Tulo- ja poistoilmanvaihto lämmön talteenotolla: toimintaperiaate, yleiskuva eduista ja haitoista

Raikasta ilmaa imetään kylmällä ajanjaksolla, mikä johtaa lämmitystarpeeseen oikean sisäilman varmistamiseksi. Sähkökustannusten minimoimiseksi voidaan käyttää syöttö- ja poistoilmanvaihtoa lämmön talteenotolla.

Sen toimintaperiaatteiden ymmärtäminen mahdollistaa lämpöhäviöiden vähentämisen tehokkaimmin pitäen samalla riittävän tilavuuden vaihdettua ilmaa. Yritetään selvittää tämä.

Energiansäästö ilmanvaihtojärjestelmissä

Syksy-kevätjaksolla, kun ilmanvaihto on suuri ongelma, on suuri lämpötilaero tulevan ja sisäilman välillä. Kylmä virta kaatuu ja luo epäsuotuisan mikroilmaston kodeissa, toimistoissa ja työpaikoilla tai varastossa ei voida hyväksyä vertikaalista lämpötilagradienttia.

Yleinen ratkaisu ongelmaan on integrointi tuloilmanvaihtoon ilmanlämmitinjonka avulla virtaus lämmitetään. Tällainen järjestelmä vaatii energiankulutusta, kun taas huomattava määrä lähtevää lämmintä ilmaa johtaa merkittäviin lämpöhäviöihin.

Ulospääsy voimakkaalla höyryllä osoittaa merkittävää lämpöhäviötä, jota voidaan käyttää tulevan virran lämmittämiseen

Jos ilman syöttö- ja poistokanavat sijaitsevat lähellä, on mahdollista siirtää lähtevän virran lämpö osittain tulevalle. Tämä vähentää lämmittimen energiankulutusta tai kokonaan luopuu siitä. Laitetta lämmönvaihdon aikaansaamiseksi eri lämpötilojen kaasuvirtausten välillä kutsutaan rekuperaattoriksi.

Lämpiminä vuodenaikoina, kun ulkolämpötila on paljon korkeampi kuin huoneenlämpötila, rekuperaattoria voidaan käyttää tulevan virran jäähdyttämiseen.

Yksikkö rekuperaattorilla

Ilmanvaihtojärjestelmän sisäinen rakenne integroitu rekuperaattori riittävän yksinkertainen, joten niiden riippumaton osittainen hankinta ja asennus on mahdollista. Siinä tapauksessa, että kokoonpano tai itsekokoonpano on vaikeaa, voit ostaa tilaukselta valmiita ratkaisuja tyypillisen yksiohjauksen tai yksittäisten esivalmistettujen rakenteiden muodossa.

Yhdessä kotelossa sijaitsevaa rekuperaattoria sisältävää syöttö- ja poistoilmanvaihtojärjestelmän tyypillistä mallia voidaan täydentää muilla solmukohdilla käyttäjän valinnan mukaan

Pääelementit ja niiden parametrit

Lämpö- ja melueristyskotelo on yleensä teräslevyä. Seinäkiinnityksen yhteydessä sen on kestettävä paine, joka syntyy vaahdotettaessa rakoja yksikön ympärille, ja estävä myös tuulettimien tärinä.

Eri huoneiden yli tapahtuvan jaetun imu- ja ilmavirran tapauksessa ne on kytketty koteloon kanavajärjestelmä. Se on varustettu venttiileillä ja vaimentimilla virtauksen jakamiseksi.

Ilmakanavien puuttuessa tuloilman poistoaukkoon huoneen sivulta asennetaan ritilä tai hajotin ilmavirran jakamiseksi. Kadun sisääntuloaukkoon on asennettu ulkoilman imu ritilä, joka estää lintuja, suuria hyönteisiä ja roskia pääsemästä tuuletusjärjestelmään.

