Rekuperace tepla ve ventilačních systémech: princip činnosti a možnosti

Při větrání z místnosti se využívá nejen odpadní vzduch, ale také část tepelné energie. V zimě to vede ke zvýšení účtů za energii.

Snížení zbytečných nákladů, aniž by byla dotčena výměna vzduchu, umožní rekuperace tepla v centralizovaných a lokálních ventilačních systémech. K regeneraci tepelné energie se používají různé typy tepelných výměníků - rekuperátory.

Článek podrobně popisuje modely jednotek, jejich konstrukční vlastnosti, provozní principy, výhody a nevýhody. Poskytnuté informace pomohou při výběru nejlepší možnosti uspořádání ventilačního systému.

Pojem využití: princip fungování tepelného výměníku

V případě překladu z latiny znamená vrácení peněz vrácení peněz. Pokud jde o reakce na výměnu tepla, je regenerace charakterizována jako částečný návrat energie vynaložené na provádění technologického postupu za účelem použití ve stejném procesu.

V ventilační systém Princip využití se používá k úspoře tepelné energie.

Analogicky se v horkém počasí rekuperuje chlazení - teplé přívodní hmoty zahřívají výkon „cvičením“ a jejich teplota klesá.

Proces regenerace energie se provádí v rekuperačním tepelném výměníku. Zařízení zajišťuje přítomnost prvku pro výměnu tepla a ventilátorů pro čerpání vícesměrných proudů vzduchu. Pro řízení procesu a kontrolu kvality přívodu vzduchu se používá automatický systém.

Konstrukce je navržena tak, aby přívodní a výfukové proudy byly v samostatných oddílech a nemíchaly se - rekuperace tepla se provádí stěnami tepelného výměníku.

Pochopit a pochopit, co je rekuperované větrání pomůže jasný diagram cirkulace vzduchu.

Prostřednictvím digestoří ve vlhkých místnostech (WC, koupelna, kuchyň) dochází k odtoku odsávaného vzduchu. Před odchodem prochází tepelným výměníkem a zanechává část tepla. Přiváděný vzduch se pohybuje opačným směrem, zahřívá se a vstupuje do obývacích pokojů (+)

Zkušenost rekuperátoru při větrání

O proveditelnosti regenerativní ventilace je možné hovořit vyhodnocením účinnosti systému a porovnáním jeho výhod s nevýhodami.

Část tepla je odebírána z odváděného vzduchu odváděného a přenášeného do čerstvých vstřikovaných proudů nasměrovaných dovnitř místnosti. To vám umožní snížit tepelné ztráty až o 70% (+)

Potřeba využití rekuperace tepla je nejdůležitější v budovách s nuceným výstupem vzduchu. Zpravidla se jedná o konstrukce s nízkou setrvačností postavené pomocí inovativních tepelně izolačních technologií (domy vyrobené ze sendvičových panelů, plynové křemičité panely, pěnové tvárnice).

V takových budovách se zdi akumulují dobře a přirozená výměna vzduchu je neúčinná.

Problémy s cirkulací vzduchu jsou však také charakteristické pro „tradiční“ cihlové a betonové budovy. Přítomnost uzavřených tepelně izolačních PVC oken blokuje cirkulaci přirozeným nutkáním - zastaví se přívod čerstvého vzduchu a náklony větracího potrubí nebo inklinuje k nule.

Řešením problému s eurooknem je organizace nuceného větrání. Systém obnovuje výměnu vzduchu, ale současně se tepelné ztráty zvyšují na 60%. A tady se neobejdete bez tepelného využití.

Účinnost procesu výměny je vyjádřena v procentech a ukazuje množství tepla vycházejícího z odpadního vzduchu k ohřevu čerstvého „přítoku“

Faktor účinnosti rekuperace tepla větráním:

• 0% - otevřené okno - teplý vzduch je odváděn do atmosféry a studený vzduch se dostává dovnitř a snižuje teplotu do místnosti;
• 100% - přiváděný vzduch se zahřívá na teplotu "výfukového plynu" - technicky nemožné jej realizovat;
• 30-90% - přijatelný parametr, regenerace je považována za dobrou s účinností 60% nebo více, účinnost nad 80% - vynikající přenos tepla.

