Приточно-вытяжная вентиляции с увлажнением в частном доме. Первый опыт…

Когда-то давно не было метеостанций  NetAtmo и люди проверяли уровень  CO2 по мутности своего мышления, но сейчас мир изменился! Да, какое-то время назад (как только они появились в продаже) я купил домашнюю метеостанцию NetAtmo (опять же, обратите внимание, совершенно случайно французскую) и стал подходить к вопросу духоты в доме со штангенциркулем вдумчиво и с конкретными цифрами.  Относительно быстро было выяснено, что при уровне  CO2 до 1000 люди на него не обращают внимания вовсе, а при уровне 1300 и выше уже начинаю говорить, что в в помещении «душно». Эти цифры из моего личного опыта на удивление совпали научными данными. Опыты я проводил в городской квартире, но после покупки дома сразу же озадачился тем как бы там применить мои знания о том как плохо и как следить хорошо. Так как я купил почти готовы дом с «предчистовой отделкой», то пришлось не только заново прокладывать всю электропроводку, но и долбить дыры для здоровенных коробов вентиляции. Так как в квартире я кроме проветривания применял ещё и увлажнители и доливать в них воду меня доставало ужасно (а воды надо много), то задача проектировщикам была поставлена сразу про систему с увлажнителем, но  там что бы я его докупил позже. Так и было сделано, то есть система была спроектирована, но на первом этапе смонтирована без увлажнителя ибо было лето и он не был особо актуален. Пару месяцев назад, когда у нас начались холода я поставил увлажнитель, точнее те же бойцы, что ставили вентиляцию его установили. Скажем прямо, что установка системы сталкивалась с рядом проблем, в том числе с тем, что монтажники впервые ставили увлажнитель в такую систему и не выровняли модуль по уровню изначально. Вторая проблема оказалась на порядок сложнее и её решени вышло на финишную прямую только сейчас, так что, обзор я могу написать только теперь. Проблема эта — ошибки чтения данных с цифровых  (RS485) датчиков влажности и температуры контроллерами увлажнителя и вентиляции. Всего в системе стоит 3 датчика: два цифровых, меряющих влажность и температуру на входе в дом после увлажнителя и перед вытяжным вентилятором, а третий аналоговый меряет температуру после блока входной подготовки воздуха и рекуператора (он нужен для управления подогревом воздуха перед увлажнителем).
Ещё одно важное замечание про влажность. Влажность — это содержание воды в воздухе. Объём воды в воздухе зависит от температуры и значение температуры при котором вода из растворённого в воздухе пара переходит в жидкое состояние называется «точкой росы». Так как вода в воздухе растворена вполне равномерно, а вот температура некоторых предметов может сильно отличаться, то на «мостиках холода» часто выпадает роса, то есть вода становится жидкостью. Важно понимать, что есть два способа измерять влажность: абсолютный (граммы на кубометр) и относительный (проценты, где 100% = «точке росы»). Содержание воды в холодном воздухе намного меньше чем в тёплом (ну просто она там не может раствориться и выпадает снегом или дождём, ну и не испаряется, понятное дело), соответсвенно, то же количество воды, что в холодном воздухе будет давать радикально меньшую относительную влажность в тёплом воздухе. То есть сухо в домах зимой становится просто от того, что уличный воздух не содержит того количества воды, что летом! Для человека важна относительная влажность, так как если она низкая, то вода начинает испаряться с тела человека и кожа и слизистые оболочки (глаза, например или рот) сохнут, что может вызывать дискомфорт. Комфортной считается влажность около 40-45% (это в принципе индивидуальная величина, но мало настоящих ценителей пустынь и болот всё же). Конечно, у людей есть одежда что бы регулировать температуру и влажность вокруг своего тела, но дом — это то место где возможно использовать минимум одежды, так что, уровень влажности реально влияет на самочувствие людей.
Вообще очень большой проблемой является то, что принудительная приточно-вытяжная вентиляция является существенной частью поддержания температуры в помещении. Собственно суть системы в том, что бы подготовить уличный воздух до желаемого уровня температуры и влажности. Для этого уличный воздух в холодное время года подогревают сначала первым калорифером (у меня он работает от отопления, то есть от газового котла гонится теплоноситель). Дальше стоит рекуператор, который дополнительно нагревает поступающий в дом воздух выходящим из дома тёплым воздухом. А  после рекуператора воздух поступает в увлажнитель, где его температура резко падает (при испарении воды тепло поглощается) и в модуле увлажнителя стоит ещё один калорифер, который уже доводит температуру воздуха до комнатной. При этом тёплый воздух, выкачивается на улицу через рекуператор, что, конечно, скрашивает картину теплопотерь системы, но далеко не полностью. То есть надо понимать, то такая система по сути нагретый от пола воздух выкачивает на улицу, закачивая вместо него уличный, опять же подогретый, то есть по сути затраты на отопления удваиваются. Однако, на практике это не совсем так за счёт рекуператора. Короче, вентиляция и отопление работают в единой системе обогрева дома и затраты на отопление получаются несколько выше, чем без вентиляции. Кстати, ровно из-за этого в бизнес-центрах так не любят включать вентиляцию — там потери весь ощутимы! Сразу скажу, что у меня получается расход газа на отопление и горячую воду (разделить их мне слишком сложно и лень покупать дорогие счётчики) порядка 2300м3 за месяц (объем помещений порядка 600м3). Газ у меня идёт по городской цене, то есть по 4,747₽/м3, то есть выходит около 10к₽/мес за отопление дома, что, конечно, дороже, чем за отопление без вентиляции. Что касается воды, то её на увлажнение израсходовалось 36м3 воды за 2 месяца, то есть примерно 18м3/мес что при нынешней цене воды 13,42₽/м3 составляет 242₽ примерно. Правда, надо отметить, что водоканал про увлажнители ничего знать не желает и витает водоотведение (канализацию) из расчёта поданной воды, так что, получится ещё + 9,49₽/м3 или суммарно цена воды с канализацией у меня 22,91₽ и затраты на увлажнение (если не замучать водоканал рассказами про испарение воды посчитанное счётчиком) составляют ~412₽/мес, что , конечно, мелочи по сравнению с затратами на отопление. Однако, цифры эти все приблизительные, так как зависят от тех режимов в которых я эксплуатирую систему вентиляции и увлажнения. По умолчанию я поддерживаю примерно 27C и 40% влажности, что очень комфортно. Да и от погоды на улице они тоже зависят изрядно, а средних цифр за год у меня пока нет, хотя и они тоже будут зависеть от того какой был год в плане погоды и как часто мы были дома. Например, когда дома никого нет логично выключать вентиляцию по таймеру или силами умного дома. Но у нас пока был сценарий, когда почти всегда дома кто-то был, так что, с появлением дочери я вовсе отключил сценарии и стараюсь поддерживать климат круглосуточно (это не всегда удаётся, однако пока).

