Centrale wentylacyjne nawiewno-wywiewne: przegląd porównawczy różnych typów urządzeń

Naturalny system cyrkulacji powietrza często szwankuje - jego działanie zależy od czynników naturalnych i zastosowania uszczelnionych okien z podwójnymi szybami. Wymuszona wentylacja nie ma tych wad.

Aby normalizować wymianę powietrza, stosuje się jednostkę nawiewno-wywiewną - praktyczne i skuteczne rozwiązanie. Różnorodność urządzeń klimatyzacyjnych pozwala wybrać model dla określonych warunków pracy. Jednak podjęcie decyzji o odpowiednim urządzeniu bywa czasem problematyczne, prawda?

Pomożemy Ci rozwiązać ten problem. W artykule przedstawiono informacje dotyczące zasad działania i cech eksploatacyjnych różnych typów central wentylacyjnych. Aby ułatwić wybór, przedstawiliśmy główne cechy i parametry urządzeń, na które zdecydowanie warto zwrócić uwagę przy zakupie.

Elementy wentylacji wymuszonej

Moduł nawiewno-wywiewny jest głównym elementem systemu wentylacji nawiewnej. Instalacja zapewnia znormalizowaną cyrkulację powietrza w zamkniętej przestrzeni - doprowadzenie czystych przepływów i usunięcie odpadów.

Moduł wentylacyjny to zespół urządzeń zamkniętych w pojedynczej obudowie (jednostka monoblokowa) lub zmontowanych z elementów prefabrykowanych.

Schemat układu wentylacji wymuszonej: 1 – moduł nawiewno-wywiewny (PVU), 2 – kanały powietrzne, kratki nawiewne, adaptery, 3 – rozdzielacze strumieni powietrza, 4 – automatyka (+)

Konstrukcja jednostki nawiewno-wywiewnej koniecznie obejmuje następujące elementy:

1. Wentylator. Podstawowy element obsługi systemu sztucznej wymiany powietrza. W PVU posiadających rozbudowaną sieć kanałów powietrznych, w celu utrzymania wysokiego ciśnienia powietrza montowane są wentylatory promieniowe. W przenośnych PES dopuszczalne jest stosowanie modeli osiowych.
2. Zawór powietrza. Instalowany za kratką zewnętrzną i zapobiega przedostawaniu się powietrza z zewnątrz, gdy system jest wyłączony. Jeśli go nie ma, zimą do pomieszczenia przedostaną się zimne strumienie.
3. Główny kanał powietrzny. W systemie zastosowano dwie linie kanałów: jedna to nawiew, druga to wywiew powietrza. Obie sieci przechodzą przez PES. Wentylator nawiewny jest podłączony do pierwszego kanału powietrznego, a wentylator wywiewny do drugiego.
4. Automatyzacja. Pracą instalacji steruje wbudowany system automatyki reagujący na odczyty czujników i parametry określone przez użytkownika.
5. Filtry. Do oczyszczania napływających mas stosuje się kompleksową filtrację. Na wlocie kanału powietrza nawiewanego umieszczony jest filtr zgrubny, którego zadaniem jest zatrzymanie kłaczków, owadów i cząstek kurzu.

Głównym celem czyszczenia wstępnego jest ochrona wewnętrznych elementów systemu. Aby uzyskać bardziej „dokładną” filtrację, przed dystrybutorami powietrza instaluje się barierę fotokatalityczną, węglową lub innego rodzaju.

Urządzenie nagrzewnicy wodnej na przykładzie modelu Vents VUT z odzyskiem i grzałką. Konstrukcja zapewnia obejście chroniące wymiennik ciepła w zimie (+)

Niektóre kompleksy wyposażone są w dodatkową funkcjonalność: chłodzenie, klimatyzację, nawilżanie, wielostopniowy system oczyszczania powietrza i jonizacji.

Zasada działania kompleksu nawiewno-wywiewnego

Cykl operacyjny PSZ opiera się na schemacie transportu dwutorowego.

Cały proces wentylacji można podzielić na kilka etapów:

1. Pobieranie powietrza z ulicy, jego oczyszczanie i dostarczanie do dystrybutorów kanałem wentylacyjnym.
2. Przedostanie się zanieczyszczonych mas do kanału spalinowego i ich dalszy transport do kratki wylotowej.
3. Wyrzut strumieni ścieków na zewnątrz.

