей и кратности воздухообмена), сопоставить полученные данные и выбрать большее значение.

Нормы расхода воздуха на одного человека составляют: усредненное значение – 60 куб.м/ч, в состоянии покоя – 30 куб.м/ч. Регламентированные значения кратности воздухообмена: 1-2 – для жилых зданий, 2-3 – для офисов, торговых центров.

Рассмотрим пример определения производительности (L) для дома с заданными параметрами:

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

Формула 1. Расчет по количеству проживающих:

L=N*norm,

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

Формула 2. Расчет по кратности воздухообмена:

L=S*H*n,

Итак, для обеспечения хорошей циркуляции воздуха потребуется установка с производительностью не менее 315 куб.м/ч.

Типичные характеристики вентустановок:

• 100-500 куб.м/ч – для квартир и отдельных помещений;
• 500-2000 куб.м/ч – для частных домов и коттеджей;
• 1000-10000 куб.м/ч – для производственных зданий, цехов, офисов.

Статическое давление

Этот параметр показывает, какое давление создаёт вентилятор для преодоления сопротивления на пути движения воздуха. Точный расчет статического давления требует учета сопротивления всех элементов конструкции.

Выполнить такое «ручное» вычисление без соответствующего опыта сложно. Обычно специалисты используют специализированное программное обеспечение, например MagiCad.

Усредненные значения давления при скорости потока воздуха 3-4 м/с: для квартир площадью 50-150 кв.м – 75-100 Па, для коттеджей площадью 150-350 кв.м – 100-150 Па.

Эти значения актуальны для модульных вентустановок, а в составных системах стоит учитывать снижение давления на воздухозаборниках, калориферах, фильтрах и других элементах.

Кроме упомянутых параметров следует оценить:

1. Энергоэффективность. Для каждой модели следует рассчитать годовые затраты на электроэнергию, учитывая режимы работы зимой и летом. Класс энергопотребления отражает соотношение потраченной энергии к объему выработанного тепла.
2. КПД рекуператора. Необходимо сравнить показатели КПД в разных режимах работы ПВУ. Высокие значения эффективности достигаются у теплообменников с двойной пластинчатой кассетой и промежуточной зоной – КПД колеблется от 70% до 90%.
3. Мощность нагревателя. Для бытовых вентустановок типичное значение составляет 3-5 кВт.

Рекомендуется отдавать предпочтение моделям с автоматической функцией снижения скорости вентилятора для корректировки нагрузки на сеть.

Уровень шума и степень очистки

Акустическая мощность показывает насколько «шумной» будет работа устройства.

Звуковой эффект определяется двумя основными величинами:

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

Оценивать реальную «шумность» установки следует по первому показателю. Разные производители могут измерять акустическую мощность по различным методам, поэтому одни и те же значения могут давать разные результаты на практике.

Эффективным способом оценить «шум» установки является тестирование в демонстрационных залах. Допустимый уровень шума для жилых помещений составляет 25-45 дБ.

Качество поступающего воздуха во многом зависит от системы очистки.

Возможные этапы фильтрации включают:

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

Для частных домов достаточно первой и второй ступеней очистки воздуха. Высокоэффективная фильтрация используется в медицинских учреждениях, а также в помещениях для производства фармацевтических изделий, продуктов питания и электроники.

Пользовательские возможности: важные функции

Бытовые системы вентиляции обычно оборудованы автоматической системой, пультом дистанционного управления и ЖК-дисплеем, который отображает все параметры воздухообмена. В дополнение к основным функциям (настройка скорости вентилятора и температуры) желательны дополнительные полезные опции.

Таймер. Возможность сценарного управления позволяет оптимизировать режимы работы в зависимости от времени суток или дня недели.

Для достижения точной регулировки лучше выбирать устройства с вентилятором, имеющим 5 и более скоростей, а также с функцией отображения текущего времени, которая не сбрасывается при отключении электроэнергии.

Автоматический перезапуск. Эта функция позволяет устройству автоматически включаться и сохранять установленные ранее параметры при сбое электропитания.

Индикатор загрязненности фильтров. Удобной опцией является уведомление о необходимости замены фильтрующего элемента. Современные модели могут быть оборудованы датчиками, которые контролируют изменение давления на входе фильтра: при засорении фильтра наблюдается увеличение перепада давления.

Функция самодиагностики. С течением времени любое устройство может выйти из строя. Полезно, когда система автоматизации уведомляет о возникших неисправностях, что позволяет своевременно выявить и устранить проблему.

Заключение и полезные видео по теме

Энергоэффективная вентиляционная система с рекуперацией Дакин VAM/800FB:

Описание устройства и особенности монтажа портативного приточно-вытяжного модуля Vents Micro 60/А3:

Приточно-вытяжная установка ПВУ 400 от Ventrum с электрическим обогревателем и роторным рекуператором:

Организация вентиляции с использованием приточно-вытяжного модуля применяется в помещениях с различным назначением и площадью.

Для обеспечения качественного воздухообмена необходимы грамотно подобранные параметры и выбор климатического оборудования. В случае возникновения сомнений в своих возможностях, рекомендуется обратиться к специалистам для профессионального определения параметров и разработки проекта.

Если у вас есть дополнительные комментарии или вопросы по выбору приточно-вытяжной установки, не стесняйтесь оставить свои мысли в комментариях к публикации — форма для обратной связи доступна в нижней части страницы.