Регулируемый воздухообмен и энергосбережение

Системы приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования воздуха кроме основного назначения — поддержания температурного или температурно-влажностного комфорта должны обеспечивать также необходимое качество воздуха. Оно характеризуется степенью концентрации в воздухе углекислого газа СО2, наличием различных запахов, уровнем содержания органических смесей, табачного дыма и т. д. Воздушный комфорт человека в закрытом помещении определяется качественной характеристикой комнатного воздуха, которая во многом зависит от количества поступающего свежего атмосферного воздуха и его чистоты.

Рекомендуемый объем свежего воздуха, который необходимо подавать в помещения, установлен на основании количества углекислого газа, выделяемого человеком при дыхании в единицу времени.

В условиях комфортного кондиционирования, когда газовый состав изменяется главным образом в результате жизнедеятельности людей, содержание в нем СО2 служит критерием санитарного состояния воздуха.

Избыток и недостаток СО2 во вдыхаемом воздухе одинаково вредно отражается на состоянии организма. При анализе причин ощущения несвежести воздуха в закрытых помещениях, как правило, решается вопрос: каким должен быть воздухообмен, чтобы был обеспечен оптимальный газовый состав воздуха. Оптимальная подача наружного воздуха в помещение регламентируется по действующим санитарным нормам: на одного человека 20–60 м3/ч. А, например, в спортивных залах: 80 м3/ч на спортсмена и 20 м3/ч на зрителя. При расчетах обычно исходят из того, что в помещении будет находиться максимальное количество людей. Но ведь количество людей на самом деле может постоянно меняться в течение дня. Да и в разные дни оно бывает разным. Это относится к спортзалам, кинотеатрам, торговым центрам, аудиториям и другим общественным местам. Практически зал может быть заполнен наполовину, треть, четверть. И двигательная активность людей тоже не остается постоянной. Поэтому максимальная подача свежего воздуха, без учета реальной потребности, мягко говоря, неразумна.

Как быть? Было бы куда разумней регулировать величину воздухообмена в помещении, в зависимости от фактической необходимости в конкретное время для оптимального поддержания комфортных условий. Как этого добиться? Наиболее эффективным решением является установка в обслуживаемом помещении одного или двух дополнительных датчиков: датчика СО2 и датчика летучих органических смесей, наряду с уже имеющимся датчиком температуры, а также датчиком относительной влажности, если он предусмотрен. Датчик СО2 является отличным индикатором наличия людей в помещении и интенсивности их занятий. В период времени, соответствующий максимальному количеству людей, вентиляционная система должна работать с максимальной нагрузкой. По мере же уменьшения количества людей, уменьшается концентрация в воздухе выдыхаемого углекислого газа, потребность в воздухообмене снижается, и датчик СО2 сообщает системе о необходимости снижения подачи воздуха, вплоть до полной остановки вентиляционной системы, если другие показатели комфортных условий соответствуют норме.

Такое регулирование осуществляется одним из двух способов:

• последовательное включение/выключение двух и более вентиляторов или использование вентиляторов с двухскоростным электроприводом;

• плавное изменение частоты вращения электроприводов вентиляторов с помощью частотного регулирования — этот способ наиболее предпочтителен.

Цель этих способов регулирования — поддержание с наименьшими усилиями необходимого качества воздуха в течение всего рабочего времени. Это поможет сэкономить большое количество энергии, затрачиваемой на подготовку и распределение воздуха. При этом, однако, надо помнить, что рациональное потребление энергии совсем не означает экономию любой ценой! Нельзя экономить энергии бездумно. Затраты на энергопотребление, какими бы высокими они ни были, не идут ни в какое сравнение с ценой здоровья людей и производительности их труда.

Поддерживая необходимое качество воздуха, надо помнить и о других показателях комфорта: температуре и относительной влажности. Пока контроллер с помощью датчика СО2 и датчика летучих органических смесей регулируют количество подаваемого свежего воздуха, два других датчика контролируют температуру и относительную влажность и неусыпно следят за тем, чтобы с уменьшением воздухообмена эти два показателя не вышли за пределы комфортной зоны. Если это начинает происходить, контроллер немедленно реагирует и дает команду на увеличение воздухообмена.