Účinnost systému závisí na typu rekuperátoru, rozměrech místnosti a proudu vzduchu. V každém případě je využití regenerativní ventilace i s účinností 30% výhodnější než její absence. Kromě výrazných úspor energetických zdrojů zlepšuje „regenerace tepla“ celkovou vnitřní mikroklima.

Nevýhody použití výměníku tepla:

1. Volatilita. Nákup zařízení HVAC je oprávněný, pokud je spotřeba energie po instalaci výměníku tepla výrazně nižší než jeho úspory.
2. Kondenzace V důsledku teplotního rozdílu může na stěnách výměníku tepla kondenzovat vlhkost. V zimě existuje možnost námrazy, která je plná rychlého snížení účinnosti nebo poruchy výměníku tepla.
3. Hlučná práce. Některé modely vydávají během provozu hlučnost. Pokud během dne tato nevýhoda není znatelná, pak v noci je hluk nepříjemný. Rekuperátory se zlepšenou izolací jsou tiché.

Vysoké počáteční investice se často stávají hlavním argumentem proti energeticky účinné ventilaci.

Je vhodné investovat do systému, který se vyplatí během 5-8 let. Upozorňujeme, že za údržbu komplexu budete muset nést dodatečné náklady, například pravidelné výměny ventilátorů

Vlastnosti různých typů tepelných výměníků

Konstrukce rekuperátoru určuje vývojový diagram chladicí kapaliny, účinnost ventilačního systému, energetickou třídu a náklady na zařízení. Používá se pět typů tepelných výměníků: desková, rotační, tepelná potrubí, komorová zařízení a modely s vloženým tepelným nosičem.

Lamelární rekuperátor - jednoduchost designu

Základem výměníku tepla je uzavřená komora s mnoha paralelními kanály. Kanály jsou odděleny příčkami - tepelně vodivé desky z oceli nebo hliníku.

Desky ve tvaru vlny (60-70 kusů) jsou seskupeny do jednoho bloku tak, že vytvořené kanály jsou umístěny vzájemně proti sobě - ​​vytvořená turbulence zlepšuje přenos tepla (+)

Toky plynu se pohybují směrem k sobě, protínají se v kazetě rekuperátoru, ale nemíchají se. Tepelná výměna se provádí současným chlazením a ohříváním desek z různých stran.

Výhody křížového výměníku tepla:

• snadná instalace a konfigurace zařízení;
• vyloučení kontaktu vzdušných hmot;
• přijatelné náklady a kompaktní rozměry;
• nedostatek tření a pohyblivých částí.

Ukazatel výkonu se pohybuje v rozmezí 40-70%.

Hlavní nevýhodou deskového modelu je usazování kondenzátu ve výfukovém potrubí a tvorba ledu v zimě. Aby se jednotka odmrazila, je vstupní proud přesměrován, aby obešel tepelný výměník, a horký výstupní proud roztaví led na deskách.

V režimu „odmrazování“ nedochází k úsporám energie, k ohřevu přiváděného vzduchu se používají ohřívače vzduchu s výkonem do 5 kW. Průměrná hodnota účinnosti klesne o 20% (+)

Tento problém lze vyřešit dvěma způsoby:

1. Předehřívání přiváděného proudu vzduchu na teplotu, při které je vyloučena tvorba ledu.
2. Rekuperátor s hygroskopickými celulózovými deskami. Materiál absorbuje vlhkost z masy odpadního vzduchu a přenáší jej do vstupujících toků.

Při výběru křížového výměníku je třeba vzít v úvahu provozní vlastnosti desek.

