Енергозбереження та хороша вентиляція, як правило, не йдуть в парі. Гідним винятком є примусова вентиляція з рекуперацією, тобто з повторним використанням тепла відводиться повітря. Сьогодні будують «герметичні», добре утеплені будинки. Сучасні вікна та двері, вироблені згідно з чинними вимогами, ефективно перешкоджають надходженню повітря зовні всередину приміщень. Це значно знижує втрати тепла, але скорочує природний приплив свіжого повітря, необхідного для належної вентиляції будинку і гарного самопочуття мешканців. Оскільки основним критерієм при виборі рішень і матеріалів для будівництва будинку в більшості випадків є ціна (чим вона нижча, тим краще) найбільшою популярністю як і раніше користується природна вентиляція. Якщо вентиляція спроектована неправильно, вона не завжди зможе виконувати свою функцію (забезпечувати приплив свіжого повітря в достатньому обсязі).
Вентиляція - так, але яка?
Як у старих, так і в більшості нових будинків проектується і монтується природна вентиляція. Її основний недолік полягає в тому, що інтенсивність провітрювання залежить від пори року. Найбільш ефективно вона працює при сильних морозах, слабше всього - у періоди, коли зовнішня температура і температура в приміщеннях приблизно однакові. Тому влітку вона часто зовсім перестає функціонувати. Така ж ситуація створюється в різний час року в енергозберігаючих будинках, в яких встановлена «герметична» столярка. Знижуючи герметичність будинків, наприклад, монтуючи провітрювачі, можна поліпшити ефективність природної вентиляції (принаймні, в холодну пору року, коли повітря всередині будинку і за його межами має відчутну різницю температури), але неминучим наслідком цього є необхідність обігріву значної кількості надходить в приміщення холодного зовнішнього повітря. Щоб цей процес був не надто відчутним для бюджету господарів будинку, для обігріву зовнішнього повітря слід використовувати тепло відведеного з приміщень повітря. Для цього необхідно:
• забезпечити примусову циркуляцію повітря. Якщо в будинку розвести мережу припливних і витяжних повітроводів і встановити вентилятори, що подають по них повітря в окремі приміщення, основний недолік природної вентиляції - залежність від атмосферних умов - зникає;
• встановити спеціальний теплообмінник в місці перетину повітряних потоків: свіжого (взятого за межами дому та подається в приміщення) та забрудненого (відведеного за межі приміщення). У теплообміннику частина тепла відводиться повітря передаватиметься нагнітається. Обидва потоки не повинні змішуватися. Інакше в приміщення буде надходити не тільки попередньо підігрітий, але і вдруге забруднене повітря, а адже мета вентиляції складається в протилежному.
Блок припливно-витяжної вентиляції
Теплообмінник, іменований рекуператором, розміщується в металевому прямокутному корпусі, який називається блоком припливно-витяжної вентиляції. Крім теплообмінника, в ньому знаходяться також інші необхідні для роботи елементи. Припливний вентилятор подає повітря по мережі припливних повітропроводів, а витяжною - викликає примусовий протока повітря у витяжних повітроводах. Вентилятори мають кілька швидкостей обертання, найчастіше, три: номінальну - використовувану для розрахункових умов; максимальну - включаемую при необхідності більш інтенсивного, ніж зазвичай, повітрообміну (наприклад, у разі присутності великої кількості гостей), і знижену - використовувану, наприклад, в відсутність мешканців. Електромотори, що приводять у рух вентилятори, мають потужність від декількох десятків до декількох сотень ватів, але оскільки вони працюють майже без перерви, вартість споживаної ними електроенергії відчутна. Але в загальному балансі витрат на утримання будинку вона займає незначну частину.
Фільтри затримують містяться в повітрі забруднення; таким чином запобігає їх відкладення на стінках теплообмінника і в результаті - його засмічення. У повітропроводах для подачі свіжого повітря найчастіше встановлюють фільтри класу F7, що затримують частинки діаметром 0,5 мкм, тобто спори грибів, пилок рослин, сажу. У каналах для відводу повітря з приміщень фільтри можуть бути класом нижче, як правило, тут використовують фільтри класу G3. Фільтри можуть бути зроблені з легкого в очищенні матеріалу, наприклад, з пластику, алюмінію або волокна, які можна витрушувати і прати. Існують також фільтри, які після закінчення певного часу роботи або після проходу через них певної кількості повітря необхідно замінити новими. Блок припливно-витяжної вентиляції може бути оснащений індикатором забруднення фільтрів, що інформує про необхідність їх обслуговування (очищення або заміни).
