Unidades de abastecimento e exaustão: uma revisão comparativa de vários tipos de equipamentos

O sistema de circulação de ar natural muitas vezes funciona mal - seu desempenho depende de fatores naturais e do uso de janelas com vidros duplos selados. A ventilação forçada não apresenta essas desvantagens.

Para normalizar a troca de ar, é utilizada uma unidade de alimentação e exaustão - uma solução prática e eficaz. A variedade de equipamentos de controle climático permite escolher um modelo para condições operacionais específicas. No entanto, decidir sobre um dispositivo adequado às vezes é problemático, não concorda?

Nós o ajudaremos a resolver esse problema. O artigo fornece informações sobre os princípios operacionais e características operacionais de diferentes tipos de unidades de tratamento de ar. Para facilitar a escolha, descrevemos as principais características e parâmetros dos dispositivos que definitivamente devem ser levados em consideração na hora da compra.

Componentes da ventilação forçada

O módulo de alimentação e exaustão é o principal componente de um sistema de ventilação de ar forçado. A instalação garante a circulação normalizada do ar em um espaço confinado - fornecimento de fluxos limpos e remoção de resíduos.

O módulo de ventilação é um conjunto de equipamentos encerrados em um único invólucro (unidade monobloco) ou montado a partir de elementos pré-fabricados.

Esquema do sistema de ventilação forçada: 1 – módulo de alimentação e exaustão (PVU), 2 – dutos de ar, grades de entrada de ar, adaptadores, 3 – distribuidores de jato de ar, 4 – unidade de automação (+)

O projeto da unidade de alimentação e exaustão inclui necessariamente os seguintes elementos:

1. Fã. Componente básico para o funcionamento de um sistema de troca de ar artificial. Em PVUs com extensa rede de dutos de ar, ventiladores radiais são instalados para manter alta pressão de ar. Nos PES portáteis, o uso de modelos axiais é aceitável.
2. Válvula de ar. Instalado atrás da grade externa e evita a entrada de ar externo quando o sistema está desligado. Se estiver ausente, correntes frias penetrarão na sala no inverno.
3. Duto de ar principal. O sistema utiliza duas linhas de canais: uma é a alimentação e a segunda é a exaustão do ar. Ambas as redes passam pelo PES. O ventilador de alimentação é conectado ao primeiro duto de ar e o exaustor ao segundo, respectivamente.
4. Automação. O funcionamento da instalação é regulado por um sistema de automação integrado que responde às leituras dos sensores e aos parâmetros especificados pelo usuário.
5. Filtros. A filtragem complexa é usada para limpar as massas recebidas. Na entrada do duto de ar de insuflação é colocado um filtro grosso, cuja função é reter cotão, insetos e partículas de poeira.

O principal objetivo da limpeza primária é proteger os componentes internos do sistema. Para uma filtragem mais “fina”, uma barreira fotocatalítica, de carbono ou outro tipo é instalada na frente dos distribuidores de ar.

O dispositivo de um esquentador a exemplo do modelo Vents VUT com recuperação e esquentador. O projeto fornece um desvio para proteger o trocador de calor no inverno (+)

Alguns complexos estão equipados com funcionalidades adicionais: refrigeração, ar condicionado, umidificação, purificação de ar em vários estágios e sistema de ionização.

O princípio de funcionamento do complexo de abastecimento e exaustão

O ciclo operacional do PES é baseado em um esquema de transporte de circuito duplo.

Todo o processo de ventilação pode ser dividido em várias etapas:

1. Captação de ar da rua, sua limpeza e abastecimento aos distribuidores através do duto de ar.
2. A entrada de massas contaminadas no duto de exaustão e seu posterior transporte até a grade de saída.
3. Descarga de jatos de resíduos para fora.

O esquema de circulação pode ser complementado com etapas de transferência de energia térmica entre dois fluxos, aquecimento adicional do ar que entra, etc.

Trabalho da PVU. Designações na figura: 1 – módulo de alimentação e exaustão, 2 – alimentação de ar fresco, 3 – entrada de exaustão, 4 – exaustão de massas de ar usadas externas (+)

A operação de um sistema forçado oferece um conjunto de vantagens em relação à troca de ar natural:

• mantendo indicadores especificados – sensores reagem às mudanças na atmosfera e ajustam o modo de operação do PES;
• filtragem de fluxo de entrada e a possibilidade do seu processamento - aquecimento, resfriamento, umidificação;
• economia em custos de aquecimento – relevante para dispositivos com recuperação.