Jejich vlastnosti závisí na materiálu výroby:

1. Hliníková fólie - přijatelné náklady, ale omezený výkon v zimě. Kromě toho se nedoporučuje pro obytné prostory kvůli sušení na vzduchu. Úpravy hliníkovou „výplní“ - nejlepší volba pro vany a bazény.
2. Plastové příčky - podobné ceně jako kovové výrobky, ale liší se ve zvýšené efektivitě práce.
3. Výměník tepla z celulózy - zabránit zamrznutí a udržovat normální obsah vlhkosti uvnitř.

Rekuperátor hygrocelulózy je nejhospodárnější a nejoptimálnější pro větrání obytných budov.

Rotační rekuperátor - vysoká účinnost systému

Výměník tepla je vytvořen ve formě válce naplněného vrstvami vlnitého kovu. Když se souprava bubnu otáčí, střídavě vstupuje do každého oddílu teplý nebo studený proud vzduchu.

Provedení rotačního výměníku tepla: hřídel rotace a dva vzduchové kanály. Jedna část rotoru je zahřívána „těžbou“, bubny se posouvají a teplo je přesměrováno na studené hmoty koncentrované v sousedním kanálu (+)

Účinnost přenosu tepla je určena rychlostí rotoru, účinnost může být nastavena.

Argumenty „pro“ rotační rekuperátor:

• rekuperace tepla až 65-90%;
• ziskovost spotřeba energie;
• částečná kompenzace vlhkosti - můžete se obejít bez zvlhčovače vzduchu;
• doba návratnosti - až 4 roky.

Navzdory své vysoké účinnosti se bubnový tepelný výměník nestal lídrem mezi podobnými zařízeními.

Nevýhody ventilačního systému:

1. Směs znečištěného vzduchu do přítoku. Prostřednictvím mikrokanálků obíhají střídavě výfukové a napájecí hmoty střídavě, takže přibližně 3–8% „vypracované“ se vrací zpět. Buben často vyvolává vůni odcházejícího vzduchu.
2. Složitost návrhu. Rotující části rotoru vyžadují pravidelnou údržbu a pravidelnou výměnu. Pohyblivé prvky vydávají během provozu hluk a vibrace.
3. Vysoké náklady. Cena rotačních modelů je vyšší než u deskových výrobků. Důvodem je použití složité mechaniky při konstrukci výměníku tepla v bubnu.
4. Velké velikosti. Instalace se provádí v prostorné větrací komoře.

Díky objemnosti se rotorové závody používají hlavně v průmyslových podnicích.

Aby se minimalizovalo míchání proudů vzduchu, jsou rotační rekuperátory doplněny mezilehlými sektory - zde jsou mikrokanály foukány čerstvým vzduchem, který vstupuje do odsávacího krytu. Mínus schématu je snížení účinnosti (+)

Vázané výměníky tepla - model glykolu

Díky svým konstrukčním vlastnostem je regenerační jednotka s mezilehlým chladivem často označována jako spojené výměníky tepla nebo glykolová jednotka. Toto je jeden z nejflexibilnějších systémů rekuperace tepla. Jeden tepelný výměník narazí do přívodního potrubí a druhý do výfuku.

V potrubním schématu jsou: oběhové čerpadlo, expanzní nádrž, vzduchový ventil, regulátor, teplotní senzor, bezpečnostní ventil, tlakový indikátor (+)

Princip práce. Glykolové složení cirkuluje mezi tepelnými výměníky. Teplota chladicího média stoupá v důsledku zahřátého odváděného proudu a poté se tepelná energie přenáší na čerstvý vzduch. Uzavřený systém eliminuje míchání přicházejících vzduchových hmot.

Vlastnosti práce tepelných výměníků s chladivem:

• Účinnost - 45-55%;
• nastavení účinnosti pomocí čerpadla - volí se rychlost pohybu nemrznoucí směsi;
• schopnost umístit přívodní a výfukové potrubí na dálku od sebe (do 800 m);
• rekuperátor je namontován svisle nebo vodorovně;
• při silném mrazu zamrzne povrch výměníku tepla - objevuje se led; použití nemrznoucí směsi vám umožňuje provozovat rekuperátor bez použití odmrazování;
• doba návratnosti systému - až 2 roky;
• je přijatelná kombinace 1 kapuce a několika přítoků nebo naopak.

