Українські інновації у вентиляції

Доросла людина в стані спокою вдихає і видихає в середньому 7-8 літрів повітря на хвилину, що становить приблизно 11000 літрів повітря на день. Нормальне повітря в нашому середовищі складається з декількох газів: на 78% з азоту, на 21% — з кисню (мінімальна необхідна концентрація для людини — 19,5%), і 1% припадає на вуглекислий газ та інші домішки. При цьому повітря на видиху має близько 15 % кисню, тому близько 5% споживається при кожному вдиху і перетворюється на вуглекислий газ. Отже, людина використовує близько 550 літрів чистого кисню на день.

Смог, пил, викиди транспорту та промислових підприємств — усе це впливає на індекс якості повітря. У середньому протягом доби людина вдихає до 20 тисяч літрів повітря, разом із яким до організму потрапляють шкідливі речовини, що впливають на самопочуття. Це спонукає замислитися: якщо повітря зовні забруднене, чи набагато воно чистіше й безпечніше у приміщенні? На жаль, ні. Зазвичай у будівлях концентрація забруднюючих речовин у 2-5 разів вища, ніж на вулиці.

Людське дихання спричиняє високу концентрацію вуглекислого газу (СО₂), який суттєво впливає на гігієнічні параметри повітря в приміщеннях. Внаслідок високого рівня СО₂ у людини може з’явитися відчуття задухи, дискомфорт, головний біль, почервоніння та різь в очах, кашель. Надмірна концентрація вуглекислого газу в навчальних чи виробничих приміщеннях також спричиняє сонливість, втрату концентрації, погіршення когнітивних здібностей та сповільнення реакції. Якщо на вулиці рівень СО₂ становить 0,04-0,043%, то у приміщенні з людьми його рівень сягає більше 0,15%.

Сучасні способи утеплення будинків створюють ефект термоса. Пластикові вікна та двері є бар’єром на шляху природної вентиляції, яку ще називають «інфільтрацією повітря». Як наслідок — повітря в будинках та офісах застоюється, а це лише сприяє вдиханню шкідливих речовин та розповсюдженню бактерій і вірусів. Звичайне провітрювання малоефективне, оскільки в багатьох містах разом зі свіжим повітрям ззовні до кімнат потрапляють пил і ті ж таки шкідливі речовини. Пластик та випари з меблів, виготовлених із деревостружкових (ДСП) або деревоволокнистих (ДВП) плит, килими, лінолеум та ламінат на підлогах теж погіршують якість повітря, насичуючи його парами фенолів та інших шкідливих летких речовин.

Люди шукають різні способи підвищити якість повітря, зокрема застосовуючи очищувачі повітря, кімнатні рослини, ефірні олії, соляні лампи тощо, але сучасні вентиляційні системи залишаються найдієвішим способом забезпечити якість атмосфери вдома чи в офісі.

Очищення повітря вентиляційними системами

Глобально вирішити проблему забруднення повітря може лише комплексна державна та міжнародна політика. Один з прикладів такої співпраці на міжнародному рівні — Паризька кліматична угода, покликана стримувати рівень вуглекислого газу в атмосфері на безпечному рівні. При цьому забезпечити чисте повітря вдома чи в офісі(покладаючись на сучасні технології) має змогу багато хто з нас. Якщо до ХІХ століття вентиляція приміщень зводилася до природного провітрювання (інфільтрації), то сьогодні маємо різні типи вентиляційних систем, зокрема агрегати з рекуперацією. Рекуператори забезпечують здорову рециркуляцію повітря, при цьому зберігаючи температуру в приміщенні та запобігаючи надмірним витратам електроенергії.

Принцип дії пристрою полягає в тому, що тепло витяжного повітря (відпрацьоване повітря, яке виводиться назовні) використовується для підігріву припливного (свіже повітря, яке подається в приміщення). Цей спосіб значно ефективніший, ніж природне провітрювання, адже зберігає тепло у приміщенні, а відтак — зменшує витрати на опалення. Взимку через відкриті вікна втрачається до 30% тепла, а влітку до 70% спожитої електроенергії може використовуватися на кондиціонування приміщення. Тож у спекотні дні дія рекуператорних систем не менш ефективна, адже заощаджує енергію на охолодження повітря в кімнатах, що дозволяє користуватися кондиціонерами меншої потужності.

