Unità di ventilazione di mandata e di scarico: una revisione comparativa di vari tipi di apparecchiature
Il sistema di circolazione naturale dell'aria spesso non funziona correttamente: le sue prestazioni dipendono da fattori naturali e dall'uso di finestre con doppi vetri sigillati. La ventilazione forzata non presenta questi svantaggi.
Per normalizzare il ricambio d'aria, viene utilizzata un'unità di alimentazione e scarico: una soluzione pratica ed efficace. La varietà di apparecchiature di climatizzazione consente di scegliere un modello per condizioni operative specifiche. Tuttavia, la scelta del dispositivo adatto a volte è problematica, non sei d’accordo?
Ti aiuteremo a risolvere questo problema. L'articolo fornisce informazioni sui principi di funzionamento e sulle caratteristiche operative delle diverse tipologie di unità di trattamento aria. Per facilitare la scelta, abbiamo delineato le principali caratteristiche e parametri dei dispositivi di cui tenere assolutamente conto al momento dell'acquisto.
Il contenuto dell'articolo:
Componenti della ventilazione forzata
Il modulo di alimentazione e scarico è il componente principale di un sistema di ventilazione ad aria forzata. L'installazione garantisce una circolazione dell'aria normalizzata in uno spazio ristretto - fornitura di flussi puliti e rimozione dei materiali di scarto.
Il modulo di ventilazione è un complesso di apparecchiature racchiuse in un unico involucro (unità monoblocco) o assemblate da elementi prefabbricati.
La progettazione dell'unità di alimentazione e scarico comprende necessariamente i seguenti elementi:
- Fan. Componente base per il funzionamento di un sistema di ricambio d'aria artificiale. Nel PVU con un'ampia rete di condotti dell'aria, vengono installati ventilatori radiali per mantenere un'elevata pressione dell'aria. Nei PES portatili è accettabile l’uso di modelli assiali.
- Valvola d'aria. Si installa dietro la griglia esterna e impedisce l'ingresso di aria dall'esterno quando il sistema è spento. Se è assente, in inverno i flussi freddi penetreranno nella stanza.
- Condotto dell'aria principale. Il sistema utilizza due linee di canali: una è l'immissione e la seconda è lo scarico dell'aria. Entrambe le reti passano attraverso il PES. La ventola di alimentazione è collegata rispettivamente al primo condotto dell'aria e la ventola di scarico è collegata al secondo.
- Automazione. Il funzionamento dell'installazione è regolato da un sistema di automazione integrato che risponde alle letture dei sensori e ai parametri specificati dall'utente.
- Filtri. La filtrazione complessa viene utilizzata per pulire le masse in entrata. All'ingresso del condotto dell'aria di mandata è posto un filtro grossolano il cui compito è quello di trattenere lanugine, insetti e particelle di polvere.
Lo scopo principale della pulizia primaria è proteggere i componenti interni del sistema. Per una filtrazione più “fine”, davanti ai distributori d'aria viene installata una barriera fotocatalitica, a carbone o di altro tipo.
Alcuni complessi sono dotati di funzionalità aggiuntive: raffreddamento, aria condizionata, umidificazione, purificazione dell'aria multistadio e sistema di ionizzazione.
Il principio di funzionamento del complesso di alimentazione e scarico
Il ciclo operativo del PES si basa su uno schema di trasporto a doppio circuito.
L’intero processo di ventilazione può essere suddiviso in più fasi:
- Aspirazione dell'aria dalla strada, sua pulizia e fornitura ai distributori attraverso il condotto dell'aria.
- L'ingresso di masse contaminate nel condotto di scarico e il loro successivo trasporto alla griglia di uscita.
- Scarico dei getti di rifiuti all'esterno.
Lo schema di circolazione può essere integrato con fasi di trasferimento di energia termica tra due flussi, riscaldamento aggiuntivo dell'aria in entrata, ecc.
