Enamus Eestis olevast kinnisvarast ehitatud aastani 1995 nii elamud kui ühiskondlikud-, ärihooned on loomuliku ventilatsiooniga. Loomuliku väljatõmbe ventilatsiooni tõhusus sõltub põhiliselt ruumide- ja välisõhu temperatuuride (erikaalude) erinevusest ning ventilatsioonikanali kõrgusest. Mida madalam on välisõhu temperatuur ja mida “kõrgem” on ventilatsioonikanal (selle piisava ristlõike korral) seda parem “tõmme” tekib hoone ruumide ventilatsiooniühendusel. Hoone alumiste korrustel ruumides on parem “tõmme” kui kõrgemate korruste ruumides. Lisaks väljatõmbe kanali efektiivsusele sõltub ruumide õhuvahetus õhu juurdevoolu tingimustest ruumidesse.
Ruumide ventileerimist mõjutab ka küttesüsteemi töö. Nendes ruumides, milles toimub ülekütmine (omane just “vana” küttesüsteemi korral) on tavaliselt ka suurem õhuvahetus. Suurema õhuvahetuse tingivad kõrgemad õhutemperatuurid, mille ohjeldamiseks suurendatakse ruumide õhuvahetust (akna avamisega) ning vastupidi, ruumides, mis on normaalse ventilatsiooni korral alaköetud, saavutatakse ruumide õhuvahetuse piiramisega soovitud õhutemperatuurid.
TTÜ Ehitusteaduskonna poolt 2009. aastal tehtud uuringu “Eesti eluasemefondi suurpaneel-korterelamute ehitustehniline seisukord ning prognoositav eluiga” kohaselt on korterites õhuvahetus ~ 2-3 korda väiksem vajalikust. Energiakandjate ja kaugkütte soojuse hinna tõus on märkimisväärselt suurendanud renoveeritud ja soojustatud hoonete arvu, mida soodustas riiklike toetuste olemasolu. Renoveeritud ja soojustatud hooned vajavad sundventilatsiooni tagamaks hoone ruumide sisekliima vastavuses standardi EVS-EN 15 251:2007 nõuetele õhuvahetuse osas.
Sundventilatsioon tagab hoone kõigil korruste ruumides nõuetekohase õhuvahetuse ja stabiilse mikrokliima.
Näitena võime tuua, et elumajades õhuvahetuseks on vastavalt Eesti standardile EVS 845-1:2004 on vajalik “värske” õhu kogus elutoa 1 m² põrandapinna kohta 0,5 l/s ning magamistoas 0,7 l/s. Samas on vajalik väljatõmme WC – st 10 l/s ning vannitoast 15 l/s. Köögist väljatõmmatav õhukogus on vastavalt standardile 20 l/s köögikubu (s.o pliita kohtäratõmbe seade) korral ja 40 l/s selle puudumisel.
Elamu õhuvahetuse üleviimine loomulikult ventilatsioonilt sundventilatsioonile eeldab värskeõhu (fresh) torude paigaldust välisseina või värskeõhu klappide paigaldust aknaraami tagamaks normatiivse ventileerimise. Hoone ruumi ventilatsiooni määr sõltub ruumikasutaja tegevusest ruumi ventilatsiooni korraldamisel s.h. fresh torude või värskeõhu klappide avatusest.
Õhu liikumine ruumides peab olema korraldatud nii, et ruumide osaliselt saastunud õhk juhitakse (siirdatakse) ventilatsioonikanalisse. Sellise õhuliikumise tagamiseks peavad olema õhupilud uste all ja siirdõhu avad vajadusel ruumide seintes või ustes.
Enne sundventilatsiooni tööde algust tuleb kontrollida ventilatsioonikanalite korrasolekut (vajadusel puhastada), kaardistada töötavad ventilatsioonikanalid, et välja selgitada, milliseid hoone ruume ventilatsioonikanalid teenindavad. Sundventilatsiooniga väljapuhutav heitõhk sisaldab soojust, mida tasub “kinnipüüda” ja suunata hoone kütteks ja/või soojavee tootmiseks. Sundventilatsiooni, mille heitõhku kasutakse hoone kütteks ja/või soojavee tootmiseks nimetatakse soojustagastusega ventilatsioonisüsteemiks.
