Toevoer- en afzuigventilatiesystemen: een vergelijkend overzicht van verschillende soorten apparatuur

Een natuurlijke luchtcirculatie heeft vaak storingen – de prestatie ervan hangt af van natuurlijke factoren en het gebruik van luchtdichte beglazing. Geforceerde ventilatie heeft deze nadelen niet.

Om de luchtuitwisseling te normaliseren wordt een toevoer- en afvoerinstallatie gebruikt – een praktische en effectieve oplossing. De verscheidenheid aan klimaatregelapparatuur maakt het mogelijk een model te kiezen voor specifieke bedrijfsomstandigheden. Het is echter soms moeilijk om het juiste apparaat te kiezen, vindt u niet?

Wij helpen u dit probleem op te lossen. In het artikel wordt informatie gegeven over de werkingsprincipes en bedrijfskenmerken van verschillende soorten toevoer- en afvoerunits. Om de keuze te vergemakkelijken, hebben we de belangrijkste kenmerken en parameters van de apparaten aangegeven die u zeker in overweging moet nemen bij de aankoop.

Samenstellende elementen van geforceerde ventilatie

De toevoer- en afvoermodule is het belangrijkste onderdeel van een mechanisch ventilatiesysteem. De installatie zorgt voor een normale luchtcirculatie in een afgesloten ruimte – toevoer van schone stromen en afvoer van vervuilde lucht.

Een ventilatiemodule is een set apparatuur in een enkele behuizing (monoblock unit) of samengesteld uit losse elementen.

Schema van een mechanisch ventilatiesysteem: 1 – toevoer- en afvoermodule (PVU), 2 – luchtkanalen, luchtinlaatroosters, overgangsstukken, 3 – luchtstroomverdelers, 4 – automatiseringsmodule (+)

De constructie van een toevoer- en afvoerunit bevat de volgende onderdelen:

1. Ventilator. Een basiscomponent voor de werking van een kunstmatig luchtcirculatiesysteem. In PVU's met een uitgebreid netwerk van luchtkanalen worden radiale ventilatoren geïnstalleerd die een hoge luchtdruk ondersteunen. In draagbare PVU's is het gebruik van axiale modellen toegestaan.
2. Luchtklep. Wordt achter het buitenrooster geïnstalleerd en voorkomt dat er lucht van buitenaf binnenkomt wanneer het systeem is uitgeschakeld. Zonder dit zal er in de winter koude lucht de ruimte binnendringen.
3. Luchtkanaalhoofdleiding. In het systeem zijn twee kanaallijnen gebruikt: een voor aanvoer en een voor afvoer van lucht. Beide netwerken lopen door de luchtbehandelingsunit. Op het eerste luchtkanaal wordt een toevoerventilator aangesloten, op het tweede respectievelijk een afvoerventilator.
4. Automatisering. De werking van de installatie wordt geregeld door een ingebouwd automatiseringssysteem dat reageert op de meetwaarden van sensoren en de door de gebruiker ingestelde parameters.
5. Filters. Voor de zuivering van de binnenkomende lucht wordt een meertrapsfiltratie toegepast. Bij de inlaat van het toevoerkanaal wordt een groffilter geplaatst, met als taak het tegenhouden van pluis, insecten en stofdeeltjes.

Het hoofddoel van de primaire reiniging is de bescherming van de interne componenten van het systeem. Voor een fijnere filtratie worden voor de luchtverdelers fotokatalytische, koolstof- of andere soorten barrières geplaatst.

De opbouw van een luchtbehandelingsunit aan de hand van het model Vents VUT met warmteterugwinning en verwarmer. In de constructie is een bypass voorzien om de warmtewisselaar in de winter te beschermen (+)

Sommige systemen zijn uitgerust met extra functies: koeling, airconditioning, bevochtiging, een meertraps luchtzuiverings- en ionisatiesysteem.

Werkingsprincipe van het toevoer- en afvoercomplex

De werkcyclus van de luchtbehandelingsunit is gebaseerd op een tweetraps transportschema.