Schemat cyrkulacji można uzupełnić o etapy wymiany energii cieplnej między dwoma przepływami, dodatkowe ogrzewanie napływającego powietrza itp.

Praca PVU. Oznaczenia na rysunku: 1 – moduł nawiewno-wywiewny, 2 – nawiew świeżego powietrza, 3 – wywiew, 4 – wywiew zużytych mas powietrza na zewnątrz (+)

Działanie systemu wymuszonego zapewnia szereg korzyści w porównaniu z naturalną wymianą powietrza:

• utrzymanie określonych wskaźników – czujniki reagują na zmiany atmosfery i dostosowują tryb pracy PES;
• filtrowanie strumienia przychodzącego i możliwość jego przetwarzania - ogrzewanie, chłodzenie, nawilżanie;
• oszczędności na kosztach ogrzewania – dotyczy urządzeń z rekuperacją.

Wady stosowania PVU obejmują: wysoki koszt kompleksu wentylacyjnego, złożoność instalacji po zakończeniu prac remontowo-budowlanych oraz efekt hałasu. W instalacjach monoblokowych ostatnia wada zostaje wyeliminowana dzięki zastosowaniu obudowy dźwiękochłonnej.

Rodzaje instalacji: cechy konstrukcji i działania

Koszt, wydajność i zużycie energii zależą od funkcjonalności PES. Różnorodność modeli jest umownie podzielona na następujące grupy: jednostki z odzyskiem energii, jednostki z ogrzewaniem i klimatyzacją. Osobną kategorią są urządzenia „mobilne”.

Moduł nawiewno-wywiewny z rekuperatorem

Oprócz opisanych powyżej zalet, system wymuszonej wentylacji ma również istotną wadę - znaczny wzrost strat ciepła. Wraz z powietrzem wywiewanym ciepło wytwarzane przez instalację grzewczą „odparowuje”.

Koszty wynoszą około 60%. Rozwiązaniem problemu jest przeniesienie energii ze strumienia powietrza wywiewanego do strumienia powietrza nawiewanego.

Częściowy odzysk ciepła realizowany jest w rekuperatorze – module z wymiennikiem ciepła i wentylatorem zapewniającym wielokierunkowe przepływy. Wymiana energii odbywa się poprzez ścianki wymiennika ciepła – strumienie powietrza nie mieszają się (+)

Obecnie większość central wentylacyjnych jest produkowana z rekuperatorami. Pomimo wysokich kosztów sprzętu, wykonalność układ regeneracyjny ekonomicznie uzasadnione.

Wartości wydajności „wymiennika ciepła”:

• 30-60% — niski poziom kompensacji termicznej;
• 60-80% — dobry wskaźnik wydajności;
• ponad 80% — wysokiej jakości wymiana ciepła.

Co ciekawe, nawet obecność rekuperatora o sprawności 30% jest bardziej ekonomiczna niż podstawowa jednostka bez wymiennika ciepła. Średni okres zwrotu nakładów na rekuperacyjną instalację wentylacyjną wynosi do 5 lat.

Sprawność nawiewnika, wzór nawiewu, pobór mocy oraz cena modułu zależą od konstrukcji rekuperatora.

Istnieje kilka rodzajów wymienników ciepła:

• obrotowy;
• blaszkowate;
• rury cieplne;
• moduł komorowy;
• agregat glikolowy.

Pierwsze dwa modele stały się powszechne.

Rekuperator obrotowy

Obudowa PVU mieści cylindryczny obrotowy wymiennik ciepła z blachy falistej. W miarę postępu prac komory naprzemiennie wypełniają się wielokierunkowymi strumieniami powietrza.

Strefa „odpracowana” nagrzewa się, po obróceniu bębna ciepło przekazywane jest nowo napływającym zimnym masom zebranym w sąsiednim kanale

Odzysk ciepła wynosi 60-90%.

Dodatkowe korzyści:

• częściowy powrót wilgoci;
• ekonomiczne zużycie energii.

Można regulować prędkość obrotową bębna, dobierając w ten sposób intensywność wymiany powietrza i poziom wydajności.