Soojustagastusega ventilatsioonisüsteemis paigaldatakse hoone katusele/keldrisse ventilatsiooniseade. Ventilatsiooniseadmes on ventilaator, mis tagavad stabiilsed väljatõmbed ruumist olenemata välisõhu temperatuurist ja ruumi asukohast hoones. Lisaks ventilaatorile on seadmes õhufiltrid ning õhu jahutuskaloriifer ventilatsiooniõhult soojuse tagastuseks…
Ventilatsiooniõhu kogumiseks soojustagastus seadmesse monteeritakse katusele /keldrisse isoleeritud õhutorustik. Enne õhutorustiku ventilatsioonikorstnatega ühendamist tuleb katusel olevad ventkorstna seinad osaliselt uuesti laduda ning katta õhutiheda luugiga. Õhukogumistorustik ühendatakse ventilatsioonikorstnatega. Õhukogumistorustike ühendustele ventkorstendega on ette nähtud monteerida tuletõkkeklapid ja õhu reguleerimisseadmed.
Ventilatsiooniseade õhu jahutuskaloriifer ühendatakse jahutustorustiku kaudu soojuspum(baga)padega katlaruumis.
Ventilatsiooni soojustagastus jahutab ventilatsiooniõhu enne välisõhku suunamist 21*C-lt 5*C-ni. Soojustagastus toimib nii, et õhujahutus kaloriiferidesse juhitakse soojuspumpadest, kuni ~ 0*C-ni mahajahutatud vee ja piirituse lahus. Lahuse temperatuur kalorifeeri läbides tõuseb ventilatsiooniõhult saadud soojuse arvel ~3-5 *C ning juhitakse tagasi soojuspumpadesse. Soojuspump(bad) muudavad ventilatsiooni soojuse hoone kütteks ja soojavee tootmiseks vajalikuks soojuseks, mis juhitakse läbi boileri(te) ja akumulatsioonipaagi hoone tsentraalsesse kütte ja soojavee süsteemi.
Tagastatud soojusega kaetakse osaliselt hoone talve küttekulud ning soojavee valmistamise ja tsirkulatsiooni energiakulutused suvel.Toodetud soojuse arvelt tarbib hoone vähem soojust kaugküttest. Olenevalt kaugkütte- ja elektrivõrgust saadava energia hindadele, määratakse milline on majanduslikult põhjendatud soojuspumpade poolt väljastatav küttevee temperatuur. Soojaveesüsteemi antava vee temperatuur on >53*C. Antud temperatuuriga soojavee tootmiseks on vajalik soojuspumbast väljuva kütteveetemperatuur ~ 58*C, mistõttu pumba elektritarve suureneb oluliselt. Samas võimaldab antud temperatuuriga küttevesi ,,katta“ ka soojavee süsteemi ringluskaod ( s.h. soojavee tsirkulatsiooni) ning soojusvõrgust tarbitav energiakogus on 0- lähedane.
Väiksem elektrikulutus on siis kui soojuspumba baasil toimub vee eelsoojendus 40 – 43 *C-ni (soojusvõrgu baasil järelsoojendus 53*C). Sel juhul ei ole aga võimalik soojuspumpade baasil katta soojavee ringluskadusid, mille osa soojavee energiakulutustes on ~30%.
Kütteperioodi alguses ja lõpus on soojustagastusest saadav energiakogus suurem kui hoone kütteks ja soojavee eelsoojenduseks vajalik. Juhtides kogu soojuse küttesüsteemi tõuseb küttekontuuri temperatuur (sellega ka küttesüsteemi küttegraafik) põhjustades elamu osalise ülekütmise ning halveneb soojuspumba kasutegurit. Elamu ülekütmise vältimiseks paigaldatakse soojuspumba küttevee pealevoolu torule magnetklapp, mis vähendab küttesüsteemi antavat küttevee kogust ning suurendab otse soojavee eelsoojendisse antavat juhitavat küttevee kogust. Klapi töö juhtimine toimub välisõhu temperatuuri järgi (kaudselt ka päikse soojuskiirguse järgi).