Електрический нагрівач (ТЕН) нагріває повітря, попередньо підігрітий в теплообміннику. Однієї тільки рекуперації тепла з відводиться повітря (особливо взимку, коли зовні - мінусова температура) недостатньо для того, щоб нагріти припливне повітря до температури, принаймні, близької до температури в приміщенні. Власне, система опалення та так, зрештою, нагріє вхідне повітря до сталої в приміщенні температури. Але чим більше його температура (під час подачі) буде відрізнятися від температури, яка встановилася в приміщенні, тим більший дискомфорт відчуватимуть знаходяться в ньому люди. ТЕНи звичайно включаються тільки у випадку, якщо температура зовнішнього повітря опускається нижче-10С. У більш теплі дні це необов'язково.
Система захисту від замерзання запобігає замерзання теплообмінника в дні, коли за межами будинку дуже низька температура. З приміщень відводиться тепле і вологе повітря. Віддаючи частину свого тепла зовнішньому повітрю, він охолоджується, і з нього конденсується волога. Якщо температура зовнішнього повітря значно нижче нуля, волога може намерзати на поверхні теплообмінника і заблокувати потік повітря. Запобігти замерзанню теплообмінника можна шляхом періодичного відключення припливного вентилятора (в цей час приміщення не будуть провітрюватися). Також можна встановити додатковий ТЕН, попередньо підігріваючий зовнішнє повітря до плюсової температури. Результат буде той же, а вентиляція працюватиме без перерви. Регулююча автоматика дозволяє адаптувати температуру і кількість повітря до потреб мешканців. Вона може бути (як в системах центрального опалення) оснащена добовим або тижневим програматором, які можуть працювати спільно з датчиком температури повітря в приміщенні, датчиком рівня СОз або датчиком вологості.
Для більш вимогливих клієнтів, готових витратити на блок припливно-витяжної вентиляції з системою кліматизації значну суму, існують моделі з більш широким оснащенням, наприклад, у вигляді:
• ефективних фільтрів - монтованих за вентилятором і призначених для більш ретельного очищення нагнітається. Вони встановлюються в будинках, які знаходяться в областях з дуже забрудненим повітрям, особливо якщо в них проживають люди, чутливі до пилу і забруднень;
• парового зволожувача - для зволоження повітря, що нагнітається (це особливо важливо взимку; в цей період вологість повітря дуже низька);
• охолоджувача - використовуваного влітку для охолодження повітря, що подається в приміщення.
Використання тепла відвідного повітря придумано для того, щоб знизити витрати на опалення. Природним наслідком цього є прагнення створення теплообмінника, який робить це з найбільшою ефективністю, і за прийнятну ціну.
Хрестоподібні теплообмінники. Їх використовують найчастіше. Хоча вони мають не найвищі параметри, але є найдешевшими, в тому числі і в експлуатації, оскільки не вимагають харчування. Зовнішнє повітря і повітря, що відводиться з приміщень, проходять через зазори (через один) між розділяють їх пластинками, тобто потоки припливного або видаляється повністю розділені. Тепло передається через пластини, але для будь-яких забруднень вони є ефективним бар'єром. Недоліком хрестоподібних теплообмінників є те, що вони покриваються інеєм вже при температурі зовнішнього повітря трохи нижче -5 ° С. Для запобігання цього явища паралельно каналу з теплообмінником виконується ще один, так званий by-pass, тобто додатковий канал, що з'єднує ділянки припливного каналу перед теплообмінником і за ним. При мінусовій зовнішній температурі частина зовнішнього повітря проходить по ньому, обходячи теплообмінник. Замість by-pass можна використовувати попередній нагрів зовнішнього повітря до температури, принаймні,-3С. Однак таке рішення призводить до зниження кількості рекуперіруемого тепла. ККД хрестоподібних теплообмінників досягає 60%. Його можна збільшити ще на 20%, з'єднавши послідовно два теплообмінника.
Протиточні теплообмінники. Вони влаштовані аналогічно хрестоподібним. Різниця полягає в способі протоку повітря. У протиточних теплообмінниках потоки повітря проходять паралельно один одному, але в протилежних напрямках. Завдяки цьому ефективність рекуперації тепла досягає 85%. Такі теплообмінники володіють ще однією перевагою в порівнянні з хрестоподібними - вони не покриваються інеєм. Але вони дорожче, тому рідко використовуються в блоках вентиляції, призначених для установки в приватних будинках.
