Система вентиляции - важнейшая подсистема общей системы управления климатом - решает три задачи. Первая - это поддержание химического состава воздуха, удаление углекислого газа и нагнетание кислорода в атмосферу помещения. Вторая задача - поддержание оптимальной влажности в помещении, удаление паров, возникающих в процессе жизнедеятельности человека, или же наоборот - добавление водяного пара при недостатке влажности. Третья задача вентиляции - поддержание заданной температуры в помещении. Рассмотрим подробно все эти три функции.

Для поддержания необходимого химического состава воздуха существуют несколько различных методов расчёта вентиляции. Известно, что в процессе своей деятельности, выполняя не очень тяжёлую физическую работу, человек потребляет 1 м³ воздуха в час, однако если воздухообмен будет равняться именно 1 м³ в час, то атмосфера в помещении будет некомфортной, а присутствие углекислого газа будет в значительной мере ощущаться. Поэтому стандартный норматив воздухообмена для офисных и жилых помещений - это 30 м³ на одного человека в час. В помещениях, где происходит интенсивная физическая работа или интенсивный газообмен, норма увеличивается до 60 м³ на одного человека в час. Такими помещениями с интенсивным газообменом являются, например, тренажёрные залы и бассейны. Однако во многих случаях сложно предсказать, какое количество человек будет находиться в данном помещении. Поэтому применяют другую методику расчёта.

Воздухообмен рассчитывают исходя из площади помещения и принимают равным 3 м³ воздухообмена в час на 1 м² помещения. Как мы видим, оба метода расчёта несовершенны и не могут предусмотреть всех ситуаций, которые возникают в жилом или офисном помещении. Например, в комнате переговоров, имеющей небольшую площадь, может сидеть как один, так и несколько десятков человек, причём находятся они в этом помещении ограниченное время. В этом случае при проектировании систем вентиляции проектировщик обязан заложить максимальное значение, которое получается при применении двух перечисленных выше методик. Однако это весьма нерациональный подход, поскольку на подогрев воздуха в вентиляции расходуется значительное количество энергии, которая может быть затрачена впустую, если людей в вентилируемом и помещении либо меньше, чем предполагал проектировщик, либо вообще нет.

Поэтому в системах «умного дома» вентиляцией управляют при помощи датчика концентрации углекислого газа. Иногда, в особо важных случаях, применяют второй датчик - датчик качества воздуха, который определяет содержание сигаретного дыма и неприятных запахов в воздухе помещения. Вентиляционную машину рассчитывают, исходя из максимального количества людей, которые могут находиться в помещении, а в воздуховод ставят специальные управляемые клапаны, которые ограничивают приток воздуха в те помещения, в которых людей нет.

Ещё одна функция вентиляции - поддержание влажности. Система вентиляции должна удалять из помещения лишнюю влагу или наоборот - повышать влажность в помещении, если она слишком низкая. Существующие нормы расчёта воздухообмена, которые исходят из количества человек, уже учитывают необходимое поддержание влажности. В помещениях обычно ставят датчик влажности, который даёт команду на включение увлажнителя или на интенсивное проветривание помещения, влажность в котором выше предельно допустимой. При этом система управления вентиляцией должна ориентироваться не только на влажность внутри помещения, но и на влажность наружного воздуха.

Системы вентиляции, как правило, снабжают только увлажнителями воздуха. Осушение воздуха применяется в редких случаях, поскольку эти системы крайне дороги. Однако в системах управления климатом таких объектов, как сауны и бассейны, осушители воздуха используют достаточно часто.

Ещё одна функция вентиляции - это управление температурой в помещении, для чего системы вентиляции оборудуются подогревателем воздуха. Внутри помещения имеются собственные источники тепла - люди, электронагревательные приборы, различная бытовая и офисная техника и другие источники тепла. В этом случае перед автоматикой стоит задача так подобрать температуру приточного воздуха, чтобы она учитывала наличие источников тепла в помещении и создавала комфортный микроклимат. Регулирование температуры воздуха в помещении при помощи систем вентиляции, а не кондиционирования позволяет значительно экономить энергетические ресурсы и делать климат в помещении гораздо приятнее. Однако такая система использует значительно более сложные алгоритмы регулирования.

Ещё одна задача, которая до недавнего времени при проектировании систем вентиляции рассматривалась мало, - это регулирование направления и скорости потоков воздуха в помещении. Система вентиляции, обеспечивающая необходимый воздухообмен, не должна создавать локальных потоков воздуха высокой скорости, которые будут ощущаться человеком как сквозняк. В то же время, поток воздуха не должен проходить напрямую от приточной решётки к вытяжной, чтобы в помещениях не создавалось застойных зон с повышенной концентрацией углекислого газа. Приточный и вытяжной потоки воздуха должны быть запроектированы таким образом, чтобы обеспечивать равномерное и качественное перемешивание воздуха в помещении без локальных застойных зон и завихрений.

По своему назначению все вентиляционные установки делятся на приточные и вытяжные. Приточная установка - это основной агрегат, который обеспечивает комфортный климат в помещении. Основным параметром системы приточной вентиляции является объём подаваемого воздуха при заданной разнице давления. Как правило, давление внутри помещения поддерживается системой вентиляции немного выше давления, существующего вне помещения, для того чтобы необработанный вентиляцией воздух не подсасывался в щели, не создавал сквозняков и не приносил неприятные запахи. Второй параметр, важный для системы вентиляции, - это разность температур между приточным воздухом и внешним, забираемым с улицы. Как правило, эта разность температур измеряется при максимальном объеме подаваемого воздуха. Разность температур приточного и забираемого воздуха измеряется в двух режимах - режиме нагрева приточного воздуха и режиме его охлаждения. Третий параметр – это потребляемая мощность в режиме нагревания и в режиме охлаждения. Ну и, наконец, последний параметр - это возможность регулирования влажности.

