Přívodně-odtahové ventilační jednotky: srovnávací přehled různých typů zařízení

Přirozený systém cirkulace vzduchu často selhává – jeho výkon závisí na přírodních faktorech a použití utěsněných izolačních skel. Těchto nedostatků je nucená ventilace zbavena.

Pro normalizaci výměny vzduchu se používá přívodně-odtahová jednotka – praktické a účinné řešení. Různorodost klimatického zařízení umožňuje vybrat model pro konkrétní provozní podmínky. Nicméně rozhodnout se pro vhodné zařízení je někdy problematické, souhlasíte?

Pomůžeme vám vyřešit tuto otázku. V článku jsou uvedeny informace o principech činnosti a provozních vlastnostech různých typů přívodně-odtahových agregátů. Pro usnadnění výběru jsme označili hlavní charakteristiky a parametry zařízení, které je nutné zohlednit při nákupu.

Součásti nucené ventilace

Přívodně-odtahový modul – hlavní součást ventilačního systému s nuceným oběhem. Jednotka zajišťuje normovanou cirkulaci vzduchu v uzavřeném prostoru – přívod čistého vzduchu a odvod odpadního vzduchu.

Ventilační modul představuje komplex zařízení uzavřený v jednotném krytu (monoblokový agregát) nebo sestavený z dílčích prvků.

Schéma uspořádání nuceného ventilačního systému: 1 – přívodně-odtahový modul (POM), 2 – vzduchovody, nasávací mřížky, přechodové prvky, 3 – rozdělovače vzduchových proudů, 4 – automatická řídicí jednotka (+)

Konstrukce přívodně-odtahového agregátu nutně zahrnuje následující prvky:

1. Ventilátor. Základní součást pro provoz umělého systému výměny vzduchu. V POU s rozvětvenou sítí vzduchovodů jsou instalovány radiální ventilátory, které udržují vysoký tlak vzduchu. V přenosných POU je přípustné použití axiálních modelů.
2. Vzduchová klapka. Je instalována za venkovní mřížkou a zabraňuje vnikání vzduchu zvenčí při vypnutém systému. Při její absenci budou v zimě do místnosti pronikat studené proudy.
3. Hlavní potrubí vzduchovodů. V systému jsou zapojeny dvě linky kanálů: jedna je přívod, druhá je odvod vzduchu. Obě sítě procházejí přes POU. K prvnímu vzduchovodu se připojuje přívodní ventilátor, ke druhému pak odtahový.
4. Automatika. Chod jednotky je řízen vestavěným systémem automatiky, který reaguje na údaje senzorů a parametry nastavené uživatelem.
5. Filtry. Pro čištění přiváděných hmot se používá komplexní filtrace. Na vstupu přívodního vzduchovodu je umístěn hrubý filtr, jehož úkolem je zachycovat chmýří, hmyz a částice prachu.

Hlavním účelem primárního čištění je ochrana vnitřních součástí systému. Pro jemnější filtraci se před rozdělovači vzduchu instalují fotokatalytické, uhlíkové nebo jiné typy bariér.

Konstrukce POU na příkladu modelu Vents VUT s rekuperací a ohřívačem. V konstrukci je zahrnut bypass pro ochranu výměníku tepla v zimním období (+).

Některé komplexy jsou vybaveny dalšími funkcemi: chlazení, klimatizace, zvlhčování, vícestupňový systém čištění a ionizace vzduchu.

Princip činnosti přívodně-odtahového komplexu

Pracovní cyklus POU je založen na dvouokruhovém schématu dopravy.

Celý proces větrání lze rozdělit do několika fází:

1. Odběr proudu vzduchu z venku, jeho čištění a přivádění k rozdělovačům přes vzduchovod.
2. Přívod znečištěných hmot do odtahového kanálu a jejich následná doprava k výstupní mřížce.
3. Vypouštění odpadních proudů ven.

Schéma cirkulace může být doplněno o fáze přenosu tepelné energie mezi dvěma proudy, dodatečný ohřev přiváděného vzduchu atd.

Činnost POU. Označení na obrázku: 1 – Přiváděcí a odtahový modul, 2 – přívod čerstvého vzduchu, 3 – odběr odpadního vzduchu, 4 – výfuk použitých vzdušných hmot ven (+).

Činnost nuceného systému poskytuje řadu výhod oproti přirozené výměně vzduchu:

• udržování nastavených hodnot – senzory reagují na změny v atmosféře a přizpůsobují režim provozu POU;
• filtrace přiváděného proudu a možnost jeho úpravy – ohřev, chlazení, zvlhčování;
• úspora nákladů na vytápění – relevantní pro zařízení s rekuperací.

