Как повысить эффективность приточно-вытяжной вентиляции

Как повысить эффективность приточно-вытяжной вентиляции

Система вентиляции обеспечивает не только воздухообмен в зданиях, но и регуляцию температуры и уровня влажности в помещении, тем самым способствуя повышению комфорта. Объем российского рынка вентиляционного оборудования приближается к 0,7 млрд долларов США. На долю России приходится 12-15 % от общего объема вентиляционного оборудования, реализованного на европейском рынке. В денежном выражении это соответствует 500-650 млн долларов США.

Одним из сегментов рынка вентиляционного оборудования являются приточные установки, роль которых могут выполнять тепловые завесы, тепловентиляторы, тепловые пушки [7].

Тепловые завесы защищают от воздуха, который попадает внутрь отапливаемого помещения через двери и окна. Их используют в ресторанах, банках, супермаркетах, в медицинских учреждениях, а также в других помещениях, где большой поток посетителей не позволяет дверям быть всегда закрытыми. Наиболее популярные в Росси марки тепловых завес: Frico (Швеция), Pyrox (Норвегия), Termoscreens (Англия), «Тепломаш» (Россия).

Тепловентиляторы или тепловые пушки используются для ускоренного обогрева больших помещений. Тепловентилятором называют бытовой обогреватель небольшой мощности, а тепловой пушкой — обогреватель полупромышленного применения мощностью от 2 кВт и выше. На российском рынке представлены тепловентиляторы следующих марок: «Тропик» (Россия), «Элара» (Россия), Frico, Finwik (Швеция), Pyrox (Норвегия), DeLonghi (Италия), General (Италия).

Приточная вентиляция производится посредством приточных установок. Вентиляционная приточная установка служит для подачи свежего воздуха в помещение взамен удаляемого. Приточная установка в качестве основных узлов имеет калорифер, вентиляторы, систему фильтрации и электроавтоматику для управления и контроля. Если к качеству воздуха предъявляются особые требования, то приточный воздух может подвергаться дополнительной обработке, такой как нагрев, охлаждение, осушение, увлажнение воздуха, очистка с помощью фильтров и т.д. Приточные установки бывают как промышленного назначения (используются на промышленных объектах), так и бытового (вентиляция квартир). Основные поставщики на Российском рынке это: «Atlantic» (Франция), «Hoval» (Лихтенштейн), «Systemair» — Kanalflakt (Швеция), «Thermoscreens» (Англия), «ВЕЗА» (Россия) [6].

Конструкции электрокалориферов в большинстве своем основаны на обдуве воздушным потоком трубчатых электронагревателей, при этом осуществляется принудительный конвективный теплообмен между движущимся воздухом и поверхностью нагревателя. В процессе работы трубчатых электронагревателей возникают необратимые изменения через 2000-3000 часов непрерывной работы: образуется нагар на поверхности нихромовой спирали и, как следствие этого, — неравномерный нагрев поверхности. Кроме этого, режим регулирования выходной температуры воздуха в основном осуществляется посредством постоянного включения-отключения, по аналогии работы с лампами накаливания, перегорание спирали происходит, как правило, в момент включения. Иногда используют фазовые (плавные) регуляторы мощности, но при этом возникает проблема подавления радиочастотных помех, создаваемых этими регуляторами.

Количество тепла Q, переданное воздушному потоку определяется уравнением теплопередачи [5]:

где α — коэффициент теплопередачи; ∆t — средний температурный напор (средняя разница температур между теплоносителями; F — поверхность теплообмена; ή ≤ 1, коэффициент, учитывающий тепловые потери.

Как видно из формулы (1), зависимость температурного режима носит линейный характер. Из классического представления, если при температуре окружающего воздуха +20 °С на выходе температура +130 °С, то при температуре -20 °С мы должны получить температуру +90 °С. При реальных измерениях прямой (линейной) зависимости нет.

Мы провели исследования изменения параметров нагревательных элементов в действующих приточных установках. При исследовании режима работы нагревательных элементов в диапазоне окружающей температуры от -30 до +22 °С получена график зависимости температуры на поверхности нагрева (рис. 1).