Il funzionamento di un sistema forzato offre una serie di vantaggi rispetto al ricambio d’aria naturale:
- mantenimento di indicatori specifici – i sensori reagiscono ai cambiamenti atmosferici e regolano la modalità operativa del PES;
- filtraggio del flusso in entrata e la possibilità della sua lavorazione: riscaldamento, raffreddamento, umidificazione;
- risparmio sui costi di riscaldamento – rilevante per apparecchi con recupero.
Gli svantaggi dell'utilizzo del PVU includono: l'alto costo del complesso di ventilazione, la complessità dell'installazione dopo il completamento dei lavori di riparazione e costruzione e l'effetto del rumore. Nelle installazioni monoblocco, l'ultimo svantaggio viene eliminato grazie all'utilizzo di un involucro insonorizzato.
Tipologie di impianti: caratteristiche di progettazione e funzionamento
Costo, prestazioni e consumo energetico dipendono dalla funzionalità del PES. La varietà di modelli è convenzionalmente suddivisa nei seguenti gruppi: unità con recupero, unità con riscaldamento e aria condizionata. Una categoria separata è quella dei dispositivi “mobili”.
Modulo di alimentazione e scarico con recuperatore
Oltre ai vantaggi sopra descritti, il sistema di ventilazione forzata presenta anche uno svantaggio significativo: un aumento significativo delle perdite di calore. Insieme all’aria di scarico, il calore generato dal sistema di riscaldamento “evapora”.
I costi sono circa il 60%. La soluzione al problema è il trasferimento di energia dal flusso dell'aria di scarico al flusso dell'aria di mandata.
Oggi la maggior parte delle unità di trattamento aria sono realizzate con recuperatori. Nonostante l'alto costo delle attrezzature, la fattibilità sistema rigenerativo economicamente giustificato.
Valori di efficienza dello “scambiatore di calore”:
- 30-60% — basso livello di compensazione termica;
- 60-80% — un buon indicatore di efficienza;
- oltre l'80% — trasferimento di calore di alta qualità.
È interessante notare che anche la presenza di un recuperatore con un'efficienza del 30% è più economica di un'unità base senza scambiatore di calore. Il periodo medio di recupero dell'investimento per un'unità di ventilazione di recupero arriva fino a 5 anni.
L'efficienza dell'unità di flusso d'aria, lo schema del flusso d'aria, il consumo energetico e il prezzo del modulo dipendono dal design del recuperatore.
Esistono diversi tipi di scambiatori di calore:
- rotante;
- lamellare;
- tubi di calore;
- modulo camera;
- aggregato glicolico.
I primi due modelli si sono diffusi.
Recuperatore rotativo
L'alloggiamento del PVU ospita uno scambiatore di calore rotante cilindrico con piastre metalliche ondulate. Man mano che i lavori procedono, i vani si riempiono alternativamente di flussi d'aria multidirezionali.
Il recupero del calore è del 60-90%.
Benefici addizionali:
- parziale ritorno dell'umidità;
- consumo energetico economico.
È possibile regolare la velocità di rotazione del tamburo, scegliendo così l'intensità dello scambio d'aria e il livello di efficienza.
Argomenti contro la modifica del tamburo:
- miscelazione del “working off” con il flusso fresco – 3-8%;
- parziale trasferimento degli odori nell'ambiente;
- pressione acustica da un rotore rotante;
- la necessità di una manutenzione regolare degli elementi mobili;
- grandi dimensioni.
A causa della complessità del meccanismo, le PVU con recuperatore rotante sono più costose delle modifiche alle piastre.
Scambiatore di calore a piastre
I condotti si “incontrano” in un'unità sigillata con più canali. Gli scomparti sono separati da divisori termoconduttori.
Argomenti per":
- fornitura di aria pulita senza impurità “di scarico”;
- prezzo abbordabile;
- facilità di installazione e affidabilità del modulo: non ci sono elementi in movimento.