Однако, после этой долгой и нудной полезной вводной части давайте изучим сам агрегат, точнее систему. При проектировании системы было два ключевых требования — большой запас мощности и низкий уровень шума. Исходя из этого и объёма воздуха в доме была выбран производитель BreezArt и система производительностью 2700м3/час, что обеспечивает 4,5-хкратный обмен воздуха  доме при полной мощности установки. Такая цифра была выбрана ещё и с учётом допустимого сечения воздуховодов, ибо оно было ограничено конструкцией дома. Впрочем, максимальный показатель — это всё же некий экстремальный, но не постоянный режим работы. В штатном режиме на обеспечивается уровень 1,5-2 раза обмена воздуха в помещении за час, что является нормой для жилых помещений. Сразу скажу, что на полную мощность (8 скорость) мы её включаем только когда приходят гости ибо в обычной жизни хватает 1-2-3 скорости а глаза, но летом я использовал 4-6 скорость в жару, но тогда не было увлажнителя. Отдельная проблема была с уровнем шума, то есть приходилось искать компромисс между сечением воздуховодов и уровнем шума, так как шум зависит от скорости воздуха, а скорость зависит как раз от сечения ибо объём и время изначально известны. Для минимизации шума все воздуховоды обклеены специальным пористым материалом K-Flex, который поглощает звук и сохраняет тепло (так как часть воздуховодов идёт по холодному чердаку это актуально). Ради дизайна пришлось пока не делать люков в потолке в зале под регулировочными заслонками на ответвлениях. То есть в местах ответвлений на воздуховодах стоят заслонки что бы обеспечить равномерную подачу воздуха по всем отводам и регулировались они до обшивки гипсокартоном этих частей потолка. В этом есть некоторый минус, конечно, так как некоторое желание изменить распределение воздуха, конечно, возникает. Так же немаловажно отметить, что изначально я отказался от VAD-системы, когда все отводы регулируются сервоприводами, но что приводит к радикальному  удорожанию системы и очень редко используется потом в жилых домах, но актуально для гостиниц. Сейчас «доустановить» такую систему теоретически можно, но очень сложно. Так что, решение о подобных системах надо принимать на этапе проектирования. На мой взгляд особой нужды нет.
Вкратце опишу путь воздуха:

