Недочеты и риски применения некоторых технических решений при проектировании систем вентиляции

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нет. Ни пред-, ни догревателя у меня нет.

 

Пока суть да дело, компания Condair на своих ресурсах представила новый вид (диффузионный, мембранный) адиабатического увлажнения. Позиционирует для домашнего канального использования:
На русском: https://condairhumilife.ru/ru/products/the-efficient-controlled-residential-ventilation-solution
Видео материал:
Прямо специально для forumhouse-a, где энтальпийным технологиям разве что гимн осталось посвятить.

Что показательно, возвращаясь к оценке гигиенической безопасности испарительного увлажнения, Condair одним из главных достоинств новой технологии позиционирует отсутствие контакта воздух - влажная поверхность. Стоимость увлажнителя в Швейцарии около 6.5 тыс. шв. франков. Это 3-ий тип увлажнителя серии HumiLife, наряду с классическими - паровыми и относительно новыми - форсуночными (>9 тыс. шв. франков в Швейцарии), которые Condair предлагает в качестве централизованных увлажнителей в быту.

 

Ну, если у вас дом хреновый в плане теплотехники (в нём действительно жарко летом), то пары киловатт мощности охлаждения может не хватить.

 

Небольшой эксперимент. Рядом в комнате находятся два измерителя CO2: один (эталонный) новосибирский от Тиона с шведским датчиком Sense Air, второй (исследуемый) - самый популярный в мире тайваньский измеритель CO2 (в РФ под именем Dadget и MasterKit)

Измерения за последние приблизительно 15 часов.

Эталонный от Тиона (среднее значение за период 588 ppm):


Исследуемый пр-ва Тайвянь (среднее значение за период 603 ppm):


Идентичные графики с разбросом 2-3%. Разница в колебаниях (тайваньский более остроконечный, может показаться даже, что более чувствительный) вызвана разными алгоритмами (временем) опроса датчиков. Оба датчика калибруются периодически в автоматическом режиме на уличные 400 ppm. Насчет атмосферного давления. Нет никакой разницы для целей вентиляции, какое действительное значение CO2 соответствует уличному воздуху (любое значение: 300, 400 и т. д. ppm). Критично превышение комнатного над уличным. Абсолютно все показатели оценки качества внутреннего воздуха привязаны к разнице дом-улице. Измерение же CO2 на улице - это тема Греты Тунберг.

 

Даджетовский может быть точным, но начать подвирать при приходе циклона или антициклона.
Собственно, можно понять на сколько, силами самого девайса - поиграв с "высотой". Иногда он точен, иногда врёт в ту или иную сторону. Барометра-то нет, давление важно для этого метода измерения.

Я рад за Грету, пусть она будет счастлива по жизни.
Но с воздухом - как с водой. Где-то нужна усиленная подготовка, где-то нет. Если в доме до леса можно доплюнуть, то соточка ppm пофигу, а если в городе окна в саже и на улице >600 постоянно, то наверное имет смысл нормы обмена превысить. Тем боллее если отопление без счётчика

 

В практических целях не важно. Американский производитель профессиональных измерителей Bapi пишет о таком влиянии (температуры и давления на точность измерения CO2), в целом позиционируя точность своих приборов за счет такой поправки.
https://www.bapihvac.com/application_note/effects-of-temperature-and-barometric-pressure-on-co2-sensors-application-note/

Вот расчетная формула:
ppm CO2 corrected = ppm CO2 measured * (Tmeasured*pref) / (pmeasured*Tref)

• pmeasured = Current pressure, in the same units as reference pressure (not corrected to sea level)
• Tref = reference temperature, usually 25°C, 77°F, converted to absolute (298.15 for °C, 536.67 for °F)
• Tmeasured = Current absolute temperature, °C + 273.15, °F +459.67
• pref = reference Barometric Pressure, usually sea level, 29.92 in Hg, 760 mm Hg, 1013.207 hPa or 14.6959 psi

И американцы приводят данные измерений за период с 2003 по 2011 г. метеостанции, ближайшей к головному офису компании, расположенного в городке на реке Миссисипи.

За рассматриваемый период, максимальные дневные колебания давления были зафиксированы 18.01.2005, что привело к возможным различным измеренным данным CO2 в 991 и 1026 ppm, при этом действительное значение CO2 составило 1000 ppm. За 8 лет наблюдений, самое высокое значение давления было зафиксировано 15.01.2005, ему соответствующее значение CO2 в 1029 ppm и самое низкое значение давления 26.10.2010, которому соответствовало значение CO2 в 954 ppm при том же референсном значении CO2 в 1000 ppm. Таким образом, максимальная измеренная погрешность в измерении CO2 за счет погодных колебаний составила около 5%.