L'efficienza del convertitore a piastre arriva fino al 70%. Lo svantaggio principale è la formazione di condensa e la comparsa di ghiaccio nel condotto di scarico in inverno.Il funzionamento in modalità “sbrinamento” (reindirizzamento del flusso caldo bypassando la cassetta) riduce l'efficienza del sistema del 20%.
Al giorno d'oggi sul mercato sono presenti numerosi sistemi di ventilazione di mandata e di scarico con recupero di calore di diversi produttori. Possedendo un insieme di caratteristiche simili, differiscono per prezzo, qualità, area di servizio e molti altri criteri.
Pertanto, consigliamo di dare un'occhiata più da vicino all'unità di ventilazione di mandata e di scarico con scambiatore di calore a piastre e automazione integrata di Naveka, che si è recentemente affermata sul mercato grazie alla sua affidabilità e al funzionamento abbastanza silenzioso. Il controllo integrato tramite telecomando, il monitoraggio su un display LCD esterno, l'impostazione di un programma di lavoro e molto altro sono già integrati in questa unità.
Tra gli altri marchi consigliamo di prestare attenzione ai sistemi di recupero di Mitsubishi, Maico e VENTO.
Unità riscaldate a risparmio energetico
Il solo recupero spesso non è sufficiente a compensare completamente la differenza di temperatura dei flussi in arrivo. Questa funzione viene eseguita dal riscaldatore integrato. Inoltre, l'elemento protegge lo scambiatore di calore dal congelamento.
Nel PVU vengono utilizzati due tipi di riscaldatori: acqua ed elettrico. Diamo un'occhiata a ciascuno di essi in modo più dettagliato.
Riscaldamento dell'acqua
Il corpo dell'unità di ventilazione forzata contiene un radiatore con tubi attraverso i quali circola il liquido di raffreddamento. La batteria è dotata di alette per aumentare l'area di contatto con i flussi d'aria passanti.
L'elemento riscaldante a liquido entra in funzione se l'aria immessa all'uscita del recuperatore è più fredda della temperatura impostata.
Stufa elettrica
Le installazioni con riscaldatore elettrico sono in grado di riscaldare l'aria fornita a temperature più elevate rispetto alle modifiche "ad acqua".
Tuttavia, un riscaldatore elettrico è più esigente in termini di condizioni operative:
- velocità del flusso d'aria – 2 m/s o più;
- la temperatura dell'aria di mandata è compresa tra 0 e 30°C, l'umidità è fino all'80%;
- Si consiglia di installare un filtro aggiuntivo davanti all'elemento riscaldante.
Rispetto al riscaldamento dell'acqua, il modulo elettrico è più costoso in termini di funzionamento: le bollette elettriche aumentano.
Complessi con aria condizionata
Alcuni modelli combinano opzioni di ventilazione forzata e aria condizionata. Tutti gli elementi sono raccolti in un unico complesso di isolamento termico. Un esempio lampante di tecnologia multifunzionale è una serie di installazioni "Clima".
Il circuito contiene una pompa di calore reversibile: un circuito di freon sigillato e carico collegato a scambiatori di calore sui condotti di scarico e di alimentazione.
Il condizionatore funziona in due modalità:
- Raffreddamento. Lo scambiatore di calore sul condotto dell'aria di mandata funge da evaporatore e abbassa la temperatura dell'aria in entrata. A sua volta, lo scambiatore di calore-condensatore viene raffreddato dall'aria fresca proveniente dalla stanza.
- Calore. Il recuperatore del canale dell'aria di scarico trasferisce il calore disperso alle masse d'aria fresca. All'uscita dal PVU è possibile un ulteriore riscaldamento dell'aria prima di fornirla alla casa.
La modalità di funzionamento viene impostata automaticamente grazie a regolatori e sensori che leggono i parametri atmosferici.
