Recuperació de calor en sistemes de ventilació: principi i opcions de funcionament

En el procés de ventilació de l’habitació no s’utilitza només l’aire d’escapament, sinó que també forma part de l’energia tèrmica. A l’hivern, això comporta un augment de les factures d’energia.

Per reduir els costos innecessaris, sense perjudici del canvi d’aire, permetrà la recuperació de calor en sistemes de ventilació de tipus local i centralitzat. Per a la recuperació de l’energia tèrmica s’utilitzen diferents tipus d’intercanviadors de calor: recuperadors.

L'article descriu detalladament els models d'unitats, les seves característiques de disseny, els principis de funcionament, avantatges i desavantatges. La informació proporcionada ajudarà a triar la millor opció per organitzar el sistema de ventilació.

El concepte de recuperació: el principi de funcionament de l’intercanviador de calor

Traduït del llatí, recuperació significa devolució o devolució. Pel que fa a les reaccions d’intercanvi de calor, la recuperació es caracteritza com un retorn parcial de l’energia gastada en la realització d’una acció tecnològica amb l’objectiu d’aplicar-la en el mateix procés.

Dins sistema de ventilació El principi de recuperació s’utilitza per estalviar energia calorífica.

Per analogia, la refrigeració es recupera en temps calent: les masses de subministrament càlides escalfen la sortida “funcionant” i la temperatura disminueix.

El procés de recuperació d’energia es realitza en un intercanviador de calor de recuperació. El dispositiu proporciona la presència d’un element d’intercanvi de calor i ventiladors per bombejar fluxos d’aire multidireccional. S'utilitza un sistema automàtic per controlar el procés i controlar la qualitat del subministrament d'aire.

El disseny està dissenyat perquè els fluxos de subministrament i d’escapament estiguin en compartiments separats i no es barregin; la recuperació de calor es realitza a través de les parets de l’intercanviador de calor.

Comprendre i comprendre què és recuperació de la ventilació un esquema clar de la circulació de l’aire ajudarà.

A través de les campanes de les habitacions humides (vàter, bany, cuina), es produeix la sortida d’aire d’escapament. Abans de sortir, passa per l’intercanviador de calor i deixa una mica de calor. L’aire subministrat es mou en el sentit contrari, s’escalfa i entra a les sales d’estar (+)

Expedició d’un recuperador en ventilació

Es pot parlar de la viabilitat d’organitzar ventilació regenerativa avaluant l’eficàcia del sistema i comparant els seus avantatges amb els inconvenients.

Una part de la calor es pren de l’aire d’escapament extret i es transfereix als dolls injectats frescos dirigits a l’habitació. Això permet reduir la pèrdua de calor fins a un 70% (+)

La necessitat d’utilitzar la recuperació de calor és més rellevant en edificis amb sortida d’aire forçada. Per regla general, es tracta d’edificis de poca inèrcia construïts amb innovadores tecnologies d’aïllament tèrmic (cases fetes de panells sandvitxos, panells de silicats de gas, blocs d’escuma).

En aquests edificis, les parets no acumulen bé calor, i l’intercanvi d’aire natural és ineficaç.

Tanmateix, els problemes de circulació de l'aire també són característics dels edificis de formigó i maó tradicionals. La presència de finestres de PVC aïllant la calor estreta bloqueja la circulació amb un desig natural: el flux d'aire fresc s'atura i el conducte de ventilació s’inclina o tendeix a zero.

La solució al problema de les finestres europees és l’organització de la ventilació forçada. El sistema restableix l’intercanvi d’aire, però al mateix temps, la pèrdua de calor augmenta fins al 60%. I aquí no es pot prescindir de la recuperació tèrmica.

L’eficiència del procés d’intercanvi s’expressa en un percentatge i mostra la quantitat de calor que es gasta de l’aire d’escapament per escalfar el “flux” fresc.

