Воздушные рекуператоры. Взаимовлияние рекуператоров тепла вытяжного воздуха и вентиляционных каналов в современных зданиях


Барон В.Г., к.т.н., директор ООО «Теплообмен», г.Севастополь

Напряженный поиск в последние десятилетия путей энергосбережения в области строительства и эксплуатации зданий и сооружений способствовали разработке новых и сделали востребованными некоторые прежде известные технические решения. Среди новых энергосберегающих решений можно назвать появление высокоплотных окон и дверей, а также утепление ограждающих конструкций, к сожалению, с использованием порой трудно проницаемых для воздуха материалов. К числу вызванных к жизни ранее известных технических решений можно отнести, в частности, такое достаточно эффективное энергосберегающее решение, как рекуперация тепла вытяжного воздуха, но реализованное на новой элементной базе (современных компактных теплопередающих элементах) и, в значительной мере благодаря этой элементной базе, – по новой идеологии, предполагающей децентрализованную, покомнатную или поквартирную, рекуперацию.

Однако совместное использование вышеперечисленных энергосберегающих решений в современных зданиях и сооружениях повышенной этажности обнаруживает ряд противоречий, сводящих на нет или делающих существенно менее значимым энергосберегающий эффект от их использования. Обусловлено это влиянием существующих в зданиях вентиляционных каналов.

Причина состоит в том, что вентиляционные каналы создают тягу (к сожалению, переменную, а иногда даже знакопеременную, как во времени, так и, что особенно важно в рассматриваемом контексте, в зависимости от количества вышерасположенных этажей). Наличие тяги при применявшихся ранее не слишком плотных притворах окон и дверей неплохо обеспечивало естественную вентиляцию помещений за счет инфильтрации, но, правда, напрочь исключало энергосбережение. Наличие той же тяги, обусловленной теми же вентканалами, но при условии применения современных высокоплотных окон и дверей, а также утепленных (иногда труднопроницаемыми для воздуха материалами) ограждающих конструкций уже не способно решать задачу вентилирования помещений и наличие в этом случае вентканалов является, с точки зрения воздухообмена в помещениях, скорее данью традициям и имеет только психологический эффект.

Однако вентканалы по-прежнему, видимо ввиду необходимости выполнения иных функций, а может и по инерции мышления, остаются в современных зданиях. И их наличие по-прежнему позволяет обеспечивать необходимую вентиляцию естественным путем, но только уже благодаря искусственному образованию неплотностей в ограждающих конструкциях (всевозможные дыхательные клапана, управляемые вручную или автоматически, или простое приоткрывание, где это возможно, фрамуг окон). Необходимо подчеркнуть, что такое решение вентиляции в значительной мере нивелирует энергосберегающий эффект от современных окон и утепленных стен.

Очевиден конфликт интересов – интересов энергосбережения и интересов оптимального воздухообмена. Альтернативой такой вентиляции путем образования неплотностей являются активно создаваемые в последние годы рекуператоры тепла вытяжного воздуха, обеспечивающие принудительную вентиляцию, причем основной упор в разработке устройств такого назначения делается на небольшие, децентрализованные рекуператоры. Их применение действительно может обеспечить неконфликтное и энергосбережение, и обусловленное индивидуальными для каждого помещения объективно существующими факторами вентилирование помещений, но при одном условии – в эти помещения не должны открываться никакие иные воздушные каналы, в которых создается избыточное или наоборот пониженное давление. К сожалению, именно таковыми и являются вентканалы (особые случаи, здесь детально не рассматриваемые – дымоходы каминов, открытые топки котлов, надплиточные вытяжки и вентиляционные отверстия принудительной системы вентиляции). Причем влияние вентканалов тем сильнее, чем более высокими они являются, т.е. чем большее количество этажей находится над рассматриваемым помещением.

Можно сказать, что наличие в помещении, в котором предполагается установка рекуператора тепла вытяжного воздуха, выходного отверстия вентиляционного канала, продолжающегося вверх еще через 4-6 этажей, обязательно внесет заметные искажения в работу рекуператора и не только исказит расчетное соотношение подаваемого и удаляемого через него воздуха, но и заметно снизит его эффективность.