Ilman liikettä aikaansaa kaksi aksiaalista tai keskipakopuhallinta. Rekuperaattorin läsnä ollessa luonnollinen ilmankierto riittävässä tilavuudessa on mahdotonta tämän yksikön luoman aerodynaamisen vetovoiman takia.

Rekuperaattorin läsnäolo edellyttää hienojen suodattimien asentamista molempien virtausten sisääntuloon. Tämä on tarpeen pölyn ja rasvan tukkeutumisen vähentämiseksi lämmönvaihtimen ohuissa kanavissa. Muutoin järjestelmän täyden toiminnan vuoksi joudutaan lisäämään ennalta ehkäisevän huollon tiheyttä.

Hienot suodattimet on vaihdettava tai puhdistettava säännöllisesti. Muutoin lisääntynyt ilmavirtausvastus aiheuttaa puhaltimien rikkoutumisen.

Yksi tai useampi rekuperaattori vie suurimman osan syöttö- ja poistolaitteesta. Ne on asennettu rakenteen keskelle.

Alueelle tyypillisten vakavien pakkasten ja ulkoilman lämmittämisen lämmönvaihtimen riittämättömän hyötysuhteen tapauksessa voidaan lisäksi asentaa ilmanlämmitin. Lisäksi tarvittaessa asennetaan kostutin, ionisaattori ja muut laitteet suotuisan mikroilmaston luomiseksi huoneeseen.

Nykyaikaiset mallit sisältävät elektronisen ohjausyksikön. Hienostuneilla modifikaatioilla on toimintojen toimintatapojen ohjelmointi ilman fysikaalisten parametrien mukaan. Ulkoisilla paneeleilla on houkutteleva ulkonäkö, minkä ansiosta ne voidaan integroida hyvin mihin tahansa huoneen sisustukseen.

Kondenssiveden ratkaiseminen

Huoneesta tulevan ilman jäähdytys luo edellytykset kosteuden poistumiselle ja kondenssin muodostumiselle. Suuren virtausnopeuden tapauksessa suurimmalla osalla sitä ei ole aikaa kerääntyä rekuperaattoriin ja se menee ulos. Hitaalla ilman liikkeellä huomattava osa vedestä jää laitteen sisään. Siksi on välttämätöntä varmistaa kosteuden kerääminen ja poistaminen kotelon ulkopuolelta syöttö- ja pakojärjestelmä.

Elementtilaite lauhteen keräämistä ja poistamista varten on rekuperaattorin alla oleva astia, jonka kaltevuus on tyhjennysreiän kohdalla

Kosteuden lopputulos tuotetaan suljetussa astiassa. Se sijoitetaan vain sisätiloihin, jotta vältetään ulosvirtauskanavien jäätyminen alle nollan lämpötiloissa.Rekuperaattorijärjestelmiä käytettäessä saadun vesimäärän laskemiseksi ei ole luotettavaa algoritmia, joten se määritetään kokeellisesti.

Lauhteen uudelleenkäyttö ilman kosteuttamiseksi ei ole toivottavaa, koska vesi imee monia epäpuhtauksia, kuten ihmisen hiki, hajut jne.

Vähennä merkittävästi lauhteen määrää ja välttää sen ulkonäköön liittyviä ongelmia järjestämällä erillinen pakokaasujärjestelmä kylpyhuoneesta ja keittiöstä. Näissä huoneissa ilman kosteus on suurin. Jos pakojärjestelmiä on useita, ilmanvaihto teknisen ja asuinalueen välillä on rajoitettava asentamalla vastaventtiilit.

Jos lähtevä ilmavirta jäähdytetään rekuperaattorin sisällä oleviin negatiivisiin lämpötiloihin, lauhde muuttuu jääksi, mikä aiheuttaa virtauksen elävän poikkileikkauksen pienenemisen ja seurauksena tilavuuden pienenemisen tai ilmanvaihdon loppumisen kokonaan.