Argumenty przeciwko modyfikacji bębna:

• domieszanie „odrobiny” do świeżego strumienia – 3-8%;
• częściowe przeniesienie zapachów z powrotem do pomieszczenia;
• ciśnienie akustyczne z obracającego się wirnika;
• potrzeba regularnej konserwacji ruchomych elementów;
• duże wymiary.

Ze względu na złożoność mechanizmu PVU z rekuperatorem obrotowym są droższe niż modyfikacje płytowe.

Płytowy wymiennik ciepła

Kanały „spotykają się” w szczelnej jednostce z wieloma kanałami. Przedziały oddzielone są przegrodami przewodzącymi ciepło.

Uformowane ścieżki ułożone są w kierunku poprzecznym – w strefie turbulencji wzrasta efektywność wymiany ciepła. Następuje jednoczesne chłodzenie/ogrzewanie przegród kasety rekuperatora po obu stronach

Argumenty dla":

• dopływ czystego powietrza bez zanieczyszczeń „wywiewnych”;
• przystępna cena;
• łatwość montażu i niezawodność modułu – brak ruchomych elementów.

Sprawność konwertera płytowego dochodzi do 70%. Główną wadą jest tworzenie się kondensacji i pojawianie się lodu w kanale wydechowym w zimie.Praca w trybie „odszraniania” (przekierowanie strumienia ciepła z pominięciem kasety) zmniejsza wydajność systemu o 20%.

Obecnie na rynku dostępnych jest całkiem sporo systemów wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła różnych producentów. Posiadając podobny zestaw cech, różnią się ceną, jakością, obszarem usług i wieloma innymi kryteriami.

Polecamy zatem przyjrzeć się bliżej centrali wentylacyjnej nawiewno-wywiewnej z płytowym wymiennikiem ciepła i zintegrowaną automatyką firmy Naveka, która w ostatnim czasie sprawdziła się na rynku swoją niezawodnością i dość cichą pracą. Zintegrowane sterowanie za pomocą pilota, monitorowanie na zewnętrznym wyświetlaczu LCD, ustawianie harmonogramu pracy i wiele więcej jest już wbudowane w to urządzenie.

Typowym „przedstawicielem” centrali wentylacyjnej z rekuperatorem płytowym jest Naveka Node1 500AC. Model kompaktowy, z panelem o grubości 25mm, wypełnionym niepalną wełną mineralną. Jedną z wielu zalet tego rozwiązania jest panel sterowania z wyświetlaczem LCD, za pomocą którego można w bardzo wygodny sposób kontrolować pracę całego systemu

Spośród innych marek polecamy zwrócić uwagę na systemy rekuperacji firm Mitsubishi, Maico i VENTO.

Energooszczędne jednostki grzewcze

Sama rekuperacja często nie wystarcza do pełnego skompensowania różnicy temperatur napływających strumieni. Funkcję tę pełni wbudowana grzałka. Dodatkowo element zabezpiecza wymiennik ciepła przed zamarznięciem.

W PVU stosowane są dwa rodzaje grzejników: wodne i elektryczne. Przyjrzyjmy się każdemu bardziej szczegółowo.

Podgrzewanie wody

Korpus urządzenia do wentylacji wymuszonej zawiera chłodnicę z rurkami, przez które przepływa płyn chłodzący. Wężownica posiada żebra zwiększające powierzchnię styku z przepływającymi strumieniami powietrza.

Przykład urządzenia PPV z nagrzewnicą (Vents VUT 1000 VG): 1 – grzejnik wodny, 2 – rekuperator, 3 i 4 – odpowiednio wentylatory nawiewny i wywiewny (+)

Grzałka cieczowa włącza się, gdy powietrze nawiewane na wylocie z rekuperatora jest zimniejsze od temperatury zadanej.

Grzejnik elektryczny

Instalacje z nagrzewnicą elektryczną są w stanie podgrzać nawiewane powietrze do wyższych temperatur niż modyfikacje „wodne”.

Nagrzewnica elektryczna jest jednak bardziej wymagająca pod względem warunków pracy:

• prędkość przepływu powietrza – 2 m/s i więcej;
• temperatura powietrza nawiewanego mieści się w zakresie 0-30°C, wilgotność do 80%;
• Zaleca się zamontowanie dodatkowego filtra przed elementem grzejnym.