El factor d'eficiència de la recuperació de calor de ventilació:

• 0% - finestra oberta: l’aire càlid s’elimina a l’atmosfera i l’aire fred entra a dins, baixant la temperatura a l’habitació;
• 100% - l’aire de subministrament s’escalfa a la temperatura del “escape” - tècnicament impossible d’aplicar;
• 30-90% - un paràmetre acceptable, la recuperació es considera bona amb una eficiència del 60% o més, l'eficiència superior al 80% - excel·lent transferència de calor.

L’eficàcia del sistema depèn del tipus de recuperador, de les dimensions de l’habitació i del flux d’aire. En qualsevol cas, l’ús de ventilació regenerativa fins i tot amb una eficiència del 30% és més rendible que la seva absència. A més d'un important estalvi en recursos energètics, la "recuperació de calor" millora el microclima interior general.

Desavantatges d’utilitzar un intercanviador de calor:

1. Volatilitat. La compra d'equips de climatització es justifica si el consum d'energia és significativament inferior al seu estalvi després d'instal·lar l'intercanviador de calor.
2. Condensació A causa de la diferència de temperatura, la humitat es pot condensar a les parets de l'intercanviador de calor. A l’hivern, hi ha una possibilitat de glaçar, que està carregada d’una ràpida disminució de l’eficiència o el fracàs de l’intercanviador de calor.
3. Treball sorollós Alguns models emeten zumbits durant el funcionament. Si durant el dia aquest inconvenient no es nota especialment, a la nit el soroll és incòmode. Els recuperadors amb aïllament millorat són tranquils.

Les inversions inicials elevades sovint es converteixen en l’argument principal contra la ventilació eficient d’energia.

És aconsellable invertir en un sistema que pagui dins dels 5-8 anys. Tingueu en compte que per al manteniment del complex haurà de suportar despeses addicionals, per exemple, la substitució periòdica dels ventiladors

Característiques de diferents tipus d’intercanviadors de calor

El disseny del recuperador determina el patró de flux del refrigerant, l'eficiència del sistema de ventilació, la classe d'energia i el cost dels equips. S'utilitzen cinc tipus d'intercanviadors de calor: placa, rotatiu, canonades de calor, dispositius de cambra i models amb un suport de calor intermedi.

Recuperador lamel·lar: senzillesa d’un disseny

La base de l’intercanviador de calor és una cambra segellada amb molts conductes paral·lels. Els canals estan separats per envans - plaques tèrmiques d’acer o alumini.

Les plaques en forma d’ona (60-70 peces) s’agrupen en un bloc de manera que els canals formats estan situats entre si, la turbulència creada millora la transferència de calor (+)

Els fluxos de gas es desplacen cap a l’altre, s’entrecreuen al casset del recuperador, però no es barregen. L’intercanvi tèrmic es realitza a causa del refredament i escalfament simultanis de les plaques de diferents costats.

Avantatges de l'intercanviador de calor creuat:

• facilitat d’instal·lació i configuració d’equips;
• exclusió del contacte de masses d’aire;
• dimensions assequibles i compactes;
• falta de fregament i peces mòbils.

L’indicador de rendiment varia entre el 40 i el 70%.

L’inconvenient principal del model de placa és l’assentament de condensació al conducte d’escapament i la formació de gel a l’hivern. Per descongelar la unitat, el corrent entrant es redirigeix ​​per evitar el bescanviador de calor, i el corrent càlid sortint fon el gel a les plaques.

En el mode "descongelació", no es produeix l'estalvi d'energia, els escalfadors d'aire amb una potència de fins a 5 kW s'utilitzen per escalfar l'aire entrant. El valor mitjà de l'eficiència baixa un 20% (+)

Hi ha dues maneres de resoldre el problema:

1. Preescalfem el flux d’aire entrant fins a una temperatura a la qual s’exclou la formació de gel.
2. Recuperator amb plaques de cel·lulosa higroscòpica. El material absorbeix la humitat de les masses d’aire d’escapament i la transfereix als fluxos entrants.

A l’hora d’escollir un intercanviador creuat, s’han de tenir en compte les característiques operatives de les plaques.

