il76

Системы вентиляции с рециркуляцией воздуха

Вентиляции с рециркуляцией воздуха представляет собой систему, где часть забираемого из помещения воздуха смешивается с холодным наружным воздухом, нагревает его до необходимой температуры и затем подает в помещение. Причем, эта система может быть применена только если воздух, поступающий из помещения, не содержит вредных веществ и токсичных примесей. Тогда как объем наружного воздуха в этой смеси должен соответствовать всем санитарно-гигиеническим нормам, указанным в СНиП, и должен быть не меньше значения санитарной нормы, предусмотренной для данного типа помещения.



Примечание: Рециркуляцией не является перемешивание воздуха в пределах одного помещения, в том числе сопровождаемое нагреванием (охлаждением) отопительными агрегатами (приборами) или вентиляторами. Рециркуляция воздуха – это подмешивание воздуха помещения к наружному воздуху и подача этой смеси в данное или другие помещения.

Принципы работы вентиляции с рециркуляцией воздуха

Общая схема работы системы вентиляции с рециркуляцией такова: через приток в помещение подается уличный воздух, который спустя некоторое время затягивается в систему вытяжки. Часть его безвозвратно выбрасывается на улицу, а часть поступает в смесительную камеру. Там воздух перемешивается со свежим притоком, охлаждая или нагревая его (зависит от типа и настроек системы), далее уже поступает в калорифер или кондиционер, из которых по вентиляционным трубам снова поступает в помещение. Основная цель рециркуляции – снижение нагрузки на системы обработки воздуха (калориферы, кондиционеры, проч.). Чтобы воздух в помещении оставался свежим и пригодным для дыхания, при использовании рециркуляции в вентиляционной системе необходимо соблюдать такие условия:

  • Объем поступающего извне чистого воздуха должен составлять минимум 10% от производительности приточной установки;
  • В поступающем в помещение воздухе должно содержаться максимум 30% вредных веществ от предельно допустимой их концентрации.

Вентиляция с рециркуляцией и нагревом воздуха

Холодный наружный воздух смешивается с теплым воздухом, забираемым из помещения, нагревается до необходимой температуры, а затем подается в помещение:

  • (см. Рис.1):
  • вентиляторы включены(ВВ-вытяжной, ПВ-приточный);
  • клапаны наружного(1) и вытяжного(3) воздуха открыты;
  • нагреватель работает .
  • (см. Рис.2):
  • приточные(ПВ) и вытяжные(ВВ) вентиляторы включены;
  • клапаны наружного(1), вытяжного(3), рециркуляционного(2) воздуха открыты, каждый в зависимости от установленного количества наружного воздуха;
  • нагреватель работает.

Вентиляция с рециркуляцией без нагрева воздуха

В переходный период при повышении температуры наружного воздуха и работающей системе отопления внутри помещения, задача приточной системы вентиляции сводится только к подаче свежего воздуха. При этом можно обойтись без дополнительного нагрева воздуха после рециркуляции:

  • (см. Рис.1):
  • вентиляторы включены(ВВ и ПВ);
  • клапан рециркуляционного(2) воздуха открывается пропорционально требованиям к температуре;
  • приточного воздуха(1) клапан наружного воздуха закрывается пропорционально требованиям к температуре приточного воздуха;
  • нагреватель не работает .
  • (см. Рис.2):
  • приточные и вытяжные вентиляторы(ПВ и ВВ) включены;
  • клапаны наружного(1), вытяжного(3) и рециркуляционного(2) воздуха открыты — в зависимости от требований к температуре приточного воздуха;
  • нагреватель не работает.

Применение рециркуляции воздуха в системах вентиляции допускается лишь в холодный и переходный периоды года (для установок кондиционирования в любое время года).

При этом в помещение должен подаваться наружный воздух в количестве не менее указанного выше. Рециркуляция воздуха не допускается:

  • из помещений, в воздухе которых имеются болезнетворные бактерии и грибки в концентрациях, превышающих установленные Госсанэпиднадзором России, или резко выраженные неприятные запахи;
  • из помещений, в которых максимальный расход наружного воздуха определяется массой выделяемых вредных веществ 1-ого и 2-ого классов опасности;
  • из помещений, в которых имеются вредные вещества, возгоняемые при соприкосновении с нагретыми поверхностями воздухонагревателей, если перед воздухонагревателем не предусмотрена очистка воздуха;
  • из помещений категорий А и Б (кроме воздушных и воздушно-тепловых завес у наружных ворот и дверей);
  • из 5-метровых зон вокруг оборудования, расположенного в помещениях категорий В1-В4, Г и Д, если в этих зонах могут образовываться взрывоопасные смеси из горючих газов, паров, аэрозолей с воздухом;
  • из лабораторных помещений научно-исследовательского и производственного назначения, в которых могут производиться работы с вредными или горючими газами, парами и аэрозолями;
  • из систем местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом;
  • из тамбур-шлюзов.