K nevýhodám použití POU patří: vysoká cena ventilačního komplexu, složitost montáže po dokončení stavebních prací a hlukový efekt. U monoblokových jednotek je tato nevýhoda odstraněna díky použití zvukově izolovaného krytu.

Typy jednotek: zvláštnosti konstrukce a provozu

Cena, výkon, spotřeba energie závisí na funkčních možnostech PVA. Rozmanitost modelů se podmíněně dělí do těchto skupin: zařízení s rekuperací, agregáty s ohřevem a klimatizací. Samostatnou kategorií jsou „mobilní“ přístroje.

Přívodně-odtahový modul s rekuperátorem

Nucený ventilační systém kromě výše popsaných výhod má i významnou nevýhodu – výrazné zvýšení tepelných ztrát. Spolu s odpadním vzduchem „uniká“ i teplo vyprodukované topným systémem.

Ztráty činí přibližně 60 %. Řešením problému je přenos energie z odváděného vzduchového proudu na přiváděný.

Částečná náhrada tepla se uskutečňuje v rekuperátoru – modul s výměníkem tepla a ventilátorem pro pohyb proti sobě jdoucích proudů. Výměna energie probíhá přes stěny výměníku – vzduchové proudy se nemísí (+).

V dnešní době se většina přívodně-odvodních jednotek vyrábí s rekuperátory. Navzdory vysoké ceně zařízení je účelnost rekuperačního systému ekonomicky odůvodněná.

Hodnoty účinnosti „výměníku tepla“:

• 30–60 % – nízká úroveň tepelné náhrady;
• 60–80 % – dobrý ukazatel účinnosti;
• nad 80 % – vysoce kvalitní výměna tepla.

Zajímavé je, že i přítomnost rekuperátoru s účinností 30 % je ekonomicky výhodnější než základní PVA bez výměníku tepla. Průměrná doba návratnosti rekuperační ventilační jednotky je až 5 let.

Účinnost PVA, schéma proudění vzduchu, spotřeba elektrické energie a cena modulu závisí na konstrukci rekuperátoru.

Rozlišujeme několik druhů výměníků tepla:

• rotační;
• deskový;
• tepelné trubice;
• komorový modul;
• glykolový agregát.

Široké uplatnění získaly první dva modely.

Rotační rekuperátor

V tělese PVA je umístěn válcový otočný výměník tepla s lamelami z vlnitého kovu. Během provozu se segmenty střídavě plní opačně směřujícími proudy vzduchu.

Oblast s odpadním vzduchem se ohřívá, po otočení bubnu se teplo předává nově přicházejícím studeným masám shromážděným v sousedním kanálu.

Náhrada tepla činí 60–90 %.

Další výhody:

• částečný návrat vlhkosti;
• úsporná spotřeba elektrické energie.

Rychlost otáčení bubnu lze regulovat, čímž se volí intenzita výměny vzduchu a úroveň účinnosti.

Argumenty proti bubnové modifikaci:

• příměs odpadního vzduchu k čerstvému proudu – 3–8 %;
• částečný přenos pachů zpět do místnosti;
• akustický tlak od rotujícího rotoru;
• nutnost pravidelné údržby pohyblivých částí;
• velké rozměry.

Kvůli složitosti mechanismu jsou PVA s rotačním rekuperátorem dražší než deskové modifikace.

Deskový výměník tepla

Vzduchovody se setkávají v hermetickém bloku s mnoha kanály. Oddíly jsou odděleny tepelně vodivými přepážkami.

Vytvořené cesty jsou umístěny v křížovém směru – v oblasti turbulence se zvyšuje účinnost výměny tepla. Dochází k současnému ochlazování/ohřevu přepážek kazety rekuperátoru z obou stran.

Argumenty pro:

• přívod čistého vzduchu bez příměsi odpadního vzduchu;
• dostupná cena;
• jednoduchost nastavení a spolehlivost modulu – žádné pohyblivé části.

Účinnost deskového výměníku – až 70%. Hlavní nevýhodou je tvorba kondenzátu a námrazy v odtahovém kanále v zimě. Práce v režimu odmrazování (přesměrování teplého proudu mimo kazetu) snižuje účinnost systému o 20%.

V současné době je na trhu poměrně mnoho přiváděcích a odtahových ventilačních systémů s rekuperací tepla od různých výrobců. Disponují podobnou sadou vlastností, liší se cenou, kvalitou, obsluhovanou plochou a mnoha dalšími kritérii.