Кондиціонер — це кліматична техніка, яка охолоджує чи нагріває повітря, але не забезпечує його обмін. Повітря рухається по колу й змінює температуру, збалансовуючи вологість у приміщенні. Натомість рекуператор замінює, оновлює повітря й зберігає ту комфортну температуру, яка була створена кондиціонером чи системою опалення. Це і є основною відмінністю між приладами.

Найкраще, коли в приміщенні гармонізовано роботу кондиціонера чи системи опалення та рекуператора.

Львівська компанія «PRANA»

PRANA — одна з успішних українських компаній у галузі вентиляції, яка є автором і виробником низки сучасних енергоощадних технологій, зокрема й рекуператорів. Фахівці компанії також аналізують різноманітні технології енергозбереження, щоб впровадити їх у виробництво та гармонізувати життя людини чистим повітрям в домівках і офісах.

Діяльність компанії давно вийшла за межі України, мапа її представників наразі налічує 38 країн. Основний експорт — у країни Європи.

Розпочиналося все близько 20 років тому з групи приватних підприємців, які виготовляли безпечні для людини теплошумоізоляційні панелі на гіпсовій основі. Їх використовували для внутрішнього й зовнішнього утеплення, а також міжкімнатного поділу.

У своїй діяльності фахівці постійно зіштовхувалися з проблемами високої вологості у приміщеннях, появи плісняви та грибка. У пошуках ефективного рішення цієї проблеми вони зрозуміли, що основна причина — відсутність якісної вентиляції з рекуперацією. Це і спонукало їх розвиватися в цьому напрямку, що дало старт бізнесу з розробки і виробництва вентиляційних систем з рекуперацією. Згодом попит на їхні рекуператори перевищив запити на іншу діяльність. Так утворилася компанія PRANA.

Її девіз — «Дихай правильно». Філософія, яку компанія пропагує своєю діяльністю, націлена на енергозбереження, здоров’я людини, безвідходне виробництво та використання нешкідливих матеріалів і зводиться до ідеї гармонізації людини та природи.

Наразі близько мільйона людей у світі користується продукцією української компанії PRANA. Вона співпрацює і з вітчизняними, і з міжнародними партнерами. Співзасновник компанії Роман Кузич впевнений, що успіх залежить від наполегливості.

— На перших роках своєї діяльності ми зрозуміли, що якщо якісно виконувати свою роботу, фінансовий результат обов’язково буде.

Рекуператори повітря з мідним теплообмінником

Рекуператор PRANA — це інноваційна система припливно-витяжної вентиляції з рекуперацією тепла. Приток і витяжка повітря відбуваються одночасно без змішування повітряних потоків. Корпус вентиляційної системи виготовляють із харчового пластику, а теплообмінник — із міді. За словами Романа, саме це робить технологію PRANA унікальною:

— Наша компанія — єдина, яка використовує мідь як матеріал для виготовлення теплообмінника в рекуператорах. Оскільки ми пішли не лише шляхом енергозбереження та комфорту, а обрали ще й безпеку. Адже мідь споконвіку використовують як природний антисептик. На цьому матеріалі не живуть ні мікроби, ні бактерії. Окрім антисептичних властивостей, мідь також є ефективним матеріалом для передачі теплової енергії.

Рекуператори виготовляють в Україні, на Галичині, а деякі комплектуючі закуповують у Нідерландах, Австрії, Німеччині, Малайзії та Китаї. За словами виробника, експлуатаційний термін приладів — необмежений, а розрахунковий — близько 30-40 років. Перші рекуператори компанії, продані 15 років тому, ефективно працюють і досі. Діапазон цін — від бюджетних варіантів до більш дорогих. Приміром, рекуператор для побутового сектору коштуватиме від 300 до 900 євро. Споживання електроенергії таким приладом рівноцінне використанню лампочки — від 5 до 50 Вт. Ще однією суттєвою перевагою рекуператора PRANA є його ККД (коефіцієнт корисної дії — збереження тепла) — до 96%.

Тенденції у галузі вентиляції

Коли PRANA розпочинала свою діяльність і презентувала перші рекуператори на виставках, то викликала посмішку на обличчях скептиків. Адже на той момент активно розвивалися великі вентиляційні системи, конкурування з якими було справжнім викликом. Однак справа, яку PRANA започаткувала 15 років тому, наразі суттєво розвинулася й продовжує вдосконалюватися щороку. Роман вважає, що своїм успіхом вони завдячують клієнтам:

— Ця тенденція розвивається завдяки користувачам. До нас з роками зверталося все більше дилерів та партнерів саме тому, що їхні клієнти запитували, чи в них є PRANA. Ми розпочали із завоювання довіри у користувачів, і це спрацювало. Люди почали все більше цікавитися цією технологією.

Фахівці PRANA проводили тематичні лекції в університетах, поширювали інформацію через медіа та інтернет, аби донести до потенційних споживачів причини забруднення повітря та його негативний вплив на людину. Завдяки такій просвітницькій діяльності продукція PRANA стала впізнаваною та затребуваною.

Компанія регулярно оновлює та удосконалює свої прилади. Зараз PRANA випускає вже четверте покоління рекуператорів. Цьому сприяє зворотний зв’язок із користувачами, який для PRANA, як і на початку їхньої роботи, є цінним джерелом інформації. Відгуки враховують під час модернізації та покращення моделей, адже на досягнутому компанія зупинятися не планує. До того ж, на базі виробництва працює власна кліматична лабораторія, яка дає змогу тестувати та вдосконалювати наявні моделі рекуператорів та допомагає розробляти нові.

Зараз компанія випускає три серії рекуператорів: побутові, напівпромислові та промислові. У пристроях встановлені датчики вологи, температури, СО₂, які реагують на радон (радіоактивний газ), чадний газ та інші шкідливі речовини.

Компанія PRANA взяла участь у проєкті «Кліматичні інноваційні ваучери». Цю ініціативу ГО Greencubator реалізує разом із ЄБРР в рамках їхньої програми «Центр передачі технологій і фінансів у сфері зміни клімату» (FINTECC) за фінансування Європейського Союзу. Інноваційний ваучер від ЄС і ЄБРР допоміг підвищити ККД рекуператора PRANA до 96%, а також розробити інтелектуальний контролер та мобільний додаток, які дозволяють автоматично виставляти режими роботи рекуператора в залежності від концентрації вуглекислого газу, летючих речовин, тютюнового диму, вологості, присутності людей в приміщенні та багатьох інших факторів. Автоматизація завдяки «розумному» блоку управління робить рекуператори ще більш енергоефективними завдяки роботі саме в ті проміжки часу, коли цього потребують люди в приміщенні, і відсутності «холостого» пробігу. Роман зазначає, що завдяки цій співпраці компанія покращила свій імідж та зміцнила довіру до себе як на українському, так і на міжнародному ринку:

— Довіра партнерів, дилерів та однодумців, які у нас з’явилися після цього, частково була підкріплена підтримкою від Greencubator. Також завдяки нашій співпраці нам вдалося трохи розширити бюджет та детальніше звернути увагу на європейські вимоги до продукту, який ми виробляємо.

Клієнти

Клієнтоорієнтованість є пріоритетом компанії. Перед встановленням рекуператора фахівці намагаються максимально проконсультувати потенційного користувача. Вони досліджують середовище, в якому розташоване приміщення, що буде вентилюватися, та дізнаються, які проблеми необхідно вирішити. Роман пояснює, що це сприяє правильному комплектуванню обладнання для максимально ефективного очищення повітря:

— Рекуператори вирішують не тільки явні проблеми, такі як підвищена вологість, пліснява, грибок та забруднене повітря, а ще й банальні, проте не менш важливі питання: виспиться людина вночі чи ні, з яким настроєм прокинеться. Адже це є комфорт і здоров’я.

Анна Гринишин — власниця квартири у цокольному поверсі будинку у Львові, звернулася до компанії з проблемою плісняви у приміщенні. Через нестандартне розміщення у квартирі була постійна задуха та підвищена вологість, яка виникала через конденсацію повітря та капілярне підтягування вологи з землі. Роман розповідає, як вони допомогли Анні вирішити проблему з вологістю та пліснявою:

— Ті моменти, які стосуються конденсації, рекуператор вирішує — сто відсотків. Проблему капілярного підтягування все одно треба вирішувати завдяки гідроізоляції, але рекуператор дозволяє, принаймні, забрати всю симптоматику.