Het gehele ventilatieproces kan worden onderverdeeld in verschillende stappen:

1. Inname van lucht van buiten, reiniging ervan en toevoer naar de verdelers via het luchtkanaal.
2. Binnenkomst van vervuilde lucht in het afvoerkanaal en het daaropvolgende transport naar het uitlaatrooster.
3. Afvoer van gebruikte lucht naar buiten.

Het circulatieschema kan worden aangevuld met fasen van warmteoverdracht tussen de twee stromen, extra verwarming van de inkomende lucht, enz.

Werking van de luchtbehandelingsunit. Aanduidingen op de afbeelding: 1 – toevoer- en afvoermodule, 2 – toevoer van frisse lucht, 3 – inname van «afgewerkte lucht», 4 – afvoer van gebruikte lucht naar buiten (+)

De werking van een mechanisch systeem biedt een reeks voordelen ten opzichte van natuurlijke luchtverversing:

• handhaving van de ingestelde waarden – sensoren reageren op veranderingen in de atmosfeer en passen de werkmodus van de luchtbehandelingsunit aan;
• filtratie van de inkomende stroom en de mogelijkheid tot behandeling ervan – verwarming, koeling, bevochtiging;
• besparing op stookkosten – relevant voor units met warmteterugwinning.

De nadelen van het gebruik van een luchtbehandelingsunit zijn: de hoge kosten van het ventilatiesysteem, de complexiteit van installatie na afronding van renovatie- en bouwwerkzaamheden, en geluidsoverlast. Bij monoblock-units is dit laatste nadeel verholpen door het gebruik van een geluidsgeïsoleerde behuizing.

Soorten installaties: kenmerken van constructie en gebruik

Kosten, prestaties, energieverbruik zijn afhankelijk van de functionele mogelijkheden van de PVU. De verscheidenheid aan modellen wordt voorwaardelijk verdeeld in de volgende groepen: installaties met recuperatie, units met verwarming en airconditioning. Een aparte categorie – 'mobiele' apparaten.

Toevoer- en afvoermodule met warmteterugwinning

Geforceerd ventilatiesysteem heeft naast de hierboven beschreven voordelen ook een belangrijk nadeel – een aanzienlijke toename van warmteverlies. Samen met de afgevoerde lucht 'vervluchtigt' ook de door het verwarmingssysteem gegenereerde warmte.

De kosten bedragen ongeveer 60%. De oplossing voor het probleem is de overdracht van energie van de afgevoerde luchtstroom naar de toevoerluchtstroom.

Gedeeltelijke warmteterugwinning vindt plaats in de recuperator – een module met warmtewisselaar en ventilator voor het verplaatsen van stromen in verschillende richtingen. Energie-uitwisseling vindt plaats via de wanden van de warmtewisselaar – de luchtstromen worden niet gemengd (+)

Tegenwoordig worden de meeste toevoer- en afvoerinstallaties met recuperatoren vervaardigd. Ondanks de hoge kosten van de apparatuur is de doelmatigheid van het recuperatiesysteem economisch gerechtvaardigd.

Waarden van het rendement van de 'warmtewisselaar':

• 30-60% – laag niveau van warmteterugwinning;
• 60-80% – goede indicator van efficiëntie;
• meer dan 80% – hoogwaardige warmte-uitwisseling.

Interessant is dat zelfs de aanwezigheid van een recuperator met een rendement van 30% economisch voordeliger is dan een PVU in basisuitvoering zonder warmtewisselaar. De gemiddelde terugverdientijd van een recuperatieve ventilatie-installatie is tot 5 jaar.

De efficiëntie van de PVU, het stromingsschema van de luchtstroom, het elektriciteitsverbruik en de prijs van de module zijn afhankelijk van de constructie van de recuperator.

Er worden verschillende soorten warmtewisselaars onderscheiden:

• roterend;
• plaat;
• warmtepijpen;
• kamermodule;
• glycolaggregaat.

De eerste twee modellen zijn wijdverbreid.

Roterende recuperator

In de behuizing van de PVU bevindt zich een cilindrische roterende warmtewisselaar met platen van gegolfd metaal. Tijdens de werking worden de compartimenten afwisselend gevuld met luchtstromen in verschillende richtingen.

De zone met 'afgevoerde lucht' wordt verwarmd, na rotatie van de trommel wordt de warmte overgedragen aan de nieuw binnenkomende koude massa's, verzameld in het aangrenzende kanaal

Warmteterugwinning bedraagt 60-90%.