Rekuperaattorin säännölliseen tai sulattamiseen on asennettu ohitus - ohituskanava tuloilman liikkeelle. Kun virtaus ohittaa laitteen, lämmönsiirto pysähtyy, lämmönvaihdin lämpenee ja jää muuttuu nestemäiseksi. Vesi virtaa lauhteenkeräyssäiliöön tai haihtuu ulospäin.

Ohituslaitteen periaate on yksinkertainen, joten jos on olemassa jäämuodostuksen vaara, on suositeltavaa tarjota tällainen ratkaisu, koska lämmönvaihtimen lämmön talteenotto muilla tavoin on monimutkaista ja pitkää

Kun virtaus kulkee ohituksen läpi, tuloilmaa ei kuumennu rekuperaattorin läpi. Siksi, kun tämä tila aktivoidaan, on tarpeen kytkeä ilmanlämmitin automaattisesti päälle.

Erityyppisten rekuperaattoreiden ominaisuudet

Lämmönsiirron toteuttamiseksi kylmän ja lämmitetyn ilmavirran välillä on useita rakenteellisesti erilaisia ​​vaihtoehtoja. Jokaisella niistä on omat erityispiirteensä, jotka määrittävät kunkin rekuperaattorin päätarkoituksen.

Levyn poikkivirtauslämmönvaihdin

Levylämmönvaihtimen rakenne perustuu ohutseinäisiin paneeleihin, jotka on kytketty vuorotellen siten, että vuorottelevat eri lämpötilavirtausten kulku niiden välillä 90 asteen kulmassa. Yksi tämän mallin muunnoksista on laite, jolla on ohuet kanavat ilman kulkua varten. Sillä on korkeampi lämmönsiirtokerroin.

Lämpimän ja kylmän ilmavirran vaihtoehtoinen kulku levyjen läpi toteutetaan taivuttamalla levyjen reunat ja sulkemalla yhdisteet polyesterihartsilla

Lämmönsiirtopaneelit voidaan valmistaa useista materiaaleista:

• kupari-, messinki- ja alumiinipohjaisilla seoksilla on hyvä lämmönjohtavuus ja ne eivät ole ruostumattomia;
• polymeerihydrofobisesta materiaalista valmistettu muovi, jolla on korkea lämmönjohtavuuskerroin, on kevyt;
• imukykyinen selluloosa antaa lauhteen tunkeutua levyn läpi ja palata huoneeseen.

Haittana on tiivistymismahdollisuus alhaisissa lämpötiloissa. Levyjen pienen etäisyyden vuoksi kosteus tai jää lisäävät merkittävästi aerodynaamista vetoa. Jäätymisen tapauksessa on välttämätöntä sulkea saapuva ilmavirta levyjen lämmittämiseksi.

Levyrekuperaattorien edut ovat seuraavat:

• alhaiset kustannukset;
• pitkä käyttöikä;
• pitkä aika ennaltaehkäisevän huollon ja sen yksinkertaisuuden välillä;
• pienet mitat ja paino.

Tämän tyyppinen rekuperaattori on yleisin asuin- ja toimistotiloissa. Sitä käytetään myös joissain teknologisissa prosesseissa, esimerkiksi polttoaineen palamisen optimoimiseksi uunien käytön aikana.

Rumpu tai pyörivä tyyppi

Pyörivän lämmönvaihtimen toimintaperiaate perustuu lämmönvaihtimen pyörimiseen, jonka sisällä on aaltopahvin metallikerroksia, joilla on suuri lämmöntuottokyky.Jätevesien kanssa tapahtuvan vuorovaikutuksen seurauksena rummasektori lämmitetään, mikä myöhemmin antaa lämpöä tulevalle ilmalle.

