Forsyning og udstødningsventilation med varmegenvinding: driftsprincip, en oversigt over fordele og ulemper

Indtagelse af frisk luft i den kolde periode fører til behov for opvarmning for at sikre det rigtige indeklima. For at minimere omkostningerne ved elektricitet kan bruges forsyning og udstødningsventilation med varmegenvinding.

At forstå principperne for dens drift vil give mulighed for den mest effektive reduktion af varmetab, mens der opretholdes et tilstrækkeligt volumen udskiftet luft. Lad os prøve at finde ud af det.

Energibesparelse i ventilationssystemer

I efteråret-foråret, hvor ventilation er et stort problem, er den store temperaturforskel mellem den indkommende og den indvendige luft. Den kolde strøm strømmer ned og skaber et ugunstigt mikroklima i hjem, kontorer og på arbejdspladsen eller en uacceptabel lodret temperaturgradient på lageret.

En fælles løsning på problemet er integration i forsyningsventilationen luftvarmerhvormed strømmen opvarmes. Et sådant system kræver energiforbrug, mens en betydelig mængde udgående varm luft fører til betydeligt varmetab.

Udgang til ydersiden med intens damp fungerer som en indikator på betydeligt varmetab, som kan bruges til at opvarme den indkommende strøm

Hvis lufttilførsels- og udstødningskanalerne er placeret i nærheden, er det muligt delvist at overføre varmen fra den udgående strøm til det indkommende. Dette vil reducere energiforbruget i varmeapparatet eller opgive det helt. En anordning til tilvejebringelse af varmeudveksling mellem forskellige temperaturgasstrømme kaldes en recuperator.

I den varme sæson, når udetemperaturen er meget højere end stuetemperatur, kan en recuperator bruges til at afkøle den indkommende strøm.

Enhed med recuperator

Ventilationssystemets indre struktur med integreret recuperator enkel nok, derfor er deres uafhængige elementvise køb og installation mulig. I tilfælde af, at montering eller selvmontering er vanskelig, kan du købe færdige løsninger i form af typisk monoblok eller individuelle præfabrikerede strukturer på bestilling.

Et typisk design af en forsynings- og udstødningsventilationsanordning med en recuperator placeret i et enkelt hus kan suppleres med andre noder efter brugerens skøn

De vigtigste elementer og deres parametre

Tilfældet med varme- og støjisolering er normalt lavet af pladestål. I tilfælde af vægmontering skal den modstå det tryk, der opstår ved skumning af spalter omkring enheden, og også forhindre vibrationer fra ventilatorerne.

Ved distribueret indtag og luftstrøm over forskellige rum er de forbundet til huset kanalsystem. Det er udstyret med ventiler og spjæld til strømningsfordeling.

I fravær af luftkanaler, installeres et gitter eller diffusor på indblæsningsudløbet fra siden af ​​rummet for at fordele luftstrømmen. Et udendørs luftindtagningsgitter er monteret på indløbsåbningen fra gaden for at forhindre fugle, store insekter og strøelse i at trænge ind i ventilationssystemet.

Luftbevægelse tilvejebringes af to aksiale eller centrifugale fans. I nærværelse af en recuperator er naturlig luftcirkulation i et tilstrækkeligt volumen umuligt på grund af det aerodynamiske træk oprettet af denne enhed.

Tilstedeværelsen af ​​en recuperator involverer installation af fine filtre ved indløbet af begge strømme. Dette er nødvendigt for at reducere tilstopningen af ​​støv og fedtforekomster i varmevekslerens tynde kanaler. Ellers bliver systemets fulde funktion nødt til at øge hyppigheden af ​​forebyggende vedligeholdelse.

Fine filtre skal udskiftes eller rengøres med jævne mellemrum. Ellers vil øget luftstrømningsmodstand få ventilatorerne til at gå i stykker.

En eller flere recuperatorer besætter størstedelen af ​​forsynings- og udstødningsanordningen. De er monteret i midten af ​​strukturen.

I tilfælde af svær frost, der er typisk for territoriet og utilstrækkelig effektivitet af varmeveksleren til opvarmning af udeluft, kan der desuden installeres en luftvarmer. Om nødvendigt er der også monteret en luftfugter, en ionisator og andre enheder for at skabe et gunstigt mikroklima i rummet.

Moderne modeller inkluderer en elektronisk kontrolenhed. Sofistikerede ændringer har funktioner til programmering af driftsformer afhængigt af luftens fysiske parametre. Eksterne paneler har et attraktivt udseende, som de kan integreres godt i ethvert rumindvendigt.