Системы вентиляции воздуха, рынок, описание и расчёты

Схемы систем вентиляции  и кондиционирования с рециркуляцией воздуха

Основная схема выполнения приточно-вытяжной вентиляции с рециркуляцией воздуха, чаще всего для организации приточно-вытяжной вентиляции с рециркуляцией применяется схема, основанная на использовании связки фэнкойла и чиллера.  

Принципиальная схема движения воздуха с канальным кондиционером:

Фэнкойл(доводчик) заменяет внутренний блок кондиционера, работая активной батареей. Это сборный агрегат, в котором располагается дренаж для организации оттока конденсата, образующегося в летний период, вентилятор, теплообменник и воздушный фильтр.

Рециркуляция при помощи фэнкойла с подмешиванием уличного воздуха Основой здесь выступает та же самая система с фэнкойлом, что и в предыдущем случае, с единственным отличием – она имеет возможность забирать воздух и с улицы. Уличный забор регулируется вручную или автоматически управляемой заслонкой. Ее применение оправдано в основном тогда, когда в помещении уже смонтирована эффективная приточно-вытяжная вентиляция, модернизировать которую нет желания или возможности. Такая система может применяться для нагрева или охлаждения воздуха в помещении, а также в качестве вспомогательной приточной установки. Фактически, это канальный кондиционер, точнее его аналог. Похожая схема рециркуляции и принцип работы системы вентиляции  применяется при использовании связанной цепи фэнкойл и чиллер. Фэнкойл выполняет роль внутреннего блока кондиционера и выполняет роль активной батареи. Фэнкойл представляет собой агрегат в котором расположены  дренаж для слива конденсата в летний период года в систему канализации, теплообменник, вентилятор, фильтр. В зависимости от времени года чиллер нагревает или охлаждает воду в центральной магистрали теплоснабжения.  Летом например подается холодная вода на теплообменник фэнкойла в среднем температурой 12°С, а зимой наоборот, проводится  горячее теплоснабжение  водой с температурой  в магистрали 60°С. Вентилятор фэнкойла производит рециркуляцию воздуха в помещении в котором расположен  и сам фэнкойл, соответственно нагревая или охлаждая его, с возможностью подмешивания свежего воздуха от центральной магистрали системы воздуховодов. Таким образом возможно осуществлять воздушное отопление в зимний период года и кондиционирование в летний период года помещений значительного размера и объема. Как правило такая схема вентиляции используется в супермаркетах с большим количеством отделений. В каждом таком отдельном помещении возможно настроить свою удобную температуру помещения магазина комфортную для посетителей. Фэнкойл оборудован блоком управления для поддерживания заданной температуры в помещении используя различную скоростью вращения вентилятора фэнкойла.  Чиллер – водяной калорифер, который в зависимости от времени года подогревает или охлаждает воду, далее передающую свою температуру поступающему воздуху.  Регулирование температуры теплоносителя в чиллере осуществляется с пульта управления. Данная система позволяет осуществлять полноценное или частичное воздушное отопление зимой и кондиционирование летом. Объем помещения значения не имеет, так как существуют системы, разработанные специально для супермаркетов и прочих больших строений.

Преимущество данной системы заключается в возможности вентилирования в едином климатическом режиме большого количества помещений в одном здании. Разводка точек втягивания и выхлопа воздуха от фэнкойла осуществляется с помощью стандартных вентиляционных воздуховодов. Что касается управления рециркуляцией, то оно осуществляется с помощью дистанционно регулируемых заслонок или решеток, управление которыми выполняется с пульта.  Температура поступающего воздуха различается в зависимости от времени года, тогда как температура приточного воздуха, подаваемого в помещение, должна быть комфортной. Ее необходимое значение выставляется на пульте управления. Чиллер нагревает или охлаждает  уличный воздух до заданного значения, он поступает в теплообменник, смешиваясь с возвращенным из помещения воздухом, в результате чего из приточного диффузора он выходит с оптимальной температурой. Количество воздуха, который необходимо забирать из помещения подмешивать к уличному, зависит от заданных параметров температуры в помещении. Именно по данному критерию определяется устанавливаемое положение заслонок. Сами заслонки монтируются в точках забора воздуха из помещения, а также на магистрали забора уличного воздуха. Управление заслонками синхронизировано и осуществляется с пульта. Его параметры настраиваются специалистами в каждом случае индивидуально.

