Насоси «Грундфос»

Особенности выбора промышленной вентиляционной установки для HVAC

С. Ласкаржевский

На что стоит обращать внимание заказчиком при выборе оборудования для систем центральной вентиляции и кондиционирования? Разберем это на примере вентиляционной установки REMAK AeroMaster XP

Корпус вентиляционной установки

Корпус промышленного вентиляционного агрегата, кроме свойств герметичности и прочности, должен обладать хорошей шумо- и теплоизоляцией оболочки. Стоит сразу обратить внимание, обладает ли корпус бескаркасной конструкцией, как у REMAK AeroMaster XP, предлагаемого на рынке Украины компанией «САН-АЙС», которая имеет минимум тепловых мостиков.

Тепловые мостики – это сплошные элементы конструкции, которые соединяют внутреннюю полость установки с внешней средой, то есть создают условия для нежелательного перетока тепловой энергии. Больше всего тепловых мостиков бывает в агрегатах каркасного типа со «скелетом» из алюминиевого каркаса. Применяемые различные конструктивные меры – «лабиринтное» сечение профилей, пластиковые вставки и пр. – существенно не меняют ситуацию с тепловыми мостикам для каркасной конструкции.

Тепло- и шумоизоляционные характеристики определяет толщина сэндвич-панелей и их наполнение.

Стандартом в промышленных вентиляционных агрегатах напольного монтажа стали сэндвич-панели с наполнителем из минеральной ваты 50 мм и облицовкой стальными листами с толщиной в 1 мм (рис. 1). Производители обычно используют минеральную вату плотностью 40-60 кг/м3 (в REMAK AeroMaster XP применяется плотная минвата 110 кг/м3, обладающая более высокими показателями тепло- и шумоизоляции).

Изображение корпус вентиляционной установки Ремак Рис. 1. Установки REMAK AeroMaster XP имеют теплоизоляцию корпуса класса Т3 согласно EN1886

Также производителями практикуется применение сэндвич-панелей с наполнителем из вспененного полипропилена, но к таким предложениям потребитель справедливо относится настороженно, так как по заявлению производителей таких сэндвич-панелей, в них используется пенополипропилен со специальными добавками, якобы «не поддерживающим горение». Но при его нагреве, именно благодаря этим добавкам для вытеснения кислорода из очага горения, в большом количестве выделяется токсичный газ, а сам наполнитель по сравнению с минеральной ватой быстро разрушается под действием высокой температуры.

Жесткость корпуса вентиляционной установки

Для примера, внутри вентиляторной секции промышленного вентиляционного агрегата полное давление с легкостью может превышать атмосферное давление 2000 Па или даже более того. На первый взгляд данная цифра выглядит довольно безобидно, но так как один Паскаль (Па) – это давление в 1 н/м2, это равносильно действию изнутри на внутреннюю стенку вентиляторной секции площадью 1 м2 силы величиной 200 кгс. Самой уязвимой частью корпуса при этом оказывается инспекционная панель (дверца секции), в крупных установках ее площадь может легко достигать до 3 м2, а это 600 кгс усилия. Такие нагрузки при работе вентилятора неизбежно приводят к деформации корпуса (прогибу стенок наружу), и, если деформации превышают некий предел, то благодаря разуплотнения панелей эксплуатировать установку становится невозможно.

Для контроля заявленных характеристик корпуса вентиляционных агрегатов используется разработанный для этого стандарт EN1886, которым регламентированы условия и методы проведения испытаний и определения механических характеристик, тепло- и звукоизоляционных характеристик корпуса оборудования.

Воздушные фильтры вентиляционной установки

Воздушные фильтры служат для улавливания механических загрязнений в соответствии с требованиями, что повышает качество подаваемого потребителю воздуха, и защищает элементы самой вентиляционной системы от загрязнения. По этой причине фильтры устанавливаются как на приточную часть, так и на вытяжную (при ее наличии). Фильтры, кроме класса фильтрации (это размер удерживаемых фильтром частиц, класс регламентируется для разного типа помещений), различаются конструкцией и площадью фильтрационного материала. Чем больше площадь фильтрационного материала, тем реже фильтр необходимо обслуживать. Фильтры с карманами могут между обслуживаниями накапливать килограммы загрязнений, при этом сами они не превращаются в источник загрязнения воздуха.