Les seves característiques depenen del material de fabricació:

1. Paper d’alumini - cost assequible, però amb un rendiment limitat a l’hivern. A més, no es recomana en locals residencials a causa de l’assecat a l’aire. Modificacions amb "farcit" d'alumini: la millor opció per a banys i piscines.
2. Particions de plàstic - similar al preu dels productes metàl·lics, però difereix per la seva eficiència en el treball.
3. Intercanviador de calor de cel·lulosa - evitar la congelació i mantenir el contingut d'humitat normal a l'interior.

El recuperador d’hiprocelulosa és el més econòmic i òptim per a la ventilació d’edificis residencials.

Recuperador rotatiu: alta eficiència del sistema

L’intercanviador de calor es presenta en forma d’un cilindre ple de capes de metall corrugat. A mesura que el kit del tambor gira, els dolls d'aire calents o freds entren alternativament a cada compartiment.

Disseny d'intercanviador de calor rotatiu: eix de gir i dos canals d'aire. Una secció del rotor s'escalfa mitjançant la mineria, el tambor es desplaça i la calor es redirigeix ​​a les masses fredes concentrades al canal adjacent (+)

L’eficiència de transferència de calor està determinada per la velocitat del rotor, i es pot ajustar l’eficiència.

Arguments recuperador rotatori "per":

• recuperació de calor fins al 65-90%;
• rendibilitat consum d'energia;
• compensació parcial d’humitat - es pot fer sense un humidificador;
• període de devolució - fins a 4 anys.

Malgrat la seva gran eficàcia, l'intercanviador de calor del tipus tambor no es va convertir en un líder entre instal·lacions similars.

Contres del sistema de ventilació:

1. Una barreja d’aire contaminat a l’afluència. A través dels microcanals, les masses d’escapament i subministrament circulen alternativament, de manera que es retorna al voltant del 3-8% de la producció. El tambor transmet sovint l’olor de l’aire sortint.
2. La complexitat del disseny. Les parts rotatives del rotor necessiten un manteniment regular i una substitució periòdica. Els elements en moviment emeten sorolls i vibracions durant el funcionament.
3. Alt cost. El preu per als models rotatius és superior al dels productes de placa. Això es deu a l’ús de mecànics complexos en el disseny de l’intercanviador de calor del tambor.
4. Mides grans. La instal·lació es realitza en una àmplia cambra de ventilació.

A causa de la grossesa, les plantes de rotor s'utilitzen principalment en empreses industrials.

Per minimitzar la barreja de fluxos d'aire, els recuperadors rotatius es complementen amb sectors intermedis: aquí es bufen els microcanals amb aire fresc, que entra a la campana d'escapament. El menys de l'esquema és una disminució de l'eficiència (+)

Intercanviadors de calor: model Glycol

A causa de les seves característiques de disseny, sovint es coneix com a un intercanviador de calor acoblat o una unitat de recuperació amb un refrigerant intermedi. Aquest és un dels sistemes de recuperació de calor més flexibles. Un intercanviador de calor s'estavella al conducte de subministrament i el segon a l'escapament.

En el règim de canonades hi ha: una bomba de circulació, un dipòsit d'expansió, una vàlvula d'aire, un controlador, un sensor de temperatura, una vàlvula de seguretat, un indicador de pressió (+)

El principi del treball. La composició glicòlica circula entre els intercanviadors de calor. La temperatura del refrigerant augmenta a causa del flux eliminat escalfat i, a continuació, l’energia tèrmica es transfereix a l’aire fresc. Un sistema tancat elimina la barreja de masses d'aire pròximes.

Característiques dels intercanviadors de calor amb refrigerant:

• Eficiència - 45-55%;
• ajust de l’eficiència amb l’ajuda d’una bomba: es selecciona la velocitat del moviment anticongelant;
• la capacitat de col·locar els conductes de subministrament i d’escapament remotament els uns dels altres (fins a 800 m);
• el recuperador es munta verticalment o horitzontalment;
• a les gelades severes, la superfície de l’intercanviador de calor d’escapament es congela; apareix gel; l’ús d’anticongelant permet operar el recuperador sense recórrer al descongelament;
• període de devolució del sistema: fins a 2 anys;
• s’accepta una combinació d’1 caputxa i diversos ingressos o viceversa.

