Възстановяване на топлина във вентилационните системи: принцип на работа и опции

В процеса на вентилация от помещението се използва не само отработеният въздух, но и част от топлинната енергия. През зимата това води до увеличаване на сметките за енергия.

За да се намалят ненужните разходи, без да се засяга обмяната на въздух, регенерирането на топлина в централизирани и локални вентилационни системи ще позволи. За възстановяване на топлинната енергия се използват различни видове топлообменници - рекуператори.

Статията описва подробно моделите на агрегатите, техните конструктивни характеристики, принципи на работа, предимства и недостатъци. Предоставената информация ще ви помогне да изберете най-добрия вариант за подреждане на вентилационната система.

Концепцията за възстановяване: принципът на работа на топлообменника

В превод от латински, възстановяването означава възстановяване или връщане. По отношение на реакциите на топлообмен, оползотворяването се характеризира като частично връщане на енергия, изразходвана за извършване на технологично действие с цел прилагане в същия процес.

Най- вентилационна система Принципът на възстановяване се използва за пестене на топлинна енергия.

По аналогия, охлаждането се възстановява при горещо време - топлите маси за подаване на топлина извеждат „работещите“ и температурата им намалява.

Процесът на оползотворяване на енергия се осъществява в рекуперационен топлообменник. Устройството осигурява наличието на топлообменник и вентилатори за изпомпване на многопосочни въздушни потоци. Използва се автоматична система за контрол на процеса и контрол на качеството на подаването на въздух.

Дизайнът е проектиран така, че захранващият и изходящият поток да са в отделни отделения и да не се смесват - възстановяването на топлината се осъществява през стените на топлообменника.

Разберете и разберете какво е възстановена вентилация ясна диаграма на циркулацията на въздуха ще помогне.

Чрез качулките във влажни помещения (тоалетна, баня, кухня) се получава изтичането на отработен въздух. Преди да тръгне, той преминава през топлообменника и оставя част от топлината. Доставеният въздух се движи в обратна посока, загрява се и влиза в дневните (+)

Целесъобразност на рекуператор при вентилация

Възможно е да се говори за възможностите за организиране на регенеративна вентилация чрез оценка на ефективността на системата и сравняване на нейните предимства с недостатъци.

Част от топлината се отвежда от изгорелия въздух и се прехвърля в инжектираните свежи струи, насочени вътре в помещението. Това ви позволява да намалите загубите на топлина до 70% (+)

Необходимостта от използване на рекуперация на топлина е най-актуална в сгради с принудително изпускане на въздух. По правило това са конструкции с ниска инерция, изградени по иновативни топлоизолационни технологии (къщи, изработени от сандвич панели, панели от газов силикат, блокове от пяна).

В такива сгради стените не акумулират добре топлината и естественият обмен на въздух е неефективен.

Проблемите с циркулацията на въздуха обаче са характерни и за „традиционните“ тухлени и бетонни сгради. Наличието на плътни топлоизолационни PVC прозорци блокира циркулацията с естествен порив - потокът от чист въздух спира, и вентилационни канали наклони или има тенденция към нула.

Решението на проблема с европрозорците е организирането на принудителна вентилация. Системата възстановява въздушния обмен, но в същото време загубите на топлина нарастват до 60%. И тук не можете да направите без термично възстановяване.

Ефективността на процеса на обмен се изразява в процент и показва количеството топлина, изразходвана от отработения въздух за загряване на свежия „приток“

Коефициентът на ефективност на възстановяването на топлината от вентилация

• 0% - отворен прозорец - в атмосферата се отделя топъл въздух, а студен въздух влиза вътре, понижавайки температурата в помещението;
• 100% - подаваният въздух се нагрява до температурата на "отработените газове" - технически невъзможно за изпълнение;
• 30-90% - приемлив параметър, възстановяването се счита за добро с ефективност от 60% или повече, ефективност над 80% - отличен топлопренос.

Ефективността на системата зависи от вида рекуператор, размерите на помещението и въздушния поток. Във всеки случай използването на регенеративна вентилация дори с ефективност от 30% е по-изгодно от нейното отсъствие. В допълнение към значителните икономии на енергийни ресурси, „възстановяването на топлината“ подобрява цялостния микроклимат в помещенията.