Hoone internetis juhitav, tsentraalne soojustagastusega ventilatsioonisüsteem peab võimaldama ventilatsiooniseadme, soojuspumba, soojussõlme omavahelist automaatikaga ühildumist ja hoone keskseadme juhitavust interneti kaudu serveriga, kus säilitatakse andmeid ja mille kaudu saab hoone kütte ja ventilatsiooni parameetreid seadistada.
Soojustagastusseade (katusel/keldris) peab tagama stabiilse hõrenduse (150 Pa) seadme sisendusel olenemata elamust saadava õhuhulga suurusest.
Soojuspumpade sisse-/väljalülitamine kütteperioodil toimub kaskaadskeemi korral vastavalt pumpadesse siseneva külmaine temperatuurile. Soojuspumpade sisse-/väljalülitamine ülemineku kütteperioodil ja suvel toimub kaskaadskeemile vastavalt soojuspumpadest väljuva küttevee temperatuurile. Soojuspumpade sisse-/väljalülitamise seadmed on kohapeal muudetavad.
Küttevee ja külmakandja parameetrite (temperatuur ja rõhk) jälgimiseks tuleb paigaldada torustikele mõõteriistad.
Samuti toimub antud juhtimispuldi kaudu soojustagastusseadme avariisignaalide saatmine haldaja/hooldaja poolse esindaja mobiiltelefonidele või arvutitesse.
Soojuspumpade poolt toodetud soojusenergia mõõtmiseks paigaldatakse süsteemi soojusarvesti. Elektriarvesti monteeritakse ka soojustagastuseks kulutatud elektrienergia mõõtmiseks. Arvestades olemasolevate elektri- ja soojusvõrgust saadavate energia hindadega on soojustagastus süsteemi lihttasuvusaeg ~10 aastat. Arvestades riigipoolsete toetustega on tasuvusaeg ~5 aastat.
Lembit Ida,
Movek Grupp OÜ
Центральная система вентиляции зданий с рекуперацией тепла, управляемая через Интернет
Большинство объектов недвижимости в Эстонии, построенных до 1995 года (таких, как жилые дома, общественные или коммерческие здания) имеют естественную вентиляцию. Эффективность вентиляции естественной вытяжки зависит, главным образом, от разницы температур (удельного веса) воздуха в помещениях и снаружи, а также высоты вентиляционного канала. Чем ниже температура наружного воздуха и чем «выше» вентиляционный канал (в случае его достаточного поперечного сечения), тем лучшая «тяга» возникает при вентиляционном сообщении помещений здания. В помещениях нижних этажей здания «тяга» лучше, чем в помещениях верхних этажей. Помимо эффективности вытяжного канала, циркуляция воздуха в помещениях зависит и от условий притока воздуха в помещения.
На вентиляцию помещений влияет также работа отопительной системы. В тех помещениях, где происходит перетоп (свойственно именно «старой» системе отопления), обычно более сильная циркуляция воздуха. Более сильная циркуляция воздуха обусловлена высокими температурами воздуха, для контроля которых усиливают циркуляцию воздуха (открывая окна), и наоборот, в помещениях, которые при нормальной вентиляции не дотоплены, желаемые температуры воздуха достигаются ограничением циркуляции воздуха в помещениях.
Согласно исследованию «Строительно-техническое состояние и прогнозируемый срок службы крупнопанельных многоквартирных домов жилищного фонда Эстонии», проведённому строительным факультетом ТТУ /Таллиннского технического университета/ в 2009 году, циркуляция воздуха в квартирах примерно в 2-3 раза ниже необходимой. Повышение цены на теплоснабжение от энергоносителей и центрального отопления заметно увеличило число отремонтированных и утеплённых зданий, чему поспособствовало наличие государственных субсидий. Отремонтированные и утеплённые здания нуждаются в принудительной вентиляции для обеспечения соответствия микроклимата помещений здания требованиям стандарта EVS-EN 15 251:2007 по части циркуляции воздуха. Принудительная вентиляция обеспечивает надлежащую циркуляцию воздуха и стабильный микроклимат во всех помещениях здания.