As desvantagens do uso de PVU incluem: o alto custo do complexo de ventilação, a complexidade da instalação após a conclusão dos trabalhos de reparo e construção e o efeito do ruído. Nas instalações monobloco, a última desvantagem é eliminada graças ao uso de uma caixa com isolamento acústico.

Tipos de instalações: características de projeto e operação

Custo, desempenho e consumo de energia dependem da funcionalidade do PES. A variedade de modelos divide-se convencionalmente nos seguintes grupos: unidades com recuperação, unidades com aquecimento e ar condicionado. Uma categoria separada são os dispositivos “móveis”.

Módulo de alimentação e exaustão com recuperador

Além das vantagens descritas acima, o sistema de ventilação forçada também apresenta uma desvantagem significativa - um aumento significativo nas perdas de calor. Juntamente com o ar de exaustão, o calor gerado pelo sistema de aquecimento “evapora”.

Os custos são de cerca de 60%. A solução para o problema é a transferência de energia do fluxo de ar de exaustão para o fluxo de ar de alimentação.

A recuperação parcial de calor é realizada em um recuperador - módulo com trocador de calor e ventilador para promover fluxos multidirecionais. A troca de energia ocorre através das paredes do trocador de calor - os jatos de ar não se misturam (+)

Hoje, a maioria das unidades de tratamento de ar são fabricadas com recuperadores. Apesar do alto custo do equipamento, a viabilidade sistema regenerativo economicamente justificado.

Valores de eficiência do “trocador de calor”:

• 30-60% — baixo nível de compensação térmica;
• 60-80% — um bom indicador de eficiência;
• mais de 80% — transferência de calor de alta qualidade.

É interessante que mesmo a presença de um recuperador com rendimento de 30% é mais econômica do que uma unidade básica sem trocador de calor. O período médio de retorno de uma unidade de ventilação recuperativa é de até 5 anos.

A eficiência da unidade de fluxo de ar, o padrão de fluxo de ar, o consumo de energia e o preço do módulo dependem do projeto do recuperador.

Existem vários tipos de trocadores de calor:

• rotativo;
• lamelar;
• tubos de calor;
• módulo de câmara;
• agregado de glicol.

Os dois primeiros modelos se espalharam.

Recuperador rotativo

A carcaça do PVU abriga um trocador de calor rotativo cilíndrico com placas metálicas corrugadas. À medida que o trabalho avança, os compartimentos são preenchidos alternadamente com fluxos de ar multidirecionais.

A zona de “trabalho” aquece; após a rotação do tambor, o calor é transferido para as massas frias recém-chegadas coletadas no canal adjacente

A recuperação de calor é de 60-90%.

Benefícios adicionais:

• retorno parcial de umidade;
• consumo econômico de energia.

A velocidade de rotação do tambor pode ser ajustada, escolhendo assim a intensidade da troca de ar e o nível de eficiência.

Argumentos contra a modificação do tambor:

• mistura de “trabalho” com fluxo fresco – 3-8%;
• transferência parcial de odores de volta para a sala;
• pressão acústica de um rotor giratório;
• a necessidade de manutenção regular dos elementos móveis;
• grandes dimensões.

Devido à complexidade do mecanismo, as PVUs com recuperador rotativo são mais caras que as modificações de placa.

Trocador de calor de placas

Os dutos “se encontram” em uma unidade selada com múltiplos canais. Os compartimentos são separados por divisórias condutoras de calor.

Os caminhos formados são colocados em direção transversal - na zona de turbulência, a eficiência da transferência de calor aumenta. Ocorre resfriamento/aquecimento simultâneo das divisórias do cassete do recuperador em ambos os lados

Argumentos para":

• fornecimento de ar limpo sem impurezas de “exaustão”;
• preço acessível;
• facilidade de configuração e confiabilidade do módulo - não há elementos móveis.

A eficiência do conversor de placas é de até 70%. A principal desvantagem é a formação de condensação e o aparecimento de gelo no duto de exaustão no inverno.Operar no modo “degelo” (redirecionando o fluxo quente desviando do cassete) reduz a eficiência do sistema em 20%.

