Система припливної вентиляції на базі канального внутрішнього блоку кондиціонера
Привіт, Geektimes!
Численні публікації на тему свіжого повітря і важливості даної опції в наших оселях спонукали і мою скромну персону описати свій досвід обладнання квартири системою припливної вентиляцією, кондиціюванням і роздуми над системою зволоження повітря.
Напевно, кожен з нас, особливо після / перед / в процесі придбання житла замислюється над питаннями не тільки організації інформаційного простору в квартирі, але і про більш «прозаїчних речах» таких як комфорт, кондиціювання, свіже повітря і т.п. Моя історія почалася досить давно (в 2010) і так склалися обставини що перед / в процесі покупки квартири у мене не було ні фінансової можливості, ні часу обмірковувати що до чого, а всі технічні рішення застосовувалися вже в процесі експлуатації.
Я людина небагата, тому багато необхідних стадії з облаштування довелося робити власноруч і етапами в міру фінансування. Деякі ремонтні роботи в кімнатах, розробка проектної документації будівельної, електричної, слаботочной, вентиляції, кондиціонування, дизайнерської і всіх інших частин довелося поєднувати з основною роботою і паралельно збирати гроші. У даній публікації торкнуся лише організацію мікроклімату в приміщеннях.
невеликий відступ
Я завжди був пов'язаний з IT, і ведучи безліч проектів по організації серверних, телекомунікаційних та інших IT-приміщень дуже часто стикався з проханнями замовників в цих приміщеннях організовувати кондиціонування + вентиляцію (їм то зручніше отримувати все з одних рук). Спочатку бралися субпідрядники, в процесі довелося самообучаться додатково ще і як інженер систем ОВК і згодом брати побудова цих систем в свої руки. Починаючи з 2008 року було зроблено досить багато всіляких об'єктів мною і як проектувальник, і як постачальник обладнання / рішень, і як керівник монтажних бригад, і як авторський / технічний нагляд. Я не закінчував ніяких інститутів як інженер-проектувальник опалення, вентиляції та кондиціонування. Але останні два роки працюю саме за цією спеціальністю в проектному інституті і ні у кого не виникає сумнівів в моїй кваліфікації. Більшість впроваджених рішень до проектного інституту були досить складні в реалізації, тому як для малих об'єктів без проектної документації (яка робилася потім по факту зробленого) доводилося розбиратися не тільки з ОВК, а й в електриці, і в будівельних конструкціях. За цей час виробилася якась інтуїтивна складова процесу вирішення проблеми, ти бачиш і розумієш проблему як би зверху, розуміння вирішення проблеми приходить «спонтанно». Після обмірковування і сідаючи за документацію на обладнання, БНіП, ГОСТи або підручники для перевірки його - ти знаходиш коректне пояснення і після придбання впевненості в правильності запускаєш своє рішення в роботу.
Вивчаючи безліч форумів, спілкуючись з фахівцями, гортаючи каталоги виробників і буваючи на різних об'єктах було прийнято рішення в якості системи кондиціонування і вентиляції використовувати інверторну мульти-спліт систему з одним зовнішнім і двома внутрішніми канальними блоками з опцією підмішування зовнішнього повітря. Не буду вдаватися в подробиці вибору просто опишу систему. Зовнішній блок 7 кВт, внутрішній канальний блок на східну сторону квартири потужністю 3,5 кВт (обслуговує спальню і дитячу кімнату) і канальний блок на західну сторону потужністю 5 кВт (обслуговує вітальню-студію). Підмішування організований забором повітря ззовні єдиним тепло ізольованим воздуховодом з системою клапанів трійників і поділом на кожен внутрішній блок зі своїм канальним вентилятором Повітрявиробництво 100 м³ / год кожен. Вентилятори отримують живлення від внутрішніх блоків через реле струму, включається внутрішній блок - включається припливний вентилятор і відключення відбувається одночасно з відключенням вентилятора внутрішнього блоку. Витяжка природна через суміщений санвузол і кухню, для чого в дверях спальні / дитячої та санвузла змонтовані дверні решітки.
Ось знайшовся один з ескізів перед монтажем, на жаль більш детальне креслення загублений, а перечерчівать не охота;) Вибачте мене за мою лінь. 
На ескізі відсутні вентилятори підмішування повітря, зовнішній блок, фреонопроводние комунікації, електричні з'єднання і система зливу конденсату. З людиною, який виробляв монтажні роботи, ми до цього зробили не один складний об'єкт - йому вистачало просто ось такого ескізу з усними поясненнями.
Також хочу трохи похвалитися своїми напрацюваннями, які я поки не зустрічав - використання вищезазначених реле струму, для пуску / зупинки припливних вентиляторів спільно з внутрішніми блоками, і використання «сухих сифонів» (гофрована трубка з силіконовим конусом всередині) для зливу конденсату від канальник в каналізацію , щоб запах по трубках не проходив у внутрішні блоки і потім в кімнати.
Уже два роки вся ця система справно функціонує в теплу пору року (робота кондиціонера на охолодження + постійний підмішування) і в міжсезоння (робота кондиціонера на обігрів + постійний підмішування), за винятком режиму постійного припливу повітря в холодну пору року (режим роботи на вентиляцію + постійний підмішування). Через відсутність калориферів нагріву припливного повітря, низької температури з припливних решіток і просто безглуздя заходу - робота тільки вентиляторів + повітрозмішувальної секції (якої виступає канальний внутрішній блок), простіше час від часу відкривати вікна на провітрювання.
Загалом настав час доповнити систему режимом постійного припливу обробленого (підігрітого і минулого фільтр) повітря + додати зволоження і більш глибоке очищення. Тобто постаратися забезпечити цілорічне повноцінне використання даної системи як припливну вентиляцію. На даному етапі основний пріоритет по модернізації відданий спальні і дитячій кімнаті, на цю частину у мене встановлений канальний блок продуктивністю 3,5 кВт по холоду і 300 м³ / год на мінімальній швидкості по повітрю. До того ж поки в гардеробній (де безпосередньо внутрішній блок встановлений і прокладені всі повітроводи, адаптери та інше) відсутня фальш-стелю і все доступно і наочно, з метою проведення випробувань і перевірки нових робочих режимів системи.
Трохи математики.
Розрахунок температури припливного повітря (в холодну пору року для нашого регіону -25) після змішування у внутрішньому блоці з рециркуляційно розраховується спрощено за формулою: (L1 x t1 + L2 x t2) / (L1 + L2) - виходячи з продуктивності канального блоку на мінімальній швидкості (300 м³ / год) і припливу, можна прорахувати необхідну температуру повітря для підмішування, щоб температура повітря з решіток була не менше +18 градусів (в моєму випадку виходить, при температурі повітря на рециркуляцію +22 градуси, +12 градусів).
Таким чином можна розрахувати необхідну потужність електричного калорифера за спрощеною формулою: Q = L xpxcx (t1 - t2) (мені необхідний потужністю близько 1100 Вт).
Мінімальний і недорогий електричний калорифер знайшовся 1,2 кВт з мінімальною витратою повітря через нього 90 м³ / год, що примітно відразу з простеньким блоком регулювання, канальним датчиком температури і автоматикою захисту від перегріву. 
Як я люблю говорити - все придумано до нас. І найкращим природним зволожувачем / очищувачем є дощ або туман. Наскільки я розумію схожий принцип використовують так звані «мийки повітря». І я сам рекомендував дані пристрої як правильні зволожувачі / очисники для адміністративно-побутових приміщень, ну іноді ще електростатичні фільтри або установки з ними для приміщень де курять.
В особистому листуванні з eschava обговорюючи системи вентиляції і кондиціонування, і пропонуючи йому використовувати «мийки повітря» для зволоження, мене відвідала крамольна думка про використання канального внутрішнього блоку не за прямим призначенням. Інтуїтивне рішення було інтеерсним і я вирішив його опрацювати більш детально і з науковим підходом.
Давайте порівняємо пару найбільш рекламованих мийок для 45 м² та 300 м² з моїм внутрішнім канальним блоком на 3,5 кВт:
Контактна площа, м² Продуктивність, м³ / год Розміри, мм Спосіб установки рівня шуму, dBA Вартість, $ Мийка повітря 45 4,2 280 450х330х300 підлоговий 25/37/42 550 Мийка повітря 80 9,7 360/780 830х400х310 підлоговий 37/48 4 340 канальник ≈9,6 300/400/550 700х615х200 підвісний за фальш-стелею 32/39 435
Зрозуміло, таблиця носить гумористичний характер, але, як то кажуть - «в кожному жарті ...», адже в кожному канальному внутрішньому блоці є:
- теплообмінник великої площі;
- вентилятор багато швидкісний;
- піддон для збору конденсату запобігає вихід води назовні;
- дренажний насос з незалежним включенням / виключенням від рівня води в піддоні;
- фільтр грубої очистки.
Що ж ще потрібно для щастя? Ах да - організувати на теплообміннику методи «промивання повітря» і «холодного випаровування», або простою мовою, необхідно при роботі внутрішнього блоку тримати жалюзі теплообмінника у вологому стані. За аналогією з «мийкою» - повітря проходячи над вологими поверхнями насититься вологою і дрібні частинки витає в повітрі сміття захоплюватися плівкою води і змиватися в каналізацію.