В качестве примера можно привести следующую ситуацию: для циркуляции воздуха в жилых домах в соответствии со стандартом EVS 845-1:2004 Эстонии, необходимо 0,5 л/с «свежего» воздуха на 1 м² площади пола в жилой комнате и 0,71 л/с в спальне. При этом необходимая вытяжная тяга из WC составляет 10 л/с и из ванной комнаты 15 л/с. Количество воздуха, вытягиваемого из кухни, согласно стандарту составляет 20 л/с при наличии зонта кухонной вытяжки (т.е. устройство для вытяжки, установленное над плитой) и 40 л/с при его отсутствии.
Перевод циркуляции жилого дома с естественной вентиляции на принудительную предполагает установку клапанов свежего воздуха (fresh) на наружной стене или установку клапанов свежего воздуха на раме окна для обеспечения нормативной вентиляции. Степень вентиляции помещения здания зависит от деятельности пользователя помещения при организации вентиляции, в т.ч. от открытости клапанов труб fresh или клапанов свежего воздуха.
Движение воздуха в помещениях должно быть организовано таким образом, чтобы частично загрязнённый воздух помещений направлялся (переводился) бы в вентиляционный канал. Для обеспечения такого движения воздуха должны присутствовать воздушные зазоры под дверьми и при необходимости отверстия для приточного воздуха в стенах или дверях. До начала работы принудительной вентиляции следует проконтролировать исправность вентиляционных каналов (при необходимости почистить их), нанести на карту работающие вентиляционные каналы, чтобы выяснить, какие помещения здания обслуживают вентиляционные каналы.
Выдуваемый с помощью принудительной вентиляции вытяжной воздух содержит тепло, которое следует «словить» и направить на отопление здания и/или на производство горячей воды. Принудительную вентиляцию, вытяжной воздух которой используется для отопления здания и/или производства горячей воды, называют системой вентиляции с рекуперацией тепла. В случае системы вентиляции с рекуперацией тепла на крышу / в подвал здания устанавливается вентиляционное оборудование. В вентиляционном оборудовании имеется вентилятор, который обеспечивает стабильную вытяжку из помещения, вне зависимости от температуры наружного воздуха и местоположения помещения в здании. Помимо вентилятора в оборудовании имеются воздушные фильтры и охлаждающий воздушный калорифер для рекуперации тепла от вентиляционного воздуха.
Для сбора вентиляционного воздуха в оборудование для рекуперации тепла на крышу / в подвал монтируется изолированный воздуховод. До соединения воздуховода с вентиляционными трубами необходимо заново частично сложить стенки вентиляционной трубы, находящиеся на крыше, и закрыть её воздухонепроницаемым люком. Воздуховод соединяется с вентиляционными трубами. На места соединения воздуховодов и вентиляционных труб необходимо установить противопожарные клапаны и устройства, регулирующие расход воздуха. Охлаждающий калорифер выдуваемого воздуха вентиляционного оборудования через охлаждающий трубопровод соединяется с тепловым(и) насосом(ами) в тепловом узле.
До направления в наружный воздух рекуперация тепла вентиляции охлаждает вентилируемый воздух с 21*C до 5*C.
Рекуперация тепла функционирует таким образом, что из тепловых насосов в охлаждающие воздушные калориферы направляется водно-спиртовой или водно-гликолевый раствор, охлаждённый приблизительно до 0*C. Проходя через калорифер, температура раствора поднимается примерно до 3-5*C за счёт тепла, полученного от вентиляционного воздуха, и затем раствор направляется обратно в тепловые насосы. Тепловой(ые) насос(ы) превращает(ют) тепло, полученное от вентиляции, в тепло, необходимое для отопления здания и производства горячей воды, которое направляется через бойлер(ы) и аккумуляционный бак в центральную систему отопления и горячего водоснабжения здания.