Если учитывать схему и количество размещения датчиков в помещении (т.е. неравномерность распределения газа в помещении), погрешности расчетной формулы расхода воздуха от CO2 в установившемся режиме, просто грубые ошибки в подобных вычислениях, от которых, как мы видим, мир не переворачивается, то значимость такой поправки для целей вентиляции минимальна. Но производитель Bapi конечно интерпретирует результаты по-другому), упоминая о 50% значении от заявленной погрешности для типового NDIR - датчика. Математика прекрасна, как обычно.

При необходимости, результаты любого бытового датчика с логами (т.е. указанного тайваньского в т. ч.), можно поправить, используя данные метеостанции в месте нахождения.

Я вот немного грузанулся, так ли она счастлива на самом деле. Как влияет (значимость), если влияет, результаты автокалибровки абсолютно всех бытовых датчиков от самых бюджетных до самых дорогих на эталонное значение (например, 400 ppm), при ином действительном уличном значении CO2 (например, 420 ppm) на результат: CO2 (дом)-CO2 (улица). Именно эта разница критична для управления HVAC, а за CO2 (улица) отвечает Грета и этот показатель в формуле.

 

Это ещё одна причина лжи бытовых датчиков.

Пример:
Дом в лесу. Двуокиси углерода - 350. Датчик калибруется до 450 (в качестве нуля выставляется минимальное значение за некий период), в результате завышает на соточку.

А завышение на соточку - это преизроядное облегчение карманов домовладельца, т. к. за каждую 1000 кубов он платит 6 рублей. Или 5. И вы платите.

Москва или Мехико. На улице за 800 ppm.
Грета в трауре, белые медведи и панды рыдают и всё такое прочее.
Чтоб жить надо дуть, дуть, и ещё раз дуть. Но на показометре всё спокойненько. Для него 800 - 450.

 

По Москве на вскидку наихудшие показания, которые попадались, это около 500 ppm см. здесь:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2012EGUGA..14.2875P/abstract
Здесь https://habr.com/ru/company/tion/blog/389097/ CO2=450 ppm
@ВасссильВас, если не ошибаюсь, показывал около 350 ppm на проф. приборе.

Считаю наихудший сценарий при указанном фактическом CO2ул=500 ppm. При стандартном эталонном CO2ул=400 ppm, при одинаковом пропорциональном изменении CO2 в обоих случаях (вот именно этот факт вызывает у меня некоторое сомнение, нужно проверять, что именно так работает алгоритм измерителей) максимальная погрешность составляет (400-500)/500=-20%. Фактическое занижение CO2 на 20%. При управлении расходом воздуха по CO2 последует также 20% ошибочное занижение расхода воздуха.
Ошибка 20% - это меньше, чем, например, погрешность ПЦР-тестов диагностирования всем известной инфекции (на весенний период по крайней мере).

Роман, извините, но это нереальный сценарий. Подтверждение подобному значению желательно. 350-450 ppm со средним 400 ppm - это реальный сценарий.

Запустив в эксплуатацию систему мониторинга и оценки качества внутреннего воздуха, в которой CO2- измерение одно из ключевых, на сегодня вывод такой: в жилье максимально возможный расход воздуха приветствуется, если иные факторы (уличные загрязнения, термальный комфорт, шум и/или др.) не внесут свои ограничения. Банально на первый взгляд, но этот вывод ставит под сомнение целесообразность непосредственного управления расходом воздуха по CO2 в быту. Похоже на то, о чем говорят @Gaser, @DiJo, @vasisuil и другие, а именно о проектном расходе воздуха в быту.

Как используете или планируете использовать CO2 показания?

 

Метод однократного похода по улице не годен.
Всё самое вкусное в наших широтах происходит в самую жару. Она у нас в 100 случаях из 100 сопровождается штилем и смогом.
Что характерно, в это время абсолютную бесполезность показывает гравитационка и форточки. Даже в квартирах "на 2 стороны".
А обычно, внешняя вентиляция "от Греты" нам даёт 3 с гаком м/с и всяческих вихрей и вертикальных перемещений хватает на 146%

Я тут запустил Ёхель и решил в выходные открытиь тему про экономику вентилирования частного дома
И про экономию.
Вывод такой: В большинстве реальных сценариев использования систем, можно люто экономить, а дорогие датчики CO2 и дорогие приводы заслонок с дорогим монтажом не упёрлись.

 

Использование систем вентиляции с регулировкой подачи воздуха по показаниям СО2 в быту относится к категории "зачем просто, когда можно сложно". Можно еще усложнить, например управляя заслонками по показаниям О2 сенсоров остаточного кислорода. Мы же говорим, что бытовая система вентиляции должна работать всегда, даже в отсутствии жильцов в доме. Гораздо важнее было бы использовать сенсор СО-угарного газа как сигнализатор опасности в режиме "камин" приточно-вытяжной установки, когда воздух для горения поступает из помещения. Представьте ситуацию: горит открытый камин, воздух подается с избытком в режиме "камин" приточно-вытяжной установки. Происходит внезапное отключение электроэнергии. Делать нечего, все пошли спать оставив дрова в камине догорать... .