W porównaniu do podgrzewania wody moduł elektryczny jest droższy w eksploatacji – rachunki za prąd rosną.

Sterowanie nagrzewnicą odbywa się z centralnej jednostki sterującej. Konieczne jest posiadanie timera pracy i możliwości wyłączenia urządzenia w przypadku przegrzania (+)

Kompleksy z klimatyzacją

Niektóre modele łączą opcje wymuszonej wentylacji i klimatyzacji. Wszystkie elementy są zebrane w jeden kompleks termoizolacyjny. Uderzającym przykładem wielofunkcyjnej technologii jest seria instalacji "Klimat".

Konstrukcja klimatyzatora: 1 – filtry, 2 – wentylatory dwukierunkowe, 3 – sprężarka obiegu freonu, 4 – nagrzewnica elektryczna, 5 – nagrzewnica wodna, 6 – wymienniki ciepła, 7 – automatyka, 8 – obudowa (+)

Obwód zawiera rewersyjną pompę ciepła - naładowany, szczelny obwód freonowy podłączony do wymienników ciepła na kanałach wylotowych i nawiewnych.

Jednostka klimatyzacyjna pracuje w dwóch trybach:

1. Chłodzenie. Wymiennik ciepła na kanale powietrza nawiewanego pełni funkcję parownika i obniża temperaturę powietrza nawiewanego. Z kolei wymiennik ciepła-skraplacz chłodzony jest chłodnym powietrzem napływającym z pomieszczenia.
2. Ciepło. Rekuperator kanałowy powietrza wywiewanego przekazuje ciepło odpadowe do mas świeżego powietrza. Na wyjściu z PVU możliwe jest dodatkowe podgrzanie powietrza przed dostarczeniem go do domu.

Tryb pracy ustawiany jest automatycznie dzięki regulatorom i czujnikom odczytującym parametry atmosferyczne.

Przenośna instalacja bezkanałowa

Ciekawym rozwiązaniem dla przestrzeni zamkniętych są mobilne nawiewniki z możliwością oczyszczania, podgrzewania i schładzania powietrza.

Charakterystyczne cechy modułów przenośnych:

• brak nieporęcznych kanałów powietrznych;
• instalacja w wentylowanym pomieszczeniu;
• kompaktowe wymiary i możliwość montażu w ciągu 2-3 godzin;
• wielofunkcyjność: napływ, przetwarzanie i usuwanie mas powietrza;
• niski poziom hałasu – w granicach 35 dB;
• żadnych przeciągów.

Aby zapewnić zdecentralizowaną wentylację, konieczne jest zainstalowanie przenośnego PVU w każdym pomieszczeniu.

Schemat mobilnej PVU: 1,3 – tłumik, 2 – komora odzysku i wentylacji, 4 – nagrzewnica elektryczna, 5 – filtr węglowy, 6 – wkład filtra dokładnego, 7 – filtr wstępnego czyszczenia, 8 – zawór żaluzjowy, 9 – napęd elektryczny ( +)

Bezkanałowe centrale wentylacyjne stosowane są przede wszystkim w budynkach użyteczności publicznej (sale wykładowe, sale gimnastyczne, sale szkoleniowe itp.).

Ocena mobilnego sprzętu klimatycznego podana jest w Ten artykuł.

Odmiany w zależności od metody instalacji

Istnieją trzy możliwości montażu modułu wentylacyjnego:

• podłoga;
• ściana;
• „sfilmowany”.

Montaż na podłodze jest typowy dla wysokowydajnych i nieporęcznych urządzeń wentylacyjnych o natężeniu przepływu powietrza 8000 metrów sześciennych na godzinę lub więcej. Pomimo obecności wibroizolacji sekcji wentylacyjnych montaż modułów wolumetrycznych wymaga solidnego fundamentu.

Modele naścienne charakteryzują się niską wydajnością - do 1500 metrów sześciennych na godzinę i kompaktowymi wymiarami. Montaż odbywa się poprzez zakotwienie do ściany, łącząc kanały powietrzne od góry. Urządzenie można umieścić w pomieszczeniu technicznym (balkon, łazienka, garderoba).