Роторні теплообмінники. Теплообмінником є обертовий циліндричний ротор, що складається з пакету тонких металевих пластин, що створюють мережу невеликих каналів, по яких проходить повітря. Через одну половину теплообмінника проходить тепле повітря, який відводиться з приміщень, через іншу - свіже повітря, який необхідно нагріти. Ротор обертається зі швидкістю 10-20 оборотів в хвилину. Постійне обертання дозволяє одночасно половині ротора нагріватися відведеного повітрям, при цьому друга половина охолоджується припливним повітрям, віддаючи йому закумульоване тепло. Найбільшою перевагою роторних теплообмінників є їх ККД, який досягає 90%. Існує також додаткова вигода - можливість рекуперації вологи. Якщо поверхня теплообмінника покрити гігроскопічною речовиною, воно буде поглинати вологу з відводиться повітря і передавати її свіжому. Взимку, коли через нагрівання вологість повітря значно знижується, це дозволяє підвищити його якість без монтажу в системі окремого зволожувача. У роторному теплообміннику, як і в хрестоподібному, потоки повітря не змішуються. Але оскільки через одну і ту ж частину барабана поперемінно проходять обидва потоку повітря, деякі забруднення і запахи з повітря, що видаляється можуть потрапляти в припливне. Щоб теплообмінник не покривається інеєм, достатньо змінити його швидкість обертання.
Тепловий насос або теплові трубки. Існують також блоки припливно-витяжної вентиляції, в яких для рекуперації тепла відводиться повітря і передачі його припливному повітрю використовуються теплові трубки і навіть теплові насоси, що виступають в ролі посередників при теплообміні. Обидва ці рішення, враховуючи їх високу вартість, вкрай рідко використовуються в блоках припливно-витяжної вентиляції, що встановлюються в приватних будинках.
Як правильно підібрати блок припливно-витяжної вентиляції
Так само як здійснюється вибір насоса для системи водопостачання, таким же чином вибирають блок вентиляції, який має відповідну продуктивність (кількість повітря, що подається в приміщення і відведеного з них), а також створює достатній напір для подолання аеродинамічного опору, створюваного всіма елементами системи (воздуховодами , фільтрами, нагрівачами, глушниками і т. п.). Мінімальна кількість вентиляційного повітря (тобто мінімальна продуктивність блоку вентиляції) має дорівнювати загальному обсягу повітря, що відводиться з усіх приміщень. Для окремих приміщень воно визначене нормативними документами. Тому досить призвести прості математичні розрахунки.
Виробники блоків управління рекомендують підбирати їх так, щоб вони забезпечували кратність обміну (співвідношення кількості відводиться повітря і кубатури приміщення) - 0,3-0,8. Враховуючи те, що в нормативних документах зазначено мінімальну кількість вентиляційного повітря для окремих приміщень, як правило, за основу береться більш висока кратність обмінів (порівняно з розрахунковими). Якщо з визначенням продуктивності блоку вентиляції можна впоратися самостійно, то визначення аеродинамічного опору системи протоку краще довірити фахівцям. Кожна модель блоку вентиляції, як і насос, має свою характеристику (певну дослідним шляхом залежність між створюваним напором і продуктивністю). Тільки на її підставі можна правильно підібрати блок вентиляції для конкретної системи.
Блок вентиляції - це ще не все
Він є тільки одним з ряду елементів системи примусової вентиляції з рекуперацією тепла. Його краще всього розташувати на нежилому горищі - в цьому випадку найпростіше розвести основні, найбільші повітроводи. Однак часто така можливість відсутня і тоді блок управління встановлюють в підвалі, господарському приміщенні або в гаражі. До нього повинен бути забезпечений вільний доступ. Це необхідно для заміни фільтрів, перевірки роботи, а також виконання можливих ремонтних робіт під час експлуатації. Блок вентиляції, а точніше кажучи, розташовані всередині нього вентилятори, є найбільшим джерелом вібрацій і шуму в системі, тому його краще не розміщувати в безпосередній близькості зі спальнею, а на головних повітроводах, які під'єднують до його виходів, бажано встановити глушники коливань.
Забір і викид. Забір свіжого повітря, що надходить в блок вентиляції, здійснюють через грати, звичайно розташовану в стіні будинку, або через трубу, розташовану на території ділянки. Повітрозабір повинен знаходитися на відстані не менше 10 м від викиду, через який виводиться відпрацьоване повітря. Це запобігає повторний повітрозабір системою вентиляції забрудненого повітря, що відводиться з дому. Таке ж відстань повинна відокремлювати повітрозабір від димоходів, каналізаційних витяжок і інших потенційних джерел неприємних запахів або забруднень. Отвір воздухозабора необхідно закрити сіткою, яка запобіжить проникання комах всередину вентиляційних повітропроводів. Після фільтра повітря направляється в теплообмінник. У ньому повітря нагрівається (взимку) або охолоджується (влітку). Підготовлений таким чином повітря за допомогою вентилятора подається в окремі приміщення.
