Почему с роторным Komfovent зимой сухо: влажностный баланс и когда нужно увлажнение

Почему при работающем роторе гигрометр в спальне в январе показывает 18–22 %? Установка Komfovent ОТД-R работает, приток тёплый, а ротор возвращает часть влаги из вытяжки. Но установившуюся влажность в комнате задаёт баланс: сколько воды испаряется в квартире и сколько её теряется с воздухообменом. Ротор уменьшает потери, а чем суше вытяжка, тем меньше он возвращает.

Что происходит с наружным воздухом при нагреве до 22 °C

Относительная влажность показывает, насколько воздух близок к насыщению при своей температуре. Сколько в нём воды, показывает влагосодержание — граммы водяного пара на килограмм сухого воздуха. При нагреве влагосодержание остаётся прежним, а относительная влажность падает: тёплый воздух способен удержать больше пара.

Примем для зимнего воздуха относительную влажность 85 %: при −10 °C это около 1,5 г/кг. Если нагреть его до 22 °C и ничего не добавить, получится 9 %. Для 30 % при 22 °C нужно 4,9 г/кг, для 40 % — 6,5 г/кг. Разницу с наружным воздухом в 3,4–5,0 г/кг покрывают возврат влаги ротором и испарение воды в квартире: дыхание жильцов, готовка, душ, сушка белья, растения.

Поэтому влажность записывают вместе с температурой: 30 % при 18 °C — это 3,8 г/кг, а при 24 °C — 5,5 г/кг.

Влажностный баланс квартиры за один час

В установившемся режиме вода, которая испаряется в квартире, уходит наружу с выбросом. Если приток и вытяжка сбалансированы, воздух хорошо перемешан и другого воздухообмена нет, баланс записывается так:

W = G · (1 − ε) · (x_в − x_н), где

• W — поступление влаги в квартире, г/ч;
• G — массовый расход наружного воздуха, кг/ч: объёмный расход в м³/ч, умноженный на плотность около 1,2 кг/м³;
• x_в и x_н — влагосодержание воздуха в комнате и снаружи, г/кг;
• ε — влажностная эффективность ротора: какую часть разницы x_в − x_н он возвращает в приток. Если после ротора влагосодержание притока x_пр, то ε = (x_пр − x_н) / (x_в − x_н).

Возьмём квартиру 60 м² на двоих из нашей статьи о расходе воздуха и уровне CO₂: расчётный расход 110 м³/ч, то есть 132 кг/ч. Снаружи −10 °C и 85 % (допущение примера), в комнатах 22 °C. Сколько воды квартира должна выделять, чтобы держать заданную влажность, показывает таблица:

Значения ε в таблице условные. Без возврата для 30 % квартира должна испарять почти 11 литров в сутки — больше ведра. Ротор с ε = 0,5 сокращает эту цифру вдвое, но оставшиеся 5,4 литра должны дать жильцы и быт. Чем меньше воды испаряется на самом деле, тем ниже установится влажность при той же установке и том же расходе.

Сколько влаги возвращает конденсационный ротор ОТД-R

В серии ОТД-R стандартно стоит конденсационный алюминиевый ротор L/A. Исполнение SL/A тоже конденсационное, с увеличенной площадью поверхности и более высокой эффективностью.¹ Тип ротора виден в конце обозначения модели, например у ОТД-R-300-V-E-F7/M5-GTC-L/A из нашего раздела приточно-вытяжных установок.

Работает он так: вытяжной воздух проходит через часть матрицы, охлаждённую наружным воздухом, пар конденсируется на алюминии, а когда этот сектор поворачивается в поток притока, вода испаряется в приточный воздух.² Влага переносится на той части матрицы, которая холоднее точки росы вытяжки; ниже 0 °C пар оседает на ней инеем.

Точка росы зависит от влажности в комнате. При 22 °C и 30 % она около 3,6 °C, при 20 % — около −2 °C. Если остальное не меняется, то чем суше в комнате, тем ниже точка росы, тем уже диапазон температур матрицы, на котором пар конденсируется, и тем меньше возврат. Конденсационный ротор помогает меньше как раз тогда, когда в квартире уже сухо.

Для тепла у ОТД-R-300-V есть опорная точка из таблицы паспорта: при −25 °C на улице и вытяжке +20 °C с влажностью 30 % приток после ротора нагревается до 7,4 °C.³ Это 72 % доступного перепада температур, и эта цифра описывает только возврат тепла. Влажностная эффективность конденсационного ротора — отдельная величина, которая меняется с точкой росы вытяжки и наружной температурой, поэтому в баланс влаги 72 % подставлять нельзя. Чем ротор отличается от пластинчатого теплообменника, мы разбирали в отдельной статье.

При проверке баланса в реальной квартире учитывают ещё три обстоятельства:

• режим разморозки ротора и автоматическое снижение его скорости сразу после неё: оба состояния отмечаются значками на пульте GTC;⁴
• ремень привода: ослабленный ремень проскальзывает и замедляет ротор, поэтому при осмотре раз в полгода проверяют его натяжение и трещины;
• обводная вытяжка через канал E: этот воздух удаляется без рекуперации и уносит всю свою влагу.

