Умная вентиляция с датчиками присутствия: как это работает

Обычная механическая вентиляция чаще всего работает по заданному сценарию: включилась утром, выключилась вечером или постоянно поддерживает установленную производительность. Но потребность в свежем воздухе меняется буквально в течение дня.

Умная вентиляция решает эту задачу иначе: система ориентируется на реальную ситуацию в помещении и регулирует воздухообмен по показаниям датчиков. В результате воздух подается туда и тогда, где он действительно нужен, без постоянной работы оборудования на максимальной мощности. Такой принцип называют вентиляцией по потребности – Demand Controlled Ventilation, или DCV.

Как система понимает, что в комнате есть люди

Самый очевидный вариант – датчик присутствия. Он фиксирует человека в помещении и передает сигнал контроллеру. Автоматика меняет режим работы вентиляционной установки: например, увеличивает расход приточного воздуха или открывает регулирующий клапан конкретной зоны.

Но присутствие человека – только один из параметров. На практике системы вентиляции могут получать данные сразу от нескольких типов датчиков:

• присутствия или движения – показывают, используется помещение или нет;
• CO₂ – позволяют косвенно оценивать изменение количества людей и потребность в наружном воздухе;
• влажности – особенно полезны в ванных, санузлах и других влажных помещениях;
• температуры – помогают поддерживать заданные параметры микроклимата;
• VOC – реагируют на изменение концентрации летучих органических соединений.

Углеродный датчик при этом не стоит воспринимать как универсальный «датчик качества воздуха». ASHRAE отмечает, что концентрация углекислого газа может использоваться для управления вентиляцией в зависимости от присутствия людей, однако загрязнения, не связанные с количеством людей в помещении, необходимо учитывать отдельно.

Что происходит после сигнала датчика

Представим обычное утро дома. Ночью система поддерживала необходимый воздухообмен в спальнях. Люди проснулись и перешли на кухню. Датчики фиксируют изменение условий, после чего автоматика корректирует работу оборудования.

В упрощенном виде алгоритм выглядит так:

1. Датчик измеряет заданный параметр или фиксирует присутствие.
2. Контроллер получает сигнал и сравнивает его с установленным сценарием.
3. Автоматика изменяет производительность установки, положение клапана или другой регулирующей арматуры.
4. Когда потребность снижается, система возвращается к базовому режиму.

Причем регулирование не обязательно работает по принципу «включено – выключено». Производительность можно менять плавно: чем выше потребность помещения в воздухообмене, тем больше подача наружного воздуха.

Зачем это нужно в квартирах и частных домах

Главное преимущество – воздухообмен начинает соответствовать реальному режиму использования помещений.

В квартирах это особенно заметно ночью. Нет необходимости одинаково интенсивно подавать воздух в пустую гостиную и спальню, где находятся люди. Днем сценарий меняется: спальня пустует, зато используется кухня, кабинет или гостиная.

В частном доме разница может быть еще существеннее. Площадь больше, помещений много, а одновременно используются далеко не все. Гостевая комната может неделями оставаться пустой, кабинет нужен только днем, спальни – преимущественно ночью. Зачем обеспечивать для каждой зоны одинаковый расход воздуха круглые сутки?

Датчик присутствия и датчик CO₂ – не одно и то же

Эти устройства решают разные задачи, поэтому противопоставлять их не совсем правильно.

Датчик присутствия дает быстрый сигнал: человек вошел – помещение занято. Но он не показывает, один человек находится в комнате или десять. Кроме того, при выборе сенсора важно учитывать вероятность ложных срабатываний и, наоборот, ситуаций, когда присутствие не распознано.

CO₂-сенсор работает иначе. Концентрация меняется не мгновенно, зато ее динамика связана с количеством находящихся в помещении людей и интенсивностью воздухообмена. Поэтому CO₂ давно применяется как один из параметров для demand-controlled ventilation.

Где автоматическое управление особенно полезно

В жилых объектах сценарии довольно понятны. В ванной можно увеличить вытяжку при росте влажности, а затем вернуть ее к обычному режиму. В спальне – регулировать приток по CO₂ и присутствию людей. В гардеробной или гостевой – поддерживать минимальный воздухообмен, пока помещение не используется.

Автоматизация может применяться и в офисах, переговорных, учебных аудиториях, гостиницах и других помещениях с переменной загрузкой. Здесь эффект еще заметнее: переговорная на десять человек может несколько часов стоять пустой, а затем заполниться за пару минут. Постоянно подавать максимальный расчетный объем наружного воздуха просто не требуется.

Сам принцип автоматизации уже применяется и в современных вентиляционных решениях для дома: используются датчики температуры и влажности, электронное управление, регулируемые клапаны и интеграция с системой «умный дом».

Что важно предусмотреть при проектировании

Добавить датчик в уже спроектированную систему – еще не значит сделать ее умной. Сначала нужно определить, чем именно автоматика сможет управлять.

Если требуется независимая работа нескольких помещений, система должна быть зонирована. Понадобятся регулирующие клапаны, исполнительные приводы, контроллер и корректно подобранные воздухораспределительные устройства.

Нужно продумать и минимальный воздухообмен. Отсутствие людей не всегда означает, что подачу воздуха можно полностью прекратить: в помещении остаются источники влаги, запахов и других загрязнений.

Автоматика не заменяет правильный расчет

Датчики делают управление точнее, но не исправляют ошибки в проектировании. Если неправильно рассчитаны расходы воздуха, подобраны воздуховоды или расположены приточные и вытяжные устройства, автоматика сама по себе проблему не решит.

В первую очередь система должна обеспечивать расчетный воздухообмен и правильное распределение воздушных потоков. Для этого важны не только вентиляторы и контроллеры, но и решетки, диффузоры, клапаны и другие конечные устройства. Именно через них воздух поступает в помещения и удаляется из них. На эффективность системы влияют их тип, расположение и характеристики.

Поэтому умная система – это не набор датчиков и мобильное приложение. Это обычная рассчитанная вентиляция, которой добавили возможность видеть происходящее в помещении и менять режим работы без участия человека.