Extra voordelen:

• gedeeltelijke vochtterugwinning;
• zuinig elektriciteitsverbruik.

De rotatiesnelheid van de trommel kan worden geregeld, waardoor de intensiteit van de luchtuitwisseling en het rendement kunnen worden gekozen.

Argumenten tegen de trommelmodificatie:

• bijmenging van 'afgevoerde lucht' in de verse stroom – 3-8%;
• gedeeltelijke overdracht van geuren terug naar de ruimte;
• akoestische druk van de roterende rotor;
• noodzaak van regelmatig onderhoud van bewegende onderdelen;
• grote afmetingen.

Vanwege de complexiteit van het mechanisme zijn PVU's met een roterende recuperator duurder dan plaatmodificaties.

Plaatwarmtewisselaar

De luchtkanalen 'ontmoeten' elkaar in een afgedicht blok met meerdere kanalen. De compartimenten zijn gescheiden door warmtegeleidende wanden.

De gevormde paden zijn in een kruiselingse richting geplaatst – in de turbulentiezone neemt de efficiëntie van de warmteoverdracht toe. Gelijktijdige koeling/verwarming van de scheidingswanden van de warmtewisselaarcassette vindt plaats aan beide zijden.

Argumenten 'voor':

• toevoer van schone lucht zonder vermenging met afgevoerde lucht;
• betaalbare prijs;
• eenvoudige instelling en betrouwbaarheid van de module – geen bewegende delen.

Rendement van de platenwarmtewisselaar – tot 70%. Het grootste nadeel is condensvorming en ijsafzetting in het afvoerkanaal in de winter. Werking in de 'ontdooimodus' (omleiding van de warme stroom om de cassette heen) verlaagt het rendement van het systeem met 20%.

Momenteel zijn er op de markt vrij veel luchtbehandelingssystemen met warmteterugwinning van verschillende fabrikanten verkrijgbaar. Ze beschikken over vergelijkbare kenmerken, maar verschillen in prijs, kwaliteit, servicegebied en vele andere criteria.

Daarom raden we u aan om te kijken naar de luchtbehandelingsunit met platenwarmtewisselaar en geïntegreerde automatisering van Naveka, die de laatste tijd uitstekend heeft gepresteerd op de markt vanwege haar betrouwbaarheid en vrij stille werking. Geïntegreerde bediening via afstandsbediening, monitoring op extern LCD-scherm, instelling van werkschema's en nog veel meer is al ingebouwd in dit apparaat.

Een typische “vertegenwoordiger” van een luchtbehandelingsunit met platenwarmtewisselaar – Naveka Node1 500AC. Een compact model met een paneeldikte van 25 mm, gevuld met onbrandbare minerale wol. Een van de vele voordelen van deze oplossing is de afstandsbediening met LCD-scherm, waarmee de werking van het hele systeem zeer eenvoudig kan worden bediend.

Onder andere merken raden we u aan om te letten op systemen met warmteterugwinning van Mitsubishi, Maico en VENTO.

Energiebesparende units met verwarming

Alleen warmteterugwinning is vaak niet voldoende om het temperatuurverschil van de tegenstromen volledig te compenseren. Deze functie wordt overgenomen door een ingebouwde verwarming. Bovendien beschermt het element de warmtewisselaar tegen bevriezing.

In luchtbehandelingsunits worden twee soorten verwarmingselementen gebruikt: water- en elektrische. Laten we elk type in detail bekijken.

Waterverwarming

In de behuizing van de mechanische ventilatie-unit is een radiator met buizen geplaatst waardoor de warmtedrager circuleert. De spiraal heeft ribben om het contactoppervlak met de passerende luchtstromen te vergroten.

Voorbeeld van een luchtbehandelingsunit met verwarming (Vents VUT 1000 VG): 1 – waterradiator, 2 – warmtewisselaar, 3 en 4 – toevoer- en afvoerventilatoren respectievelijk (+)

Het vloeibare verwarmingselement wordt geactiveerd als de toegevoerde lucht bij de uitgang van de warmtewisselaar kouder is dan de ingestelde temperatuur.

