При отрицательных наружных температурах воздух характеризуется низкой абсолютной влажностью (не более 1 г/кг), поэтому подаваемый приточной установкой в помещение нагретый воздух имеет малое влагосодержание и малую относительную влажность — не более 10—20 %.
При отключении установки закрывается входной клапан, выключается вентилятор, и в зимнее время, если используется водяной теплообменник, система автоматического управления переводит приточную установку в дежурный режим, при котором через теплообменник устанавливается минимальный расход воды для предотвращения замерзания воды в трубках. Если наружный воздух достаточно холодный, то на внутренней поверхности входного клапана (на воздухозаборе) может установиться отрицательная температура. Так как вентилятор не работает, то из-за перепада температур внутри установки (включая воздуховоды) возможна циркуляция воздуха: приток теплого воздуха изнутри к входному клапану и отток охлажденного на его поверхности воздуха через установку по воздуховодам. В этом случае в неработающей установке может иметь место незначительное намораживание льда на внутренней поверхности входного клапана.
Если же в помещении имеются существенные влаговыделения, приточная установка содержит секцию увлажнения воздуха или работает в режиме рециркуляции, то в этом случае намораживание льда на клапане может быть довольно значительным и клапан может оказаться заблокированным при включении установки.
Каким образом входной клапан защищается от намораживания льда?
Для этого, во-первых, створки входного клапана делают утепленными: между двумя металлическими поверхностями створки прокладывают слой теплоизоляционного материала. Однако, несмотря на теплоизоляцию, теплота отводится по периметру створки и по корпусу клапана. Как вариант, створки клапана, выполненные из листового металла, покрываются теплоизолирующим материалом типа мягкой резины или пенополиэтилена и т. п.
Во-вторых, на край створки, соприкасающийся в закрытом состоянии с краем соседней створки, наклеивают мягкий материал типа резины (иногда со специальным покрытием). В закрытом состоянии клапана резина деформируется, и, кроме того, лед к ней не прилипает. В этом случае облегчается открытие обмерзшего клапана, поскольку за счет деформации резины лед откалывается от нее. Проблемы с открытием клапана могут возникнуть, только если льда наморожено много.
В-третьих, входной клапан при неработающей установке обогревают: между створками клапана (в местах их перекрытия) на всю их ширину устанавливают прямые ТЭНы, а их концы выводят в закрытые полости по бокам корпуса клапана. Электронагреватели включают перед открыванием клапана, они прогревают стыки створок, лед тает, и клапан может открываться. Недостатки этой конструкции в том, что электрические концы ТЭНов необходимо защищать от возможного контакта с механизмом привода створок и для обогрева ТЭНами требуется электрическая энергия, соответствующая низковольтная аппаратура, автоматика и т.д. Кроме тог, ТЭНы гигроскопичны: влага может проникнуть внутрь через уплотнении концов внутрь ТЭНов, выпуская утечки электричества, или она может пробить ТЭНы.
Наилучшей защитой входного клапана от намораживания льда является установка за секцией теплообменника или вентилятора воздушного клапана, нравитационного или с электроприводом. Если в установке используется секция увлажнения, то клапан должен находиться перед ней (если установка имеет циркуляционную секцию, то при неработающей установке рециркуляционный клапан должен быть закрыт). Если это гравитационный клапан, то под напором воздуха он открывается, а при неработающей установке закрывается. В этом случае при неработающей установке предотвращается возможный приток влажного воздуха к входному клапану, а внутри установки между закрытым дувшим клапаном и клапаном на выходе образуется замкнутый объем с небольшим влагосодержанием, за счет чего значительно уменьшается интенсивность замораживания льда на внутренней поверхности входного клала точная установка работает на горячей воде, то воздух за счет постоянного нагрева (дежурный режим) имеет в этой полости достаточно высокую температуру и очень малую влажность, вероятность намораживания становится еще меньше и установка дополнительный ТЭНов не требуется.
В случае работы приточной установки в режиме полной рециркуляции, если возвращающийся воздух имеет повышенную влажность, должен быть предусмотрен обогрев створок входного воздушного клапана.
Еще одна проблема связана с использованием в приточных установках водяных теплообменников при низких температура наружного воздуха. При работе теплообменника воздействующие параметры (температура наружного воздуха, температура горячей воды и т.д.) постоянно меняются и система управления должна отрабатывать соответствующие действия. При запуске установки, когда в теплообменник подана горячая вода, включен вентилятор и начинает открываться входной клапан, время полного открытия входного клапана должно быть гораздо больше постоянной времени срабатывания автоматики управления расходом горячей воды через теплообменник. В противном случае еще при запуске системы может быть заморожен водяной теплообменник особенно это касается медно-алюминиевых теплообменников, характеризующихся высокой теплопроводностью стенок медных трубок). Таким образом, нежелательно использоваться на входном воздушном клапане и на регулирующем расход горячей воды кране приводы с одинаковыми угловыми скоростями: привод на воздушном клапане должен поворачиваться в несколько раз медленнее. Кроме того, во время работы установки возможны изменения внешних (для установки) условий, приводящие к необходимости регулирования расхода горячей воды. Поскольку воздух нагревается от низких отрицательных температур, то небольшое изменение внешних условий выражается в значительных изменениях подводимой к установке тепловой мощности. Поэтому процесс управления расходом горячей воды должен повремени как можно более соответствовать внешним воздействиям: запаздывание может привести к катастрофическим последствиям для теплообменника, особенно медно-алюминиевого.
Решить эти проблемы можно, установив перед водяным теплообменником дополнительно электрический теплообменник, который должен включаться при низких отрицательных температурах и осуществлять предварительный подогрев приточного воздуха до безопасного уровня отрицательных температур (например, до —30…—25 °С). Для этого потребуется некоторый дополнительный расход электроэнергии (взамен некоторой части энергии горячей воды), которая является достаточно дорогой, особенно в приточных установках с большими производительностями по воздуху.
Можно также использовать известные схемы с перепуском воздуха: вентилятор приточной установки подбирается на несколько большую производительность, с тем чтобы после нагрева в водяном теплообменнике часть воздуха пускать на рециркуляцию. Таким образом, подмешивая теплый воздух к холодному наружному, можно повысить температуру воздуха, поступающего на теплообменник, и облегчить условия его работы.