Løsning af kondensproblemet

Afkøling af luften fra rummet skaber forudsætningerne for udledning af fugt og dannelse af kondensat. I tilfælde af en høj gennemstrømningshastighed har det meste ikke tid til at samle sig i recuperatoren og går ud. Ved langsom luftbevægelse forbliver en betydelig del af vandet inde i enheden. Derfor er det nødvendigt at sikre opsamling af fugt og dets fjernelse uden for huset forsynings- og udstødningssystem.

En elementær anordning til opsamling og fjernelse af kondensat er en gryde placeret under recuperatoren med en hældning mod drænhullet

Konklusion af fugt produceres i en lukket beholder. Det placeres kun indendørs for at undgå frysning af udstrømningskanalerne ved temperaturer under nul.Der er ingen pålidelig algoritme til beregning af mængden af ​​vand, der opnås, når man bruger systemer med en recuperator, så det bestemmes eksperimentelt.

Genbrug af kondensat for at befugtige luften er uønsket, da vand absorberer mange forurenende stoffer, såsom menneskelig sved, lugt osv.

Reducer mængden af ​​kondensat markant og undgå de problemer, der er forbundet med dets udseende, ved at organisere et separat udstødningssystem fra badeværelset og køkkenet. Det er i disse rum, at luften har den højeste luftfugtighed. Hvis der er flere udstødningssystemer, skal luftudvekslingen mellem det tekniske område og boligområdet begrænses ved at installere tilbageventiler.

I tilfælde af afkøling af den udgående luftstrøm til negative temperaturer inde i recuperatoren, kondenseres overgange til is, hvilket medfører en reduktion i strømningens levende tværsnit og som et resultat et fald i volumen eller fuldstændig ophør af ventilation.

For periodisk eller engangs afrimning af recuperatoren er der installeret en bypass - en bypass-kanal til tilluftsbevægelse. Når strømmen passerer forbi enheden, stopper varmeoverførslen, varmeveksleren varmer op, og isen bliver flydende. Vand strømmer ind i kondensatopsamlingstanken eller fordamper udad.

Princippet for bypassindretningen er simpelt, hvis der er risiko for isdannelse, anbefales det at tilvejebringe en sådan løsning, da varmeudvekslingen af ​​varmeveksleren på andre måder er kompliceret og lang

Når strømmen passerer gennem bypass, er der ingen opvarmning af tilluften gennem recuperatoren. Derfor, når denne tilstand er aktiveret, er det nødvendigt at tænde for luftvarmeren automatisk.

Funktioner i forskellige typer genvindingsanlæg

Der er flere strukturelt forskellige muligheder for implementering af varmeoverførsel mellem kolde og opvarmede luftstrømme. Hver af dem har sine egne særpræg, der bestemmer hovedformålet for hver type genopbygning.

Plade tværstrømsvarmeveksler

Udformningen af ​​pladevarmeveksleren er baseret på tyndvæggede paneler, der er tilsluttet skiftevis på en sådan måde, at de skifter passagen mellem dem med forskellige temperaturstrømme i en vinkel på 90 grader. En af modifikationerne af denne model er en enhed med finnede kanaler til luftpassage. Den har en højere varmeoverførselskoefficient.

Alternativ passering af varm og kold luftstrøm gennem pladerne realiseres ved at bøje pladernes kanter og forsegle forbindelser med en polyesterharpiks

Varmeoverførselspaneler kan være lavet af forskellige materialer:

• kobber, messing og aluminiumbaserede legeringer har god varmeledningsevne og er ikke modtagelige for rust;
• en plast fremstillet af et hydrofobt polymermateriale med en høj termisk ledningsevne er letvægt;
• absorberende cellulose tillader kondensat at trænge gennem pladen og vende tilbage til rummet.

Ulempen er muligheden for kondensation ved lave temperaturer. På grund af den lille afstand mellem pladerne øger fugt eller is markant det aerodynamiske træk. I tilfælde af frysning er det nødvendigt at slukke for den indkommende luftstrøm for at varme pladerne.

Fordelene ved pladegenvindere er som følger:

• lavpris;
• lang levetid;
• en lang periode mellem forebyggende vedligeholdelse og enkelhed
• små dimensioner og vægt.

Denne type recuperator er mest almindelig til boliger og kontorer. Det bruges også i nogle teknologiske processer, for eksempel til at optimere brændstofforbrænding under drift af ovne.

Tromme eller roterende type

Princippet for driften af ​​en roterende varmeveksler er baseret på rotationen af ​​varmeveksleren, indeni hvilke lag af bølgepap er med høj varmekapacitet.Som et resultat af interaktion med spildevandet opvarmes trommesektoren, som derefter afgiver varme til den indkommende luft.

Den fine mesh varmeveksler i den roterende varmeveksler er tilbøjelig til tilstopning, derfor er det især vigtigt at være opmærksom på kvaliteten af ​​fine filtre

Fordelene ved roterende recuperatorer er som følger:

• ret høj effektivitet sammenlignet med konkurrerende typer;
• tilbagevenden af ​​en stor mængde fugtighed, som i form af kondensat forbliver på tromlen og fordamper ved kontakt med indkommende tør luft.

Denne type recuperator er mindre almindeligt anvendt til boligbygninger med lejlighed eller hytteventilation. Ofte bruges det i store kedelrum til at returnere varme til ovne eller til store industri- eller detailanlæg.

Imidlertid har denne type enhed betydelige ulemper:

• en relativt kompliceret struktur med bevægelige dele, herunder en elektrisk motor, en tromme og et bæltdrev, som kræver konstant vedligeholdelse;
• øget støjniveau.

Undertiden for enheder af denne type kan udtrykket "regenerativ varmeveksler" findes, hvilket er mere korrekt end en "recuperator". Faktum er, at en lille del af udstødningsluften flyder tilbage på grund af tromlens løse pasning til strukturen.

Dette indfører yderligere begrænsninger for muligheden for at bruge enheder af denne type. For eksempel kan forurenet luft fra fyringsovne ikke bruges som varmebærer.

Rør og indkapslingssystem

Recuperator af rørformet type består af tyndvæggede rør med lille diameter placeret i det isolerede hus af systemet, gennem hvilket ekstern luft strømmer. På huset er der produceret varm luftmængde fra rummet, der varmer den indkommende strøm.

Udstrømningen af ​​varm luft skal udføres nøjagtigt gennem kabinettet og ikke gennem et rørsystem, da det er umuligt at fjerne kondensat fra dem

De største fordele ved rørformede recuperatorer er som følger:

• høj effektivitet takket være modstrømsprincippet for bevægelse af kølevæsken og den indkommende luft;
• enkel design og fravær af bevægelige dele giver et lavt støjniveau og sjældent opståede behov for vedligeholdelse;
• lang levetid;
• mindste tværsnit blandt alle typer gendannelsesenheder.

Rør til enheder af denne type bruger enten letlegeret metal eller, mindre almindeligt, polymer. Disse materialer er ikke hygroskopiske, og med en signifikant forskel i temperaturen i strømningerne er dannelsen af ​​intens kondensat i foringsrøret mulig, hvilket kræver en konstruktiv løsning til dets fjernelse. En anden ulempe er, at metalfyldningen har en betydelig vægt på trods af dens små dimensioner.

Enkelheden i designet på den rørformede recuperator gør denne type enhed populær til selvfremstilling. Som det ydre kabinet bruges normalt plastrør til luftkanaler, isoleret med polyurethanskaller.

Mellemvarmeoverføringsenhed

Nogle gange er forsynings- og udstødningskanalerne placeret i nogen afstand fra hinanden. Denne situation kan opstå på grund af bygningens teknologiske egenskaber eller sanitære krav til pålidelig adskillelse af luftstrømme.

I dette tilfælde skal du bruge et mellemliggende kølevæske, der cirkulerer mellem kanalerne gennem et isoleret rør. Som et medium til overførsel af termisk energi ved hjælp af vand eller en vand-glykolopløsning, hvis cirkulation leveres af varmepumpe.

Rekuperatoren med et mellemliggende kølevæske er et volumetrisk og dyrt udstyr, hvis anvendelse er økonomisk berettiget til værelser med store arealer

I tilfælde af at det er muligt at anvende en anden type recuperator, er det bedre ikke at bruge et system med et mellemliggende kølevæske, da det har følgende betydelige ulemper:

• lav effektivitet sammenlignet med andre typer enheder, derfor bruges sådanne apparater ikke til små rum med lav luftstrøm;
• betydelig volumen og vægt af hele systemet;
• behovet for en yderligere elektrisk pumpe til at cirkulere væsken;
• øget støj fra pumpen.

Der er en modifikation af dette system, når der i stedet for tvungen cirkulation af varmevekslervæsken bruges et medium med et lavt kogepunkt, såsom freon. I dette tilfælde er bevægelse langs kredsløbet mulig på en naturlig måde, men kun hvis tilluftskanalen er placeret over udstødningskanalen.

Et sådant system kræver ikke ekstra energiomkostninger, men det fungerer kun til opvarmning ved en betydelig temperaturforskel. Derudover er det nødvendigt at finjustere ændringspunktet i tilstanden af ​​aggregering af varmeoverførselsfluidet, som kan implementeres ved at skabe det ønskede tryk eller en specifik kemisk sammensætning.

Vigtigste tekniske parametre

Når man kender ventilationssystemets krævede ydeevne og varmevekslerens effektivitet til varmeveksling, er det let at beregne besparelserne på opvarmning af luften i et rum under specifikke klimaforhold. Ved at sammenligne de potentielle fordele med omkostningerne ved at købe og vedligeholde systemet, kan du med rimelighed træffe et valg til fordel for en rekuperator eller en standard luftvarmer.