El volum d’escapament i aire d’entrada ha de ser aproximadament igual. Aquests recuperadors se solen utilitzar si l’entrada és tòxica o està fortament contaminada quan els fluxos de barreja no són acceptables.

Assemblea de Cambres: versatilitat

Estructuralment, l'intercanviador de calor de la cambra és una caixa tancada, dividida a l'interior per un amortidor mòbil. La partició d’obertura determina el funcionament del recuperador.

El flux de sortida passa al llarg d’un canal i l’entrada entra a la segona cambra. A l'intercanviador de calor, les masses càlides escalfen les parets del primer compartiment. Al cap d’un temps, l’aleta es mou i el flux d’aire canvia de direcció

Com a resultat, l’entrada es desplaça per les parets càlides del primer conducte i la “mineria” escalfa la superfície de la segona cambra. En un moment determinat, la partició es torna a recuperar i el cicle es repeteix.

Avantatges de la unitat d'intercanvi de calor de la cambra:

• Eficiència - 80-90%;
• en conjunt amb aïllament tèrmic de gran qualitat, es redueixen els costos de calefacció;
• facilitat d’instal·lació: caldrà l’ajuda d’especialistes a l’hora de triar els paràmetres de la instal·lació de ventilació;
• preservació del nivell d’humitat;
• queda exclosa la congelació del sistema.

Un recuperador de cambres és una excel·lent opció per a les regions on, durant un llarg període de l'any, hi ha un desequilibri significatiu entre les temperatures interiors i exteriors.

Els desavantatges de la unitat de recuperació de calor inclouen:

• la necessitat de manteniment regular de les peces mòbils;
• Els dolls d'aire que provenen parcialment es barregen; les olors i les impureses poden tornar a l'edifici.

Per reduir la barreja, el sistema està equipat element de filtre. L’aire es torna més net, però l’eficiència del recuperador disminueix.

Tubs de calor: sistema d'intercanvi de calor tancat

El recuperador consisteix en molts tubs de coure o alumini farcits d’un material volàtil, com el freó. El principi de funcionament d’un intercanviador de calor tubular es basa en processos físics: un canvi en l’estat d’una substància quan s’escalfa.

El tub de calor es col·loca verticalment: l'extrem inferior de l'intercanviador de calor al conducte d'escapament i la part superior del conducte d'aire de subministrament. Els fluxos sortints cap al final del tub - el freó s'escalfa, bull i s'evapora (+)

El gas s’eleva i desprèn l’energia tèrmica a l’afluència, després del qual el freó es condensa i baixa al recuperador. El cicle tèrmic es repeteix en cercle.

Característiques tècniques i operatives de l'intercanviador de calor tubular:

• eficiència del dispositiu - fins al 65%;
• funcionament silenciós a causa de l’absència d’elements mòbils;
• senzillesa del disseny i la pretenció en el servei;
• compacitat - dimensions reduïdes i pes lleuger;
• independència energètica - el refrigerant circula de manera natural;

Un avantatge significatiu és que els fluxos d’aire de l’entrada i el retorn no es barregen.

Debilitats de les canonades de calor:

• alt nivell d’eficiència aconseguit amb un rang de temperatures estret; amb un sobreescalfament sobtat, tot el freó s’evapora i, amb un escalfament insuficient, la intensitat de vaporització s’alenteix;
• força baixa del tub - un canvi de forma o despresurització redueix el rendiment de l'equip.

Els recuperadors tubulars s’utilitzen en la construcció privada, en edificis administratius, d’oficines i petites zones industrials.

Mètodes d’organització de la ventilació regenerativa

La recuperació està equipada d’una de les maneres: centralitzada i descentralitzada. En el primer cas, els fluxos de ventilació de tota l’habitació passen per l’intercanviador de calor, en el segon - d’una habitació.