Выходов из этого положения, по сути, только три. Первый возможный выход – обеспечить сопряженную совместную работу рекуператора и вентиляционного канала, точнее говоря, согласовывать функционирование рекуператора в каждый момент времени с наличием и абсолютным значением тяги в вентканале. Второй возможный выход – отказаться, когда это возможно, от применения вентканалов, возложив задачи вентилирования только на рекуператоры. Наконец, третий выход – обеспечить совместную работу вентканалов и рекуператоров, использовав для функционирования последних естественную тягу вентканалов.

Сопряженная совместная работа рекуператоров и вентиляционных каналов.

Наиболее предпочтительным видится именно этот выход. При нем и вентканалы остаются, выполняя весь комплекс возложенных на них функций, и энергосбережение обеспечивается в достаточно полной мере. Однако техническая реализация этого варианта является весьма сложной и неоправданно дорогостоящей. Действительно, полноценное решение задачи обеспечения непрерывного управления работой двух вентиляторов на каждом децентрализованном рекуператоре, используя при этом в качестве управляющего сигнала разность давлений на одном уровне в вентканале и вне помещения, в массовом порядке на сегодня практически не возможно. Не говоря уже о том, что в качестве учитываемой информации полезно было бы также обрабатывать сигналы датчиков относительной влажности и содержания углекислого газа в помещении. Добиться того же потребительского результата в части вентилирования и энергосбережения можно более простыми и дешевыми средствами. Поэтому этот выход на сегодня не может рассматриваться с практической точки зрения.

Отказ от применения вентканалов.

Нам представляется заслуживающим самого пристального внимания именно этот выход. Очевидно, что это весьма дискуссионное предложение, но оно сулит ряд весьма существенных преимуществ и не несет в себе очевидно не решаемых проблем. К числу основных преимуществ этого варианта относятся, во-первых, возможность полноценного энергосбережения при обеспечение нормируемого, контролируемого и легко управляемого (в т.ч. и по объективным параметрам для каждого помещения) воздухообмена, и, во-вторых, возможность одновременного увеличения полезной площади помещений и сокращения объемов строительных работ за счет исключения самого наличия вентиляционных каналов.

Кстати, в этом случае появляется возможность корректного учета такого дополнительного фактора, как наличие котла с открытой топкой или даже, что, впрочем, сложнее из-за больших необходимых объемов воздуха, камина или надплиточной вытяжки. Очевидно, что наличие котла с открытой топкой, не говоря о более емких по воздухопотреблению камине или вытяжке, создает существенную проблему в части вентилирования помещения, оснащенного окнами с высокоплотными притворами, в которое открываются вентканалы – и камин дымит или котел не обеспечивает расчетную полноту сгорания, и вентиляционный канал начинает работать в обратном режиме, т.е. через него воздух не удаляется из помещения, а наоборот поступает. В случае же, если такое помещение (с котлом или камином) не имеет выхода в вентканал, но оснащено правильно подобранным рекуператором, то не сложно осуществить и энергосберегающее вентилирование помещения, и нормальную работу котла.

В частности, нами был рассчитан, изготовлен и испытан в сертифицированной климатической камере рекуператор тепла вентиляционного воздуха ТеФо3, предназначенный именно для такого случая. В нем согласно заранее проведенным расчетам было изменено соотношение проходных сечений по тракту подачи и удаления воздуха. При этом было рассчитано, что подаваться в помещение будет суммарное количество воздуха, необходимое и для горения газа в котле с открытой топкой, и для вентилирования данного помещения, т.е. количество приточного воздуха должно было превышать количество вытяжного воздуха на величину теоретического расхода воздуха для обеспечения полного сжигания газа в котле. Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют, что при обеспечении необходимого для горения газа превышения подачи воздуха в помещение над его удалением, обеспечивалось и весьма эффективное энергосбережение. По крайней мере возврат тепла на уровне почти в 1кВт со счетов не сбросишь. Да и подаваемый в помещение воздух уже не создает ощущение острого теплового дискомфорта для находящихся там людей, т.к. подается уже не морозный воздух, а с температурой, приближенной к комнатной.

Взаимовлияние рекуператоров тепла вытяжного воздуха и вентиляционных каналов в современных зданиях

Таблица

Результаты испытаний

Однако имеется еще и третий, нижерассмотренный вариант функционирования децентрализованных рекуператоров тепла вентиляционного воздуха.

Функционирование рекуператоров, используя для этого естественную тягу вентканалов.