Читать еще:  Как красиво и функционально оформить хрущевку: дизайнерские советы и 15 примеров

Рис. 1. График зависимости температуры
на поверхности классического нагревательного элемента в зависимости от температуры окружающей среды

Из рис. 1 видно, что имеются два характерных изгиба, первый в области приближения к 0 °С, второй при приближении к комфортной температуре +20 °С. Первый изгиб объясняется характеристиками воздушной среды, в которой влага находится в разных адиабатных состояниях, второй изгиб обусловливается свойствами самой теплопередающей поверхности. При таких температурах часть внутренней энергии нагревательного элемента превращается в энергию излучения, а теплообмен осуществляется переносом излучения и его поглощения другим веществом. Тепловые расчеты теплообменных аппаратов показывают, что доля расхода электроэнергии на излучение составляет при 300 °С — 30 %, а при 400 °С до 50 %. Соответственно тепловые потери составят не менее 20 %, компенсировать которые возможно только с помощью дорогостоящего электронного управления или применить нагревательный элемент со схожими нелинейными характеристиками.

Создание нагревательных элементов с нелинейными характеристиками — это новое направление в теплотехнике, которое помогает оптимизировать общие затраты на создание оптимальных климатических условий. Для создания таких нагревательных элементов используются полупроводниковые резистивные композиции на основе стеклокристаллических материалов с помощью управляемой (регулируемой и стимулируемой) кристаллизацией стекла вместе с функциональной фазой на основе тугоплавких боридов [1].

Конструктивно полупроводниковый резистивный нагреватель состоит из подложки, на одну из сторон которой методом сеткотрафаретной печати наносится изоляционный слой и тепловыделяющая дорожка из резистивной пасты. Резистивная паста состоит из суспензии порошков тугоплавких соединений и стеклосвязующего. Процентное соотношение между этими компонентами определяет характер электропроводности [3].

Для общего расчета свойств нагревательного элемента, функциональная фаза и стеклосвязующее считаются равноправными в процессе электропроводности [4].

Используя известное разделение металлической и термоактивационной фаз, в котором для металлической фазы принимается:

где Rм, R — текущее и начальное значения сопротивления; d — ТКС металлической фазы; Т — температура.

Для термоактивационной фазы полагают:

где Eа — энергия активации.

Исходя из формулы (3), диэлектрическая фазовая составляющая (стеклосвязующее) задает нелинейный отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС), в то время, как функциональная фаза в соответствии с формулой (2) — положительный ТКС.

Удельное сопротивление полупроводникового нагревательного элемента является суммой двух последовательно соединенных сопротивлений — островка и прослойки (функциональной фазы и стеклосвязующего):

Подставляя формулы (2) и (3), получим:

Для определения и задания определенных свойств нагревательному элементу рассмотрим структуру нагревательного элемента, состоящую из трех слоев. Нагревательный элемент используется в воздушном отоплении с принудительной циркуляцией воздушного потока с производительностью 240 м 3 /ч, работает в однофазном режиме, установленная мощность 5 кВт.

Для изготовления выбирается паста с удельной поверхностью Sуд = 0,2179 м2/г, для создания схожих характеристик условно сформируем три слоя с различными соотношениями функциональной и диэлектрическими фазами [2].

На рис. 2-4 представлены натурные графики основных слоев. Реальная характеристика параметров нагревательного элемента отличается от расчетной, которую можно было получить при совмещении трех графиков. Это объясняется взаимным влиянием слоев и свойством протекания тока по наименьшему сопротивлению при больших различиях номиналов. На рис. 5 показан график натурных измерений электросопротивления полупроводникового нагревательного элемента.

Рис. 2. Зависимость сопротивления нагревательного элемента от температуры поверхности нагрева для первого слоя

Рис. 3. Зависимость сопротивления нагревательного элемента от температуры поверхности нагрева для второго слоя

Рис. 4. Зависимость сопротивления нагревательного элемента от температуры поверхности нагрева для третьего слоя

Рис. 5. Зависимость сопротивления нагревательного элемента от температуры поверхности нагрева для трехслойного полупроводникового нагревателя

Читать еще:  Как сделать душ на даче своими руками: советы по установке и выбору материалов

На рис. 6 показано изменение параметров выделяемой мощности в зависимости от температуры окружающей среды, при этом градиент температуры между входящим и выходящим воздухом практически не изменяется. Задание нелинейных характеристик при воздушном отоплении, в приточных установках, в воздушно-тепловых завесах дает экономию около 20 %.