 

Справедливо, поэтому посмотрим тех, кто делал подобные измерения систематически.
Comparisons of particulate matter, CO, and CO2 levels in underground and ground-level stations in the Taipei mass rapid transit system, Yu-Hsiang Cheng*, Jhih-Wei Yan
Тайваньские ученые в период с августа по ноябрь 2010 делали замеры воздуха на 3-х транспортных терминалах (открытых и закрытых помещениях) столицы государства. Измеряли в том числе СО2.
Результаты ниже:

Вне зависимости от местоположения, времени и др. факторов, на всех открытых площадках (обозначено как OD на графике), значения CO2 находились в границах 441-457 ppm. В тоже время, другие показатели (pm2.5, pm10, CO) заметно колебались.

При этом, значение CO2 останется в пределах узкого интервала. Возможно, по причине стабильности этого параметра, CO2 не используют для динамической оценки качества уличного воздуха. Например, в Москве, в 2010-е годы замеры уличного CO2 производились на 5 станциях, сейчас от такой практики отказались.

 

Показания бытовых измерителей информативны, если не ограничиваться просто анализом >600 ppm плохо, иначе хорошо (что тоже по себе нормально для устройств стоимостью <$50). Сложность обычно возникает при обработке "сырых" данных - в математике. Демонстрирую результаты сегодняшних утренних опытов.

1. Считаю расход воздуха в комнате (однозональном помещении) по формуле, изложенной Вами. Расход эмиссии CO2 людьми в комнате не раскрываю для упрощения понимания. Расчетный уличный CO2=400 ppm. Результаты ниже:

Красным, значение CO2 в комнате, среднее за период 606 ppm, ему соответствующий расход воздуха (синим в куб. м/час) составляет 96 куб. м/час.

2. Считаю расход прямым способом. С помощью бюджетного китайского крыльчатого анемометра определяю среднюю скорость на приточной вентрешетке 1.7 м/с. Расчетным путем, для решетки АДН 300*100 определяю расход воздуха 1.7*0.027*0.63*3600=104 куб. м/час.

Оба способа с использованием бюджетных (low cost) измерителей дают приблизительно одинаковые результаты (около 100 куб. м/час). К примеру, можем оценить работу @Gaser, насколько корректен был его проектный расчет и @ВасссильВас - его рекомендации относительно выбора оборудования. Планировал 90 куб. м/час на помещение, получил приблизительно столько же. Отлично.

Также, я проверил гипотезу, что бытовые измерители (на примере тайваньского) пропорционально (на один и тот же коэффициент) повышают свое значение в зависимости от установленного уличного значения. Изменял настройки высоты для тайваньских измерителей. Так и есть, значения CO2 повышаются на коэффициент - отношение давления над уровнем моря к измеряемому давлению. Указанный факт позволил мне через ранее раскрытое математическое преобразование приблизительно оценить уровень уличного значения CO2 = 400 ppm * 96/104 = 370 ppm. С учетом всех погрешностей подхода, выбор значения CO2 в 400 ppm выглядит оправданным.

И т. д., и это только если говорить о классических вопросах вентиляции. Если говорить об интерпретации данных для оценки качестве воздуха, то возможности бытовых измерителей - значительны. Цена $50 и меньше за прибор себя оправдывает.

 

@Wiseeng,

Каждый лишний кубометр - грубо 1Вт мощности.
Перерасход в 100 кубов, прои тарифе в 5р = 4000 рублей в год.

Но лучше - по нормативу минимального обмена в отсутствие людей. Дешевле будет.
Казалось бы, что дешевле, однако цены (с работой) выводят окупаемость за горизонт.

Не надо объяснять, что таком режиме допустим только камин с закрытой топкой и загрузкой не более 3кг дров?
Что, кстати, ни фига не мало для современого дома. С 2,5кг дров современный камин выделяет до 10кВт тепла, что очень сильно превышает теплопотери дома, кроме самых лютых морозов
Очень сильно.

Посему мы имеем естественные снарии поведения - при работающем камине в умеренный мороз, будет приоткрыто окно.
При лютом морозе тяга будет такова, что инфильтрации хватит.
Для открытого камина и/или большого - отдельный подвод.

Но это не повод не ставить автономный датчик угарного газа (лучше с 10-летней батарейкой и сиреной) и дополнительную логику.
Например: "открыта заслонка камина = запрет на включение кухонного зонта прямого выброса".