Дополнительные схемы вентиляции с  рециркуляцией воздуха

Рециркуляция воздуха внутри помещения при помощи потолочного вентилятора:

Рециркуляция с помощью одного потолочного вентилятора и разведенных в пределах одного помещения воздуховодов не предназначена для подачи или изменения объема притока наружного воздуха. Такие схемы, лишенные фэнкойла и подключения к забору уличного воздуха применяются в ряде типов помещений (кафе, магазины, административные здания) исключительно для увеличения подвижности воздуха в рабочей зоне. Внимание! Данный вариант нельзя назвать полноценной рециркуляцией, ведь при нем воздух забирается из одной части помещения в другую, чтобы он не застаивался.

Использование центральных кондиционеров с частичной рециркуляцией (с использованием заслонок): 

В центральных кондиционерах с частичной рециркуляцией воздуха используется смесь внешнего и уже использованного воздуха. Такой вариант центрального кондиционирования может быть применен только при условии, что участвующий в рециркуляции воздух свободен от вредных паров и токсичных примесей. Кроме того, должно выполняться условие, что расчетный объем вентиляционного воздуха для компенсации избытков тепла и влажности превышает то количество внешнего воздуха, которое поступает в здание в целях нейтрализации вредных выделений. Помимо этого, участие рециркуляционного воздуха в обмене должно корректировать параметры наружного воздуха по влаге и теплу, приближая его к запланированным параметрам воздуха, подаваемого кондиционером в помещение.

Кондиционер с частичной рециркуляцией, как правило, проектируется так, чтобы имелась возможность поступления в помещение переменных количеств свежего и повторно используемого воздуха в зависимости от того, какие характеристики имеет внешний воздух в данный момент времени. Объем наружного воздуха в этой смеси должен при этом соответствовать всем санитарно-гигиеническим нормам, указанным в СНиП, и должен быть не меньше значения санитарной нормы, предусмотренной для помещений данного типа. Работа кондиционера с частичной рециркуляцией позволяет очень гибко подходить к использованию мощности центрального кондиционера. В зависимости от того, какие метеоусловия господствуют снаружи, такой кондиционер может функционировать как по прямоточной программе, так и по схеме с полной или частичной рециркуляцией. В случае, если кондиционер работает по схеме с полной рециркуляцией, содержание углекислого газа и кислорода в помещении может регулироваться другими методами.

Чаще всего функции вентиляционной системы выполняет крышный кондиционер или руфтоп, который оснащен моноблочной холодильной машиной. Работа кондиционера подобного плана осуществляется следующим образом – из помещения в него заходит рециркуляционный воздух, затем поступает холодный или теплый свежий воздух, который уходит обратно в помещение.

Примеры: Приточно-вытяжных систем вентиляции с рециркуляцией воздуха и рекуперацией тепла:

Одним из простых и дешевых способов повышения энергетической эффективности современных систем вентиляции является использование способа рециркуляции тепла уходящего воздуха с одновременным контролем и управлением качества воздуха в помещении, а так же с обеззараживанием вредных примесей с помощью фильтра.

Снижение эксплуатационных затрат в предлагаемом техническом решении достигается с помощью автоматизированной системы вентиляции, позволяющей регулировать количество подмешиваемого воздуха и подаваемого в помещение по мере необходимости, в то время как в установке с рекуперацией тепла оно является постоянным. Необходимое количество воздуха, подаваемого в линию рециркуляции, напрямую зависит от требуемого уровня качества воздуха в помещении, для поддержания которого в вытяжном воздуховоде установлены датчики углекислого газа (СО2), летучих органических соединений (VOC) и влажности (Н²О). В зависимости от их показаний изменяется положение воздушных клапанов, установленных на приточной и рециркуляционной линиях. В результате в любой момент времени качество воздуха поддерживается на необходимом уровне. В кондиционерах с частичной рециркуляцией использованный воздух смешивается с наружным, причем смешение может происходить как до, так и после камеры орошения. Если смешение воздуха в кондиционере происходит до камеры орошения, то такая конструкция получает название системы кондиционирования с первой рециркуляцией. Соответственно, если воздух смешивается после камеры орошения, то такая конструкция кондиционера носит название системы кондиционирования со второй рециркуляцией. Использование кондиционера с первой рециркуляцией дает возможность существенно сократить расход энергии на подогрев воздуха, поступающего снаружи в зимний период, и значительно экономить на охлаждении теплого воздуха в жаркое время года.