За счёт рекуперированного тепла частично покрываются расходы на отопление здания в зимний период и приготовление горячей воды, а также расходы энергии на циркуляцию в летний период. За счёт произведённого тепла здание потребляет меньше тепла от центрального отопления.
Для цен на энергию, получаемую от сети центрального отопления либо электросети, определяется, какова экономически обоснованная температура сетевой воды, получаемой из тепловых насосов. Температура воды, получаемой из системы горячего водоснабжения, в случае центрального отопления составляет >53*C. Для производства горячей воды такой температуры необходима температура сетевой воды на выходе теплового насоса приблизительно 58*C, в результате чего существенно увеличивается электропотребление насоса. В то же время сетевая вода такой температуры позволяет «покрыть» оборотные потери системы горячего водоснабжения (в т.ч. при циркуляции горячей воды), и количество энергии, потребляемое из теплосети, близко 0.
Расход энергии меньше тогда, когда на базе теплового насоса осуществляется предварительный нагрев воды до 40-43*C (последующий нагрев на базе теплосети до 53*C). Однако в данном случае на базе тепловых насосов невозможно покрыть потери при обращении горячей воды, доля которых в затратах энергии составляет примерно до 30% – в зависимости от изоляции трубопровода.
В начале и в конце отопительного периода количество энергии, получаемое благодаря рекуперации тепла, больше, чем необходимо для отопления здания и предварительного нагрева тёплой воды. Температура (а с ней и отопительный график отопительной системы) отопительного контура, возглавляющего всю систему отопления, поднимается, обуславливая частичный перетоп жилого дома и снижая фактор полезного действия теплового насоса. Во избежание перетопа жилого дома на приточную трубу для сетевой воды теплового насоса устанавливается магнитный клапан, который сокращает количество сетевой воды, поставляемой в отопительную систему, и увеличивает количество направляемой сетевой воды, поставляемой непосредственно в нагреватель для горячей воды. Управление работой клапана осуществляется исходя из температуры наружного воздуха (косвенно исходя также из теплового излучения солнца).
Центральная система вентиляции здания с рекуперацией тепла, управляемая через Интернет, должна обеспечивать возможность согласования вентиляционного оборудования, теплового насоса, теплового узла с автоматикой и управляемость центрального оборудования здания посредством Интернет с помощью сервера, где хранятся данные, и через который можно настроить параметры отопления и вентиляции здания.
Оборудование для рекуперации тепла (на крыше/в подвале) должно обеспечивать стабильный подсос (150 Па) на входе оборудования, вне зависимости от количества воздуха, получаемого из жилого дома.
Включение/выключение тепловых насосов в отопительный период в случае каскадной схемы осуществляется в соответствии с температурой охлаждающего вещества, входящего в насосы. Включение/выключение тепловых насосов во время перехода на отопительный период и в летний период в случае каскадной схемы осуществляется в соответствии с температурой сетевой воды, выходящей из тепловых насосов. Устройства для включения/выключения тепловых насосов заменяемы.
Для отслеживания параметров (температура и давление) сетевой воды и хладагента на трубопроводы необходимо установить измерительные приборы.
С помощью данного пульта управления осуществляется также отправка аварийных сигналов оборудования для рекуперации тепла на мобильные телефоны или компьютеры представителя со стороны управляющего/обслуживающего.
Для измерения тепловой энергии, произведённой тепловыми насосами, устанавливается системный счётчик тепла. Для измерения электроэнергии, затраченной для рекуперации тепла, устанавливается также счётчик электроэнергии.
Учитывая существующие цены на энергию, получаемую из электро- и теплосети, простой срок окупаемости системы рекуперации тепла составляет ~10 лет. Учитывая государственные субсидии, срок окупаемости составляет ~5 лет.
Лембит Ида,
Movek Grupp OÜ