Недостатъци от използването на топлообменник:

1. Волатилността. Закупуването на ОВК оборудване е оправдано, ако консумацията на енергия е значително по-малка от неговата икономия след инсталиране на топлообменника.
2. Кондензация. Поради температурната разлика влагата може да се кондензира по стените на топлообменника. През зимата има вероятност от обледеняване, което е изпълнено с бързо намаляване на ефективността или повреда на топлообменника.
3. Шумна работа. Някои модели излъчват шум по време на работа. Ако през деня този недостатък не е особено забележим, тогава през нощта шумът е неудобен. Рекуператорите с подобрена изолация са тихи.

Високите първоначални инвестиции често се превръщат в основен аргумент срещу енергийно ефективната вентилация.

Препоръчително е да инвестирате в система, която се изплаща в рамките на 5-8 години. Моля, обърнете внимание, че за поддръжката на комплекса ще трябва да понасяте допълнителни разходи, например, периодична подмяна на вентилатори

Характеристики на различните видове топлообменници

Дизайнът на рекуператора определя схемата на потока на охлаждащата течност, ефективността на вентилационната система, енергийния клас и цената на оборудването. Използват се пет вида топлообменници: плоча, ротационни, топлинни тръби, камерни устройства и модели с междинен топлоносител.

Ламелен рекуператор - простота на дизайна

Основата на топлообменника е запечатана камера с много паралелни канали. Каналите са разделени от прегради - топлопроводими плочи, изработени от стомана или алуминий.

Вълнообразни плочи (60-70 парчета) са групирани в един блок, така че образуваните канали са разположени кръстосани един към друг - създадената турбулентност подобрява топлопреминаването (+)

Газовите потоци се движат един към друг, пресичат се в касетата на рекуператора, но не се смесват. Топлообменът се осъществява поради едновременното охлаждане и загряване на плочите от различни страни.

Предимства на кръстосания топлообменник:

• лекота на инсталиране и конфигуриране на оборудването;
• изключване на контакт на въздушни маси;
• достъпна цена и компактни размери;
• липса на триене и подвижни части.

Индикаторът за ефективност варира в диапазона от 40-70%.

Основният недостатък на модела на плочата е кондензацията, утаяване в изпускателния канал и образуването на лед през зимата. За да се размразява устройството, входящият поток се пренасочва, за да заобиколи топлообменника, а топлият изходящ поток стопя леда върху плочите.

В режим „размразяване“ не се спестява енергия, въздухонагреватели с мощност до 5 kW се използват за загряване на входящия въздух. Средната стойност на ефективността спада с 20% (+)

Има два начина за решаване на проблема:

1. Предварително загряване на входящия въздушен поток до температура, при която образуването на лед е изключено.
2. Рекуператор с хигроскопични целулозни плочи. Материалът абсорбира влагата от отработените въздушни маси и я пренася във входящите потоци.

При избора на кръстосан обменник трябва да се вземат предвид експлоатационните характеристики на плочите.

Техните характеристики зависят от материала на производство:

1. Алуминиево фолио - достъпна цена, но ограничена производителност през зимата. В допълнение, не се препоръчва за жилищни помещения поради изсушаване на въздуха. Модификации с алуминиев "пълнеж" - най-добрият вариант за бани и басейни.
2. Пластмасови прегради - подобни по цена на металните изделия, но се различават по подобрена ефективност на работа.
3. Целулозен топлообменник - предотвратяват замръзването и поддържат нормално съдържание на влага на закрито.

Хигроцелулозният рекуператор е най-икономичният и оптимален за вентилация на жилищни сгради.

Ротационен рекуператор - висока ефективност на системата

Топлообменникът е представен под формата на цилиндър, изпълнен със слоеве от гофриран метал. Докато комплектът барабани се върти, топли или студени струи въздух променят навлизане във всяко отделение.

Дизайн на ротационен топлообменник: въртящ се вал и два въздушни канала. Една секция на ротора се нагрява чрез „добив“, барабанът се превърта и топлината се пренасочва към студените маси, концентрирани в съседния канал (+)

Ефективността на топлопредаване се определя от скоростта на ротора, ефективността може да се регулира.

Аргументи "за" ротационен рекуператор:

• рекуперация на топлина до 65-90%;
• икономика консумация на енергия;
• частично компенсиране на влагата - можете да направите без овлажнител;
• период на изплащане - до 4 години.

Въпреки високата си ефективност, барабанният топлообменник не стана лидер сред подобни инсталации.