Installazione portatile senza condotto
Una soluzione interessante per gli spazi ristretti sono le unità mobili di alimentazione dell'aria con la capacità di pulire, riscaldare e raffreddare l'aria.
Caratteristiche distintive dei moduli portatili:
- assenza di condotti d'aria ingombranti;
- installazione all'interno di un locale ventilato;
- dimensioni compatte e possibilità di installazione entro 2-3 ore;
- multifunzionalità: afflusso, trattamento e rimozione delle masse d'aria;
- basso livello di rumore – entro 35 dB;
- niente bozze.
Per predisporre una ventilazione decentralizzata è necessario installare un PVU portatile in ogni singola stanza.
Le unità di ventilazione senza condotto vengono utilizzate principalmente negli edifici pubblici (aule, palestre, sale formazione, ecc.).
Viene fornita la valutazione delle apparecchiature climatiche mobili Questo articolo.
Varietà in base al metodo di installazione
Esistono tre opzioni per l'installazione del modulo di ventilazione:
- pavimento;
- parete;
- "filmato".
Il montaggio a pavimento è tipico delle unità di ventilazione ingombranti e ad alte prestazioni con una portata d'aria di 8000 metri cubi all'ora o più. Nonostante la presenza di isolamento dalle vibrazioni delle sezioni di ventilazione, l'installazione dei moduli volumetrici richiede una base solida.
I modelli a parete sono caratterizzati da una bassa produttività: fino a 1500 metri cubi all'ora e dimensioni compatte. L'installazione si effettua mediante ancoraggio al muro, collegando i condotti dell'aria dall'alto. L'unità può essere collocata in un locale tecnico (balcone, bagno, antibagno).
Il vantaggio principale dei modelli sospesi è l'installazione nascosta. Tuttavia, per installare l'unità nel locale utilizzato, sarà necessario “sfruttare” parzialmente l'altezza dei soffitti.
Parametri di base per la scelta di un'unità di ventilazione
Disposizione e installazione di sistemi di ventilazione richiede investimenti di capitale e notevoli costi di manodopera. Pertanto, l'approccio alla scelta del “cuore” del sistema di ventilazione si basa su calcoli accurati e analisi di una serie di parametri.
Valutazione e calcolo delle caratteristiche tecniche
Prima di tutto è necessario decidere i valori adeguati di capacità e pressione statica.
Prestazione
Il calcolo dell'installazione si basa sugli standard di ricambio d'aria secondo SNiP, sullo scopo della stanza, sull'area di servizio e sul numero di residenti.
È necessario eseguire due calcoli (in base al numero di persone e al tasso di cambio dell'aria), confrontare gli indicatori e selezionare il valore più grande.
Un esempio di determinazione della produttività (L) per una casa in determinate condizioni:
- numero di membri della famiglia – 3 persone;
- superficie della casa – 70 mq;
- altezza del soffitto – 3 m.
Formula 1. Calcolo in base al numero di residenti:
L=N*norma,
Dove:
- N – numero di residenti;
- norma – portata d'aria (non inferiore a 40 metri cubi/h).
L=3*40=120 metri cubi/ora.
Formula 2. Calcolo in base al tasso di cambio dell'aria:
L=S*H*n,
Dove:
- S - piazza;
- H - altezza;
- N – tasso di ricambio d'aria normalizzato.
L=70*3*1,5=315 metri cubi/ora.
Conclusione: per garantire una circolazione d'aria sufficiente, è necessaria un'installazione con una capacità di almeno 315 metri cubi all'ora.
Indicatori tipici delle unità di ventilazione:
- 100-500 metri cubi/ora – appartamenti e locali separati;
- 500-2000 mc/h – abitazioni private, cottage;
- 1000-10000 mc/h – edifici industriali, officine, uffici.
Pressione statica
Il valore indica la pressione creata dalla ventola per fornire resistenza al percorso di circolazione dell'aria. Il calcolo accurato della pressione statica richiede la presa in considerazione della resistenza di tutti gli elementi della rete.