Hoje em dia existem no mercado vários sistemas de alimentação e exaustão com recuperação de calor de diversos fabricantes. Possuindo um conjunto semelhante de características, diferem em preço, qualidade, área de serviço e muitos outros critérios.

Por isso, recomendamos dar uma olhada mais de perto na unidade de alimentação e exaustão com trocador de calor a placas e automação integrada da Naveka, que recentemente se comprovou no mercado pela sua confiabilidade e funcionamento bastante silencioso. Controle integrado por meio de controle remoto, monitoramento em display LCD externo, definição de horário de trabalho e muito mais já estão integrados nesta unidade.

Um típico “representante” de uma unidade de tratamento de ar com recuperador de placas é o Naveka Node1 500AC. O modelo é compacto, com espessura de painel de 25mm, preenchido com lã mineral não inflamável. Uma das muitas vantagens desta solução é o painel de controle com display LCD, com o qual você pode controlar de forma muito conveniente o funcionamento de todo o sistema.

Entre outras marcas, recomendamos prestar atenção aos sistemas de recuperação Mitsubishi, Maico e VENTO.

Unidades aquecidas economizadoras de energia

A recuperação por si só muitas vezes não é suficiente para compensar totalmente a diferença de temperatura dos fluxos que se aproximam. Esta função é executada pelo aquecedor embutido. Além disso, o elemento protege o trocador de calor contra congelamento.

Dois tipos de aquecedores são utilizados no PVU: água e elétrico. Vejamos cada um com mais detalhes.

Aquecimento de água

O corpo da unidade de ventilação forçada contém um radiador com tubos por onde circula o refrigerante. A bobina possui aletas para aumentar a área de contato com as correntes de ar que passam.

Exemplo de dispositivo PPV com aquecedor (Vents VUT 1000 VG): 1 – radiador de água, 2 – recuperador, 3 e 4 – ventiladores de alimentação e exaustão, respectivamente (+)

O elemento de aquecimento de líquido entra em funcionamento se o ar fornecido à saída do recuperador for mais frio que a temperatura definida.

Aquecedor elétrico

As instalações com aquecedor elétrico são capazes de aquecer o ar fornecido a temperaturas mais altas do que as modificações de “água”.

Porém, um aquecedor elétrico é mais exigente em termos de condições de operação:

• velocidade do fluxo de ar – 2 m/s ou mais;
• a temperatura do ar fornecido está entre 0-30°C, umidade – até 80%;
• Recomenda-se instalar um filtro adicional na frente do elemento de aquecimento.

Comparado ao aquecimento de água, o módulo elétrico é mais caro em termos de operação - a conta de luz aumenta.

O aquecedor é controlado pela unidade de controle central. É necessário ter um temporizador de funcionamento e opção de desligar o aparelho caso ele superaqueça (+)

Complexos com ar condicionado

Alguns modelos combinam opções de ventilação forçada e ar condicionado. Todos os elementos são coletados em um único complexo de isolamento térmico. Um exemplo notável de tecnologia multifuncional é uma série de instalações "Clima".

Projeto da unidade climática: 1 – filtros, 2 – ventiladores bidirecionais, 3 – compressor de circuito freon, 4 – aquecedor elétrico, 5 – aquecedor de água, 6 – trocadores de calor, 7 – automação, 8 – carcaça (+)

O circuito contém uma bomba de calor reversível - um circuito freon selado carregado conectado a trocadores de calor nos dutos de exaustão e alimentação.

A unidade de ar condicionado opera em dois modos:

1. Resfriamento. O trocador de calor no duto de ar fornecido atua como um evaporador e reduz a temperatura do ar que entra. Por sua vez, o trocador de calor-condensador é resfriado pelo ar frio proveniente da sala.
2. Aquecer. O recuperador do duto de exaustão transfere o calor residual para massas de ar fresco. Na saída do PVU é possível aquecimento adicional do ar antes de fornecê-lo para a casa.

O modo de operação é definido automaticamente graças a reguladores e sensores que leem os parâmetros atmosféricos.

Instalação portátil sem dutos

Uma solução interessante para espaços confinados são as unidades móveis de fornecimento de ar com capacidade de limpar, aquecer e resfriar o ar.

Características distintivas dos módulos portáteis:

• ausência de dutos de ar volumosos;
• instalação em ambiente ventilado;
• dimensões compactas e capacidade de instalação em 2 a 3 horas;
• multifuncionalidade: entrada, processamento e remoção de massas de ar;
• baixo nível de ruído – dentro de 35 dB;
• sem rascunhos.