Окрім рекуператора, у квартирі Анни також встановлено кондиціонер. Разом ці системи створюють комфортне середовище. Вікна в приміщенні завжди зачинені. Власниця розповідає, що у звичайному провітрюванні вже немає потреби:

— Постійно працює рекуператор — і є постійно свіже повітря. Немає такої задухи, як була раніше, немає тої тухлості від плісняви. Тобто дихати можна вільно. А також тепер менший відсоток вологості, речі сохнуть. Немає такого, що лягаєш у вологу постіль. Це дуже енергоефективно, оскільки платіжка зменшилася, і ми задоволені.

Протягом року PRANA виготовляє близько 15 тисяч рекуператорів. Серед клієнтів є як мешканці будинків і квартир, так і комерційний, сільськогосподарський та соціальний сектори. Наприклад, одна з клієнток компанії, Тетяна Домашовець — власниця друкарні у Львові. Приміщення потребувало вентиляції, яка б забезпечила виведення повітря зі шкідливими речовинами від виробничого обладнання і водночас надходження чистого свіжого повітря для комфортної роботи працівників. Власниця друкарні розповідає, що зараз вони використовують рекуператор PRANA у різних режимах, залежно від часу доби.

За словами Романа Кузича, під час пандемії COVID-19 збільшилася кількість запитів із медичних закладів:

— Це запити з України, Італії, Польщі та інших країн. Оскільки з’ясувалося, що цей вірус на міді довше 4-х годин не живе (відповідно до американських лабораторних досліджень. — ред.).

Рекуператори PRANA мають висновок державної санітарно-епідеміологічної експертизи від 2019 року і європейський Гігієнічний атестат (Польща). Ці документи підтверджують, що пристрої відповідають усім вимогам і нормам безпеки, а Гігієнічний атестат, крім того, підтверджує правомірність експлуатації рекуператорів PRANA у медичних закладах.

На захисті довкілля

Теплові електростанції (ТЕС) досі є одним з основних джерел електроенергії у світі. Вугілля та природний газ спалюють для опалення та генерації електроенергії, а вуглекислий газ та інші викиди процесу спалювання забруднюють атмосферу та посилюють парниковий ефект, основний чинник антропогенної зміни клімату. Рекуператори PRANA зберігають до 96% тепла, яке втрачають звичайні вентиляційні системи, що дозволяє використовувати менше енергії для опалення. Таким чином зменшується використання викопних енергоресурсів, що сприяє зниженню концентрації парникових газів у атмосфері. За рахунок цього один рекуператор може скоротити викиди на 1134 кг СО₂ за рік. Загалом спільнота користувачів PRANA вже зменшила потенційні викиди СО₂ у світі на 169 000 тонн. Це одне із досягнень компанії, яким вона пишається найбільше.

Восени 2020 року керівництво компанії підписало угоду з компанією Meest про надання послуг доставки з нульовим рівнем викидів парникових газів. Суть послуги, яка називається «Зелена доставка», полягає в тому, що PRANA платитиме додатково 1 гривню до вартості доставки рекуператорів, а отримані кошти MEEST (до речі, теж бенефіціар програми «Кліматичні Інноваційні Ваучери») спрямує на проєкти нейтралізації вуглецевого сліду послуг з доставки, наприклад, висадку дерев.

Крім того, PRANA приймає назад усі рекуператори, які з будь-яких причин стали непотрібними користувачам. Здебільшого у таких випадках пристрої чи їхні складові потребують реставрації. Після налагодження рекуператори повертають у використання. Роман зауважує, що всі елементи, з яких складаються рекуператори, придатні до утилізації в будь-якій країні:

— Ми з великою радістю приймаємо це все назад, даємо йому нове життя — за умови, що пошкодження не мають механічний характер.

Дніпровська компанія «ВТС Комплект»

«ВТС Комплект» займається комерційною вентиляцією та виготовляє системи автоматизації вентиляції. Співзасновник Михайло Махлевич розповідає, що компанія утворилася в 2007 році як регіональне представництво європейської компанії VTS Group, де раніше працював Михайло та його колеги. Компанія розвивалася і вже наступного року запустила власну систему автоматизації вентиляції.