I calcoli “manuali” sono difficili da eseguire senza un’adeguata esperienza. Gli specialisti utilizzano un pacchetto software come MagiCad.
I dati forniti sono rilevanti specificamente per le unità di ventilazione modulari e non per i sistemi kit, dove è necessario tenere conto della caduta di pressione sulla valvola dell'aria, sul riscaldatore d'aria, sul filtro e su altri componenti.
Oltre ai parametri indicati, dovresti valutare:
- Efficienza energetica. Per ciascuno dei possibili modelli è necessario calcolare il costo dell'elettricità per 1 anno, tenendo conto della modalità operativa invernale ed estiva. La classe di consumo energetico indica il rapporto tra l'energia spesa e il volume di calore prodotto.
- Efficienza del recuperatore. È necessario confrontare i valori di efficienza nelle diverse modalità operative del PES. Gli scambiatori di calore con cassetta a doppia piastra e zona intermedia hanno un indicatore di efficienza elevata: l'efficienza raggiunge il 70-90%.
- Potenza del riscaldatore. Il valore tipico per le unità di ventilazione domestica è di 3-5 kW.
È meglio dare la preferenza ai modelli con la possibilità di ridurre automaticamente la velocità della ventola per regolare il carico sulla rete.
Livello di rumore e grado di filtrazione
La potenza acustica mostra quanto “rumoroso” sarà l’impianto assemblato.
L'effetto sonoro è determinato da due quantità:
- LwA – grado di potenza acustica;
- LpA - livello di pressione sonora.
La reale “rumorosità” andrebbe valutata in base al primo indicatore. Diversi produttori possono misurare la potenza acustica utilizzando metodi diversi, quindi gli stessi valori a volte danno risultati diversi nella pratica.
La qualità dell'aria in entrata dipende dal tipo di sistemi di pulizia.
Possibili fasi di filtrazione:
- barriera contro polvere grossolana stradale, lana e lanugine - pulizia grossolana con filtri G4, G3 con efficienza del 90%;
- protezione contro polveri sottili da 1 micron – classe di filtrazione F7-F9;
- pulizia assoluta, fornendo una barriera contro particelle di 0,3 micron - filtri HEPA (H10-H14), efficienza - 99,5%.
Per gli edifici residenziali sono sufficienti le prime due fasi di pulizia. La filtrazione altamente efficiente viene utilizzata nelle istituzioni mediche, nei locali per la produzione di medicinali, alimenti ed elettronica.
Facilità d'uso: funzionalità necessaria
Le PVU domestiche sono dotate di un sistema di automazione integrato, un pannello di controllo e un display LCD che visualizza tutti i parametri del ricambio d'aria. Oltre alle opzioni di base (regolazione della velocità della ventola, della temperatura), le funzioni pratiche sono benvenute.
Timer. La gestione degli scenari consentirà di ottimizzare la modalità di funzionamento per una determinata ora del giorno o giorno della settimana.
Ricomincia. La possibilità di accendere e salvare automaticamente i parametri impostati in caso di interruzione di corrente.
Indicatore di intasamento del filtro. Un'opzione conveniente è la notifica sulla sostituzione dell'elemento filtrante. I modelli ad alta tecnologia sono dotati di sensori di variazione della pressione all'ingresso del filtro dell'aria: quando sono sporchi, la caduta di pressione aumenta.
Auto diagnosi. Qualsiasi attrezzatura si rompe nel tempo. È utile se l'automazione "notifica" un malfunzionamento: ciò aiuterà a identificare e risolvere il problema in modo tempestivo.
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Garantire uno scambio d'aria di alta qualità dipende dal calcolo e dalla selezione adeguati delle apparecchiature di climatizzazione. Se hai dubbi sulle tue capacità, è meglio rivolgersi ai professionisti per determinare i parametri e sviluppare il progetto.
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