• на улице стоит входной диффузор в виде решетки дабы туда руки не совали;
• на входе и выходе стоят автоматические заслонки, которые закрываются когда система не работает и при опасности замерзания калорифера (аварийное отключение);
• уличный воздух (голубые стрелки) проходит через нетканый воздушный фильтр уровень загрязнения которого отслеживает система и сигнализирует о проблемах с его состоянием;
• далее он подогревается первым калорифером;
• затем стоит приточный вентилятор, который, собственно закачивает воздух в дом;
• рекуператор стоит из пластин обеспечивающих обмен теплом между выходящим из дома воздухом и входящим в него, для отвода конденсата подведён дренаж;
• результаты теплообмена измеряет термодатчик подключенный блоку управления вентиляцией;
• увлажнитель состоит из ячеистой мембраны, поддона с водой, циркуляционного насоса, который льёт воду из поддона на мембрану, клапана подачи воды и калорифера, так как при испарении воды тепло поглощается, то температура воды падает и её снова надо подогревать;
• распределительная система воздуховодов и диффузоров настроенная специально обученными специалистами и регулируемая как-попало мной;
• собственно помещение и люди в них;
• обратно система воздуховодов и диффузоров;
• нетканый воздушный фильтр, но уже без датчика ибо предполагается, что он загрязняется меньше, а чистится вместе с уличным. В обоих случаях фильтры стоят перед вентиляторами;
• вытяжной вентилятор (на самом деле он точно такой же как приточный, нов  другую сторону);
• опять рекуператор, но другой стороны, то есть выходящий воздух отдаёт часть тепла, кстати, аналогично и с холодом, так что резко регулировать температуру можно только локально;
• и снова заслонка  с электроприводом;
• и снова диффузор на улице опять же против рук и задающий направление струе воздуха ( в моём случае вниз что бы греть теплицу используемую под кладовку);

Так как на пути воздуха с улицы препятствия заметно больше (аэродинамическими сопротивлениями они по-умному называются), то в результате производительность вытяжной части вентиляции получается чуть больше, чем у приточной, но разница невелика и влияние на атмосферное давление внутри дома не оказывает. Вообще система вентиляции и увлажнения — это две по-сути разных системы имеющих собственные контроллеры, однако объединённые через RS485 и умеющие взаимодействовать между собой на программном уровне. То есть система вентиляции не просто знает про наличие увлажнителя, но и регулирует температуру с учётом его требований.

Одним из моих требований при заказе системы была возможность интеграции с умным домом, так что панели управления оказались тоже очень неплохими и современными. Сама панель подключена к шине RS485 где присутствуют контроллеры вентиляции и увлажнителя, а так же два цифровых датчика температуры и влажности установленные на входе и выходе в дом, то есть контролирующие работу системы в целом. Показания отображаются по датчику воздуха на выходе из помещений, то есть они показывают что получилось в результате, так как, сказать «средняя по больнице температура» и средняя же влажность. Кроме того, контроллер имеет Ethernet, так что доступен в локальной сети для подключения мобильного приложения. Мобильное приложение, откровенно примитивно и частично копирует панель управления, но в принципе его вполне достаточно, так как нужно оно для оперативного изменения скорости воздуха или температуры. Однако, есть  документация по командам доступным для умного дома и в перспективе можно будет интегрировать систему, написав, например, модуль для Open@Hab.
Пока система реализована не в полной мере, так как для её полноценной работы нужен теплоноситель постоянной температуры 80C, но это возможно только при наличии системы автоматической регулировки тёплых полов иначе крутить вентили при каждом изменении температуры на улице не вариант, так что, пока я регулирую температуру котлом, что приводит к недостатку мощности калориферов вентиляции и ограничивает скорость воздуха. На картинках есть иконки «листочек» и «пальма» — это значит, что включен режим комфорт, когда система меняет скорость воздуха в зависимости от заданной пользователем температуры. Стрелка после цифры скорости означает, что скорость отрегулирована автоматикой и не соответсвует заданной пользователем  Так что, продолжение последует после запуска системы управления тёплыми полами (там будет уже KNX, сенсорные панели и много всяких странных штук), которое планируется в январе-феврале (часть оборудования уже пришла и отваживается инсталятором на стенде). Так что, «продолжение следует»…

Краткие выводы: