Warmterecuperatie in ventilatiesystemen: werkingsprincipe en opties

Tijdens de ventilatie vanuit de kamer wordt niet alleen de uitlaatlucht gebruikt, maar ook een deel van de thermische energie. In de winter leidt dit tot een stijging van de energierekening.

Om onnodige kosten te verminderen, zonder afbreuk te doen aan de luchtuitwisseling, zal warmteterugwinning in gecentraliseerde en lokale ventilatiesystemen dit mogelijk maken. Voor het terugwinnen van thermische energie worden verschillende soorten warmtewisselaars gebruikt - recuperatoren.

Het artikel beschrijft in detail de modellen van eenheden, hun ontwerpkenmerken, werkingsprincipes, voor- en nadelen. De verstrekte informatie helpt bij het kiezen van de beste optie voor het regelen van het ventilatiesysteem.

Het concept van terugwinning: het werkingsprincipe van de warmtewisselaar

Vertaald uit het Latijn betekent herstel een terugbetaling of een terugkeer. Met betrekking tot warmtewisselingsreacties wordt terugwinning gekenmerkt als een gedeeltelijke teruggave van energie die wordt besteed aan het uitvoeren van een technologische actie met het oog op toepassing in hetzelfde proces.

In ventilatiesysteem Het principe van terugwinning wordt gebruikt om warmte-energie te besparen.

Naar analogie wordt koeling gerecupereerd bij warm weer - warme toevoermassa's verwarmen de output "uitwerkt" en hun temperatuur daalt.

Het energieterugwinningsproces wordt uitgevoerd in een recuperatiewarmtewisselaar. Het apparaat zorgt voor de aanwezigheid van een warmtewisselingselement en ventilatoren voor het verpompen van multidirectionele luchtstromen. Een automatisch systeem wordt gebruikt om het proces te regelen en de kwaliteit van de luchttoevoer te regelen.

Het ontwerp is zo ontworpen dat de toevoer- en uitlaatstromen zich in afzonderlijke compartimenten bevinden en niet vermengen - warmteterugwinning wordt uitgevoerd via de wanden van de warmtewisselaar.

Begrijp en begrijp wat is gerecupereerde ventilatie een duidelijk diagram van de luchtcirculatie helpt.

Door de afzuigkappen in vochtige ruimtes (toilet, badkamer, keuken) vindt de uitstroom van afvoerlucht plaats. Voordat het weggaat, gaat het door de warmtewisselaar en laat het een deel van de warmte achter. De toegevoerde lucht beweegt in de tegenovergestelde richting, warmt op en komt de woonkamers binnen (+)

Ervaring van een recuperator in ventilatie

Het is mogelijk om te praten over de haalbaarheid van het regelen van regeneratieve ventilatie door de effectiviteit van het systeem te evalueren en de voor- en nadelen ervan te vergelijken.

Een deel van de warmte wordt uit de afgezogen uitlaatlucht gehaald en overgebracht naar de geïnjecteerde verse stralen die in de kamer worden gericht. Hiermee kunt u warmteverlies tot 70% verminderen (+)

De noodzaak om warmteterugwinning te gebruiken is het meest relevant in gebouwen met geforceerde luchtuitlaat. In de regel zijn dit gebouwen met een lage traagheid die zijn gebouwd met behulp van innovatieve warmte-isolerende technologieën (huizen gemaakt van sandwichpanelen, gassilicaatpanelen, schuimblokken).

In dergelijke gebouwen hopen de muren de warmte niet goed op en is natuurlijke luchtuitwisseling niet effectief.

Problemen met luchtcirculatie zijn echter ook kenmerkend voor "traditionele" bakstenen en betonnen gebouwen. De aanwezigheid van strakke warmte-isolerende PVC-ramen blokkeert de circulatie met een natuurlijke drang - de toevoer van verse lucht stopt, en ventilatiekanaal kantelt of neigt naar nul.