Elektrische verwarming

Installaties met een elektrische luchtverwarmer kunnen de toegevoerde lucht tot hogere temperaturen verwarmen dan de ‘watermodellen’.

De elektrische verwarming is echter veeleisender qua werkomstandigheden:

• luchtsnelheid – 2 m/s of meer;
• temperatuur van de toegevoerde lucht tussen 0-30°C, luchtvochtigheid – tot 80%;
• Voor het verwarmingselement wordt aanbevolen een extra filter te installeren.

Vergeleken met waterverwarming is de elektrische module in gebruik duurder – de elektriciteitskosten nemen toe.

Het luchtverwarmingselement wordt aangestuurd door de centrale besturingseenheid. Een werktimer en een uitschakeloptie bij oververhitting zijn verplicht (+)

Complexen met airconditioning

Individuele modellen combineren de opties van geforceerde ventilatie en airconditioning. Alle elementen zijn samengebracht in één warmte-isolerend geheel. Een sprekend voorbeeld van multifunctionele apparatuur is de serie installaties ‘Klimaat’.

Constructie van de klimaatunit: 1 – filters, 2 – ventilatoren voor tweerichtingsluchtstroom, 3 – compressor van het freoncircuit, 4 – elektrische verwarming, 5 – waterluchtverwarmer, 6 – warmtewisselaars, 7 – automatisering, 8 – behuizing (+)

In het schema is een omkeerbare warmtepomp aanwezig – een gevuld, gesloten freoncircuit, verbonden met warmtewisselaars op het afvoer- en toevoerkanaal.

De werking van de LTA met airconditioning vindt plaats in twee modi:

1. Koeling. De warmtewisselaar op het toevoerluchtkanaal fungeert als verdamper en verlaagt de temperatuur van de binnenkomende lucht. Op zijn beurt wordt de warmtewisselaar-condensor gekoeld door de koele lucht uit de ruimte.
2. Verwarming. De warmtewisselaar van het afvoerluchtkanaal geeft de warmte van de ‘afvoerlucht’ af aan de verse luchtmassa's. Bij de uitgang van de LTA, vóór toevoer naar het huis, is extra verwarming van de lucht mogelijk.

De bedrijfsmodus wordt automatisch ingesteld door middel van regelaars en sensoren die de atmosferische parameters uitlezen.

Draagbare kanaalloze installatie

Een interessante oplossing voor afgesloten ruimtes – mobiele ventilatie-installaties met mogelijkheid tot reiniging, verwarming en koeling van de lucht.

Onderscheidende kenmerken van draagbare modules:

• geen omvangrijke luchtkanalen;
• installatie in de te ventileren ruimte;
• compacte afmetingen en mogelijkheid tot montage binnen 2-3 uur;
• multifunctionaliteit: toevoer, behandeling en afvoer van luchtmassa's;
• laag geluidsniveau – binnen 35 dB;
• afwezigheid van tocht.

Voor het inrichten van decentrale ventilatie is montage van een draagbare LTA in elke afzonderlijke ruimte nodig.

Schema van de mobiele toe- en afvoerinstallatie: 1,3 – geluiddemper, 2 – recuperatie- en ventilatiecompartiment, 4 – elektrische verwarmer, 5 – koolstoffilter, 6 – fijnstoffilter, 7 – voorfilter, 8 – jaloezieklep, 9 – elektrische aandrijving (+)

Kanaalloze ventilatie-eenheden worden voornamelijk gebruikt in openbare gebouwen (collegezalen, fitnessruimtes, leslokalen, enz.).

De beoordeling van mobiele klimaatregelingsapparatuur wordt gegeven in dit artikel.

Varianten per montagemethode

Er zijn drie mogelijkheden voor het installeren van de ventilatiemodule:

• vloermontage;
• wandmontage;
• «onderbouwmontage».

Vloermontage is kenmerkend voor hoogrenderende en omvangrijke ventilatie-eenheden met een luchtstroom van 8000 m³/h. Ondanks de aanwezigheid van trillingsisolatie van de ventilatiesecties, is voor de installatie van volumineuze modules een stevige fundering vereist.