Proto doporučujeme se podívat na přiváděcí a odtahovou ventilační jednotku s deskovým rekuperátorem a integrovanou automatizací od Naveka, které se v poslední době na trhu osvědčilo díky své spolehlivosti a poměrně tichému chodu. Integrované ovládání pomocí dálkového ovladače, monitorování na externím LCD displeji, nastavení pracovního rozvrhu a mnoho dalšího je již přímo zabudováno v tomto agregátu.

Typický “zástupce” přiváděcí a odtahové jednotky s deskovým rekuperátorem – Naveka Node1 500AC. Kompaktní model s tloušťkou panelu 25 mm, který je vyplněn nehořlavou minerální vatou. Jednou z mnoha předností tohoto řešení je dálkový ovladač s LCD displejem, pomocí kterého lze velmi pohodlně ovládat chod celého systému.

Mezi dalšími značkami doporučujeme věnovat pozornost systémům s rekuperací od Mitsubishi, Maico a VENTO.

Energeticky úsporné agregáty s ohřevem

Samotná rekuperace často nestačí k plnohodnotné kompenzaci teplotního rozdílu protiproudů. Tuto funkci přebírá vestavěný ohřívač. Kromě toho chrání výměník tepla před zamrznutím.

V jednotkách PVU se používají dva typy ohřívačů: vodní a elektrické. Každý si podrobněji prohlédneme.

Vodní přihřívání

V tělese nucené ventilační jednotky je umístěn radiátor s trubkami, kterými cirkuluje teplonosné médium. Hadovitá trubka má žebrování pro zvětšení kontaktní plochy s procházejícími proudy vzduchu.

Příklad zařízení PVU s ohřívačem (Vents VUT 1000 VG): 1 – vodní radiátor, 2 – rekuperátor, 3 a 4 – ventilátory přívodu a odtahu (respektive) (+)

Kapalinový topný článek se aktivuje, pokud je přiváděný vzduch na výstupu z rekuperátoru chladnější než nastavená teplota.

Elektrický ohřívač

Zařízení s elektrickým kaloriferem dokáží ohřát přiváděný vzduch na vyšší teploty než „vodní“ modifikace.

Elektrický ohřívač je však náročnější na provozní podmínky:

• rychlost proudění vzduchu – 2 m/s a více;
• teplota přiváděného vzduchu v rozmezí 0–30 °C, vlhkost – do 80 %;
• před topným tělesem se doporučuje instalovat dodatečný filtr.

Ve srovnání s vodním ohřevem je elektrický modul z hlediska provozu dražší – rostou náklady na elektrickou energii.

Ovládání kaloriferu je prováděno centrální řídicí jednotkou. Povinná je přítomnost časovače provozu a možnost vypnutí zařízení při přehřátí (+)

Komplexy s klimatizací

Některé modely kombinují funkce nuceného větrání a klimatizace. Všechny prvky jsou sestaveny do jediného tepelně izolačního komplexu. Výrazným příkladem multifunkční techniky je série zařízení «Klimat».

Konstrukce klimatizačního agregátu: 1 – filtry, 2 – obousměrné ventilátory, 3 – kompresor freonového okruhu, 4 – elektrický ohřívač, 5 – vodní kalorifer, 6 – tepelné výměníky, 7 – automatika, 8 – skříň (+)

Ve schématu je přítomno reverzibilní tepelné čerpadlo – hermeticky uzavřený freonový okruh, spojený s tepelnými výměníky na odtahovém a přívodním kanále.

Činnost přívodně-odtahové jednotky s klimatizací probíhá ve dvou režimech:

1. Chlazení. Tepelný výměník na přívodním vzduchovodu funguje jako výparník a snižuje teplotu přiváděného vzduchu. Tepelný výměník-kondenzátor je naopak ochlazován chladným vzduchem přicházejícím z místnosti.
2. Ohřev. Rekuperátor odtahového vzduchovodu předává teplo odpadního vzduchu čerstvým vzduchovým hmotám. Na výstupu z přívodně-odtahové jednotky před přívodem do domu je možné dodatečné ohřátí vzduchu.

Režim činnosti je nastavován automaticky pomocí regulátorů a senzorů, které snímají parametry atmosféry.

Přenosné bezkanálové zařízení

Zajímavé řešení pro uzavřené prostory – mobilní přívodní větrací jednotky s možností čištění, ohřevu a chlazení vzduchu.