Также существуют фильтры, снижающие эксплуатационные расходы. В оборудовании REMAK Aero Master XP применяется набор фильтров (кассетного типа, класс G3), конструкция которых (рис. 2) позволяет легко менять только фильтрационный материал, что в разы снижает стоимость замены фильтров. Именно такой есть разница в стоимости стандартного фильтра и лоскута сертифицированного фильтр-материала.

Изображение вентиляционные установки с рекуператором Рис. 2. Секция кассетного фильтра XPHV вентиляционных установок

Учитывая, что регламент предписывает производить замену фильтров раз в год, для эксплуатирующей стороны экономия средств на нескольких вентиляционных агрегатах оказывается весьма существенной. При приобретении для замены фильтров отечественного производства следует запрашивать сертификаты на фильтрационный материал (сертификация самих фильтров в Украине не производится).

Вентиляторы в промышленной вентиляционной установке

Технический прогресс влияет на все отрасли и направления. Нагнетатели воздуха в вентиляционных агрегатах не стали исключением. В первую очередь, в современных вентиляционных установках кардинально изменился привод вращения вентиляторного колеса. На смену вентиляторам с ременной передачей пришли системы с прямым приводом, где колесо вентилятора устанавливается прямо на вал электродвигателя (рис. 3). Исчезла необходимость в регулировке натяжения и периодической замене ремня. Прямой привод непосредственно обеспечивает изменение скорости вращения колеса вентилятора для достижения нужной рабочей точки. Такие системы сегодня стали доступными широкому кругу потребителей.

Изображение вентилятор вентиляционной установки с ЕС-двигателем Рис. 3. Вентиляторное колесо с прямым приводом установки REMAK Aero Master XP

Есть два современных метода управления оборотами электродвигателя. Первый – это тандем асинхронного (с короткозамкнутым ротором) электродвигателя и частотного преобразователя. Второй метод, активно вытесняющий первый – это применение электро-коммутируемого двигателя (ЕС-двигатель), который имеет уже встроенную в корпус электронику. Он более энергоэффективен, чем асинхронный, имеет больший ресурс и меньший уровень акустического шума при работе.

В качестве вентиляторных колес в современных агрегатах для центрального кондиционирования используются так называемые «Plug Fan» – аксиально-радиальные вентиляторы, не имеющие эвольвенты (обязательного для радиального вентилятора, корпус в виде «улитки»). По сравнению с традиционным радиальным вентилятором, такая конструкция эффективнее и проще в обслуживании, она излучает меньше акустического шума. Единственная ниша, где радиальные вентиляторы еще сохраняют свои позиции – там, где требуется высокое давление.

Рекуператоры в вентиляционных установках

Имеется ряд рекомендаций для выбора концепции рекуператора. Рекуператор – устройство для передачи тепловой энергии из отработанного отточного воздуха для предварительного нагрева приточного воздуха. Эффективность рекуператора измеряется в КПД, %. Принцип действия рекуператоров основывается на перетоке тепловой энергии от более теплого тела к более холодному, и чем больше разница температур, тем большим оказывается тепловой поток на квадратный сантиметр теплообменной площади. А чем больше площадь теплообмена, тем большую тепловую мощность удается переместить из оттока к притоку.

Основная доля рекуператоров, применяемых в системах центральной вентиляции и кондиционирования – это роторные и пластинчатые. До недавнего времени по показателям КПД лидировали роторные рекуператоры (у которых кроме естественного перетока задействован еще и механический перенос тепла). Но вступившие в действие в Европе с 2018 года требования Ecodesing 2018 привели к «эволюции» пластинчатых рекуператоров с эффективностью выше 90%. На сегодняшний день у роторного рекуператора из преимуществ остались только компактность и частичный перенос влаги из отточных масс воздуха в приточные (что важно, если в требованиях по обработке приточного воздуха присутствует увлажнение). Из недостатков – это наличие механических частей и приводов, нуждающихся в достаточно затратном сервисном обслуживании. Собственное энергопотребление электродвигателя привода роторного рекуператора фактически нужно вычитать из его общей эффективности. Частичное подмешивание отточных воздушных масс в приточные (рециркуляция) делает неприемлемым использование роторного рекуператора при работе с отточным воздухом, содержащим запахи. Таким образом, по сумме факторов пластинчатые рекуператоры оказываются предпочтительнее.

