Содержание:
Хорошо утеплённый дом почти не пропускает воздух через стены, окна и другие ограждающие конструкции. Это уменьшает теплопотери, но создает другую проблему: без организованной вентиляции в помещениях накапливаются влага, углекислый газ и запахи.
Первые признаки обычно появляются в спальнях и ванных комнатах. Утром в спальне становится душно, после душа долго не высыхают стены, а зимой на окнах образуется конденсат. Частое проветривание помогает, но вместе со свежим воздухом дом теряет тепло. В мороз открытые окна добавляют сквозняки и увеличивают нагрузку на отопление.
Центральная вентиляция решает эту задачу иначе: свежий воздух постоянно поступает в жилые комнаты, проходит через дом и удаляется из кухни, санузлов и технических помещений. Если система оборудована рекуператором, часть тепла вытяжного воздуха возвращается обратно в помещение.
Как должен двигаться воздух внутри дома
Основной принцип довольно простой: воздух подают туда, где люди находятся продолжительное время, а удаляют из помещений, в которых образуются влага и запахи.
Приточные решётки размещают в спальнях, детских, гостиной и кабинете. Вытяжные решётки устанавливают на кухне, в ванной, туалете, постирочной и гардеробной. Между этими зонами воздух проходит через коридоры и дверные проёмы. Для свободного перетока оставляют зазор под дверным полотном или устанавливают переточные решётки.
При такой схеме запахи из кухни и влажный воздух из ванной не распространяются по спальням. Одновременно в жилых комнатах поддерживается постоянный приток свежего воздуха.
Кухонная вытяжка над плитой не заменяет общеобменную вентиляцию. Она включается только во время приготовления пищи и рассчитана на удаление загрязнений непосредственно от плиты. Кондиционер тоже не решает задачу воздухообмена: большинство бытовых моделей охлаждает или нагревает воздух внутри комнаты, но не подаёт его с улицы.
Естественная или принудительная вентиляция
В частных домах применяют несколько схем. Они отличаются способом подачи воздуха, возможностью регулирования и расходами на отопление.
| Система | Как работает | Основное ограничение |
|---|---|---|
| Естественная | Воздух поступает через окна и клапаны, удаляется через вертикальные каналы | Тяга зависит от температуры и ветра |
| Механическая вытяжная | Вытяжные вентиляторы удаляют воздух, приток идёт через клапаны | Зимой в дом поступает холодный воздух |
| Приточная | Установка фильтрует и подаёт воздух, удаление происходит через вытяжные каналы | Сложно точно сбалансировать приток и вытяжку |
| Приточно-вытяжная | Вентиляторы управляют и подачей, и удалением воздуха | Без рекуперации требуется значительная мощность нагрева |
| Приточно-вытяжная с рекуперацией | Тепло вытяжного воздуха используется для нагрева приточного | Нужно учитывать обмерзание теплообменника зимой |
Естественная вентиляция
Естественная система работает за счёт разницы температуры и давления внутри и снаружи дома. Воздух поступает через открытые створки, оконные или стеновые клапаны, а затем уходит по вертикальным вытяжным каналам.
Такая схема проста и практически не требует электроэнергии. Однако её производительность меняется вместе с погодой. Зимой тяга обычно усиливается, но одновременно возрастают теплопотери. Летом, когда температура на улице и в доме почти одинаковая, движение воздуха может заметно ослабнуть.
Естественная вентиляция подходит для небольших и сезонно используемых домов. В герметичном доме постоянного проживания добиться с её помощью стабильного воздухообмена сложнее.
Механическая приточная или вытяжная система
В механической вытяжной системе вентиляторы устанавливают в санузлах и других вытяжных помещениях. Чтобы удаляемый объём воздуха восполнялся, в стенах или окнах предусматривают приточные клапаны.
Приточная установка работает наоборот: она забирает уличный воздух, очищает его и подаёт внутрь дома. Вытяжка при этом может оставаться естественной.
Обе схемы сравнительно просты, но не позволяют так же точно управлять воздушным балансом, как полноценная приточно-вытяжная вентиляция.
Приточно-вытяжная вентиляция
В приточно-вытяжной установке работают два вентилятора. Один подаёт свежий воздух, второй удаляет отработанный. Автоматика поддерживает заданную производительность, а воздух распределяется по помещениям через систему воздуховодов.
В состав системы также входят фильтры, клапаны, шумоглушители, датчики и воздухораспределительные устройства. При правильном расчёте в доме нет ни избыточного давления, ни сильного разрежения.
Главный недостаток ПВУ без рекуперации проявляется зимой. Весь поступающий воздух приходится нагревать от уличной температуры до температуры помещения. Для большого дома в холодном регионе это заметная часть общей нагрузки на отопление.
Как рассчитать воздухообмен
Подбирать вентиляционную установку только по общей площади дома неправильно. На требуемую производительность влияют объём жилых комнат, количество людей, число санузлов, тип кухни и наличие помещений с повышенной влажностью.