Wandmodellen onderscheiden zich door een klein vermogen – tot 1500 m³/h en compacte afmetingen. De montage gebeurt door middel van ankerbevestiging aan de muur, met aansluiting van luchtkanalen van bovenaf. Het apparaat kan worden geplaatst in een technische ruimte (balkon, toilet, garderobe).

Modules met onderbouw- of hangende bevestiging zijn het populairst. In de regel hebben deze apparaten een kanaaluitvoering en zijn ze bedoeld voor montage onder het plafond.

Het belangrijkste voordeel van hangende modellen is verborgen montage. Echter, voor de installatie van het apparaat in een in gebruik zijnde ruimte moet men deels de plafondhoogte «benutten».

Belangrijkste parameters voor het kiezen van een ventilatie-installatie

De inrichting en montage van ventilatiesystemen vereisen kapitaalinvesteringen en aanzienlijke arbeidsinspanningen. Daarom is de benadering voor het kiezen van het «hart» van het ventilatiesysteem gebaseerd op nauwkeurige berekeningen en analyse van een reeks parameters.

Beoordeling en berekening van technische specificaties

Allereerst dient men de juiste waarden voor capaciteit en statische druk te bepalen.

Capaciteit

De berekening van de installatie is gebaseerd op de normen voor luchtverversing volgens SNiP, de bestemming van de ruimte, het te bedienen oppervlak en het aantal bewoners.

Er moeten twee berekeningen worden uitgevoerd (op basis van het aantal personen en de luchtwisselingsfrequentie), de waarden worden vergeleken en de grootste waarde wordt gekozen.

Luchtdebietnormen per persoon: standaardwaarde – 60 m³/h, in rusttoestand – 30 m³/h. Voorgeschreven luchtwisselingsfrequentie: 1-2 – voor woongebouwen, 2-3 – kantoren, winkelcentra

Voorbeeld van het bepalen van de capaciteit (L) voor een huis onder de gegeven omstandigheden:

• aantal gezinsleden – 3 personen;
• oppervlakte van het huis – 70 m²;
• plafondhoogte – 3 m.

Formule 1. Berekening op basis van het aantal bewoners:

L=N*norm,

waarbij:

• N – het aantal bewoners;
• norm – het luchtdebiet (niet minder dan 40 m³/h).

L=3*40=120 m³/h.

Formule 2. Berekening via de luchtwisselingsfactor:

L=S*H*n,

waarbij:

• S – oppervlakte;
• H – hoogte;
• n – de genormaliseerde luchtwisselingsfactor.

L=70*3*1,5=315 m³/uur.

Conclusie: voor voldoende luchtcirculatie is een unit met een capaciteit van minimaal 315 m³/uur vereist.

Typische specificaties van ventilatie-units:

• 100-500 m³/uur – appartementen en afzonderlijke ruimtes;
• 500-2000 m³/uur – particuliere woningen, villa's;
• 1000-10000 m³/uur – productiegebouwen, werkplaatsen, kantoren.

Statische druk

Deze waarde geeft de druk weer die door de ventilator wordt gegenereerd om weerstand te bieden op het circulatiepad van de lucht. Een exacte berekening van de statische opvoerhoogte vereist het meenemen van de weerstand van alle netwerkelementen.

Handmatige berekening zonder de juiste ervaring is lastig uit te voeren. Specialisten gebruiken een softwarepakket zoals MagiCad.

Gemiddelde drukken bij luchtsnelheid 3-4 m/s: appartementen 50-150 m² – 75-100 Pa, villa's 150-350 m² – 100-150 Pa

Deze gegevens zijn relevant voor modulaire ventilatie-units, niet voor modulaire systemen, waarbij rekening moet worden gehouden met de drukval over de luchtklep, verwarming, filter en andere onderdelen.

Naast de genoemde parameters moet worden beoordeeld:

1. Energie-efficiëntie. Voor elk van de mogelijke modellen moeten de elektriciteitskosten voor 1 jaar worden berekend, rekening houdend met de werkingsmodus in winter en zomer. De energieverbruiksklasse geeft de verhouding aan tussen verbruikte energie en geproduceerde warmte.
2. Rendement van de warmtewisselaar. De rendementwaarden moeten worden vergeleken in verschillende werkingsmodi van de ventilatie-unit. Hoogefficiënte warmtewisselaars met dubbele platenkern en tussenliggende zone hebben een rendement van 70-90%.
3. Vermogen van de verwarming. Typische waarde voor huishoudelijke ventilatie-units is 3-5 kW.