Рис. 6. Зависимость выделяемой мощности от температуры окружающей среды

Используя нагревательный элемент с характеристиками, при которых системой выделяется столько тепловой энергии, сколько в текущий момент может воспринять среда, мы не только повышаем эффективность её работы, но и значительно повышаем её надежность. Для регулирования параметров нагрева не требуется внешних регулирующих устройств, отсутствует момент «включение — отключение». Кроме этого, данный нагревательный элемент обеспечивает равномерный нагрев в течение длительной эксплуатации. Наши исследования показали, что параметры нагревательного элемента необходимо рассчитывать непосредственно применительно к данной конструкции прибора и особенностей его эксплуатации, при этом эффективность и надежность работы системы вентиляции в значительной степени увеличивается по сравнению с системами, где применяются классические нагревательные элементы.

Рецензенты:

Чупин В.Р., д.т.н., профессор, директор Института архитектуры и строительства ИрГТУ (ГОУ ВПО НИ ИрГТУ), г. Иркутск;

Коновалов Н.П., д.т.н., профессор, зав. кафедрой физики ИрГТУ (ГОУ ВПО НИ ИрГТУ), г. Иркутск.

Повышаем эффективность воздушного обмена

Без вентиляции, водопровода, электричества невозможно представить себе современное городское жилье. Совокупность этих удобств является непременным условием комфортного существования современного человека. Едва ли из этих компонентов можно выделить главный – каждый из них важен. Что касается непосредственно воздухообмена, то от того, насколько правильно он организован, зависит наше здоровье. Как улучшить вентиляцию в квартире в случае её непродуктивности?

Схематическое изображение воздухообмена

Общие сведения о воздушном обмене

Прежде всего, вентиляция – это именно необходимость, а не роскошь или излишество. Многие бронхолегочные заболевания начинаются именно с того, что человек «неправильно дышит». К тому же сохранность нашей мебели, строительно-отделочных материалов зависит от того, насколько продуктивно протекают воздухообменные процессы в квартире или в доме.

Плесень – последствие нарушенной вентиляции

Что же рассматривается под термином «вентиляция»? Вентиляция – это обеспечение свободного доступа свежим воздушным потокам в помещение и организация их своевременного выведения наружу.

Для этого в помещениях предусмотрены каналы подачи воздуха и каналы его утилизации. К приточным каналам можно отнести:

  1. Окна, форточки;
  2. Произвольные щели или различного рода неплотности в оконной фурнитуре;
  3. Специальные искусственные оконные проветриватели;
  4. Инфильтрационные клапаны;
  5. Специализированное климатическое оборудование (приточные установки).

Что касается утилизации воздушных масс, то здесь, как правило, рассматриваются:

  1. Вытяжная шахта (так называемые отдушины, расположенные в «бытовых» комнатах);
  2. Вытяжной сегмент климатических установок.

Исходя из вышеперечисленного, можно условно разделить любую вентиляцию на два типа:

  1. Естественное вентилирование;
  2. Механическая (принудительная) вентиляция.

В наших квартирах можно использовать обе эти разновидности воздухообмена, однако это вовсе не означает, что обе они равнозначны по эффективности. Давайте подумаем, почему так.

Естественная вентиляция

Естественное вентилирование опирается исключительно на физические законы. Для осуществления такой вентиляции нужна разница между давлениями снаружи и в помещении.

Принцип достаточно прост: посредством приточных каналов (к примеру, открытое окно) воздушные потоки проникают в помещение, перемешиваются, поднимаются под самый потолок и под давлением вытесняются в утилизационный шлюз.