2014 року українська компанія взяла участь у внутрішньокорпоративному конкурсі, де українці внесли суттєву кількість пропозицій для поліпшення конструкції обладнання й здобули перемогу. Це дало поштовх для створення інноваційного та унікального проєкту Cardboard AHU. Це екологічний побутовий вентиляційний агрегат із високими показниками енергоефективності для централізованих систем повітрообміну. Максимальний ефект досягається завдяки ентальпійному рекуператору та авторській стратегії системи керування за низьких температур зовнішнього повітря. А корпус рекуператора виготовлений із міцного картону (англ. structural cardboard). Михайло Махлевич розповів, як усе починалося:

— Після перемоги в конкурсі я почав експериментувати з різними матеріалами для виробництва вентиляційного агрегата. Поділився ідеєю створювати пристрої із гофрокартону зі своїм другом, який є виконавчим директором підприємства із виробництва картонних упаковок. Він на експериментальному виробництві вирізав прототип за моїми ескізами, і це стало поштовхом для подальшого розвитку цієї ідеї.

Cardboard AHU отримав грант у рамках проєкту «Кліматичні інноваційні ваучери», реалізованого ГО Greencubator за сприяння Європейського банку реконструкції й розвитку та Європейського Союзу. «ВТС Комплект» почала співпрацювати з бюро промислового дизайну АRТКB над проєктуванням, прототипуванням і випробуванням агрегату. Михайло Махлевич зауважує, що зараз розробники перебувають на етапі підготовки до серійного випуску.

Пристрої Cardboard AHU — це унікальні агрегати на ринку. Основна особливість таких рекуператорів — корпус, виготовлений із конструкційних видів картону зі спеціальним водостійким покриттям. Використання сотового чи багатошарового гофрованого картону суттєво зменшує вартість агрегату, адже для побутових пристроїв виготовлення корпусу є найдорожчим і найбільш енерговитратним етапом. Ще одна перевага — це менша кількість викидів CO₂ під час виробництва цих систем, на відміну від тих, що створюють за класичною технологією (зі сталі та пластику).

— Сотовий картон — це дуже міцний та екологічний матеріал, який має шумоізоляційні властивості. Він не потребує великих енерговитрат під час виготовлення та обробки. А також його легко утилізувати чи піддавати вторинній переробці.

Мета розробників — зробити продукт, який буде доступний кожному. Ці вентиляційні агрегати розраховані на приватні домогосподарства та малий бізнес. За словами Михайла, дорогий продукт не може стати масовим. Саме тому вони шукали, як зменшити вартість вентиляційного агрегату без втрати його ефективності та якості.

У «ВТС Комплект» переконані: потенційні клієнти розуміють, що вони можуть отримати свіже повітря без пилу і протягів завдяки вентиляції, при цьому значно заощадивши сімейний бюджет на опаленні та кондиціонуванні.

Вентиляційні агрегати з сотового та гофрованого картону

Розробку механічного дизайну проєкту Cardboard AHU контролює технічний директор ARTKB Михайло Бабиченко. Він розповів, що створити Cardboard AHU стало справжнім викликом: необхідно було зробити те, на що до цього ніхто не наважувався:

— Це був дуже цікавий проєкт. Ми працювали над ним досить довго, оскільки у нас було дуже багато складних моментів з точки зору розробки продукту. Ми мали поєднати ті речі, що не поєднуються, чи ніколи до цього не поєднувались. Головний виклик цього завдання був у тому, щоб дійсно поєднати матеріал, що використовується для пакування, із пристроєм, який забезпечує вентиляцію приміщень.

Досвід в розробці глобальних продуктів спільно з бюро промислового дизайну ARTKB сприяв розвиткові прототипу вентиляційного агрегату. Михайло Махлевич розповідає, що завдяки їхнім порадам він багато переосмислив і звернув увагу на ті деталі, яким раніше не надавав значення:

— Світ стартапів відрізняється від будівельного ринку України, на якому працюю я. Тому у багатьох моментах наша співпраця була як просвітлення для мене. Крім основних своїх функціональних обов’язків (механічного дизайну, проєктування та розробки вузлів), вони (команда ARTKB) ще й суміжні ніші відкрили: як правильно готуватися до виходу на ринок та виробництва.