Для одноквартирных домов применяется СП 55.13330.2016. Согласно пункту 9.7, в помещениях с постоянным пребыванием людей в режиме обслуживания должен обеспечиваться не менее чем однократный воздухообмен в час. Из кухни необходимо удалять не менее 60 м³/ч, из кухни с газовой плитой — не менее 100 м³/ч, из ванной, душевой или совмещённого санузла — не менее 50 м³/ч, из отдельного туалета — не менее 25 м³/ч. В нерабочем режиме для вентилируемых помещений должен обеспечиваться воздухообмен не менее 0,2 объёма помещения в час.
Упрощённая формула расчёта по кратности выглядит так:
L = V × n,
где:
- L — расход воздуха, м³/ч;
- V — объём помещения, м³;
- n — требуемая кратность воздухообмена, 1/ч.
Рассмотрим дом площадью 200 м² с потолками высотой 3 м. Допустим, к помещениям с постоянным пребыванием относятся гостиная площадью 40 м², три спальни общей площадью 60 м² и кабинет площадью 15 м².
Их суммарный объём составит:
(40 + 60 + 15) × 3 = 345 м³.
При однократном воздухообмене предварительный расход будет равен 345 м³/ч. После этого отдельно проверяют вытяжные расходы кухни, санузлов и других помещений. Итоговую производительность принимают по расчёту с учётом баланса притока и вытяжки.
СП 60.13330.2020 дополнительно нормирует расход наружного воздуха в зависимости от площади, приходящейся на одного человека, и возможности естественного проветривания. Поэтому расчёт по кратности — это не готовый проект, а только способ оценить порядок требуемой производительности.
Проектировщик также учитывает сопротивление фильтров и воздуховодов, уровень шума, скорость воздуха, тепловыделения и режим эксплуатации дома. Именно поэтому две постройки одинаковой площади могут потребовать установки разной производительности.
В рекуператоре приточный и вытяжной потоки проходят рядом друг с другом по отдельным каналам. Тёплый воздух из дома передаёт тепло холодному уличному воздуху через стенки теплообменника.
Посчитаем тепловую нагрузку для расхода 500 м³/ч при температуре на улице −30 °C и температуре в доме +20 °C.
Для предварительного расчёта применяется формула:
Q = L × ρ × c × ΔT / 3600,
Q = L × ρ × c × ΔT / 3600,
где L — расход воздуха, ρ — плотность воздуха, c — его удельная теплоёмкость, а ΔT — требуемое повышение температуры.
Если принять плотность воздуха 1,2 кг/м³, а теплоёмкость 1005 Дж/(кг·°C), для нагрева 500 м³/ч на 50 градусов потребуется примерно:
Q = 500 × 1,2 × 1005 × 50 / 3600 ≈ 8,4 кВт.
При эффективности рекуперации 70% около 70% этой нагрузки покрывается теплом вытяжного воздуха. Оставшаяся расчётная нагрузка составит примерно 2,5 кВт.
Температуру воздуха после рекуператора можно оценить по формуле:
Посчитаем тепловую нагрузку для расхода 500 м³/ч при температуре на улице −30 °C и температуре в доме +20 °C.
Для предварительного расчёта применяется формула:
t₂ = t₁ + η × (tвнутр − t₁).
При наружной температуре −30 °C, температуре в доме +20 °C и эффективности 70% получаем:
−30 + 0,7 × 50 = +5 °C.
То есть рекуператор нагревает поступающий воздух с −30 до примерно +5 °C. Если проектом предусмотрена более высокая температура подачи, после рекуператора устанавливают догреватель. Его мощность будет значительно меньше, чем в системе без возврата тепла.
Это упрощённый пример. В проектном расчёте используют фактическую плотность и влагосодержание воздуха, климатические параметры региона и характеристики конкретного оборудования.
Почему рекуператоры обмерзают
При охлаждении вытяжного воздуха из него выпадает конденсат. Если температура отдельных участков теплообменника опускается ниже нуля, влага замерзает. Постепенно слой льда увеличивает сопротивление каналов, уменьшает расход воздуха и снижает эффективность рекуперации.
Для защиты обычных установок применяют разные способы:
- предварительный нагрев уличного воздуха;
- изменение соотношения приточного и вытяжного расходов;
- периодическую остановку рекуперации;
- оттаивание теплообменника тёплым вытяжным воздухом.
- а для роторных рекуператоров возможно снижение скорости вращения роторного теплообменника
Высокий КПД рекуператора сам по себе не гарантирует эффективную работу ПВУ в условиях Сибири и северных регионов. Чем больше тепла передаётся приточному воздуху, тем сильнее охлаждается вытяжной поток — и тем раньше, при менее низкой наружной температуре, начинается образование конденсата и обмерзания теплообменника.
Системы защиты от обмерзания поддерживают работоспособность установки, однако в этот период могут снижаться расход приточного воздуха и фактическая тепловая эффективность либо возрастать потребление электроэнергии из-за работы преднагревателя. Поэтому при выборе ПВУ важно оценивать не только паспортный КПД рекуперации, но и её поведение в мороз: при какой температуре активируется защита, какую электрическую мощность потребляет преднагреватель и как подходит производитель ПВУ к борьбе с обмерзанием.