Complex centralitzat: unitat de maneig d’aire

Un sistema centralitzat està equipat en l’etapa de la construcció o la modernització important del sistema de ventilació.

S'ha seleccionat una instal·lació d'aire i fuita forçada (PVU) amb recuperador incorporat. El principal criteri de selecció és el rendiment global del complex basat en tot el volum d’aire de l’estructura (+)

El PVU amb recuperador proporciona un intercanvi d’aire suficient fins i tot en cases amb finestres tancades. Al mateix temps, els fluxos d'aire es distribueixen de manera uniforme sense crear corrents d'aire.

Integrat instal·lacions d’aire forçat i d’escapament tipus monobloc equipat amb:

• aficionats - el subministrament 24 hores d'aire net i emissió de dolls saturats de diòxid de carboni;
• escalfadors - precalentament de l’entrada;
• filtres - retenir la pols i les micropartícules;
• recuperador - Es poden utilitzar diferents tipus d’instal·lacions.

La funcionalitat d'alguns PVU s'amplia mitjançant un temporitzador de retard, un regulador de potència, sensors de nivell d'humitat, etc.

El cas dels models monobloc està cobert amb material que absorbeix el so, de manera que el funcionament de la PVU es torna molt tranquil. Es poden fer versions verticals, horitzontals i en suspensió de les unitats de ventilació

Producció PVU de monobloc recuperada i ben provada: Vents (Ucraïna) Dantherm (Dinamarca) "Daikin" (Japó) "Dantex" (Anglaterra).

Unitats locals: a més del sistema de ventilació existent

Per restablir la circulació de masses d’aire en un quiròfan, són adequades les entrades d’aire descentralitzades amb recuperació de calor.

S'estavellen a la façana de l'edifici o es munten a través d'una finestra. El seu objectiu principal és millorar subministrament de ventilació a la casa.

Als recuperadors locals, s’inclouen un ventilador i un intercanviador de calor per plaques. El "manga" de l'entrada està aïllat amb un material que absorbeix el so. La unitat de control compacta de la unitat de control de l'aire es troba a la paret interior

Característiques dels sistemes de ventilació descentralitzats amb recuperació:

• Eficiència – 60-96%;
• baixa productivitat - els dispositius estan dissenyats per proporcionar intercanvi d’aire en habitacions de fins a 20 a 35 m2;
• cost assequible i una àmplia selecció d’unitats, que van des de vàlvules de paret convencionals fins a models automatitzats amb un sistema de filtració en múltiples etapes i capacitat d’ajustar la humitat;
• facilitat d’instal·lació - per a la posada en servei, no cal cap conducta, instal·leu la vàlvula de paret Pots fer-ho tu mateix.

Els millors fabricants de recuperadors locals: Prana (Ucraïna) O.erre (Itàlia), Ventolina (Alemanya), Vents (Ucraïna) Aerovital (Alemanya).

Criteris importants per triar una entrada de paret: gruix de la paret admissible, productivitat, eficiència del recuperador, diàmetre del canal de l’aire i temperatura del medi bombat

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Comparació de la ventilació natural i del sistema forçat amb recuperació:

El principi de funcionament d'un intercanviador de calor centralitzat, càlcul de l'eficiència:

Disseny i funcionament d’un intercanviador de calor descentralitzat mitjançant la vàlvula de paret Prana com a exemple:

Al voltant del 25-35% de la calor surt de l’habitació a través del sistema de ventilació. Els recuperadors s'utilitzen per reduir les pèrdues i recuperar una calor eficient. L’equip climàtic permet utilitzar l’energia de les masses gastades per escalfar l’aire entrant.

Hi ha alguna cosa a suplementar, o té alguna pregunta sobre el funcionament de diversos recuperadors de ventilació? Deixeu comentaris sobre la publicació i compartiu la vostra experiència en l'explotació d'aquestes instal·lacions. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.