В оборудовании REMAK AeroMaster XP представлены два типа высокоэффективных пластинчатых (рис. 4) рекуператоров – перекрестно-точные и противоточные, они представлены несколькими видами для каждого типа и для каждого типоразмера.

Изображение вентиляционная установка с рекуперацией тепла Рис. 4. Секция пластинчатого рекуператора XPXQ вентиляционной установки REMAK AeroMaster XP

Из всего многообразия оборудования следует осуществлять выбор исходя из приоритета по компактности, малого сопротивления воздушному потоку и стоимости. В любом случае, рекуператор оправдывает себя с точки зрения экономичности, как предварительный нагреватель. Окупаемость рекуператора несложно рассчитать, рассмотрев его эффективность при средней температуре наружного воздуха во время отопительного сезона.

Нагреватели в промышленной вентиляционной установке

Нагрев (или «догрев» после рекуператора) в системах центрального кондиционирования может осуществляться водяным теплообменником, электрическим нагревателем, прямым газовым нагревом или фреоновым теплообменником, работающим в режиме конденсатора (наружный блок в режиме теплового насоса). Заказчик выбирает способ нагрева исходя из имеющихся на объекте источников энергии.

При выборе водяного теплообменника (особенно в крупных установках) стоит обращать внимание на гидравлическое сопротивление теплоносителю. При повышенном сопротивлении потребуется больше затрат со стороны насоса котельной, а при сниженном сопротивлении значительно вырастет типоразмер регулирующего узла (регулирующего клапана), а, следовательно, и его стоимость. Без сомнений, при выборе схемы собственно регулирующего узла подачи теплоносителя стоит отбросить различные компромиссные решения и остановиться на схеме с трехходовым клапаном и «постоянным расходом теплоносителя» (в схеме есть насос малого контура). Такая схема, независимо от тепловой нагрузки и количества воды, потребляемой от источника теплоносителя (котельной), обеспечивает постоянный объем и скорость воды, проходящей через трубки теплообменника. Это позволяет получить не только качественное регулирование во всем диапазоне мощности теплообменника, но и возможность (под контролем автоматики) безопасно эксплуатировать водяные теплообменники с невысокой входной температурой теплоносителя, например, с водой, полученной от теплового насоса или от конденсационного котла.

Выбор электрического нагревателя, заставляет сконцентрировать внимание не только на его мощности, но и на типе нагревательных элементов. Предпочтение стоит отдать т. н. ТЕНам (трубчатым электронагревателям). В них спираль из специального сплава с высоким электрическим сопротивлением помещена в корпус-трубку, изолирована электрически и герметично защищена от влаги и атмосферного кислорода. Качественно изготовленные и правильно подключенные ТЕНы под контролем автоматики будут служить долго и безопасно.

Обратите внимание при подборе электронагревателя для установки, в которой расход воздуха в процессе эксплуатации будет изменяться в большом диапазоне, что при снижении потока воздуха, омывающего нагревательные элементы, до скорости ниже 1,5 м/с температура на поверхности ТЕНов повысится до срабатывания датчиков защиты. Автоматика успеет выключить установку только в аварийном режиме. Эксплуатировать такие установки на малых расходах невозможно.

Область применения газовых нагревателей в нашей стране достаточно ограничена, для них требуются специальные разрешения. Но если стоит такая задача, то, в первую очередь, при выборе и сравнении необходимо обратить внимание на производителя горелки и теплообменника. Желательно получить полную информацию об условиях отвода продуктов горения будущей установки и спецификацию на защитную автоматику, что немаловажно в смысле безопасности. Например, многие горелки в установках наружного исполнения гарантированно могут запускаться и работать при наружной температуре до –20С. Если климатические условия предполагают температуру ниже –20С, то стоит позаботиться о специальном опциональном комплекте.

