«АДАПТИВНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ  ПО  ПОТРЕБНОСТИ»  В ЗАГОРОДНОМ ДОМОСТРОЕНИИ.

Одна из особенностей современного строительства в целом и загородного малоэтажного в частности – максимальное снижение энергопотребления с целью снижения эксплуатационных расходов.

Если говорить о тепловой энергии, то основные способы решения этой проблемы – утепление ограждающей оболочки здания (стены, окна, кровля….) и максимальная герметизация, борьба с  неконтролируемой инфильтрацией холодного воздуха внутрь помещений.

При всей важности энергосбережения,  это не самоцель. Цель – создание  внутри дома максимально комфортных условий проживания.

Основные параметры комфорта известны – это  температура,  влажность, состав, скорость движения (сквозняк) воздуха, уровень освещённости и шума.

Поэтому, любой  жилой дом должен быть оснащен продуманной системой вентиляции, обеспечивающей нормативный воздухообмен.

К сожалению, часто бытует мнение, что вентилировать помещения очень просто – достаточно открыть окна, а в туалете, ванной и на кухне сделать каналы естественной вытяжки на крышу.

Как-то жить с такой «вентиляцией» можно, но это не уровень сегодняшнего дня.

Естественная вытяжка более-менее работает только в холодный период года, летом от неё  толку мало. Открывание створок современных окон со стеклопакетами – это возврат к сквозняку и шуму, которые были «спутниками» старой деревянной «столярки» со щелями.

На климатическом рынке сейчас  есть масса предложений по организации воздухообмена в жилом доме.

Но, просто организовать приток свежего воздуха в жилые помещения и удаление грязного из подсобных – это полдела.

Вентиляция должна  экономной.  Удаляемый зимой воздух тёплый,  на его нагрев были потрачены деньги.   Естественно желание людей сэкономить хотя бы часть этих денег.

На современном этапе развития  оконных технологий и уровне утепления стен на подогрев вентиляционного воздуха идет количество тепла, сравнимое с трансмиссионными потерями через стены и окна.

Это тепловой баланс жилого дома в Омске, построенного согласно требованиям второго этапа по энергосбережению (дома, построенные после 2000-го года). В средней полосе России при увеличении сопротивления теплопередаче стен до уровня 3,0….3,5 кв.м. град./Вт и окон до 0.55….0,65 кв.м. град./Вт основные потери тепла в доме – ЭТО ВЕНТИЛЯЦИЯ.  В современных зданиях потери тепла на подогрев вентиляционного воздуха составляют 50….60% общих теплопотерь  (без учета ГВС).

Дальнейшее утепление стен и окон становится малоэффективным.

Если вести отсчёт от уровня теплозащиты сегодняшнего дня, то борьба за дальнейшее энергосбережение связана с технологиями  сбережения тепла в вентиляции и канализации.

В загородных малоэтажных домах соотношение объема к площади наружной оболочки другое и доля вентиляционных теплопотерь  несколько меньше, но всё  равно они велики.

Просто так снизить воздухообмен с целью энергосбережения нельзя. Застой паров воды от обычной жизнедеятельности людей (дыхание,  принятие душа, стирка, приготовление пищи…) приведёт к росту влажности воздуха и неприятностям в виде конденсата на окнах и плесени на откосах.

Застой в помещениях углекислого газа, выдыхаемого людьми (примерно 23 литра в час), это плохой  сон и головная боль под утро.

Существуют два способа снизить вентиляционные теплопотери без ухудшения качества воздуха в помещениях.

Можно отобрать тепло у выбрасываемого воздуха и использовать его для подогрева свежего холодного приточного.  О рекуператорах есть много информации и периодически в загородных домах с достаточным бюджетом строительства они применяются.

Но есть и более доступная  простая технология «адаптивной вентиляции по реальной потребности», которая тоже даёт хорошие результаты по энергосбережению.

ПРИНЦИП ТАКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ достаточно очевиден.

В реальной  жизни люди не всегда бывают дома.  Например, по статистике, городские квартиры заполнены жильцами примерно 60% времени.

Просто так рассчитать и создать ПОСТОЯННЫЙ нормативный воздухообмен без учёта заселённости помещений неразумно.  Во время отсутствия людей приток-подогрев-выброс наружу  теплого воздуха превращается в «обогрев улицы за свой счёт».