Настоящий вариант является попыткой эффективно использовать рекуператоры тепла вентиляционного воздуха, не прибегая к столь решительным действиям, как полный отказ от вентканалов. Этот вариант не только не менее очевиден и дискуссионен, чем предыдущий, но и требует более тщательной проработки применительно не только к каждому объекту, но обязательно применительно к каждому помещению. Более того, этот вариант может оказаться иногда неприемлемым для функционирования в летнем режиме (когда не исключена обратная циркуляция в вентканале). Но зато он сулит и несомненные преимущества – во-первых, остаются ветканалы, выполняя, в т.ч. иные помимо естественной вентиляции функции, и, во-вторых, для обеспечения работы рекуператора не требуются вентиляторы, что не только исключает, хоть и незначительный, но все таки расход электроэнергии на их привод, но и полностью снимает проблему их шума. Рассматриваемый вариант предполагает такую схему движения воздуха (см. рисунок), чтобы он попадал в помещение так, как это обычно принято для децентрализованных рекуператоров (т.е. пройдя через отверстие в стене и затем внутри теплопередающего элемента рекуператора), а покидал помещение по несколько измененному маршрута – сначала, как обычно, пройдя внутри теплопередающего элемента (конечно, по иным каналам, чем поступающий в помещение воздух), а затем уже не как принято (через второе отверстие в стене), а через вентиляционный канал (см. рисунок). Для обеспечения этого варианта вентиляционный канал не должен открываться в помещение, а напротив, должен быть плотно соединен с выходным по тракту вытяжного воздуха патрубком рекуператора и исключать возможность непосредственного попадания в него воздуха из помещения, минуя теплообменный элемент рекуператора.

Взаимовлияние рекуператоров тепла вытяжного воздуха и вентиляционных каналов в современных зданиях

Рис. 1

К сожалению, как отмечено выше, этот вариант может не только оказаться иногда вообще не работоспособным, но, что также следует отметить, его функционирование будет характеризоваться существенной неравномерностью в зависимости от соотношения температур внутри и вне помещения (что, впрочем, ничем не отличается от функционирования самой широко распространенной системы вентиляции - естественной). Однако если в этом варианте оснастить рекуператор вентиляторами, как правило, не работающими и включаемыми лишь в определенных случаях, например, в летнее время или по команде датчика влажности или содержания СО2, то этот вариант обретет стабильность работы, присущую принудительной (центральной или децентрализованной) системе вентиляции.

Оба последних рассмотренных варианта представляются сколь проблемными, столь и перспективными, т.к. способны обеспечить не только энергосберегающий воздухообмен в помещениях, что, пожалуй, главное, но и привнести дополнительные положительные моменты в виде исключения затрат, как места, так и средств на организацию вентканалов при полноценном вентилировании помещений или в виде полного исключения шума и энергопотребления при рекуперации тепла вентиляционного воздуха.




ООО «Кедр»
246000, Республика Беларусь
Гомельская область, г.Гомель, ул.Жарковского, 6а
тел./факс +375 (232) 34-15-67, тел. 34-15-68
тел.моб. +375 (44) 761-97-42
e-mail: ODOKEDR@mail.ru; KEDR2@tut.by

ттаи теплообменник, кожухотрубчатый теплообменник, пластинчатый теплообменник, теплообменный аппарат ттаи, теплообменник пластинчатый купить, теплообменник гвс, ремонт теплообменников пластинчатых, теплообменники для отопления, кожухотрубный теплообменник, пластинчатые теплообменники Минск, теплообменник вода вода, трубчатый теплообменник, пластинчатый теплообменник купить в Минске, теплообменные аппараты

ООО «Кедр» предлагает свою продукцию и услуги предприятиям, расположеным на всей территории Республики Беларусь, в частности, в городах: Минск, Гомель, Могилев, Витебск, Гродно, Брест, Бобруйск, Барановичи, Борисов, Орша, Пинск, Мозырь, Солигорск, Новополоцк, Лида, Молодечно, Полоцк, Жлобин, Светлогорск, Речица, Слуцк, Жодино, Слоним, Кобрин, Волковыск, Калинковичи, Сморгонь, Осиповичи, Рогачев, Горки, Новогрудок, Вилейка, Берёза, Кричев, Дзержинск, Ивацевичи, Лунинец, Поставы