Метод управления вентсистемами по фактической потребности применяется во многих странах Европы. Например, хороший опыт приобретен в Цюрихском университете при автоматизации приточно-вытяжных установок, обслуживающих 76 помещений (лекционные залы, аудитории, лаборатории) общей площадью 15 тыс. м2 с воздухообменом 385 тыс. м3/ч.

Швейцарские санитарные нормы допускают концентрацию СО2 в помещениях, равную 0,1–0,15%. В Цюрихском университете вентиляционные системы поддерживают эту концентрацию, что соответствует 1000– 1500 мл/м3 (1000–1500 ppm). Она отличается от концентрации СО2 наружного воздуха всего на 0,06–0,07%. Для этого необходимо, чтобы скорость подачи наружного воздуха находилась в диапазоне 12–30 м3 на человека в час. Для контроля СО2 в помещениях используются датчики с диапазоном измерения до 2000 ppm.

В результате внедрения метода регулируемого воздухообмена по фактической потребности, время работы вентиляционных установок сократилось более чем на 40% по сравнению с работой по стандартной временной программе. Соответственно, снизилось потребление энергии и затраты на обслуживание.

Датчики СО2 бывают различных модификаций: комнатного и канального исполнения, с дисплеем и без него. Метод измерения основан на инфракрасной абсорбции. Один такой датчик может быть смонтирован в общем корпусе с датчиком летучих органических смесей или с датчиком температуры и датчиком относительной влажности.

При использовании метода последовательного включения двух и более вентиляторов или при использовании вентиляторов с двухскоростным электроприводом вентиляционная установка, получая сигнал на включение в соответствии с заданной временной программой, не включается, если датчик качества воздуха не даст дополнительного разрешения на включение. Вентиляция включится, когда фактическое качество воздуха снизится до значения «неудовлетворительное», и выключится, когда повысится до значения «хорошее». Величина этого диапазона влияет на количество включений и выключений системы.

Для плавного регулирования скорости вращения электроприводов вентиляторов и избегания больших пусковых токов используются частотные преобразователи с частотой на выходе до 150Гц.

Компания «Вентс» — ведущий производитель промышленной вентиляции производит приточно-вытяжные установки AirVents с индивидуальной системой автоматики.

Воздухообрабатывающие агрегаты AirVents оснащены совершенно новым комплектом автоматики, обеспечивающим профессиональное и простое управление системой вентиляции и кондиционирования воздуха. Эта автоматика позволяет обеспечить комфортный микроклимат в любых помещениях при минимальных затратах. Сердцем нового комплекта автоматики является свободно программируемый контролер, работающий совместно с пультом дистанционного управления пользователя. При этом обеспечивается удобство и простота регулировки параметров работы системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

Приточно-вытяжные установки AirVENTS с индивидуальной системой автоматики

Особенность оборудования заключается в том, что система автоматики агрегата предусматривает возможность подключения к системе диспетчеризации здания (программные средства для управления и контроля системы вентилирования), что в свою очередь гарантирует обеспечение необходимого микроклимата по заданным параметрам в любом помещении объекта, обеспечивает гибкость контроля и управления за установками. Автоматизация предоставляет возможность снизить затраты и расходы на эксплуатацию за счет уменьшения энергопотребления, повышая также и надежность работы оборудования.

Национальные организации по стандартизации в 27 странах Европы приняли соответствующий Европейский стандарт EN 13779 «Вентиляция нежилых зданий», утвержденный Европейским комитетом по стандартизации 16 января 2004 г.

Опыт использования в некоторых из стран Евросоюза регулируемого воздухообмена для помещений с постоянно меняющимся количеством людей показывает, что этот метод позволяет на 20–70% сократить потребление энергии, а также уменьшить эксплуатационные расходы и поддерживать при этом хорошее качество воздуха.

Автор Ю. А. Тарасенко