Najpopularniejsze są moduły z zapięciem obrębionym lub podwieszanym. Z reguły urządzenie ma konstrukcję kanałową i jest przeznaczone do montażu pod sufitem

Główną zaletą modeli wiszących jest ukryty montaż. Aby jednak zainstalować urządzenie w używanym pomieszczeniu, konieczne będzie częściowe „wykorzystanie” wysokości sufitów.

Podstawowe parametry doboru centrali wentylacyjnej

Układ i montaż systemów wentylacyjnych wymaga inwestycji kapitałowych i znacznych kosztów pracy. Dlatego podejście do wyboru „serca” systemu wentylacyjnego opiera się na dokładnych obliczeniach i analizie szeregu parametrów.

Ocena i obliczenia właściwości technicznych

Przede wszystkim należy określić odpowiednią pojemność i wartości ciśnienia statycznego.

Wydajność

Obliczenia instalacji opierają się na standardach wymiany powietrza według SNiP, przeznaczeniu pomieszczenia, obszarze usług i liczbie mieszkańców.

Należy wykonać dwa obliczenia (według liczby osób i kursu wymiany powietrza), porównać wskaźniki i wybrać największą wartość.

Normy zużycia powietrza na osobę: typowy wskaźnik - 60 metrów sześciennych na godzinę, w spoczynku - 30 metrów sześciennych na godzinę. Regulowany kurs wymiany powietrza: 1-2 – dla budynków mieszkalnych, 2-3 – biura, centra handlowe

Przykład określenia produktywności (L) domu w danych warunkach:

• liczba członków rodziny – 3 osoby;
• powierzchnia domu – 70 m2;
• wysokość sufitu – 3 m.

Wzór 1. Obliczenia na podstawie liczby mieszkańców:

L=N*norma,

Gdzie:

• N – liczba mieszkańców;
• norma – przepływ powietrza (nie mniej niż 40 m3/h).

L=3*40=120 metrów sześciennych/godz.

Wzór 2. Obliczenia według kursu wymiany powietrza:

L=S*H*n,

Gdzie:

• S - kwadrat;
• H - wysokość;
• N – znormalizowany kurs wymiany powietrza.

L=70*3*1,5=315 metrów sześciennych/godz.

Wniosek: aby zapewnić wystarczającą cyrkulację powietrza, wymagana jest instalacja o wydajności co najmniej 315 metrów sześciennych na godzinę.

Typowe wskaźniki urządzeń wentylacyjnych:

• 100-500 metrów sześciennych/godz – apartamenty i wydzielone lokale;
• 500-2000 m3/h – gospodarstwa prywatne, domki letniskowe;
• 1000-10000 m3/h – budynki przemysłowe, warsztaty, biura.

Ciśnienie statyczne

Wartość wskazuje ciśnienie wytwarzane przez wentylator, aby zapewnić opór ścieżce cyrkulacji powietrza. Dokładne obliczenie ciśnienia statycznego wymaga uwzględnienia rezystancji wszystkich elementów sieci.

Obliczenia „ręczne” są trudne do wykonania bez odpowiedniego doświadczenia. Specjaliści korzystają z pakietu oprogramowania takiego jak MagiCad.

Średnie wartości ciśnienia przy prędkości przepływu powietrza 3-4 m/s: mieszkania 50-150 m2 - 75-100 Pa, domki 150-350 m2 - 100-150 Pa

Podane dane dotyczą w szczególności modułowych urządzeń wentylacyjnych, a nie systemów zestawów, w których należy uwzględnić spadek ciśnienia na zaworze powietrza, nagrzewnicy powietrza, filtrze i innych elementach.

Oprócz wskazanych parametrów należy ocenić:

1. Efektywności energetycznej. Dla każdego z możliwych modeli należy obliczyć koszt energii elektrycznej na 1 rok, biorąc pod uwagę tryb pracy zimą i latem. Klasa zużycia energii wskazuje stosunek zużytej energii do ilości wytworzonego ciepła.
2. Sprawność rekuperatora. Konieczne jest porównanie wartości wydajności w różnych trybach pracy PES. Wymienniki ciepła z kasetą dwupłytową i strefą pośrednią charakteryzują się wysokim wskaźnikiem sprawności - sprawność sięga 70-90%.
3. Moc grzejnika. Typowa wartość dla domowych urządzeń wentylacyjnych wynosi 3-5 kW.