Objem odsávaného a nasávaného vzduchu by měl být přibližně stejný. Takové rekuperátory se obvykle používají, pokud je přítok toxický nebo silně kontaminovaný, když je nepřijatelné míchání toků.

Komorní shromáždění - univerzálnost

Konstrukčně je komorový tepelný výměník uzavřená skříň, která je uvnitř rozdělena pohyblivým tlumičem. Otevírací oddíl určuje činnost rekuperátoru.

Odtok prochází podél jednoho kanálu a přítok vstupuje do druhé komory. V tepelném výměníku zahřívají teplé hmoty stěny prvního oddílu. Po chvíli se klapka pohne a směr proudění vzduchu se změní

V důsledku toho se přítok pohybuje podél teplých stěn prvního potrubí a „těžba“ ohřívá povrch druhé komory. V určitém okamžiku se oddíl vrátí zpět a cyklus se opakuje.

Výhody jednotky pro výměnu tepla v komoře:

• Účinnost - 80-90%;
• ve spojení s vysoce kvalitní tepelnou izolací jsou minimalizovány náklady na vytápění;
• snadná instalace - při výběru parametrů ventilačního zařízení bude zapotřebí odborníků;
• zachování úrovně vlhkosti;
• zmrazení systému je vyloučeno.

Komorový rekuperátor je vynikající volbou pro regiony, kde je po dlouhou dobu roku výrazná nerovnováha mezi vnitřní a venkovní teplotou.

Nevýhody rekuperační jednotky zahrnují:

• potřeba pravidelné údržby pohyblivých částí;
• blížící se vzduchové trysky se částečně mísí - pachy a nečistoty mohou proudit zpět do budovy.

Pro omezení mixu je systém vybaven filtrační prvek. Vzduch se stává čistším, ale účinnost rekuperátoru se snižuje.

Tepelné potrubí - uzavřený systém výměny tepla

Rekuperátor se skládá z mnoha měděných nebo hliníkových trubic naplněných těkavým materiálem, jako je například freon. Princip činnosti trubkového tepelného výměníku je založen na fyzikálních procesech - změně stavu látky při zahřátí.

Tepelná trubka je umístěna svisle - dolní konec výměníku tepla ve výfukovém potrubí a horní část v přívodním vzduchovém potrubí. Odchozí toky kolem konce zkumavky - Freon se zahřívá, vaří a odpařuje (+)

Plyn stoupá a uvolňuje tepelnou energii do přítoku, po kterém freon kondenzuje a teče dolů rekuperátorem. Tepelný cyklus se opakuje v kruhu.

Technické a provozní vlastnosti trubkového tepelného výměníku:

• účinnost zařízení - až 65%;
• tichý provoz kvůli nepřítomnosti pohyblivých prvků;
• jednoduchost designu a nenáročnost ve službě;
• kompaktnost - malé rozměry a nízká hmotnost;
• energetická nezávislost - chladicí kapalina přirozeně cirkuluje;

Významnou výhodou je, že proudění vzduchu v přítoku a zpětném toku nejsou smíšené.

Slabiny tepelných trubek:

• vysoká úroveň účinnosti dosaženo při úzkém teplotním rozsahu - při náhlém přehřátí se celý freon vypaří a při nedostatečném zahřívání se rychlost odpařování zpomalí;
• nízká pevnost trubky - změna tvaru nebo snížení tlaku snižuje výkonnost zařízení.

Trubkové rekuperátory se používají v soukromé výstavbě, administrativních, administrativních budovách a malých průmyslových oblastech.

Metody organizování regenerativní ventilace

Obnova je vybavena jedním z způsobů: centrálně a decentralizovaně. V prvním případě proudí větrání z celé místnosti, prochází výměníkem tepla, ve druhé - z jedné místnosti.