На этом рисунке схематично изображён принцип адаптивной вентиляции с учётом относительной влажности внутреннего воздуха.

Обычно в жилом доме наблюдаются два пика по влажности – утром (душ, чайник…) и вечером после возвращения людей с работы (приготовление пищи, стирка…).  Ночью обычно источником паров воды является дыхание людей, в пустующей квартире уровень влажности еще ниже.

Если связать интенсивность воздухообмена (затрат тепла) с уровнем влажности воздуха, то в суточном цикле можно посчитать возможную экономию. При фиксированном воздухообмене – затраты тепла пропорциональны площади прямоугольника 24 часа х непрерывный воздушный поток.

При адаптивной вентиляции – затраты тепла пропорциональны площади под кривой изменения влажности в течение суток.

Естественно, что в каждом доме и каждой квартире свой режим эксплуатации помещений, число жильцов и т.д. Поэтому в плане энергосбережения можно оперировать только статистическими средними цифрами.

В Европе проводились и натурные, и расчётные исследования на тему «сколько можно сэкономить тепла при переходе от вентиляции с фиксированными расходами к адаптивной вентиляции». В России специалистами АВОК и ДСК-1 тоже проводились расчётные оценки эффективности гигрорегулируемой  адаптивной вентиляции на примере многоэтажного жилого дома серии П-44.

Все эти исследования говорят о возможном сокращении потерь тепла на вентиляцию на 30….50% в зависимости от конкретных условий.

Сам термин «адаптивная вентиляция по потребностям» подразумевает идентификацию потребителей (людей) в помещении.

АВТОМАТИКА ИЛИ РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ?

Все знают призыв «Уходя, гасите свет!».

Да, в принципе, можно экономить и вручную. Уходя из дома на работу, уменьшать подачу тепла, выключать свет, снижать приток воздуха и т.д..  Это можно, но практика показывает, что реально это не работает. У людей и так достаточно проблем, чтобы еще несколько раз в день бегать по дому, что-то регулируя. Обычно через небольшое время люди ставят заслонки в какое-нибудь среднее положение и забывают об этих опциях.

И, второе. Регулировать надо по каким-то объективным показателям, которые дают только датчики.

Поэтому, реально добиться экономии тепла можно только при использовании автоматических регулировок по объективным параметрам загрязненности воздуха и присутствия человека.

ЗАГРЯЗНЁННОСТЬ ВОЗДУХА.

Специалисты по микроклимату помещений насчитывают больше сотни различных вредных газообразных примесей в воздухе. Естественно, что газовый масс-спектрометр в каждой комнате для их обнаружения поставить нереально.

В адаптивной вентиляции нужны МАРКЕРЫ общей загрязнённости воздуха и присутствия человека, которые можно определить достаточно просто и дёшево.

Такими маркерами считаются относительная влажность воздуха (дыхание, потение людей, приготовление пищи, работа газовой плиты, принятие душа, влажная уборка и т.д.), концентрация углекислого газа (дыхание людей, работа газовой плиты), ЛОС (целая группа летучих органических соединений, источником которых являются и сами люди, и выделения от чистящих средств, парфюма, курения, элементов интерьера, запахи кухни  и т.д.).

Прямое обнаружение людей в вентилируемых помещениях позволяют обеспечивать датчики ИК-излучения  по принципу охранной сигнализации.

Грамотно комбинируя различные датчики в помещениях различного назначения, можно добиться максимального эффекта по экономии тепловой энергии.

ВАЖНО ПОНИМАТЬ, что ни утепление окон и стен, ни адаптивная вентиляция – это ещё не энергосбережение. Это только предпосылка для энергосбережения.

Энергосбережение начинается только при автоматической регулировке систем отопления в доме с адаптивной вентиляцией.

ГРУБАЯ СХЕМА.

В частном доме работает вентиляционная система с фиксированным расходом воздуха. Человек устанавливает в блоке управления желаемую температуру воздуха, например, 22 градуса.

Система отопления и будет её поддерживать только в зависимости от наружных условий, а не присутствия людей.

Если работает система адаптивной вентиляции, то ситуация будет другой. При уходе людей (источника влажности, углекислого газа и запахов) снизится приток-вытяжка воздуха, начнет расти температура воздуха и, чтобы вернуть её назад, подача тепла будет снижена.

Мы получаем экономию тепла по сравнению с системами фиксированной вентиляции.

При сохранении мощности отопления утепление окон,  стен и  применение рекуператоров приведет не к энергосбережению, а к увеличению температуры воздуха  внутри помещения.

Людям  станет жарко и они откроют окна для сброса тепла на улицу.

Именно так произошло в рамках московской программы капитального ремонта жилых зданий.  Были потрачены огромные деньги на замену окон и утепление стен.  Потом был проведён мониторинг 800 утеплённых домов.  Результат:  в большинстве домов —  нулевой в плане энергосбережения,  иногда — положительный эффект  на уровне 5%  вместо ожидаемых 30-40%.

КАК ИДЕЯ АДАПТИВНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ПО РЕАЛЬНЫМ ПОТРЕБНОСТЯМ РЕАЛИЗУЕТСЯ НА БАЗЕ ОБОРУДОВАНИЯ ФИРМЫ «РЕНСОН»?

В данной технологии приток свежего воздуха в жилые помещения осуществляется через специальные стеновые или оконные шумозащитные клапаны.

Отработанный воздух через межкомнатные двери и коридоры проходит к вытяжным решёткам в подсобных помещениях (кухня, ванная, туалет, постирочная) и удаляется наружу с помощью

«умного» механического вентилятора.

На рисунке «умный» вентилятор  Healthbox® II с несколькими входами загрязнённого внутреннего воздуха и одним выходом для удаления воздуха наружу.

На каждом канале стоит автоматически регулируемая заслонка для изменения проходного сечения канала.  Управляются эти заслонки с помощью приводов по сигналу от датчиков относительной влажности, углекислого газа или ЛОС.

Таким образом, если, например, один вход с датчиком влажности соединить воздуховодом с ванной комнатой, то при включении душа заслонка откроется больше и обеспечит эффективное удаление влажного воздуха из ванной.  При снижении влажности воздуха в ванной удаление воздуха оттуда автоматически снизится.

Естественно, что для компенсации удаляемого воздуха необходим приток свежего наружного  воздуха  в каком же количестве.

Поэтому такой вентилятор работает в сочетании с оконными или стеновыми приточными клапанами. 

При этом  на притоке совсем не обязательно тоже ставить датчики загрязнённости воздуха.

ПРИТОК И ВЫТЯЖКА ВЗАИМОСВЯЗАННЫ.

Снижение вытяжки приводит и к снижению притока. И наоборот.

Многие обладатели герметичных ПВХ окон давно убедились, что при закрытых окнах вытяжка в кухне, ванной и туалете не работает.

При всей своей экономности в плане удаления только необходимого количества воздуха адаптивная вентиляция по потребности имеет еще один ресурс по энергосбережению.

При адаптивной вентиляции в атмосферу  всё-таки удаляется нагретый внутренний воздух, а на его нагрев затрачено тепло.

Естественно, можно сэкономить и на этом – отобрать часть тепла с помощью рекуперации.

Такая идея реализована фирмой «РЕНСОН»  в модели рекуператора  Endura Delta 380.

В дополнение к традиционному теплообмену «воздух – воздух» в  этой установке объем вентиляции регулируется по потребности  с помощью встроенных датчиков для определения качества воздуха ( относительная влажность, концентрация углекислого газа и летучих органических соединений).

Еще одно предложение от  фирмы “РЕНСОН”.

RENSON® Endura® сочетает в себе устройство для автоматически

регулируемой системы вентиляции и тепловой насос с передачей

тепла от воздуха к воде в одной установке.  Утилизация тепла вентиляционных выбросов происходит с помощью теплового насоса.

Может устанавливаться как в новых зданиях, так и при реновации старых;

 Помогает достичь “почти нулевого энергобаланса дома (nZEB) с использованием возобновляемой энергии (дом с нулевым потреблением энергии)”;

 Приток свежего воздуха осуществляется через стеновые или оконные клапаны;

Производство тепла может использоваться  для отопления помещений и подготовки горячей воды для бытовых нужд;

 Устанавливается внутри помещения, нет необходимости в наружном блоке;

 Гибридная установка — совместим с бойлером, типа Solo;

Вентиляция при этом регулируется автоматически, исходя из реальных потребностей.