Продуктивность такого типа вентиляции весьма сомнительна. В холодное время года надолго оставлять открытыми окна не слишком комфортно, а современные высокогерметичные металлопластиковые окна исключают наличие естественных щелей и отверстий. Именно поэтому большинство домовладельцев устанавливают в своих квартирах специализированное оборудование, которое в значительной мере повышает эффективность воздушного обмена.

Читать еще:  Полированный керамогранит: правила ухода

Принудительный воздухообмен

Механическая вентиляция или вентилирование принудительного побуждения предусматривает наличие целого ряда приборов и устройств:

  1. Вентиляторы;
  2. Воздуховодные каналы;
  3. Приточные установки;
  4. Приточно-вытяжные комплексы.

Именно при помощи этих, а также многих других изделий, можно улучшить вентиляционные процессы, протекающие в квартире.

Повышаем эффективность воздушного сообщения

Итак, перед нами стоит задача: повысить продуктивность приточно-вытяжной вентиляции в помещении. Давайте рассмотрим функциональные особенности оборудования, которое поможет нам в этом.

Оконные (щелевые) проветриватели

Прежде всего следует обеспечить свободный доступ свежего воздуха. Специальные устройства, монтируемые в пластиковые окна, могут обеспечить достаточно сносную приточную циркуляцию. Их недостатком является то, что такие устройства невозможно установить в уже готовое окно. Придется заново менять весь стеклопакет.

Такие проветриватели обладают регуляторами, при помощи которых можно контролировать интенсивность и направление вентилирования.

Строение щелевого проветривателя

Тем не менее существуют устройства, которые куда более практичны и удобны.

Клапаны инфильтрации воздуха

Речь идет об инфильтрационных воздушных клапанах (сокращенно КИВ), которые не имеют никакого отношения к оконной фурнитуре.

Эти изделия монтируются непосредственно насквозь в стену и способны даже производить пассивную очистку приточных воздушных масс. Снаружи такие клапаны защищены специальными решетками, а изнутри имеют контроллеры над приточными процессами. Можно установить сколько угодно таких воздушных клапанов в «жилых» комнатах. Почему в «жилых»? Сама схема квартирной вентиляции предусматривает сообщение воздушных потоков из «жилых» помещений (спальня, кабинет, гостиная) в «бытовые» (ванная, туалет, кухня).

Тем не менее и щелевые проветриватели, и клапаны инфильтрации достигают максимальной продуктивности своей работы в связке с принудительной вытяжкой.

Использование вытяжных вентиляторов

Воздушный нагнетатель является устройством, которое значительно увеличивает тягу, что является обязательным условием для своевременного и продуктивного выведения из помещения отработанных воздушных масс.

Приборы можно разместить на входе в вытяжную шахту или же «утопить» в воздуховодном канале (если в вашей квартире развернута отдельная воздуховодная сеть).

Вытяжное нагнетательное устройство

К тому же можно укомплектовать свою квартиру вытяжными устройствами, наделенными целым рядом полезных функций. К примеру:

  1. Вытяжное устройство с таймером задержки. Такой прибор запрограммирован на работу даже после выключения. Вы сами задаете временной отрезок.
  2. Вентилятор с гигростатом активирует вытяжную вентиляцию в случае превышения заданного коэффициента влажности. Весьма удобно поместить такой прибор в ванной комнате.
  3. Вентилятор с функцией обратного клапана предотвращает реверсивное движение отработанного воздушного потока.
  4. Прибор, чьи клеммы соединены с проводами выключателя света, начинает работать в тот момент, когда вы зажигаете свет.

Согласитесь, что достаточно удобно и экономически выгодно использовать вытяжку только в момент пользования туалетом. К тому же есть возможность установить вентилятор с датчиком движения, который активирует вытяжные процессы тогда, когда в помещении появляется человек. Иными словами, воздушный нагнетатель – весьма эффективное средство улучшения воздухообменных процессов.

Приточно-вытяжное оборудование

На сегодняшний день самым продуктивным методом организации воздушного пространства в помещении является приточно-вытяжная установка. Данное устройство рассчитано на искусственную подачу воздушных потоков, а также их искусственное выведение. Такие приборы также реализуют очистку подающегося в квартиру воздуха.

Устройство климатической установки

Улучшаем вентиляцию у себя дома

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector