Energoefektīvi ventilācijas risinājumi

Energoefektīvus risinājumus ēku sociālā un administratīvā sektora vispārējā ventilācijā var īstenot, pielietojot dažādas idejas vairākās projekta jomās. Sākumā apskatīsim izplatītākos ventilācijas sistēmas enerģijas patērētājus. Mūsdienās enerģijas patērētāji parasti atrodas gaisa apstrādes iekārtā. Gaisa kustības nodrošināšanai izmanto ventilatorus, gaisa sildīšanai – ūdens, elektriskos vai freona sildītājus, dzesēšanai – ūdens vai freona dzesētājus, mitruma samazināšanai izmanto dzesētāju-sildītāju.  Savukārt mitrināšanai visbiežāk izmanto izotermiskos (tvaika) vai adiabātiskos (ūdens) mitrinātājus.

Šiem elementiem ir arī citas ventilācijas sistēmu daļas, kas nav tiešie enerģijas patērētāji, bet tie ietekmē ventilatora enerģijas patēriņu. Piemēram, daļa no ventilācijas sistēmas ir filtri un korpusa konstrukcijas elementi. Ārpus ventilācijas iekārtas ir gaisa vadu trase, kas sastāv no taisnām sekcijām, pagriezieniem, pārejām, atzariem, balansēšanas un ugunsdrošības vārstiem, kā arī dažādām gaisa ieplūdes, gaisa sadales ierīcēm (režģiem, difuzoriem u.c.) un trokšņu slāpētājiem.

Protams, jāpiemin arī rekuperatori un recirkulācija, kas pēc savas funkcijas nav enerģijas patērētāji, bet, tieši otrādi, ļauj iegūt enerģiju no izplūdes gaisa.

Runājot par pieplūdes un izplūdes ventilācijas iekārtu ventilatoriem, jāmin, ka to enerģijas patēriņa efektivitāte ir atkarīga no ventilatora motora veida vai paaudzes un tā darba riteņa konstrukcijas, kā arī no ventilatora kustinātā gaisa daudzuma un aerodinamiskās pretestības, kas šai gaisa plūsmai ir jāpārvar. Izvērtējot ventilatora motora veidu vai paaudzi, varam teikt, ka šobrīd energoefektīvākie ir IE4 (Super Premium) paaudzes EC motori un IE5 (Ultra Premium) paaudzes PM motori. Ventilatoru riteņu īpašības izpaužas to efektivitātē, un tās var novērtēt pēc ventilatora jaudas patēriņa.

Viens no galvenajiem rādītājiem, kas ietekmē gan ventilatora enerģijas patēriņu, gan citu elementu enerģijas patēriņu, ir gaisa plūsma. Šo parametru aprēķina projektētājs un izsaka gaisa daudzumu (m3, litros) un laika mērvienībā (stundās, sekundēs). Katrai plūsmas vienībai, piemēram, m3/h ir nepieciešama enerģija, lai mainītu savus parametrus (temperatūru, mitrumu). Lai būtu spiediena potenciāls, šai plūsmas mērvienībai ir jāpārvar vietējā un dinamiskā aerodinamiskā pretestība. Jo lielāks gaisa ātrums, jo lielāka pretestība ir jāpārvar. Tas padara gaisa plūsmu par vissvarīgāko faktoru ventilācijas sistēmas enerģijas patēriņā.

Vai ir iespējams samazināt šīs izmaksas? Projektētājs veic aprēķinus ventilācijas sistēmai, balstoties uz standartiem, kas, savukārt, vieno gaisa apmaiņas nepieciešamību saskaņā ar ventilējamo telpu nominālo lietošanas režīmu, bet telpas ne vienmēr tiek izmantotas nominālajā režīmā. Cilvēku skaits, kas ir galvenais svaigā gaisa patērētājs komerciālās, sociāli administratīvās un privāto sektoru ēkās diennakts laikā mainās, kas nozīmē, ka ventilācijas sistēma varētu samazināt savu veiktspēju tad, kad nav nepieciešama pilna veiktspēja. Vienkāršākā metode, kas darbojas automātiski, ir gaisa apstrādes iekārtas kontrollera taimera ieprogrammēšana, izvēloties vairāk vai mazāk intensīvu režīmu atkarībā no nedēļas dienas un diennakts laika, iztēlojoties režīmu ar mainīgām svaiga gaisa vajadzībām. Tas ir labs veids, tomēr ne visprogresīvākais, jo ventilācijas nepieciešamība ne vienmēr atbilst mūsu plānam. Mūsdienīgāks risinājums ir pieprasījuma kontrole ventilācijā un šīs vajadzības izpilde. 

Ventilācijas iekārtai, kura atrodas dzīvoklī vai privātmājā, ir iespējams iestatīt un uzturēt kādu no izvēlētajiem parametriem, kas ir visatbilstošākais. Piemēram, temperatūra, mitrums un visbiežāk arī oglekļa dioksīda CO2 koncentrācija kā visjutīgākais parametrs, kas reaģē uz cilvēku skaitu kontroltelpā jeb tajā telpā, kurā uzstādīts sensors. Ja to uzstāda izplūdes gaisa kanālā, tad CO2 līmeni kontrolēsim pēc tā koncentrācijas izplūdes gaisa maisījumā no visām telpām. Izvēloties šo ventilācijas intensitātes regulēšanas principu, ventilācijas iekārta darbojas komfortam nepieciešamā minimālā gaisa daudzuma padeves un ieplūdes režīmā.

Ja raugāmies uz lielākām ventilācijas sistēmām, tad vadības telpas metode vai kontrole pēc izvēlētā parametra izplūdes gāzu plūsmu maisījumā nav pati labākā izvēle. Šādā gadījumā aktuāls risinājums ir ēku zonējuma un mainīgas plūsmas vārstu izmantošana. Uz pieplūdes un izplūdes atzariem, kas apkalpo noteiktu zonu, piemēram, telpu vai telpu grupu ar ciešu ventilācijas režīmu, tiek uzstādīti vārsti, kas samazina vai palielina ventilācijas intensitāti noteiktā zonā (daļēji atveras un aizveras), reaģējot uz faktisko slodzi šajās telpās, jo šajā zonā ir uzstādīti gaisa kvalitātes sensori (temperatūra, mitrums, oglekļa dioksīds). Sensorus var tieši savienot ar mainīgas gaisa plūsmas vārstu regulatoriem vai, ja ēkā tiek izmantota BMS sistēma, darbināt caur centralizētu sistēmu. Noslēgvārsts rada papildu pretestību, bet autonoma jeb centralizēta automatizācijas sistēma uztver spiediena svārstības sistēmā un reaģē uz to, mainot ventilatora apgriezienus, kas ļauj izmantot ventilatora motorus minimāli nepieciešamajā elektroenerģijas patēriņa režīmā. Samazinot gaisa patēriņu, mēs samazinām gaisa plūsmas ātrumu gaisa vadu maršrutā un caur visiem ventilācijas sistēmas elementiem un ātruma samazināšanas dēļ tiek samazinātas arī šo elementu un gaisa kanālu aerodinamiskās pretestības. Tas ļauj samazināt nepieciešamo ventilatora radīto spiedienu, kas arī ir svarīgs faktors, jo samazina ventilatora enerģijas patēriņu un palielina filtru kalpošanas laiku. Tas nozīmē, ka ne tikai ventilatori, bet arī visi citi enerģiju patērējošie ventilācijas sistēmas elementi samazina savu enerģijas patēriņu, samazinoties ventilācijas sistēmas veiktspējai.

Vēl viens svarīgs enerģijas patērētājs ventilācijas sistēmā ir sildītājs, kas nodrošina komfortablu pievadītā gaisa temperatūru aukstajā periodā. Lai samazinātu šī elementa enerģijas patēriņu, Eiropas tiesību akti nosaka pienākumu izmantot siltuma rekuperāciju, kur tas ir iespējams. Tāpat šī likumdošana regulē minimālo rekuperācijas efektivitāti ventilācijas iekārtu ražotājiem. Šajā īsajā pārskatā ir grūti iekļaut dažādu atkopšanas veidu salīdzinājumu. Piemēram, Skandināvijas un līdzīgos reģionos, uz kuriem var attiecināt Latviju, populārākie ir rotācijas siltummaiņi ar lietderību 75-86%, proti, izmantojot šādu siltummaini, mēs tērējam par 75-86% mazāk siltuma nekā tad, ja siltummainis nebūtu izmantots. Iepriekš rotācijas siltummaiņi tika kritizēti par pārāk lielu izplūdes gaisa pārplūdi pieplūdes gaisā, tomēr mūsdienās rekuperatora sekciju projektēšana, attīrīšanas sektora un spiediena balansēšanas sistēmas izmantošana ļauj samazināt šīs plūsmas daļu līdz līmenim, ko deklarē citi rekuperācijas veidi, kur tradicionāli tika uzskatīts, ka plūsma ir tuvu nullei. Svarīga rotācijas rekuperatoru īpašība ir spēja pārnest mitrumu no vienas plūsmas uz otru bez radikāla ierīces cenas pieauguma. Pat parasts rotējošais siltummainis (kondensācija) veic šādu mitruma pārnesi, bet speciāls sorbcijas siltummainis padara to daudzkārt efektīvāku.

Kāpēc ir svarīga mitruma pārnese? Šis process šķiet dabisks sistēmās ar sausināšanu un mitrināšanu, un šie procesi ir ļoti energoietilpīgi, lai gan tos vēl bieži neizmanto, kad mainām mitrumu pareizajā virzienā, izmantojot izplūdes gaisa resursu. Mitruma pārnese ir ļoti svarīga arī sistēmās ar dzesēšanu, kas ir diezgan izplatītas. Mēs saskaramies ar gaisa un mitruma maisījumu, un, mēģinot atdzesēt mitrumu saturošu gaisu, mēs tērējam enerģiju dzesēšanas ūdenim, kā arī ļoti bieži tā kondensācijai. Piemēram, ja mums ir ventilācijas iekārta 10 000 m3/stundā, āra temperatūra vasarā ir 30° C, āra mitrums ir 60 %, izplūdes temperatūra vasarā ir 25° C, mitrums ir 60 %. Uzdevums ir pievadīt gaisu ar 18° C temperatūru. Izmantojot parasto kondensācijas rotoru, pēc rekuperācijas mēs iegūstam 25,9° C un 76 % mitrumu, bet, izmantojot sorbcijas "Komfovent AZ", gaisu ar 25,9° C un 63 % mitrumu. Lai novērtētu atšķirību, ir jāaprēķina, cik daudz enerģijas ir nepieciešams, lai abos gadījumos atdzesētu gaisu līdz 18° C. Pirmajā gadījumā tas ir aptuveni 61 kW, bet otrajā – aptuveni 46 kW. Tas nozīmē, ka,  izmantojot parasto rotoru, nevis sorbciju, dzesēšanai mēs tērēsim par aptuveni 33 % vairāk enerģijas, nemaz nerunājot par to, ka saldēšanas stacijas (kompresora-kondensācijas agregāti vai tā sauktie ūdens dzesētāji) ir par 33 % jaudīgāki, arī dārgāki, lielāki un smagāki.

Apkopojot visu iepriekšminēto, varam teikt, ka, plānojot ventilācijas sistēmas uzstādīšanu vai renovāciju, ir svarīgi ar projektētāju pārrunāt mūsdienīgu metožu izmantošanu ventilācijas sistēmas patēriņa samazināšanai, proti, ventilācija pēc pieprasījuma ar gaisa kvalitātes sensoriem un mainīgas plūsmas vārstiem, lai, izmantojot pārdomātu siltuma atgūšanas izvēli, gaisa vadu un citu ventilācijas sistēmas elementu izmērus, spētu samazinātu lineārās un lokālās aerodinamiskās pretestības.

Materiāls veidots sadarbībā ar SIA "Komfovent"