Нагрев фреоновым теплообменником имеет ряд особенностей. Не всякий фреоновый теплообменник, работающий на охлаждение, может работать в качестве нагревателя. Режим работы «на тепло» возможен при определенной конструкции теплообменника (обусловлено обратным током хладоносителя и высоким давлением в режиме нагревателя).

У оборудования REMAK все фреоновые охладители могут работать в режиме нагрева.

В остальном качество работы «фреонового нагревателя» зависит от характеристик компрессорно-конденсаторного блока (ККБ), подключаемого к теплообменнику вентиляционной системы, и от рекомендаций его производителя. Например, температура воздуха, который требует нагрева на входе в фреоновую секцию, должна быть не менее +5...+10С (зависит от рекомендаций производителя ККБ). Иначе фреоновая паро-компрессорная система не сможет работать. Соответственно, при наружной температуре ниже 0С эксплуатировать фреоновый нагреватель можно только с применением предварительного нагрева высокоэффективным рекуператором или теплообменником (рис. 5).

Изображение компактные вентиляционные установки с теплообменником Рис. 5. Водяные теплообменники

Также целесообразно учитывать, что выходная мощность компрессорно-конденсаторного блока, как теплового насоса, указанная в паспорте, будет уменьшаться при снижении температуры наружного воздуха (затрудняется извлечение тепла). При намерении использовать фреоновый нагреватель в качестве основного в период всего отопительного сезона необходимо получить информацию о степени падения производительности ККБ при расчетных отрицательных температурах.

Охладители вентиляционных установок

В качестве охладителей подаваемого в помещение воздуха применяются теплообменники на хладоносителе (вода или раствор гликоля) и охладители «прямого испарения» на фреоне. Водяные охладители, как и в случае с нагревателями, помимо их мощности стоит оценивать и по показателям сопротивления. От этого зависит типоразмер и стоимость регулирующего узла. При сравнении и выборе фреоновых охладителей можно столкнуться с тем, что они от разных производителей при охлаждении воздуха с одинаковыми входными параметрами на одну и ту же разницу температур потребуют разную «холодильную» мощность и, соответственно, также и разной мощности ККБ. Обусловлено это различной «картой температур» на теплообменной поверхности и различным количеством скрытой теплоты водяных паров, поглощаемой теплообменником. Т. е., два сравниваемых теплообменника будут поглощать одинаковое количество явной теплоты, но разное – скрытой теплоты. У теплообменника, поглощающего большее количество скрытой теплоты, влажность воздуха на выходе будет ниже. Если снижение влажности воздуха в помещении не является целью, то, очевидно, что преимущество при выборе будет у теплообменника с меньшей мощностью, так как общая стоимость холодильной машины также будет меньше. Системы центрального кондиционирования и вентиляции по умолчанию ориентированы обычно только на охлаждение, поэтому фреоновые охладители в составе оборудования REMAK AeroMaster XP рационально направляют «холодильную» мощность в большей степени на поглощение явной теплоты.

Сертификат EUROVENT

Изображение сертификат Евровент для вентиляционной установки Важность данного сертификата для покупателя вентиляционного оборудования трудно переоценить. Покупатель должен рассматривать наличие сертификата EUROVENT, в первую очередь, как гарантию того, что технические характеристики выбранного оборудования, извлеченные из программы подбора и предоставляемые в коммерческом предложении, становятся паспортными данными будущего оборудования. Сертификат выдается на конкретные модели производителя оборудования. Наличие сертификата легко проверить на ресурсе EUROVENT.

Подводя итог общих рекомендаций для заказчика по выбору оборудования для систем центральной вентиляции и кондиционирования, следует добавить, что качественное оборудование, подобранное с учетом всех технических нюансов, в итоге окажется более экономически оправданным, чем выбор системы, которая в целом выглядит дешевле.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Просмотрено: 2 887


Оставьте комментарий

Telegram