Para organizar a ventilação descentralizada, é necessário instalar uma PVU portátil em cada cômodo individual.

Diagrama de uma PVU móvel: 1.3 – silenciador, 2 – compartimento de recuperação e ventilação, 4 – aquecedor elétrico, 5 – filtro de carbono, 6 – elemento filtrante fino, 7 – filtro de pré-limpeza, 8 – válvula veneziana, 9 – acionamento elétrico ( +)

As unidades de ventilação sem dutos são utilizadas principalmente em edifícios públicos (salas de aula, ginásios, salas de treinamento, etc.).

A classificação do equipamento climático móvel é dada em Este artigo.

Variedades de acordo com o método de instalação

Existem três opções para instalação do módulo de ventilação:

• chão;
• parede;
• "filmado".

A montagem no piso é típica para unidades de ventilação volumosas e de alto desempenho com uma vazão de ar de 8.000 metros cúbicos por hora ou mais. Apesar da presença de isolamento vibratório nas seções de ventilação, a instalação de módulos volumétricos requer uma base sólida.

Os modelos montados na parede são caracterizados pela baixa produtividade - até 1.500 metros cúbicos por hora e dimensões compactas. A instalação realiza-se ancorando à parede, ligando as condutas de ar por cima. A unidade pode ser colocada em sala técnica (varanda, banheiro, vestiário).

Os módulos de fixação com bainha ou suspensa são os mais populares. Via de regra, o equipamento possui desenho de duto e é destinado à instalação sob o teto

A principal vantagem dos modelos suspensos é a instalação oculta. Porém, para instalar o móvel no ambiente utilizado, será necessário “aproveitar” parcialmente a altura dos tetos.

Parâmetros básicos para escolher uma unidade de ventilação

Arranjo e instalação de sistemas de ventilação requer investimento de capital e custos trabalhistas consideráveis. Portanto, a abordagem para escolher o “coração” do sistema de ventilação é baseada em cálculos precisos e na análise de vários parâmetros.

Avaliação e cálculo de características técnicas

Primeiro de tudo, você precisa decidir sobre os valores apropriados de capacidade e pressão estática.

Desempenho

O cálculo da instalação é baseado nos padrões de troca de ar de acordo com SNiP, na finalidade do quarto, na área de serviço e no número de moradores.

É necessário realizar dois cálculos (pelo número de pessoas e pela taxa de câmbio aéreo), comparar os indicadores e selecionar o maior valor.

Padrões de consumo de ar por pessoa: indicador típico - 60 metros cúbicos por hora, em repouso - 30 metros cúbicos por hora. Taxa de câmbio regulada: 1-2 – para edifícios residenciais, 2-3 – escritórios, centros comerciais

Um exemplo de determinação da produtividade (L) de uma casa sob determinadas condições:

• número de familiares – 3 pessoas;
• área da casa – 70 m2;
• altura do teto – 3 m.

Fórmula 1. Cálculo com base no número de residentes:

L=N*norma,

Onde:

• N – número de residentes;
• norma – fluxo de ar (não inferior a 40 metros cúbicos/h).

L=3*40=120 metros cúbicos/hora.

Fórmula 2. Cálculo por taxa de câmbio aéreo:

L=S*H*n,

Onde:

• S - quadrado;
• H - altura;
• n – taxa de troca de ar normalizada.

L=70*3*1,5=315 metros cúbicos/hora.

Conclusão: para garantir uma circulação de ar suficiente, é necessária uma instalação com capacidade de pelo menos 315 metros cúbicos por hora.

Indicadores típicos de unidades de ventilação:

• 100-500 metros cúbicos/h – apartamentos e instalações separadas;
• 500-2000 m3 cúbicos/h – residências particulares, chalés;
• 1000-10000 m3 cúbicos/h – edifícios industriais, oficinas, escritórios.

Pressão estática

O valor indica a pressão criada pelo ventilador para fornecer resistência ao caminho de circulação do ar. O cálculo preciso da pressão estática requer levar em consideração a resistência de todos os elementos da rede.

Cálculos “manuais” são difíceis de realizar sem a experiência adequada. Os especialistas usam um pacote de software como o MagiCad.