Перше що спало на думку - використання щось типу системи крапельного поливу над теплообмінником, де крапельки води будуть стікати по ньому і підтримувати в роботі вищезазначені методи очищення і зволоження. Але гугля краплинні системи поливу, зіткнувся з деякими проблемами, якщо використовувати готові рішення для моїх цілей. Сильно «колгоспів» не довелося, тому що знайшлося більш витончене рішення у вигляді систем туманоутворення низького тиску. Та й продуктивність одного фоггера систем низького тиску (повинен правильно працювати при водопровідному тиску) близько 3 кг / год, що більш ніж достатньо для моїх цілей. Додатковою перевагою систем низького тиску, є більший розмір крапель туману, ніж у систем високого тиску. Тобто вони більше підходять до змочування поверхонь, ніж до швидкого випаровування в теплому повітрі.
Якщо хто знайомий з адіабатичним зволоженням, зрозуміло вкаже мені на те, що при зволоженні яке я планую здійснити температура повітря буде зменшуватися, якщо я буду використовувати холодну водопровідну воду. Наведу деякі розрахунки на Id-діаграмі. 
На таблиці наведено два розрахунки:
- зовнішнє повітря підігрівається до потрібної температури щоб після змішування його з рециркуляційним і зволоженням до 50% в кімнату подавалося +18;
- зовнішнє повітря підігрівається до температури +18 і зволожується до 50%.
По-перше ми бачимо, що для різних режимів потрібна різна кількість тепла на підігрів, по-друге виходить що мені потрібно буде випаровувати різну кількість вологи. Думаю істина десь поруч. Так само хочу звернути Вашу увагу, що мені для підігріву свіжого повітря потрібно 1,2 кВт потужністю калорифер і для змішування з рециркуляцією вистачить температури в +10 градусів.
Я спеціально не ставив в розрахунки правильне адіабатичне зволоження, при якому температура повітря після зволоження знижується. Ось чому - в табличці ми можемо побачити точку нашого повітря температурою +18 і вологістю 50%. Вона перетинається з кривою парцінального тиску водяної пари в 35 градусів, таким чином якщо ми будемо подавати для адіабатичного зволоження воду температурою +35, додатковий нагрів повітря після зволоження не буде потрібно, і на вході в нашу «миття» і після неї температура повітря буде однакова. Таким чином мені потрібен буде додатковий нагрівальний бойлер, який буде підігрівати воду для зволоження до +35. Навіщо це робити, адже якщо розрахувати криву для адіабатичного зволоження для температури води наприклад +7, то температура повітря для 300 м³ / год впаде всього на 1 градус, а для 100 м³ / год взагалі залишиться на +18. Відповідь тут в бажанні роботи системи ще в якості очищення повітря, та й при продуктивності фоггера 3 літри, ніхто не зможе мені гарантувати зволоження на потрібний мені порядок (0,1-0,4 літра на годину) - велика частина води буде зливатися просто в каналізацію, не встигнувши випаруватися.
І ще, мене дуже хвилює розташування фоггера, дальність його струменя туману і як повітря від вентилятора кондиціонера буде цю туман-повітряну суміш розносити, чи буде теплообмінник правильно працювати як каплеуловитель або туман піде в повітроводи і я отримаю великі патьоки з повітророзподільних решіток і в повітроводах будуть утворюватися калюжі і т.п. і т.д.
З огляду на все ось ці нюанси, я прийняв рішення про натуральних випробуваннях в холодну пору року, коли температура зовнішнього повітря буде хоча б 0 - +5 градусів. Перевірити яким чином поширюється хмара туману всередині канального блоку, в повітроводах і решітках, як поведуть себе ребра теплообмінника, правильність розрахунків температур води і зовнішнього повітря, як швидко буде підніматися вологість і спадати до некомфортне мінімуму. Тільки після обробки всієї інформації, отриманої експериментальним шляхом, розробивши необхідні алгоритми роботи можна буде приступати до наступного пункту.
Ну куди ж без цього публікуватися на цьому ресурсі;) Я думаю що вже більш-менш зрозуміло, що я збираюся робити з цією залізякою і яким чином все повинно працювати. Але більш конкретно я повернуся до даному пункту після випробувань і в процесі впровадження (при позитивних отриманих даних). Зараз же просто опишу складові частини:
- Датчик вологості на паркані рециркуляційного повітря, перевіряти справжню вологість в приміщеннях;
- Датчик температури для повітря, що подається на виході з канальник;
- ІК-передавачі для управлінням запуском / виключенням внутрішніх блоків;
- Клапан нормально закритий з електроприводом.
Може бути, буду дивитися в бік чого-небудь з подібним функціоналом, але з web-інтерфейсом для впровадження системи «розумного будинку», треба ж починати колись уже ставати більш просунутим, додавати управління світлом, охоронно-пожежну сигналізацію, IP-камери та інше, інше.
Публікація призначена для обговорення рішення, не претендує на правильність і всеосяжність і я готовий і хочу почути будь-яку конструктивну критику, побажання, зауваження тощо.
Далі буде…