Что измерить в морозную неделю

Ставить ли увлажнитель, решают по замерам при расчётном расходе и устойчивом морозе. Понадобятся:

1. Температура и относительная влажность в жилых комнатах утром и вечером, вдали от кухни, ванной и отопительных приборов. Если к автоматике GTC подключён датчик влажности, значения в помещении и в приточном канале можно вывести в информационные окна пульта.
2. Наружная температура и влажность за те же часы по данным ближайшей метеостанции.
3. Фактические расходы притока и вытяжки, измеренные на решётках, и скорость вентиляторов на пульте. Их сравнивают с проектом. Если в настройках GTC включён контроль производительности по CO₂ или влажности, скорость меняется сама, и замер делают с учётом этого режима.
4. Состояние ротора: вращается ли он, как часто включается разморозка, цел ли ремень.

Перевести замер при 22 °C во влагосодержание и точку росы поможет короткая таблица:

Расход и перекос потоков

Расход выше расчётного сушит квартиру. При неизменных влаговыделениях и условно постоянной ε рост расхода со 110 до 160 м³/ч уменьшает разницу влагосодержаний комнаты и улицы примерно на 31 %. Если установка постоянно работает на высокой скорости без причины, расход возвращают к расчётному и повторяют замер через несколько дней.

Опускать расход ниже расчётного ради влажности мы не рекомендуем. Вентиляция удаляет CO₂, запахи и влагу из ванной и кухни; в спальне на двоих при урезанном притоке углекислый газ к утру поднимется выше расчётного уровня.

Отдельно проверяют перекос. Если суммарная вытяжка, включая кухонный зонт и канал E, превышает механический приток, недостающий воздух поступает через неплотности и открытые окна мимо ротора. Такой воздухообмен увеличивает потери влаги.

Когда увлажнение закладывают в проект

Для жилых комнат в холодный период ГОСТ 30494-2011 задаёт оптимальную относительную влажность 30–45 % и допустимую — до 60 %. Если при расчётном и сбалансированном расходе, исправном роторе и обычной жизни квартиры влажность в мороз держится ниже 30 %, собственных источников влаги не хватает на этот воздухообмен. Тогда в проект включают увлажнение.

Недостающую влагу H, г/ч, оценивают по тому же балансу: H = G · (1 − ε) · (x_цель − x_сейчас). В нашем примере снаружи −10 °C, в комнате сейчас 22 °C и 20 % (3,3 г/кг), цель — 30 % (4,9 г/кг), G = 132 кг/ч. Если возврат ротором не учитывать (ε = 0), получится около 220 г/ч, или 5,2 л за сутки непрерывной работы. В сильный мороз дефицит больше: при −20 °C, тех же 85 % снаружи, тех же влаговыделениях и ε = 0 в комнате установится около 15 %, и до 30 % не хватит уже около 330 г/ч. Оценка идёт с запасом: с ростом влажности ротор возвращает больше влаги.

Есть два варианта: бытовые увлажнители в комнатах или канальный увлажнитель в приточном воздуховоде. Канальным удобно управлять от автоматики установки. Контроллер GTC установок ОТД управляет увлажнителем через аналоговый выход 0–10 В, ШИМ-выход или дискретный выход и принимает датчик влажности в помещении или в канале.⁵ Уставку влажности в помещении задают на пульте в меню «Комфорт». Производительность, место в воздуховоде, подвод воды и обслуживание канального увлажнителя определяют в проекте.

Допустимую уставку ограничивает место установки. Если ОТД стоит в отапливаемом помещении квартиры, при высокой влажности на наружных стенках её корпуса выпадает конденсат. При 22 °C в этом помещении граница — около 33 % при −10 °C снаружи, 29 % при −15 °C и 25 % при −20 °C.⁶ Значит, примерно при −14 °C и ниже цель 30 % рядом с установкой упирается в границу конденсата. Тогда уставку снижают так, чтобы влажность в помещении установки оставалась ниже этой границы для текущей наружной температуры, даже если она опустится под 30 % — нижний предел оптимума по ГОСТ. Увлажнять отдельные комнаты бытовыми приборами можно, но влага из них тоже доходит до помещения установки, поэтому влажность рядом с ОТД проверяют гигрометром.

От места установки зависит и расчёт производительности. Если увлажнённый воздух в помещение установки не попадает и влажность там не поднимается до границы, увлажнитель считают на целевую влажность при расчётной наружной температуре. В примере при расчётных −20 °C это около 330 г/ч. Если ОТД стоит в отапливаемом помещении квартиры, куда доходит увлажнённый воздух, худший режим — мороз около −14 °C, когда 30 % ещё допустимы: в том же примере это около 270 г/ч. В более сильный мороз уставка ниже, и нагрузка падает.

Итог для проекта: производительность увлажнителя на худший режим и, если ОТД стоит в отапливаемом помещении квартиры, предельная уставка по наружной температуре.