У сучасних утеплених будинках втрати енергії через вентиляцію становлять 40% і більше. За допомогою установки Cardboard AHU їх можна зменшити у 4 рази порівняно зі звичайним провітрюванням. Система фільтрів дає можливість захистити будинок від пилу, включаючи пилок рослин. Застосування ультрафіолетових ламп у рекуператорі знижує ризик розповсюдження вірусів усередині приміщень. Завдяки каркасу із картону, який має шумоізоляційні властивості, рекуператор можна комфортно використовувати вночі. Михайло розповів про функціональну схему вентиляційного агрегата:

— Серцем агрегата звісно є рекуператор. В цьому пристрої два потоки повітря — зовнішнього і внутрішнього — перетинаються один з одним і, не змішуючись, передають енергію. Якщо в приміщенні висока температура, а на вулиці в зимовий період — низька, то завдяки цьому енергообміну ми маємо на вході в приміщення температуру десь близько 16-18 градусів. І це вже є допустимим для комфорту.

В установці використовуються мотори постійного струму і високоефективні вентилятори. Ще одним функціональним елементом такого агрегата є фільтри, які мають різні габарити. Розробники мають на меті забезпечити однаковий термін експлуатації для всіх елементів. Отже, сервісне обслуговування власникам необхідно буде робити лише раз на рік.

Взаємодія з вологою

Існує стереотип, що волога має згубний вплив на картон. Проте «ВТС Комплект» переконує у протилежному. Адже існує чимало видів картону, які чудово взаємодіють із вологою і відштовхують її. Михайло також зауважує, що там, де передбачена висока конденсація, обов’язково відбувається обробка корпусу сучасними гідрофобними матеріалами, які захищають найбільш вразливі ділянки пристрою:

— У системі автоматизації передбачений так званий захист від протікання. В установці є датчик, який контролює, щоб не з’являлася волога у великій кількості. Тобто існує декілька ступенів захисту: матеріал, який сам по собі міцний, контроль параметрів тих зон, де може з’являтися волога, й додаткова обробка.

Внаслідок випробувань розробники дійшли висновку, що необхідно поєднувати різні типи картону, аби отримати максимально якісні показники корпусу.

Михайло Махлевич жартує, що вони навіть готові створювати експозиції на виставках із зануренням корпусів у акваріуми, аби продемонструвати вологостійкість матеріалу. А на запитання: «У чому інноваційність таких рекуператорів?» він відповідає так:

— Рекуператори виробляються десь з шістдесятих років минулого століття, але всі ці пристрої мають архаїчну конструкцію. Вони не орієнтовані на екологічність та на утилізацію. Що ми зробили? Ми використовуємо папір. Навіщо нам робити корпус із пластику, металу чи різних полімерів? Ми вирішили використовувати новий матеріал, і для нього зробити ефективну форму, ефективну конструкцію.

Плани

Зараз розробники мають лише прототипи вентиляційних агрегатів. Комплектуючі до них виготовляють у Херсоні, Дніпрі, а також імпортують із Кореї та Китаю. Михайло мріє про те, щоб серійне виробництво було повністю зосереджене в Україні:

— За натурою я — такий собі «улучшайзер». Якщо в мене з’являється можливість удосконалювати якісь продукти і творити соціальну користь — це дуже важливо для мене. Моя мета — щоб моя справа стала невеличкою сходинкою у технологічній революції, яка приведе людство до більш високого рівня (життя).

Експлуатаційний термін вентиляційних агрегатів — близько 10 років. Щоправда, до єдиного варіанту розробники ще не дійшли, оскільки існують прототипи з різними термінами служби:

— Або ми збільшуємо експлуатаційний термін корпусу за рахунок додаткової його обробки (але термін все одно буде обмежений через мембрану рекуператора), або термін служби корпусу агрегата буде менший, але його легко можна буде замінити й безпечно утилізувати. У будь-якому випадку вентиляційний агрегат можна буде використовувати від 5 до 12 років.

Наступний етап для «ВТС Комплект» — налагодження виробництва, адже і українські, і європейські компанії вже виявляють зацікавлення до продукту.

Михайло Махлевич переконаний, що наразі формується ринок, де побутовий вентиляційний агрегат стане незамінним:

— Це перспектива найближчих 5 років. Усе йде до того, що у кожній квартирі та будинку буде централізована чи децентралізована вентиляційна установка. У будь-якому випадку вентиляція буде надходити дозовано. Я вважаю, що в будинках має бути якісна вентиляція.