Charakteristické vlastnosti přenosných modulů:

• absence objemných vzduchovodů;
• instalace uvnitř větrané místnosti;
• kompaktní rozměry a možnost montáže do 2–3 hodin;
• multifunkčnost: přívod, úprava a odvod vzduchových hmot;
• nízká hlučnost – v rozmezí 35 dB;
• absence průvanu.

Pro zřízení decentralizovaného větrání je nutná instalace přenosné přívodně-odtahové jednotky v každé jednotlivé místnosti.

Schéma mobilní ventilační jednotky: 1,3 – tlumič hluku, 2 – sekce rekuperace a větrání, 4 – elektrický ohřívač, 5 – uhlíkový filtr, 6 – filtrační prvek jemného čištění, 7 – předfiltrační filtr, 8 – žaluziový ventil, 9 – elektrický pohon (+)

Bezpotrubní ventilační jednotky se používají převážně ve veřejných budovách (přednáškové, posilovací, učební sály atd.).

Hodnocení mobilního klimatizačního zařízení je uvedeno v tomto článku.

Druhy podle způsobu montáže

Jsou možné tři varianty instalace ventilačního modulu:

• podlahový;
• nástěnný;
• „podhledový“.

Podlahová montáž je typická pro vysoce výkonné a objemné ventilační agregáty s průtokem vzduchu od 8000 m³/h. Navzdory přítomnosti vibrační izolace ventilačních sekcí vyžaduje instalace objemných modulů pevný základ.

Nástěnné modely se vyznačují malým výkonem – do 1500 m³/h a kompaktními rozměry. Montáž se provádí pomocí kotevního upevnění na zeď, připojení vzduchovodů shora. Jednotka může být umístěna v technické místnosti (balkon, WC, šatna).

Moduly s podhledovým nebo závěsným upevněním jsou nejoblíbenější. Zpravidla mají zařízení kanálové provedení a jsou určeny pro montáž pod strop.

Hlavní výhodou závěsných modelů je skrytá montáž. Avšak pro instalaci jednotky v užívané místnosti bude nutno částečně „využít“ výšku stropů.

Základní parametry výběru ventilační jednotky

Instalace a montáž větracích systémů vyžaduje kapitálové investice a nemalé pracovní náklady. Proto přístup k výběru „srdce“ větracího systému vychází z přesných výpočtů a analýzy řady parametrů.

Hodnocení a výpočet technických charakteristik

Především je třeba se rozhodnout pro vhodné hodnoty výkonu a statického tlaku.

Výkon

Výpočet instalace vychází z norem výměny vzduchu podle SNiP, účelu místnosti, obsluhované plochy a počtu obyvatel.

Je nutné provést dva výpočty (podle počtu osob a násobnosti výměny vzduchu), porovnat ukazatele a vybrat největší hodnotu.

Normy průtoku vzduchu na jednu osobu: typický ukazatel – 60 m³/h, v klidovém stavu – 30 m³/h. Regulovaná násobnost výměny vzduchu: 1-2 – pro obytné budovy, 2-3 – kanceláře, obchodní centra

Příklad stanovení výkonu (L) pro dům za daných podmínek:

• počet členů rodiny – 3 osoby;
• plocha domu – 70 m²;
• výška stropů – 3 m.

Vzorec 1. Výpočet podle počtu obyvatel:

L=N*norm,

kde:

• N – počet obyvatel;
• norm – průtok vzduchu (nejméně 40 m³/h).

L=3*40=120 m³/h.

Vzorec 2. Výpočet podle násobnosti výměny vzduchu:

L=S*H*n,

kde:

• S – plocha;
• H – výška;
• n – normovaný ukazatel výměny vzduchu.

L=70*3*1,5=315 m³/h.

Závěr: pro zajištění dostatečné cirkulace vzduchu je nutná instalace s výkonem nejméně 315 m³/h.

Typické parametry ventilačních jednotek:

• 100-500 m³/h – byty a jednotlivé místnosti;
• 500-2000 m³/h – soukromé domy, chaty;
• 1000-10000 m³/h – výrobní budovy, dílny, kanceláře.

Statický tlak

Hodnota ukazuje tlak vytvářený ventilátorem k překonání odporu na cestě cirkulace vzduchu. Přesný výpočet statického tlaku vyžaduje zohlednění odporu všech prvků sítě.

Ruční výpočet bez odpovídajících zkušeností je obtížné provést. Specialisté používají softwarový komplex typu MagiCad.