Розвідні повітроводи. Їх розмір значно більше порівняно з трубопроводами інших систем, тому їх складніше приховати. У нових будинках це зробити легше, передбачивши це в проекті. Набагато складніше ситуація йде з маскуванням повітропроводів у вже існуючих будинках. В одноповерховому будинку можна використовувати експлуатованим горище або підвал. У житлових приміщеннях горизонтальні ділянки повітропроводів часто прокладають над підвісною стелею, але не слід забувати про те, що таке рішення зменшує ефективну висоту приміщень. У будинках, що мають більш ніж один поверх, необхідно додатково знайти місце під вертикальні ділянки повітропроводів. Їх можна приховати за облицюванням, в штрабі або в фальшстену.
Повітроводи можуть бути жорсткими (сталеві, алюмінієві, пластикові) або гнучкими (алюмінієвими - типу flex). На ділянці довжиною близько 1 м безпосередньо за блоком вентиляції завжди бажано використовувати еластичні повітроводи, тому що вони мають здатність пригнічувати коливання. Жорсткі повітроводи бувають круглого і прямокутного перерізу. Круглі - більш жорсткі і менше схильні розгерметизації, крім того, у них нижчий аеродинамічний опір. Прямокутні - займають менше місця, але їх монтаж складніший. Тому там, де це можливо, найчастіше використовують круглі повітроводи. Найбільш широко використовуються повітроводи діаметрами - 100, 125, 150, 200 і 250 мм. Незалежно від форми, повітроводи повинні бути покриті теплоізоляцією, наприклад, з мінеральної вати. Це запобіжить конденсацію на них вологи. Крім того, шар теплоізоляції одночасно виконує функцію звукоізоляції. Вибір перерізу повітроводів залежить від кількості повітря, який повинен проходити по ним.
Припливні і витяжні грати. Свіже повітря подається в приміщення через припливні пристрої, розташовані в стінах або в стелі. Краще всього використовувати анемостати з регульованим протокою, але це можуть бути також звичайні решітки. Відпрацьоване повітря через витяжні грати по мережі витяжних повітроводів подається назад в блок припливно-витяжної вентиляції. Тут відпрацьоване повітря проходить через вихідний фільтр і потрапляє до витяжного вентилятора, який нагнітає його в теплообмінник. Звідси, після того як повітря віддасть тепло, він відводиться за межі будинку.
Додатковий підігрів
Повітрозабір можна розмістити не як зазвичай - в стіні або на даху будинку, а на ділянці, на деякому віддаленні від будинку. Повітря до будинку подають по трубі, покладеної в землі. Таким чином виходить теплообмінник, в якому повітря буде попередньо нагріватися від грунту, оскільки на глибині 1,5-2 м (нижче зони промерзання) його температура, незалежно від атмосферних умов, становить близько 8-10. Використання грунтових теплообмінників для нагріву вентиляційного повітря взимку та охолодження влітку стає все більш популярним. Зокрема, взимку підігрів повітря до температури близько 0 ° С, перед тим як він надійде в теплообмінник, який не дасть останньому заіндеветь. Грунтові теплообмінники дозволяють задовольнити половину потреби в обігріві повітря взимку і повністю в його охолодженні влітку. Використовувати такий теплообмінник протягом всього року не має сенсу. Це рентабельно лише взимку, коли температура повітря опускається нижче 5 ° С, і влітку, коли вона перевищує 25С.
Як підібрати блок припливно-витяжної вентиляції з рекуператором
Основними параметрами, які слід брати до уваги при виборі відповідного блоку припливно-витяжної вентиляції, є продуктивність і створюваний ним натиск. Однак при виборі обладнання, найбільш підходящого для конкретного будинку, необхідно також уточнити:
• розміри і вага блоку припливно-витяжної вентиляції. Для довгого і низького приміщення більше підійде «плоский», для невеликого, але високої - в корпусі, що має інші пропорції;
• рівень шуму, створюваний блоком вентиляції, - особливо якщо блок вентиляції буде встановлений поруч зі спальнею або вітальні (при відсутності можливості іншого розміщення);
• ККД теплообмінника, оскільки від цього безпосередньо залежить можливість зниження витрат на опалення;
• максимальну електричну потужність, споживану блоком вентиляції. Може виявитися так, що через велику потужність ТЕНів знадобиться замінити електропроводку або навіть звертатися в енергопостачальне підприємство із заявою про збільшення підключається потужності;
• ціни на фільтри і наявність їх у продажу. Чим більше забруднене повітря навколо будинку, тим частіше доведеться міняти фільтри.