Системы вентиляции

Энергетическое обследование систем вентиляции направлено на определение расхода электроэнергии при перемещении воздуха и тепловой энергии, необходимой для его подготовки. Для этого проверяют фактический воздухообмен, характеристики вентиляторов, сопротивление фильтров, работу рекуперации и соответствие режимов управления загрузке обслуживаемых помещений.

Главная задача обследования — установить, какая часть энергопотребления необходима для обеспечения требуемого качества воздуха, а какие затраты могут быть связаны с особенностями работы оборудования. Повышенное потребление вентиляционной установки не является самостоятельным доказательством неэффективности: большой расход воздуха может быть необходим по условиям эксплуатации или безопасности.

Необходимый воздухообмен и границы энергетической оценки

Отправной точкой обследования является назначение вентиляционной системы. Необходимо определить обслуживаемые помещения, требуемый воздухообмен и режимы, в которых установка выполняет свою функцию.

Воздухообмен характеризует количество воздуха, подаваемого или удаляемого за определённое время. Его фактическую величину сопоставляют с назначением помещений и условиями их эксплуатации. При этом электрическая мощность вентилятора сама по себе не показывает, достаточно ли воздуха поступает в обслуживаемую зону.

Граница энергетического баланса определяет состав оборудования и энергетических потоков, относящихся к рассматриваемой системе. Если в одну группу входят несколько вентиляционных установок, их нагрузку необходимо разграничить по функциональному назначению и режимам работы.

Для проверки используют вентиляционные паспорта и сведения о фактическом расходе воздуха. Паспортные характеристики задают исходные параметры оборудования, а измерения позволяют установить его работу в текущем эксплуатационном режиме.

Если система обслуживает помещения с различными требованиями к воздухообмену, необходимо учитывать эти различия до сравнения потребления. Снижение производительности в одной зоне может оказаться допустимым, а в другой — противоречить условиям эксплуатации.

Характеристики вентиляторов и затраты на перемещение воздуха

Электроэнергия вентиляторов расходуется на создание воздушного потока и преодоление сопротивления вентиляционной сети. Поэтому при обследовании необходимо сопоставить производительность вентилятора, условия его работы и фактическую электрическую нагрузку.

Характеристика вентилятора описывает зависимость создаваемого давления от расхода воздуха при определённых условиях работы. Сопоставление этой характеристики с фактическим режимом позволяет оценить, насколько работа оборудования соответствует задаче перемещения требуемого объёма воздуха.

Повышенная электрическая мощность может объясняться как необходимой производительностью установки, так и дополнительным сопротивлением воздушного тракта. Поэтому измерение потребляемой мощности необходимо рассматривать совместно с расходом воздуха и перепадами давления.

Для энергетического анализа важна продолжительность каждого рабочего режима. Если вентилятор изменяет производительность в течение суток, единичное измерение мощности не характеризует его потребление за весь период эксплуатации.

Сопоставимый режим — это период работы, в котором измерения относятся к одинаковым условиям эксплуатации. При сравнении двух вариантов работы вентиляционной установки необходимо учитывать соответствие расходов воздуха и выполняемой вентиляционной задачи.

Сопротивление фильтров и работа воздушного тракта

Фильтры создают сопротивление движению воздуха. По мере загрязнения фильтрующего материала сопротивление может увеличиваться, изменяя условия работы вентилятора.

Для проверки используют перепады давления на фильтрах. Эти показатели позволяют оценить сопротивление соответствующего участка воздушного тракта и определить необходимость дальнейшей технической проверки.

Увеличение перепада давления может сопровождаться изменением расхода воздуха и потребляемой мощности вентилятора. Однако связь между этими показателями зависит от фактического режима работы установки. Поэтому нельзя определять величину дополнительного потребления только по одному значению перепада давления.

При обследовании необходимо сопоставить состояние фильтров с характеристикой вентилятора и измеренным расходом воздуха. Если расход уменьшился, это может отражать изменение рабочего режима всей вентиляционной установки, а не только одного её элемента.

Таким образом, загрязнение фильтров рассматривается как возможная техническая причина изменения энергетических показателей. Для подтверждения её влияния необходимо установить связь между сопротивлением, производительностью и потребляемой мощностью оборудования.

Положение заслонок и регулирование расхода воздуха

Воздушные заслонки используются для управления потоками воздуха. Их положение влияет на сопротивление соответствующих участков вентиляционной системы.

Некорректный режим заслонок может создавать дополнительное сопротивление и приводить к лишней работе вентиляторов. Однако для подтверждения такого механизма необходимо проверить фактический расход воздуха и условия работы оборудования.

Если вентилятор обеспечивает требуемый воздухообмен при значительном сопротивлении воздушного тракта, необходимо определить, каким образом формируется это сопротивление. При этом влияние заслонок следует разграничивать с сопротивлением фильтров и другими характеристиками рассматриваемой установки.

Изменение положения заслонки способно повлиять на распределение воздуха между обслуживаемыми зонами. Поэтому уменьшение сопротивления нельзя считать допустимым мероприятием без проверки сохранения необходимого воздухообмена.

Результаты обследования должны позволять отличить действительно избыточное сопротивление от условий регулирования, необходимых для выполнения вентиляционной задачи.