Geef de voorkeur aan modellen met automatische snelheidsverlaging van de ventilator om de netbelasting aan te passen.

Geluidsniveau en filtratiegraad

Het akoestisch vermogen geeft aan hoe 'luid' de werking van de geïnstalleerde unit zal zijn.

Het geluidseffect wordt bepaald door twee grootheden:

• LwA – akoestisch vermogensniveau;
• LpA – geluidsdrukniveau.

De beoordeling van de werkelijke 'geluidsproductie' moet worden gedaan op basis van de eerste indicator. Verschillende fabrikanten kunnen het akoestisch vermogen meten volgens verschillende methoden, waardoor dezelfde waarden in de praktijk soms een ander resultaat geven.

Een effectieve methode om de 'klank' van de unit te beoordelen is het testen van het apparaat in een demonstratieruimte. Toegestane geluidswaarde in een woonruimte is 25-45 dB

De kwaliteit van de binnenkomende lucht hangt af van het gebruikte reinigingssysteem.

Mogelijke filtratietrappen:

• barrière tegen grof straatstof, haar en pluis – grove reiniging met filters G4, G3 met een efficiëntie van 90%;
• bescherming tegen fijn stof van 1 µm – filterklasse F7-F9;
• absolute reiniging, die een barrière biedt tegen deeltjes van 0,3 µm – HEPA-filters (H10-H14), efficiëntie – 99,5%.

Voor woonhuizen volstaan de eerste twee reinigingsniveaus. Hoogefficiënte filtratie wordt gebruikt in medische instellingen, ruimtes voor de productie van geneesmiddelen, voedingsmiddelen en elektronica.

Gebruiksgemak: benodigde functionaliteit

Huishoudelijke PVU's zijn uitgerust met een ingebouwd automatiseringssysteem, afstandsbediening en LCD-scherm met weergave van alle luchtuitwisselingsparameters. Naast de basisopties (regeling ventilatorsnelheid, temperatuur) is de aanwezigheid van praktische functies wenselijk.

Timer. Scenario-gebaseerde bediening maakt het mogelijk de werkmodus te optimaliseren voor een specifiek tijdstip van de dag of dag van de week.

Voor een nauwkeurige regeling is het raadzaam om apparaten te kiezen met een ventilator met 5 of meer snelheden, evenals met een real-time klok die niet wordt gereset bij stroomuitval.

Herstart. Mogelijkheid tot automatische inschakeling en behoud van ingestelde parameters bij een stroomstoring.

Indicatie van filtervervuiling. Een handige optie – melding voor vervanging van het filterelement. Hoogtechnologische modellen zijn uitgerust met druksensoren aan de inlaat van het luchtfilter – bij vervuiling neemt het drukverschil toe.

Zelfdiagnose. Elk apparaat gaat na verloop van tijd kapot. Het is handig als de automatisering «meldt» over een opgetreden storing – dit helpt om het probleem tijdig te identificeren en te verhelpen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Energiezuinig ventilatiesysteem met warmteterugwinning van het hangende type Daikin VAM/800FB:

Inrichting, kenmerken en installatietechniek van de draagbare toevoer- en afvoermodule Vents Micro 60/A3:

PVU 400 van Ventrum met elektrische verwarming en roterende warmtewisselaar:

Het inrichten van ventilatie met behulp van een toevoer- en afvoermodule wordt gebruikt in ruimtes van verschillende bestemming en grootte.

Het waarborgen van een hoogwaardige luchtuitwisseling hangt af van een correcte berekening en keuze van klimaatbeheersingsapparatuur. Als u twijfelt aan uw eigen kunnen, kunt u voor het bepalen van parameters en het ontwikkelen van een project beter contact opnemen met professionals.

Heeft u iets toe te voegen of heeft u vragen over de keuze van een toevoer- en afvoerinstallatie? U kunt reacties achterlaten op de publicatie en deelnemen aan de discussie over het materiaal – het contactformulier vindt u in het onderste blok.