Lepiej jest preferować modele z możliwością automatycznego zmniejszania prędkości wentylatora w celu dostosowania obciążenia sieci.

Poziom hałasu i stopień filtracji

Moc akustyczna pokazuje, jak „głośna” będzie zmontowana instalacja.

Efekt dźwiękowy zależy od dwóch wielkości:

• LwA – stopień mocy akustycznej;
• LpA – poziom ciśnienia akustycznego.

Rzeczywistą „hałasowość” należy oceniać na podstawie pierwszego wskaźnika. Różni producenci mogą mierzyć moc akustyczną różnymi metodami, dlatego te same wartości czasami dają różne wyniki w praktyce.

Skuteczną metodą oceny „dźwięku” instalacji jest przetestowanie sprzętu w salonie wystawowym. Dopuszczalny poziom hałasu w obszarze mieszkalnym wynosi 25-45 dB

Jakość napływającego powietrza zależy od jego rodzaju systemy czyszczące.

Możliwe etapy filtracji:

• bariera przed grubym kurzem ulicznym, wełną i puchem - czyszczenie zgrubne filtrami G4, G3 o skuteczności 90%;
• ochrona przed drobnym pyłem o wielkości 1 mikrona – klasa filtracji F7-F9;
• absolutne czyszczenie, zapewniające barierę dla cząstek o wielkości 0,3 mikrona - filtry HEPA (H10-H14), skuteczność - 99,5%.

W przypadku budynków mieszkalnych wystarczą pierwsze dwa etapy czyszczenia. Wysoce wydajna filtracja stosowana jest w placówkach medycznych, pomieszczeniach do produkcji leków, żywności i elektroniki.

Łatwość obsługi: niezbędna funkcjonalność

Domowe PVU wyposażone są w wbudowany system automatyki, panel sterujący oraz wyświetlacz LCD wyświetlający wszystkie parametry wymiany powietrza. Oprócz podstawowych opcji (regulacja prędkości wentylatora, temperatury) mile widziane są funkcje praktyczne.

Regulator czasowy. Zarządzanie scenariuszami pozwoli zoptymalizować tryb pracy dla określonej pory dnia lub dnia tygodnia.

W celu precyzyjnej regulacji wskazane jest wybranie urządzeń z wentylatorem o 5 lub więcej prędkościach, a także zegarem czasu rzeczywistego, który nie resetuje się po wyłączeniu zasilania.

Uruchom ponownie. Możliwość automatycznego włączenia i zapisania ustawionych parametrów w przypadku braku zasilania.

Wskaźnik zatkania filtra. Wygodną opcją jest powiadomienie o wymianie elementu filtrującego. Zaawansowane technologicznie modele są wyposażone w czujniki zmiany ciśnienia na wlocie filtra powietrza - w przypadku zabrudzenia zwiększa się spadek ciśnienia.

Samodiagnoza. Każdy sprzęt z czasem się psuje. Przydaje się, jeśli automatyka „powiadamia” o usterce - pomoże to zidentyfikować i naprawić problem w odpowiednim czasie.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Energooszczędny system wentylacji z odzyskiem podwieszonym typu Daikin VAM/800FB:

Budowa, cechy i technologia montażu przenośnego modułu nawiewno-wywiewnego Vents Micro 60/A3:

PVU 400 firmy Ventrum z nagrzewnicą elektryczną i obrotowym wymiennikiem ciepła:

Układ wentylacji wykorzystujący moduł nawiewno-wywiewny stosowany jest w pomieszczeniach o różnym przeznaczeniu i wielkości.

Zapewnienie wysokiej jakości wymiany powietrza zależy od prawidłowego obliczenia i doboru urządzeń klimatyzacyjnych. Jeśli masz wątpliwości co do własnych możliwości, lepiej zwrócić się do profesjonalistów w celu ustalenia parametrów i opracowania projektu.

Masz coś do dodania lub masz pytania dotyczące wyboru centrali wentylacyjnej? Możesz zostawić komentarz do publikacji i wziąć udział w dyskusji nad materiałem - formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.