Pyörivän lämmönvaihtimen hienoverkkoinen lämmönvaihdin on alttiina tukkeutumiselle, siksi on erityisen tärkeää kiinnittää huomiota hienojen suodattimien laatuun

Pyörivien rekuperaattoreiden edut ovat seuraavat:

• melko korkea hyötysuhde verrattuna kilpaileviin tyyppeihin;
• suuren määrän kosteuden palautumista, joka kondensaatin muodossa jää rummulle ja haihtuu kosketettaessa saapuvaan kuivaan ilmaan.

Tämän tyyppisiä rekuperaattoreita käytetään harvemmin asuinrakennuksissa, joissa on ilmastointi. Usein sitä käytetään suurissa kattilahuoneissa lämmön palauttamiseksi uuneihin tai suuriin teollisuus- tai vähittäiskaupan tiloihin.

Tämän tyyppisellä laitteella on kuitenkin merkittäviä haittoja:

• suhteellisen monimutkainen rakenne liikkuvilla osilla, mukaan lukien sähkömoottori, rumpu ja hihnakäyttö, joka vaatii jatkuvaa huoltoa;
• kohonnut melutaso.

Joskus tämäntyyppisissä laitteissa voidaan löytää termi ”regeneratiivinen lämmönvaihdin”, mikä on oikeampaa kuin “rekuperaattori”. Tosiasia, että pieni osa poistoilmasta virtaa takaisin, koska rumpu on löysästi sovitettu rakenteen runkoon.

Tämä asettaa lisärajoituksia mahdollisuudelle käyttää tämän tyyppisiä laitteita. Esimerkiksi lämmitysuunien saastuttamaa ilmaa ei voida käyttää lämmönsiirtonaineena.

Putki- ja kotelojärjestelmä

Putkimainen rekuperaattori koostuu ohutseinäisistä putkista, joiden halkaisija on pieni ja jotka sijaitsevat järjestelmän eristetyssä kotelossa ja joiden läpi ulkoinen ilma virtaa. Kotelon päällä tuottaa huoneesta lämpimän ilmamassan, joka lämmittää tulevan virran.

Lämpimän ilman ulostulo on suoritettava tarkasti kotelon läpi, ei putkijärjestelmän kautta, koska niistä on mahdotonta poistaa kondensaattia.

Putkimaisten rekuperaattoreiden tärkeimmät edut ovat seuraavat:

• korkea hyötysuhde jäähdytysnesteen ja tulevan ilman vastavirtaperiaatteen ansiosta;
• Suunnittelun yksinkertaisuus ja liikkuvien osien puuttuminen tuottavat alhaisen melutason ja harvoin esiintyvän huoltotarpeen;
• pitkä käyttöikä;
• pienin poikkileikkaus kaikentyyppisistä palautuslaitteista.

Tämän tyyppisten laitteiden putket käyttävät joko kevytmetallimetallia tai harvemmin polymeeriä. Nämä materiaalit eivät ole hygroskooppisia, joten voimakkaan kondenssin muodostuminen koteloon on mahdollista, koska virtausten lämpötilassa on huomattava ero, mikä vaatii rakentavan ratkaisun sen poistamiseksi. Toinen haitta on, että metallitäytteellä on huomattava paino pienistä mitoistaan ​​huolimatta.

Putkimaisen rekuperaattorin suunnittelun yksinkertaisuus tekee tämän tyyppisestä laitteesta suositun itsevalmistuksessa. Ulkopäällysteenä käytetään yleensä ilmakanavien muoviputkia, jotka on eristetty polyuretaanikuorilla.

Keskimääräinen lämmönsiirtolaite

Joskus syöttö- ja poistoputket sijaitsevat jonkin matkan päässä toisistaan. Tämä tilanne voi johtua rakennuksen teknisistä ominaisuuksista tai saniteettivaatimuksista ilmavirtojen luotettavaksi erottamiseksi.

Käytä tässä tapauksessa välijäähdytysnestettä, joka kiertää kanavien välillä eristetyn putken läpi. Väliaineena lämpöenergian siirrolle vedellä tai vesiglykoliliuoksella, jonka kiertoa tarjoaa lämpöpumppu.