Centralizovaný komplex - vzduchotechnická jednotka

Centralizovaný systém je vybaven ve fázi výstavby nebo významné modernizace ventilačního systému.

Je vybrána nucená instalace nuceného vzduchu a výfuku (PVU) s vestavěným rekuperátorem. Hlavním kritériem výběru je celkový výkon komplexu na základě celého objemu vzduchu ve struktuře (+)

PVU s rekuperátorem zajišťuje dostatečnou výměnu vzduchu i v domech s uzavřenými okny. Současně jsou proudy vzduchu rozloženy rovnoměrně bez vytváření průvanu.

Integrovaný zařízení pro nucený vzduch a odsávání monoblokový typ vybavený:

• fanoušci - nepřetržitý přísun čistého vzduchu a emise trysek nasycených oxidem uhličitým;
• topení - předehřívání přítoku;
• filtry - zadržet prach a mikročástice;
• rekuperátor - Lze použít různé typy zařízení.

Funkčnost některých PVU je rozšířena o časovač zpoždění, regulátor výkonu, senzory úrovně vlhkosti atd.

Případ monoblokových modelů je pokryt materiálem pohlcujícím zvuk, takže provoz jednotky PVU je velmi tichý. Jsou možné vertikální, horizontální a zavěšené verze ventilačních jednotek

Osvědčená výroba rekuperativní monoblokové PVU: Průduchy (Ukrajina) Dantherm (Dánsko) "Daikin" (Japonsko) „Dantex“ (Anglie).

Místní jednotky - doplnění stávajícího ventilačního systému

Pro obnovení oběhu vzduchových hmot na operačním sále jsou vhodné decentralizované přívody vzduchu s rekuperací tepla.

Srazí se do fasády budovy nebo jsou namontovány oknem. Jejich hlavním cílem je zlepšení přívodní větrání v domě.

V místních rekuperátorech je k dispozici ventilátor a deskový výměník tepla. "Objímka" vstupu je izolována materiálem pohlcujícím zvuk. Kompaktní řídicí jednotka vzduchové jednotky je umístěna na vnitřní stěně

Vlastnosti decentralizovaných ventilačních systémů s regenerací:

• Účinnost – 60-96%;
• nízká produktivita - zařízení jsou navržena tak, aby zajišťovala výměnu vzduchu v místnostech do 20-35 m2;
• přijatelné náklady a široký výběr jednotek, od běžných nástěnných ventilů po automatizované modely s vícestupňovým filtračním systémem a možností úpravy vlhkosti;
• snadná instalace - pro uvedení do provozu není třeba potrubí, namontujte nástěnný ventil Můžete to udělat sami.

Oblíbení výrobci místních rekuperátorů: Prana (Ukrajina) O.erre (Itálie), Blizzard (Německo), Průduchy (Ukrajina) Aerovital (Německo).

Důležitá kritéria pro výběr vstupu do zdi: přípustná tloušťka stěny, produktivita, účinnost rekuperátoru, průměr vzduchového kanálu a teplota čerpaného média

Závěry a užitečné video na toto téma

Porovnání přirozené ventilace a nuceného systému s regenerací:

Princip fungování centralizovaného výměníku tepla, výpočet účinnosti:

Návrh a provoz decentralizovaného výměníku tepla s použitím nástěnného ventilu Prana jako příklad:

Asi 25-35% tepla opouští místnost ventilačním systémem. Rekuperátory se používají ke snižování ztrát a účinné rekuperaci tepla. Klimatické vybavení vám umožňuje využívat energii spotřebovaných hmot k ohřevu přiváděného vzduchu.

Existuje něco, co doplnit, nebo máte dotazy týkající se provozu různých větracích rekuperátorů? Zanechte prosím komentáře k publikaci a podělte se o své zkušenosti s provozováním takových instalací. Kontaktní formulář je umístěn ve spodním bloku.