Valores médios de pressão a uma velocidade de fluxo de ar de 3-4 m/s: apartamentos 50-150 m² - 75-100 Pa, chalés 150-350 m² - 100-150 Pa

Os dados fornecidos são relevantes especificamente para unidades de ventilação modulares, e não para sistemas de kit, onde a queda de pressão na válvula de ar, aquecedor de ar, filtro e outros componentes deve ser levada em consideração.

Além dos parâmetros indicados, você deverá avaliar:

1. Eficiência energética. Para cada um dos modelos possíveis, é necessário calcular o custo da energia elétrica para 1 ano, levando em consideração o modo de operação no inverno e no verão. A classe de consumo de energia indica a relação entre a energia gasta e o volume de calor produzido.
2. Eficiência do recuperador. É necessário comparar os valores de eficiência nos diferentes modos de operação do PES. Os trocadores de calor com cassete de placa dupla e zona intermediária apresentam alto indicador de eficiência - a eficiência chega a 70-90%.
3. Potência do aquecedor. O valor típico para unidades de ventilação domésticas é de 3 a 5 kW.

É preferível dar preferência a modelos com capacidade de redução automática da velocidade do ventilador para ajustar a carga da rede.

Nível de ruído e grau de filtragem

A potência acústica mostra o quão “barulhenta” será a instalação montada.

O efeito sonoro é determinado por duas quantidades:

• LwA – grau de potência acústica;
• LpA - nível de pressão sonora.

O verdadeiro “ruído” deve ser avaliado com base no primeiro indicador. Diferentes fabricantes podem medir a potência acústica usando métodos diferentes, portanto, os mesmos valores às vezes têm resultados diferentes na prática.

Um método eficaz para avaliar o “som” de uma instalação é testar o equipamento no showroom. O nível de ruído permitido em uma área residencial é de 25 a 45 dB

A qualidade do ar que entra depende do tipo de sistemas de limpeza.

Possíveis etapas de filtração:

• barreira contra poeira grossa, lã e cotão - limpeza áspera com filtros G4, G3 com eficiência de 90%;
• proteção contra poeira fina de 1 mícron – classe de filtração F7-F9;
• limpeza absoluta, proporcionando barreira contra partículas de 0,3 mícron - filtros HEPA (H10-H14), eficiência - 99,5%.

Para edifícios residenciais, as duas primeiras etapas de limpeza são suficientes. A filtragem altamente eficiente é usada em instituições médicas, instalações para produção de medicamentos, alimentos e eletrônicos.

Facilidade de uso: funcionalidade necessária

As PVUs domésticas são equipadas com um sistema de automação integrado, um painel de controle e um display LCD que exibe todos os parâmetros de troca de ar. Além das opções básicas (ajuste de velocidade do ventilador, temperatura), funções práticas são bem-vindas.

Cronômetro. O gerenciamento de cenários permitirá otimizar o modo de operação para um determinado horário do dia ou dia da semana.

Para um ajuste preciso, é aconselhável escolher aparelhos com ventoinha de 5 ou mais velocidades, além de relógio em tempo real que não zera quando a energia é desligada.

Reiniciar. A capacidade de ligar e salvar automaticamente os parâmetros definidos em caso de falha de energia.

Indicador de entupimento de filtro. Uma opção conveniente é a notificação sobre a substituição do elemento filtrante. Os modelos de alta tecnologia são equipados com sensores de mudança de pressão na entrada do filtro de ar - quando sujo, a queda de pressão aumenta.

Auto diagnóstico. Qualquer equipamento quebra com o tempo. É útil que a automação “notifique” sobre um mau funcionamento - isso ajudará a identificar e corrigir o problema em tempo hábil.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Sistema de ventilação economizador de energia com recuperação suspensa tipo Daikin VAM/800FB:

Design, características e tecnologia de instalação do módulo portátil de alimentação e exaustão Vents Micro 60/A3:

PVU 400 da Ventrum com resistência elétrica e trocador de calor rotativo:

O arranjo de ventilação usando um módulo de alimentação e exaustão é usado em salas de diferentes finalidades e tamanhos.

Garantir a troca de ar de alta qualidade depende do cálculo e seleção adequados de equipamentos de controle climático. Se você tiver dúvidas sobre suas próprias habilidades, é melhor recorrer a profissionais para determinar os parâmetros e desenvolver o projeto.

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