Схема приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией(роторный рекуператор) и рециркуляцией,
где L – расход воздуха, T – температура.

Особенности применения рециркуляции и рекуперации 

Основным отличием рекуперации от рециркуляции является отсутствием подмешивания воздуха из помещения к наружному . Рекуперация тепла применима для большинства случаев, в то время как рециркуляция имеет ряд ограничений, которые указаны в нормативных документах. СНиП 41-01-2003 не допускает повторную подачу воздуха (рециркуляция)  в следующих ситуациях:

  • В помещениях, расход воздуха в которых определяется из расчета выделяемых вредных веществ;
  • В помещениях, в которых имеются болезнетворные бактерии и грибки в повышенных концентрациях;
  • В помещениях, с наличием вредных веществ, возгоняемые при контакте с нагретыми поверхностями;
  • В помещениях категории Б и А;
  • В помещениях, в которых производятся работы с вредными или горючими газами, парами;
  • В помещениях категории В1-В2, в которых могут выделяться горючи пыли и аэрозоли;
  • Из систем, с наличием в них местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом;
  • Из тамбуров-шлюзов.

Рециркуляция:

Рециркуляция в приточно-вытяжных установках активно применяется чаще при большой производительности систем, когда воздухообмен может быть от 1000-1500 м3/ч до 10000-15000 м3/ч. Удаляемый воздух несет в себе большой запас тепловой энергии, подмешивание его в поток наружного, позволяет повысить температуру приточного воздуха, тем самым снизится требуемая мощность нагревательного элемента.  Но в подобных случаях перед повторной подачей в помещение, воздух должен пройти систему фильтрации. Вентиляция с рециркуляцией позволяет повысить энергоэффективность, решить проблему энергосбережения в случае, когда 70-80% удаляемого воздуха поступает в систему вентиляции повторно.

Рекуперация:

Приточно-вытяжные установки с рекуперацией возможно устанавливать практически при любых расходах воздуха (от 200 м3/ч и до нескольких тысяч м3/ч), как при маленьких так и при больших. Рекуперация так же позволяет передавать тепло от вытяжного воздуха к приточному, тем самым снижая потребность энергии на нагревательном элементе. Относительно небольшие установки применяют в системах вентиляции квартир, коттеджей. В практике приточно-вытяжные установки монтируют под потолком (например, между перекрытием и навесным потолком). Данное решение требует от установки некоторых специфических требований, а именно: незначительные габаритные размеры, низкий уровень шума, простое обслуживание. Приточно-вытяжная установка с рекуперацией требует обслуживания, что обязывает сделать в потолке люк для обслуживания рекуператора, фильтров, нагнетателей (вентиляторов).

Основные элементы приточно-вытяжных установок:

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией или с рециркуляцией, имеющая в своем арсенале и первый, и второй процесс, всегда сложный организм, требующий высокоорганизованного управления. Приточно-вытяжная установка скрывает за своим защитным коробом такие основные компоненты как:

  • Два вентилятора различного типа, которые определяют производительность установки по расходу.
  • Теплообменник рекуператор– нагревает приточный воздух путем передачи тепла от удаляемого воздуха.
  • Электрический нагреватель– нагревает приточный воздух до нужных параметров, в случае нехватки теплового потока от вытяжного воздуха.
  • Воздушный фильтр– благодаря нему производится контроль и очистка наружного воздуха, а также обработка вытяжного  перед рекуператором, для защиты теплообменника.
  • Воздушные клапана с электроприводами – могут быть установлены перед выходными воздуховодами для дополнительного регулирования воздушным потоком и перекрытия канала при выключенном оборудования.
  • Байпас– благодаря которому воздушный поток можно направить мимо рекуператора в теплый период года, тем самым не нагревать приточный воздух, а подавать его напрямую в помещение.
  • Камера рециркуляции– обеспечивающая подмес удаляемого воздуха в приточный, тем самым обеспечивая рециркуляцию воздушного потока.

ВЫВОДЫ:

ПЛЮС СИСТЕМЫ: Система с рециркуляцией воздуха позволяет снизить энергопотребление на нагрев воздуха (иногда и на охлаждение), т. к. тепловая мощность нагревателя или охладителя расходуется в основном на изменение температуры только той части воздуха, которая забирается с улицы.

НЕДОСТАТКИ СИСТЕМЫ: Не везде можно применять (смотрите выше СНиП) При эксплуатации системы в условиях холодного климата минус системы заключается в недостаточно хорошем смешивании наружного и рециркуляционного воздуха.

По теме:

Обзор современных СКВ Обзор современных СКВ