Ofte tilbyder udstyrsproducenter en modellinje, hvor ventilationsaggregater med lignende funktionalitet adskiller sig i mængden af ​​luftudveksling. For boliger skal denne parameter beregnes i henhold til tabel 9.1. SP 54.13330.2016

Effektivitet

Recuperatorens effektivitet forstås som varmeoverførselseffektiviteten, der beregnes ved følgende formel:

K = (T_P - T_n) / (T_på - T_n)

hvori:

• T_P - temperaturen på den indkommende luft ind i rummet;
• T_n - udetemperatur;
• T_på - lufttemperatur i rummet.

Den maksimale effektivitet med standard luftstrømningshastigheder og et vist temperaturregime angivet i den tekniske dokumentation af enheden. Dets reelle kurs vil være lidt mindre.

I tilfælde af uafhængig fremstilling af en plade eller rørformet varmeveksler er det nødvendigt at overholde følgende regler for at opnå maksimal varmeoverføringseffektivitet:

• Den bedste varmeveksling sikres af modstrømsanordninger, derefter tværstrømningsanordninger og de mindste - med ensretningsbevægelse af begge strømme.
• Varmeoverførselshastigheden afhænger af materialet og tykkelsen af ​​væggene, der adskiller vandløbene, samt af varigheden af ​​luften inde i enheden.

Når man kender effektiviteten af ​​recuperatoren, er det muligt at beregne dens energieffektivitet ved forskellige temperaturer i den udvendige og den indvendige luft:

E (W) = 0,36 x P x K x (T_på - T_n)

hvor P (m³/ time) - luftforbrug.

Beregning af effektiviteten af ​​recuperatoren i monetære termer og sammenligning med omkostningerne ved dets køb og installation af et to-etagers sommerhus med et samlet areal på 270 m2 viser muligheden for at installere et sådant system

Omkostningerne ved recuperatorer med høj effektivitet er ganske høje, de har en kompleks struktur og betydelig størrelse. Nogle gange kan du omgå disse problemer ved at installere flere enklere enheder, så den indkommende luft passerer gennem dem i rækkefølge.

Ventilationssystemets ydelse

Volumenet af luftstrøm bestemmes af det statiske tryk, der afhænger af ventilatorens styrke og de vigtigste komponenter, der skaber aerodynamisk træk.Som regel er dens nøjagtige beregning umulig på grund af kompleksiteten i den matematiske model, derfor udføres der eksperimentelle undersøgelser for typiske monoblock-design, og komponenter vælges til individuelle enheder.

Ventilatoreffekten skal vælges under hensyntagen til gennemstrømningen af ​​de installerede recuperatorer af enhver type, hvilket er angivet i den tekniske dokumentation som den anbefalede strømningshastighed eller den luftmængde, der sendes af enheden pr. Enhedstid. Som regel overstiger den tilladte lufthastighed inde i enheden ikke 2 m / s.

Ellers er der ved høje hastigheder i de smalle elementer i recuperatoren en kraftig stigning i aerodynamisk træk. Dette fører til unødvendige energiomkostninger, ineffektiv opvarmning af udeluften og forkorter ventilatorens levetid.

Grafen af ​​tryktab kontra luftstrømningshastighed for flere modeller af højtydende varmevekslere viser en ikke-lineær stigning i modstand, derfor er det nødvendigt at overholde kravene til den anbefalede luftudvekslingsvolumen, der er angivet i den tekniske dokumentation for enheden

Ændring af luftstrømningsretningen skaber yderligere aerodynamisk træk. Derfor, når man modellerer geometrien af ​​den indendørs kanal, er det ønskeligt at minimere antallet af rørsvingninger med 90 grader. Diffusorer til luftspredning øger også modstanden, så det tilrådes ikke at bruge elementer med et komplekst mønster.

Forurenede filtre og gitre skaber betydelig interferens med strømmen, så de skal rengøres eller udskiftes med jævne mellemrum. En af de effektive måder til at vurdere tilstopning er at installere sensorer, der overvåger trykfaldet i områderne før og efter filteret.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Princippet for drift af rotations- og pladegenvinderen:

Måling af effektiviteten af ​​en recuperator af pladetypen:

Husholdnings- og industrielle ventilationssystemer med en integreret recuperator har vist deres energieffektivitet ved at opretholde varme indendørs. Nu er der mange tilbud til salg og installation af sådanne enheder i form af færdige og testede modeller samt individuelle ordrer. Du kan beregne de nødvendige parametre og udføre installationen selv.

Hvis du har spørgsmål, når du læser informationen, eller hvis du finder unøjagtigheder i vores materiale, bedes du efterlade dine kommentarer i boksen nedenfor.