Välijäähdytysnesteellä varustettu rekuperaattori on tilava ja kallis laite, jonka käyttö on taloudellisesti perusteltua suurten tilojen huoneissa

Jos on mahdollista käyttää erityyppistä rekuperaattoria, on parempi olla käyttämättä välijäähdytysnestettä sisältävää järjestelmää, koska sillä on seuraavat merkittävät haitat:

• alhainen hyötysuhde verrattuna muun tyyppisiin laitteisiin, joten pienissä huoneissa, joissa ilmavirta on alhainen, tällaisia ​​laitteita ei käytetä;
• koko järjestelmän merkittävä tilavuus ja paino;
• ylimääräisen sähköpumpun tarve nesteen kiertämiseksi;
• lisääntynyt melu pumpusta.

Tätä järjestelmää muutetaan, kun lämmönvaihtonesteen pakotetun kiertämisen sijasta käytetään väliainetta, jolla on alhainen kiehumispiste, kuten freonia. Tässä tapauksessa liikkuminen piiriä pitkin on mahdollista luonnollisella tavalla, mutta vain jos tuloilmakanava sijaitsee poistoputken yläpuolella.

Tällainen järjestelmä ei vaadi ylimääräisiä energiakustannuksia, mutta se toimii lämmitykseen vain huomattavassa lämpötilaerossa. Lisäksi on tarpeen hienosäätää lämmönsiirtonesteen aggregaatiotilan muutoskohtaa, joka voidaan toteuttaa luomalla haluttu paine tai tietty kemiallinen koostumus.

Tärkeimmät tekniset parametrit

Tietäen ilmanvaihtojärjestelmän vaadittua suorituskykyä ja lämmönvaihtimen lämmönvaihtotehokkuutta on helppo laskea säästöt huoneen ilman lämmityksessä tietyissä ilmasto-olosuhteissa. Vertaamalla mahdollisia etuja järjestelmän osto- ja ylläpitokustannuksiin, voit kohtuudella tehdä valinnan rekuperaattorin tai tavallisen ilmanlämmittimen eduksi.

Laitevalmistajat tarjoavat usein mallisarjan, jossa samankaltaisilla toiminnoilla varustetut ilmanvaihtoyksiköt eroavat toisistaan ​​ilmanvaihdon määrästä. Asuintilojen osalta tämä parametri on laskettava taulukon 9.1 mukaisesti. SP 54.13330.2016

Suorituskerroin

Rekuperaattorin hyötysuhteella tarkoitetaan lämmönsiirtotehokkuutta, joka lasketaan seuraavalla kaavalla:

K = (T_n - T_n) / (T_sisään - T_n)

Jossa:

• T_n - huoneeseen tulevan ilman lämpötila;
• T_n - ulkolämpötila;
• T_sisään - ilman lämpötila huoneessa.

Suurin tehokkuuden arvo vakiona ilman virtausnopeudet ja tietty lämpötila-alue, joka ilmoitetaan laitteen teknisissä asiakirjoissa. Sen reaalikorko on hiukan alhaisempi.

Jos kyseessä on levy- tai putkimaisen lämmönvaihtimen valmistus itsenäisesti, maksimaalisen lämmönsiirtotehokkuuden saavuttamiseksi on noudatettava seuraavia sääntöjä:

• Paras lämmönvaihto taataan vastavirtalaitteilla, sitten ristivirtauslaitteilla, ja pienimmät - molemmien virtausten yksisuuntaisella liikkeellä.
• Lämmönsiirtonopeus riippuu virroista erottavien seinämien materiaalista ja seinämien paksuudesta, samoin kuin laitteen sisällä olevan ilman kestosta.