Подробнее причины образования льда рассмотрены в материале «Как работают рекуператоры в мороз».
Как устроена саморазморозка Gyplar
В установках Gyplar используется вращающийся пластинчатый теплообменник. Это принципиально новое изобретение, конструкция которого защищена патентом RU2774936C1.
Приточный и вытяжной воздух движутся по раздельным каналам и не смешиваются. Сам ротор вращается очень медленно — со средней скоростью около одного оборота в час.
В холодной части теплообменника на поверхности может образоваться иней. По мере вращения этот участок перемещается в тёплую зону, где его нагревает вытяжной воздух из помещения. Иней оттаивает, а вода стекает в систему отвода конденсата. Одновременно другой участок ротора занимает его место в холодной зоне.
Таким образом, разморозка идёт во время работы установки. Для защиты теплообменника не требуется предварительно нагревать уличный воздух, останавливать приточный вентилятор или нарушать баланс между притоком и вытяжкой.
Это не означает, что ПВУ вообще не может нуждаться в догреве. Преднагрев защищает теплообменник от обмерзания, а догрев после рекуператора повышает температуру подаваемого в комнаты воздуха. Нужен ли второй, определяется расчётом конкретного объекта.
Для рекуператора Gyplar указан рабочий диапазон от −70 до +50 °C и отсутствие ограничений по влажности приточного и удаляемого воздуха. КПД рекуперации сохраняется даже в мороз и составляет 70%.
ПВУ Gyplar для больших частных домов и зданий
Приточно-вытяжные установки Gyplar имеют модульную конструкцию. Производительность одного блока рекуперации составляет 500 м³/ч, а общая производительность ПВУ определяется количеством установленных блоков.
Таким образом, мы можем выпускать абсолютно морозоустойчивые приточно-вытяжные установки любой производительности, кратной 500 м³/ч: 500, 1000, 1500, 2000 м³/ч и так далеепод расчётный воздухообмен конкретного объекта.
В состав ПВУ входят EC-вентиляторы, фильтры F5, датчики температуры и перепада давления, автоматика, система сбора конденсата и сенсорный пульт управления. Автоматика контролирует состояние фильтров, баланс приточного и вытяжного воздуха, а также работу блоков рекуперации.
Особенно заметно преимущество ПВУ Gyplar проявляется в холодном климате. Установка сохраняет рекуперацию в любой мороз без циклов остановки на оттаивание и не требует отдельного электрического преднагрева для защиты теплообменника. Это уменьшает пиковую нагрузку на систему отопления и электроснабжение.
Что предусмотреть до монтажа
Лучше всего закладывать вентиляцию одновременно с проектированием дома. Воздуховоды требуют места в перекрытиях, технических помещениях или за подвесным потолком. Если дом уже построен, трассы приходится прокладывать в коробах, шкафах и других доступных зонах.
Установку размещают так, чтобы оставался доступ к фильтрам, вентиляторам, автоматике и дренажу. Между ПВУ и жилыми комнатами предусматривают шумоглушители и виброразвязку. Сечение воздуховодов выбирают по расчётному расходу и допустимой скорости воздуха: слишком узкие каналы повышают сопротивление и шум.
Отдельного внимания требует дренаж. Если линия отвода конденсата проходит через неотапливаемое помещение, её защищают от замерзания. После завершения монтажа проводят пуско-налодочные работы и измеряют расходы на приточных и вытяжных решётках и приводят их к проектным значениям.
Что в итоге
Для дома постоянного проживания вентиляция должна обеспечивать не случайный приток через открытые окна, а рассчитанное движение воздуха от жилых комнат к кухне и санузлам.
Естественная система проще, но зависит от погоды. Механическая приточно-вытяжная вентиляция позволяет управлять расходом воздуха, а рекуперация сокращает затраты на его нагрев.
В холодном климате при выборе ПВУ с рекуперацией необходимо учитывать не только номинальный КПД, но и способ защиты теплообменника от льда. Технология Gyplar решает эту задачу за счёт медленного вращения теплообменника: обмерзающие участки постоянно переходят в тёплую зону и оттаивают без остановки вентиляции и предварительного нагрева уличного воздуха.
Подбор установки начинается с расчёта воздухообмена. Для этого нужны планировка дома, высота помещений, количество жильцов, состав вытяжных помещений и минимальная температура наружного воздуха. Только после этого можно определить подходящую производительность ПВУ и оценить необходимую мощность догрева.
Фёдоров Владимир
Опытный инженер-изобретатель с опытом работы более 25 лет. Автор более десятка патентов в областях: тепло- и массообменные технологии для мокрой очистки газов, двигательные установки для микроспутников и системы рекуперации. Обладает опытом успешного внедрения своих разработок в реальные проекты как на Земле, так и в космосе.
Рекуператор с неизменным КПД 70% — даже в экстремальных условиях
Хотите узнать больше о рекуператорах GYPLAR и их уникальной системе саморазморозки? Наши специалисты с радостью помогут вам.
