Системы вентиляции

Энергетическое обследование систем вентиляции позволяет определить, сколько энергии затрачивается на перемещение воздуха и сколько — на его тепловую обработку. Для этого проверяют фактический воздухообмен, электрическую мощность вентиляторов, сопротивление воздушной сети, режимы работы установок и эффективность рекуперации тепла.

Электропотребление вентиляторов и тепловая нагрузка приточного воздуха связаны общим режимом вентиляции, но характеризуют разные энергетические процессы. Повышенный расход электричества не обязательно означает повышенные затраты на нагрев воздуха, а снижение мощности вентилятора само по себе не подтверждает уменьшение тепловых потерь.

Фактический воздухообмен и потребность помещений

Исходная задача обследования — сопоставить количество подаваемого и удаляемого воздуха с потребностью обслуживаемых помещений. Для этого используют сведения о назначении зон, требуемых расходах воздуха и фактические измерения производительности вентиляционных установок.

Если установленный воздухообмен превышает необходимый, система может затрачивать дополнительную энергию как на перемещение воздуха, так и на его нагрев или охлаждение. Однако высокая производительность не является самостоятельным признаком неэффективности: она может определяться санитарными или технологическими условиями эксплуатации.

Поэтому прежде чем рассматривать изменение производительности установки, необходимо подтвердить, какие помещения она обслуживает и какой расход воздуха требуется для их нормальной работы.

Электрическая энергия вентиляторов

Энергопотребление вентиляторов оценивают по фактической электрической мощности и продолжительности работы. Важными параметрами также являются расход воздуха и создаваемый напор, необходимый для преодоления сопротивления воздуховодов, фильтров и других элементов системы.

Для сопоставления установок используют удельную мощность вентиляторов — отношение потребляемой электрической мощности к обеспечиваемому расходу воздуха. Такой показатель помогает оценить энергетические затраты на перемещение определённого количества воздуха.

При этом удельную мощность необходимо рассматривать вместе с рабочими условиями. Установки, обслуживающие разные воздушные сети, могут иметь различное сопротивление и требовать разного напора. Сравнение только электрической мощности без учёта фактического расхода воздуха не позволяет определить эффективность вентиляции.

Сопротивление воздушной сети и состояние фильтров

Сопротивление воздушного тракта влияет на условия работы вентилятора. По мере загрязнения фильтра сопротивление прохождению воздуха может увеличиваться, изменяя рабочую точку оборудования.

В зависимости от способа регулирования это может сопровождаться увеличением потребляемой мощности или уменьшением фактического расхода воздуха. Поэтому загрязнение фильтра нельзя оценивать исключительно по показаниям электрического счётчика.

При обследовании сопоставляют состояние фильтров, фактический напор, расход воздуха и мощность вентилятора. Если нагрузка повышена, возможными объяснениями являются избыточное давление в сети, загрязнение фильтров либо действительное увеличение воздухообмена.

Каждая из этих причин требует подтверждения измерениями. Сам факт повышенного электропотребления не позволяет установить конкретную неисправность.

Тепловая нагрузка приточного воздуха

Тепловая составляющая вентиляции возникает при необходимости изменить температуру наружного воздуха до предусмотренных параметров подачи. В холодный период нагрев приточного воздуха может формировать значительную часть общего энергетического потребления системы.

Для оценки используют фактический расход воздуха и температурные параметры притока и вытяжки. Эти данные позволяют определить условия тепловой обработки и связать её нагрузку с количеством воздуха, проходящего через установку.

В отличие от электрической энергии вентилятора, которая расходуется на перемещение воздуха, тепловая энергия используется для изменения его состояния. Поэтому обе составляющие рассчитывают и учитывают раздельно, даже если они относятся к одной вентиляционной установке.

Если расход воздуха изменяется, могут одновременно измениться электрическая нагрузка вентилятора и потребность в нагреве. Однако величина изменения каждой составляющей зависит от собственного режима работы и не определяется одним общим коэффициентом.

Рекуперация тепла вытяжного воздуха

Рекуператор позволяет использовать часть тепловой энергии удаляемого воздуха для предварительного нагрева притока. При подходящих температурных условиях это уменьшает количество дополнительного тепла, необходимого для подготовки наружного воздуха.

Эффективность рекуперации оценивают по фактическим температурным параметрам и расходам воздуха, а не только по паспортной характеристике оборудования. Для обследования важно установить, как изменяются параметры притока при работе системы утилизации тепла.

При этом рекуператор является элементом воздушного тракта и может влиять на его сопротивление. Поэтому оценка энергетического результата должна учитывать как снижение тепловой нагрузки, так и условия работы вентиляторов.

Наличие рекуператора не означает, что он обеспечивает одинаковую экономию при любых погодных условиях и режимах вентиляции. Вывод делают по сопоставимым фактическим данным.

Графики работы и управление вентиляцией

Продолжительность включения установки непосредственно влияет на её суммарное потребление энергии. Поэтому при обследовании сопоставляют рабочие графики вентиляции с условиями использования обслуживаемых помещений.

Если установка работает с постоянной производительностью при изменяющейся потребности в воздухообмене, необходимо оценить соответствие фактического режима требованиям объекта. Для этого рассматривают настройки автоматики, измеренные расходы воздуха и рабочие периоды.

При этом изменение графика или производительности допустимо рассматривать только в пределах подтверждённых эксплуатационных требований. Энергетическая оценка должна учитывать не только возможное сокращение времени работы, но и необходимость обеспечивать установленный воздухообмен.

Исходные данные и результат обследования

Для энергетического обследования необходимы фактические расходы воздуха, напор и электрическая мощность вентиляторов, сведения о фильтрах, графики работы установок, температуры притока и вытяжки, а также данные о рекуперации. Показатели сопоставляют за одинаковые рабочие периоды с учётом состояния объекта и границ доступного энергетического учёта.

На основе этих сведений формируют баланс двух основных составляющих: электроэнергии, расходуемой вентиляторами, и энергии, необходимой для тепловой обработки приточного воздуха. Дополнительно оценивают работу автоматики, сопротивление воздушной сети и фактическую эффективность рекуперации.

Такой баланс помогает определить, какие отклонения подтверждены измерениями и что необходимо проверить дополнительно. В зависимости от полученных данных предметом следующего технического решения могут стать режим управления вентиляцией, сопротивление воздушного тракта или работа рекуператора.

Граница выводов: уменьшать расход приточного воздуха можно только после проверки назначения и состава обслуживаемых помещений, а также соблюдения санитарных и технологических требований. Энергетическая экономия не должна достигаться за счёт недостаточного воздухообмена.

Общая взаимосвязь воздухообмена и охлаждения представлена в разделе «Вентиляция и холодоснабжение». Вопросы поиска потерь рассмотрены на странице «Выявление потерь энергии в инженерных системах». Возможные причины повышенного расхода дополнительно раскрыты в материале «Избыточное энергопотребление вентиляции: основные причины».