Tietäen rekuperaattorin tehokkuudesta on mahdollista laskea sen energiatehokkuus ulkoisen ja sisäisen ilman eri lämpötiloissa:

E (W) = 0,36 x P x K x (T_sisään - T_n)

missä P (m³/ tunti) - ilman kulutus.

Rekuperaattorin hyötysuhteen laskeminen rahallisesti ja vertailu sen hankinta- ja asennuskustannuksiin kaksikerroksisessa mökissä, jonka kokonaispinta-ala on 270 m2, osoittaa tällaisen järjestelmän asentamisen toteutettavuuden.

Korkean hyötysuhteen rekuperaattoreiden kustannukset ovat melko korkeat, niillä on monimutkainen rakenne ja huomattava koko. Joskus voit kiertää nämä ongelmat asentamalla useita yksinkertaisempia laitteita siten, että tuleva ilma kulkee niiden läpi peräkkäin.

Ilmanvaihtojärjestelmän suorituskyky

Ilmavirran määrä määritetään staattisella paineella, joka riippuu puhaltimen tehosta ja pääkomponenteista, jotka luovat aerodynaamisen vetovoiman.Sen tarkka laskenta on yleensä mahdotonta matemaattisen mallin monimutkaisuuden vuoksi, siksi kokeelliset tutkimukset suoritetaan tyypillisille monoblokkisuunnitelmille ja komponentit valitaan yksittäisille laitteille.

Tuulettimen teho on valittava ottaen huomioon minkä tyyppisten asennettujen rekuperaattoreiden läpimeno, joka ilmoitetaan teknisissä asiakirjoissa suositusvirtauksena tai laitteen kuljettaman ilmamääränä yksikköaikaa kohti. Yleensä sallittu ilman nopeus laitteen sisällä ei ylitä 2 m / s.

Muutoin suurella nopeudella rekuperaattorin kapeissa osissa aerodynaaminen vetokyky kasvaa voimakkaasti. Tämä johtaa tarpeettomiin energiakustannuksiin, ulkoilman tehottomaan lämmitykseen ja lyhentää puhaltimien ikää.

Painehäviön graafinen suhde ilmanvirtausnopeuteen useiden korkealaatuisten lämmönvaihtimien malleissa osoittaa epälineaarisen resistanssin lisääntymisen, joten on välttämätöntä noudattaa laitteen teknisissä asiakirjoissa ilmoitettuja suositeltua ilmanvaihtomäärää koskevia vaatimuksia.

Ilmavirran suunnan muuttaminen lisää aerodynaamista vetoa. Siksi sisäkanavan geometriaa mallinnettaessa on toivottavaa minimoida putken kierrosten lukumäärä 90 astetta. Ilman hajottamisessa käytettävät hajottajat lisäävät myös vastustusta, joten on suositeltavaa olla käyttämättä elementtejä, joilla on monimutkainen kuvio.

Saastuneet suodattimet ja ritilät häiritsevät huomattavasti virtausta, joten ne on puhdistettava tai vaihdettava säännöllisesti. Yksi tehokkaista tavoista tukkeutua arvioimalla on asentaa anturit, jotka seuraavat paineen laskua alueilla ennen ja jälkeen suodattimen.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Pyörivän ja levy-rekuperaattorin toimintaperiaate:

Levytyyppisen rekuperaattorin tehokkuuden mittaus:

Kotitalous- ja teollisuusilmanvaihtojärjestelmät, joissa on integroitu rekuperaattori, ovat osoittaneet energiatehokkuutensa lämmön pitämiseksi sisätiloissa. Nyt on olemassa monia tarjouksia tällaisten laitteiden myynnistä ja asentamisesta valmiiden ja testattujen mallien muodossa sekä yksittäisistä tilauksista. Voit laskea tarvittavat parametrit ja suorittaa asennuksen itse.

Jos sinulla on kysyttävää tietoja luettaessa tai jos sinulla on epätarkkuuksia materiaalistasi, jätä kommenttisi alla olevaan ruutuun.