Рекуперация и тепловая энергия подготовки воздуха

Помимо электрической энергии вентиляторов, вентиляционная система может потреблять тепловую энергию для подготовки приточного воздуха. Её величина зависит от характеристик воздушных потоков и условий работы оборудования.

Рекуперация позволяет передавать тепло между воздушными потоками и тем самым изменять потребность в дополнительной подготовке воздуха. При энергетическом обследовании проверяют, какую функцию выполняет теплообменник и какие показатели необходимы для оценки его работы.

Для анализа необходимо учитывать фактический расход воздуха и температурные условия рассматриваемых потоков. Если известны только характеристики теплообменника, но отсутствуют эксплуатационные данные, невозможно достоверно определить его вклад в сокращение потребления тепловой энергии.

Рекуперацию следует оценивать отдельно от электрических затрат на перемещение воздуха. Изменение потребности в подготовке приточного воздуха и изменение работы вентиляторов относятся к разным составляющим энергетического баланса.

Поэтому итоговая оценка вентиляционной установки должна учитывать обе составляющие. Снижение потребления тепла при определённом режиме не означает автоматически такого же изменения общего энергопотребления установки.

Управление вентиляцией по фактической загрузке помещений

Продолжительность работы и требуемая производительность вентиляции могут зависеть от использования обслуживаемых помещений. Для анализа этой зависимости сопоставляют графики присутствия людей с фактическими режимами вентиляционных установок.

Если загрузка помещений изменяется, необходимо установить, предусматривает ли система соответствующее изменение воздухообмена. Однако наличие периодов низкой занятости само по себе не подтверждает возможность уменьшения производительности.

Высокий расход воздуха может быть обязателен не только из-за присутствия людей, но и по условиям безопасности или особенностям эксплуатации объекта. Поэтому график присутствия служит исходным материалом для проверки управления, но не заменяет определения необходимого воздухообмена.

При анализе режимов учитывают разницу между постоянной и переменной нагрузкой. Если часть вентиляционных установок должна работать независимо от текущей занятости, соответствующее потребление нельзя считать избыточным только на основании продолжительности включения.

Для оценки возможного изменения управления необходимо сопоставить исходный режим и рассматриваемый вариант при сохранении обязательных требований к воздухообмену и качеству воздуха.

Исходные материалы и программа измерений

Для обследования используют вентиляционные паспорта, данные о расходе воздуха, перепадах давления фильтров, графики присутствия и сведения о теплообменниках. Эти материалы позволяют определить состав системы, характерные режимы и параметры, необходимые для энергетического расчёта.

Вентиляционные паспорта необходимы для установления характеристик оборудования и его назначения. Их сопоставляют с фактическими показателями работы установки.

Расход воздуха позволяет проверить производительность системы и связать её с обслуживаемой вентиляционной нагрузкой.

Перепады давления фильтров используются для оценки сопротивления соответствующих участков воздушного тракта и определения необходимости проверки их состояния.

Графики присутствия позволяют определить характер изменения загрузки помещений и рассмотреть условия работы вентиляции в различные эксплуатационные периоды.

Сведения о теплообменниках необходимы для установления роли рекуперации в подготовке воздуха и выбора показателей дальнейшего анализа.

Документальные сведения необходимо связывать с измерениями за сопоставимые периоды. Если параметры оборудования получены при разных расходах воздуха и режимах загрузки, их непосредственное сравнение может привести к ошибочной оценке причин изменения потребления.

При недостаточности данных определяют, какие измерения необходимы для проверки конкретного предположения: характеристик вентилятора, сопротивления фильтра, режима заслонки или работы рекуперации.

Расчёт энергопотребления и оценка возможных мероприятий

Результатом обследования становится расчёт расхода электроэнергии вентиляторами и тепловой энергии, используемой для подготовки воздуха, с определением технически проверяемых мероприятий.

Для расчёта электрического потребления необходимо связать мощность вентиляторов с продолжительностью соответствующих режимов работы. Если установка работает с переменной производительностью, энергетические показатели рассматривают с учётом распределения времени между этими режимами.

Тепловую составляющую оценивают по параметрам подготовки воздуха и работе теплообменников. При этом важно не смешивать изменение тепловой нагрузки с затратами на движение воздушных потоков.

Возможные мероприятия рассматривают применительно к подтверждённым причинам изменения потребления. Если выявлено повышенное сопротивление фильтров, необходимо определить его влияние на работу вентилятора. Если вопрос связан с заслонками, проверяют соответствие их положения необходимому распределению воздуха. При анализе рекуперации оценивают условия передачи тепла между воздушными потоками.

Для управления по загрузке помещений необходимо подтвердить, что предполагаемое изменение производительности не нарушит требования к воздухообмену. Это обязательное условие оценки энергетического результата.

Расчёт позволяет техническому заказчику определить последовательность дальнейших проверок и выбрать решения, для которых имеются достаточные исходные данные. Если фактические параметры отсутствуют, результат ограничивается определением состава измерений и условий последующей оценки.

Уменьшать производительность вентиляции без подтверждения требований к качеству воздуха нельзя. Большой расход воздуха может быть технически необходимым. Поэтому энергетическая эффективность должна оцениваться вместе с выполнением основной функции вентиляционной системы, а не исключительно по величине потребляемой мощности.

Другие направления обследования представлены в разделе «Вентиляция и холодоснабжение».