Вытяжная вентиляционная установка удаляет воздух из помещения и организует внутренние потоки воздушных масс в помещении. Именно за счёт правильного распределения вытяжных систем можно добиться равномерного проветривания без сквозняков и застойных зон. Также вытяжная система должна поддерживать постоянный уровень давления в помещениях с целью устранения подсоса воздуха извне.

Вытяжная установка в системе умный дом управляется только по одному параметру, а именно мощности вентилятора. Как правило, приточные установки бывают сблокированы в одну систему, и мощность вытяжной установки пропорциональна мощности приточной. Однако иногда в жилых квартирах устанавливается одна приточная установка и несколько канальных вытяжных вентиляторов. В этом случае система управления должна последовательно включать вентиляторы на необходимую мощность, чтобы поддерживать постоянное давление внутри помещения и правильно перераспределять потоки воздуха в соответствии с наличием людей.

Температура приточного воздуха поддерживается автоматически при помощи специальных подогревателя и охладителя. Как правило, температура для вентиляционной установки не равна той температуре воздуха, которую с пульта управления задаёт хозяин помещения. Необходимо учитывать тепловыделение источников в помещении и корректировать температуру на соответствующую величину.

Для подогрева приточного воздуха используются подогреватели - водяные и электрические. Электрические подогреватели используют нагревательный элемент, питаемый электроэнергией из сети дома. Водяные используют энергию горячей воды из системы отопления. Водяные теплообменники экономичнее электрических, однако они значительно дороже и сложнее в
эксплуатации.

Если температура наружного воздуха выше температуры в помещениях, то воздух, поступающий через вентиляцию, охлаждают при помощи канальных охладителей. Охладители могут подключаться к внешним блокам кондиционеров и обеспечивать эффективное удаление внутреннего тепла. Такие системы не создают сильных узконаправленных потоков воздуха, а охлаждают весь объём воздуха равномерно. В помещениях, оборудованных канальными охладителями
вместо внутренних блоков кондиционеров, люди болеют значительно реже. Однако на подогрев воздуха, а тем более на его охлаждение расходуется огромное количество энергии - как тепловой, так и электрической. Система вентиляции является основным потребителем энергии в доме, и поэтому конструкторы прилагают все усилия для того, чтобы это энергопотребление снизить.

Для экономии электроэнергии и улучшения климата в помещении в системе вентиляции применяется рекуперация воздуха. В настоящее время применяют несколько типов рекуператоров. Перекрёстно-точный или пластинчатый рекуператор представляет собой кассету, в которую потоки вытяжного и приточного воздуха проходят по каналам, разделённым листами из оцинкованной стали. Потоки не смешиваются, теплообмен происходит за счёт одновременного нагрева и охлаждения пластин с разных сторон. Пластинчатый рекуператор весьма распространён благодаря своей дешевизне и компактной конструкции, однако у него низкий коэффициент

Схема приточной вентиляционной установки для жилого помещения элитного класса с электрическим подогревом и канальным охлаждением и увлажнением.

полезного действия - он возвращает не более 50% тепла. Кроме того, в вытяжных каналах постоянно образуется конденсат, который может замёрзнуть и блокировать работу рекуператора - увлажнитель воздуха. Однако при его использовании в зимнее время следует помнить, что, если в помещении возникают застойные зоны, там может начаться выпадение излишней влаги.

Второй тип рекуператора - это устройство с промежуточным теплоносителем. В отходящий и в приточный потоки воздуха ставятся два радиатора теплообменника наподобие автомобильных, между которыми непрерывно циркулирует теплоноситель. Ступеней теплообмена может быть не одна, а несколько. Чем больше таких ступеней теплообмена, тем выше коэффициент полезного действия. Двухступенчатые рекуператоры с промежуточным носителем могут вернуть более 70% тепла. Кроме того, они не обмерзают. Их недостатки – высокая сложность, большие габариты и вес. В индивидуальном жилищном домостроении такой тип рекуператоров практически не применяются. Их ставят в основном в системы вентиляции крупных бизнес-центров и офисов на установки, имеющие производительность в десятки тысяч кубических метров в час.

Роторный рекуператор представляет собой цилиндр, одна половина которого находится в потоке приточного воздуха, а другая - в потоке вытяжного воздуха. Ротор приводится в быстрое вращение, и тепло от вытяжного воздуха поступает к приточному. Такой тип рекуператора достаточно эффективен и может иметь КПД около 50%. В некоторых случаях функции рекуператора и вентилятора берёт на себя одна и та же деталь. В этом случае агрегат получается достаточно компактным. Именно роторные рекуператоры нашли наиболее широкое применение в жилом строительстве. Следует отметить, что рекуператор не только экономит электроэнергию, но и делает климат в помещении более стабильным и приятным. Во многих вентиляционных установках, используемых в офисах и в жилых помещениях,   устанавливается дополнительный увлажнитель воздуха, следует включать только тогда, когда влажность падает ниже критической (как правило, ниже 15%) и выключать, как только влажность достигнет нормальной величины (30-40%). Работая в импульсном режиме, увлажнитель воздуха может поддерживать комфортную влажность в помещении, не образуя застойных зон и очагов сырости.