Průměrné hodnoty tlaku při rychlosti proudění vzduchu 3-4 m/s: byty 50-150 m² – 75-100 Pa, chaty 150-350 m² – 100-150 Pa

Uvedené údaje jsou platné právě pro modulární ventilační jednotky, nikoli pro sestavované komplexy, kde je třeba brát v úvahu pokles tlaku na vzduchové klapce, ohřívači, filtru a dalších součástech.

Kromě uvedených parametrů je třeba posoudit:

1. Energetická účinnost. Pro každý z možných modelů je třeba vypočítat náklady na elektřinu za 1 rok s ohledem na režim provozu v zimě a v létě. Třída spotřeby energie udává poměr vynaložené energie k objemu vyrobeného tepla.
2. Účinnost rekuperátoru. Je třeba porovnat hodnoty účinnosti v různých režimech provozu PVU. Vysoký ukazatel účinnosti mají výměníky tepla s dvojitou deskovou kazetou a mezilehlou zónou – účinnost dosahuje 70-90%.
3. Výkon ohřívače. Typický údaj pro domácí ventilační jednotky – 3-5 kW.

Je lepší dávat přednost modelům s možností automatického snižování otáček ventilátoru k úpravě zatížení sítě.

Hladina hluku a stupeň filtrace

Akustický výkon ukazuje, jak „hlasitý“ bude provoz sestavené jednotky.

Zvukový efekt určují dvě veličiny:

• LwA – stupeň akustického výkonu;
• LpA – hladina akustického tlaku.

Hodnotit skutečnou „hlučnost“ by se mělo podle prvního ukazatele. Různí výrobci mohou měřit akustický výkon podle různých metodik, proto stejné hodnoty mají někdy v praxi odlišný výsledek.

Účinná metoda posoudit „zvuk“ jednotky – testování techniky v demonstrační místnosti. Přípustná hodnota hluku v obytné místnosti – 25-45 dB

Kvalita přiváděného vzduchu závisí na použitém čisticím systému.

Možné stupně filtrace:

• bariéra proti hrubému pouličnímu prachu, srsti a chmýří – hrubé čištění filtry G4, G3 s účinností 90%;
• ochrana proti jemnému prachu o velikosti 1 mikron – třída filtrace F7-F9;
• absolutní čištění poskytující bariéru proti částicím 0,3 mikronu – HEPA filtry (H10-H14), účinnost – 99,5%.

Pro obytné domy postačují první dva stupně čištění. Vysoce účinná filtrace se používá ve zdravotnických zařízeních, v místnostech pro výrobu léčivých přípravků, potravin a elektroniky.

Pohodlí provozu: potřebná funkčnost

Domácí PVE jsou vybavena vestavěným automatickým systémem, ovládacím panelem, LCD displejem s výstupem všech parametrů výměny vzduchu. Kromě základních možností (regulace rychlosti ventilátoru, teploty) je vítána přítomnost praktických funkcí.

Časovač. Scénářové řízení umožní optimalizovat provozní režim na konkrétní denní dobu nebo den v týdnu.

Pro přesné nastavení je vhodné vybírat zařízení s ventilátorem o 5 a více rychlostech, a také s hodinami reálného času bez vynulování při výpadku napájení.

Restart. Možnost automatického zapnutí a zachování nastavených parametrů v případě výpadku elektrického napájení.

Indikátor znečištění filtru. Užitečná možnost – upozornění na výměnu filtračního prvku. Vysoce technologické modely jsou vybaveny snímači změny tlaku na vstupu vzduchového filtru – při znečištění se zvyšuje tlakový rozdíl.

Autodiagnostika. Každé zařízení časem selhává. Je užitečné, pokud automatika „upozorní“ na vzniklou závadu – to pomůže včas identifikovat a odstranit problém.

Závěry a užitečné video k tématu

Energeticky úsporný větrací systém s rekuperací závěsného typu Daikin VAM/800FB:

Zařízení, vlastnosti a technologie montáže přenosného přívodně-odtahového modulu Vents Micro 60/A3:

PVE 400 od Ventrum s elektrickým ohřívačem a rotačním rekuperátorem:

Zařízení větracího systému pomocí přívodně-odtahového modulu se používá v místnostech různého účelu a velikosti.

Zajištění kvalitní výměny vzduchu závisí na správném výpočtu a výběru klimatizačního zařízení. Pokud si nejste jisti svými schopnostmi, je lepší obrátit se na profesionály pro určení parametrů a vypracování projektu.

Máte co dodat, nebo máte dotazy k výběru přívodně-odtahové jednotky? Můžete zanechat komentáře k publikaci a zapojit se do diskuse o materiálu – kontaktní formulář je v dolním bloku.