Минуси на вентилационната система:

1. Смес от замърсен въздух в притока. Чрез микроканалите, изпускателните и захранващите маси циркулират последователно, така че около 3-8% от „работещите“ се връщат обратно. Барабанът често предава миризмата на изходящ въздух.
2. Сложността на дизайна. Въртящите се части на ротора се нуждаят от редовна поддръжка и периодична подмяна. Подвижните елементи излъчват шум и вибрации по време на работа.
3. Висока цена. Цената за въртящите се модели е по-висока, отколкото за продуктите от плочи. Това се дължи на използването на сложна механика при проектирането на барабанния топлообменник.
4. Големи размери. Монтажът се извършва в просторна вентилационна камера.

Поради обемността, роторните растения се използват главно в промишлени предприятия.

За да се сведе до минимум смесването на въздушните потоци, ротационните рекуператори се допълват с междинни сектори - тук микроканалите се издухат с чист въздух, който влиза в изпускателния капак. Минусът на схемата е намаляване на ефективността (+)

Свързани топлообменници - модел Glycol

Поради своите конструктивни характеристики, регенериращият блок с междинен охлаждащ агент често се нарича свързван топлообменник или гликолов агрегат. Това е една от най-гъвкавите системи за рекуперация на топлина. Един топлообменник се разбива в захранващия канал, а вторият - в изпускателния.

В схемата на тръбопроводите има: циркулационна помпа, разширителен резервоар, въздушен клапан, контролер, температурен датчик, предпазен клапан, индикатор за налягане (+)

Принципът на работа. Гликоловият състав циркулира между топлообменниците. Температурата на охлаждащата течност се повишава поради нагрятия отстранен поток и след това топлинната енергия се прехвърля на чист въздух. Затворена система елиминира смесването на настъпващи въздушни маси.

Характеристики на работата на топлообменниците с охлаждаща течност:

• Ефективност - 45-55%;
• регулиране на ефективността с помощта на помпа - избира се скоростта на движение на антифриз;
• възможност за поставяне на канали за подаване и изпускане отдалечено един от друг (до 800 м);
• рекуператорът е монтиран вертикално или хоризонтално;
• при силен студ повърхността на топлообменника за отработените газове замръзва - появява се лед; използването на антифриз ви позволява да работите с рекуператора, без да прибягвате до размразяване;
• период на изплащане на системата - до 2 години;
• приемлива е комбинация от 1 качулка и няколко притока или обратно.

Обемът на изгорелия и входящия въздух трябва да бъде приблизително равен. Такива рекуператори обикновено се използват, ако притокът е токсичен или силно замърсен, когато смесителните потоци са неприемливи.

Камарно събрание - универсалност

Конструктивно камерен топлообменник е затворена кутия, разделена вътре от подвижен амортисьор. Отварящият дял определя работата на рекуператора.

Оттокът преминава по един канал, а притокът влиза във втората камера. В топлообменника топлите маси отопляват стените на първото отделение. След известно време клапата се движи и въздушният поток променя посоката

В резултат на това притокът се придвижва по топлите стени на първия канал и „рудникът“ загрява повърхността на втората камера. В определен момент дялът се връща обратно и цикълът се повтаря.

Предимства на камерата на топлообменния блок:

• Ефективност - 80-90%;
• в тандем с висококачествена топлоизолация разходите за отопление са сведени до минимум;
• лекота на инсталиране - помощта на специалисти ще е необходима при избора на параметрите на вентилационната инсталация;
• запазване на нивото на влажност;
• замразяването на системата е изключено.

Камерен рекуператор е отличен вариант за региони, в които за дълъг период от годината има значителен дисбаланс между вътрешната и външната температура.

Недостатъците на блока за рекуперация на топлина включват:

• необходимостта от редовна поддръжка на подвижни части;
• настъпващите въздушни струи частично се смесват - миризми и примеси могат да потекат обратно в сградата.

За да намалите сместа, системата е оборудвана филтър елемент, Въздухът става по-чист, но ефективността на рекуператора намалява.

Топлинни тръби - затворена система за топлообмен

Рекуператорът се състои от много медни или алуминиеви тръби, пълни с летлив материал, като фреон. Принципът на работа на тръбния топлообменник се основава на физически процеси - промяна в състоянието на вещество при нагряване.

Топлинната тръба е поставена вертикално - долният край на топлообменника в изпускателния канал, а горният - в канала за подаване на въздух. Изходящите потоци около края на тръбата - Фреон се загрява, кипи и се изпарява (+)

Газът се издига и отделя топлинна енергия на притока, след което фреонът се кондензира и тече надолу към рекуператора. Термичният цикъл се повтаря в кръг.

Технически и експлоатационни характеристики на тръбния топлообменник:

• ефективност на устройството - до 65%;
• безшумна работа поради липсата на подвижни елементи;
• простота на дизайна и непретенциозност в обслужването;
• плътност - малки размери и леко тегло;
• енергийна независимост - охлаждащата течност циркулира естествено;

Значително предимство е, че въздушните потоци на притока и връщането не са смесени.

Слабости на топлинните тръби:

• високо ниво на ефективност постигната с тесен температурен диапазон - при внезапно прегряване целият фреон се изпарява, а при недостатъчно нагряване скоростта на изпаряване се забавя;
• ниска якост на тръбата - промяна на формата или намаляване на налягането намалява работата на оборудването.

Тръбните рекуператори се използват в частно строителство, в административни, офис сгради и малки индустриални зони.

Методи за организиране на регенеративна вентилация

Възстановяването е оборудвано по един от начините: централно и децентрализирано. В първия случай вентилационните потоци от цялата стая преминават през топлообменника, във втория - от една стая.

Централизиран комплекс - устройство за обработка на въздух

Централизирана система е оборудвана на етапа на изграждане или основна модернизация на вентилационната система.

Избрана е принудителна инсталация с принудителен въздух и изпускателни газове (PVU) с вграден рекуператор. Основният критерий за избор е цялостното представяне на комплекса въз основа на целия обем въздух в конструкцията (+)

PVU с рекуператор осигурява достатъчна обмяна на въздух дори в къщи със запечатани прозорци. В същото време въздушните потоци се разпределят равномерно, без да създават чернови.

комплекс инсталации с принудителен въздух и изпускателни газове тип моноблок, оборудван с:

• феновете - денонощно подаване на чист въздух и излъчване на струи, наситени с въглероден диоксид;
• нагреватели - предварително загряване на притока;
• филтри - задържа прах и микрочастици;
• оползотворяване на топлината - Могат да се използват различни видове инсталации.

Функционалността на някои PVUs се разширява чрез таймер за забавяне, регулатор на мощността, сензори за ниво на влажност и др.

Случаят с моноблокови модели е покрит с звукопоглъщащ материал, така че работата на PVU става много тиха. Възможни са вертикални, хоризонтални и окачени версии на вентилационни блокове

Добре доказано рекуперативно моноблочно PVU производство: "Vents" (Украйна), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Местни единици - допълнение към съществуващата вентилационна система

За да се възстанови циркулацията на въздушните маси в операционната зала, са подходящи децентрализираните входове за въздух с рекуперация на топлина.

Те се блъскат във фасадата на сградата или са монтирани през прозорец. Основната им цел е да се подобрят захранваща вентилация в къщата.

В местните рекуператори са осигурени вентилатор и пластинен топлообменник. "Втулката" на входа е изолирана с звукопоглъщащ материал. Компактният контролен блок за управление на въздуха е разположен на вътрешната стена

Характеристики на децентрализираните вентилационни системи с възстановяване:

• производителност – 60-96%;
• ниска производителност - устройствата са проектирани да осигуряват обмен на въздух в помещения до 20-35 кв.м;
• достъпна цена и богат избор от единици, вариращи от конвенционални стенни клапани до автоматизирани модели с многоетапна филтрационна система и възможност за регулиране на влажността;
• лекота на инсталиране - за пускане в експлоатация не се изисква въздуховод, инсталирайте стенен клапан Можете да го направите сами.

Популярни производители на местни рекуператори: Прана (Украйна), O.Erre (Италия), виелица (Германия) Vents (Украйна), Aerovital (Германия).

Важни критерии за избор на вход за стена: допустима дебелина на стената, производителност, ефективност на рекуператора, диаметър на въздушния канал и температура на изпомпваната среда

Изводи и полезно видео по темата

Сравнение на естествена вентилация и принудителна система с възстановяване:

Принципът на работа на централизиран топлообменник, изчисляване на ефективността:

Проектиране и работа на децентрализиран топлообменник, използващ стенния клапан Prana като пример:

Около 25-35% от топлината напуска помещението чрез вентилационната система. Рекуператорите се използват за намаляване на загубите и ефективно оползотворяване на топлина. Климатичното оборудване ви позволява да използвате енергията на изразходваните маси за загряване на входящия въздух.

Има ли нещо за допълване или имате въпроси относно работата на различни вентилационни рекуператори? Моля, оставете коментари за публикацията, споделете опита си в експлоатацията на такива инсталации. Контактната форма се намира в долния блок.