De oplossing voor het Euro-raamprobleem is de organisatie van geforceerde ventilatie. Het systeem herstelt de luchtuitwisseling, maar tegelijkertijd neemt het warmteverlies toe tot 60%. En hier kun je niet zonder thermisch herstel.

De efficiëntie van het uitwisselingsproces wordt uitgedrukt als een percentage en toont de hoeveelheid warmte die wordt afgegeven door de uitlaatlucht om de verse "instroom" te verwarmen

De efficiëntiefactor van ventilatie warmteterugwinning:

• 0% - open raam - warme lucht wordt in de atmosfeer verwijderd en koude lucht komt binnen, waardoor de temperatuur in de kamer wordt verlaagd;
• 100% - de toevoerlucht wordt verwarmd tot de temperatuur van de "uitlaat" - technisch onmogelijk te implementeren;
• 30-90% - een acceptabele parameter, herstel wordt als goed beschouwd met een efficiëntie van 60% of meer, efficiëntie van meer dan 80% - uitstekende warmteoverdracht.

De effectiviteit van het systeem hangt af van het type recuperator, de afmetingen van de kamer en de luchtstroom. In ieder geval is het gebruik van regeneratieve ventilatie, zelfs met een efficiëntie van 30%, winstgevender dan het ontbreken ervan. Naast aanzienlijke besparingen in energiebronnen, verbetert "warmteterugwinning" het algehele microklimaat binnenshuis.

Nadelen van het gebruik van een warmtewisselaar:

1. Volatiliteit. De aanschaf van HVAC-apparatuur is gerechtvaardigd als het energieverbruik aanzienlijk lager is dan de besparing na installatie van de warmtewisselaar.
2. Condensatie Door het temperatuurverschil kan er vocht condenseren op de wanden van de warmtewisselaar. In de winter bestaat de kans op ijsvorming, die gepaard gaat met een snelle afname van het rendement of uitval van de warmtewisselaar.
3. Lawaaierig werk. Sommige modellen laten tijdens het gebruik gezoem horen. Als dit nadeel overdag niet bijzonder merkbaar is, is het geluid 's nachts ongemakkelijk. Recuperatoren met verbeterde isolatie zijn stil.

Hoge initiële investeringen worden vaak het belangrijkste argument tegen energiezuinige ventilatie.

Het is raadzaam om te investeren in een systeem dat binnen 5-8 jaar zijn vruchten afwerpt. Houd er rekening mee dat u voor het onderhoud van het complex extra kosten zult moeten dragen, bijvoorbeeld periodieke vervanging van ventilatoren

Kenmerken van verschillende soorten warmtewisselaars

Het ontwerp van de recuperator bepaalt het stromingspatroon van de koelvloeistof, de efficiëntie van het ventilatiesysteem, de energieklasse en de kosten van de apparatuur. Er worden vijf soorten warmtewisselaars gebruikt: plaat-, rotatie-, warmtepijpen, kamerinrichtingen en modellen met een tussenliggende warmtedrager.

Lamellaire recuperator - eenvoud van een ontwerp

De basis van de warmtewisselaar is een afgesloten kamer met veel parallelle kanalen. De kanalen zijn gescheiden door scheidingswanden - warmtegeleidende platen van staal of aluminium.

Golfvormige platen (60-70 stuks) zijn gegroepeerd in één blok zodat de gevormde kanalen kruislings op elkaar zijn geplaatst - gecreëerde turbulentie verbetert de warmteoverdracht (+)

De gasstromen bewegen naar elkaar toe, snijden elkaar in de cassette van de recuperator, maar mengen niet. Door de gelijktijdige koeling en verwarming van de platen van verschillende kanten wordt er warmte uitgewisseld.

Voordelen van de kruiswarmtewisselaar:

• eenvoudige installatie en configuratie van apparatuur;
• uitsluiting van contact van luchtmassa's;
• betaalbare kosten en compacte afmetingen;
• gebrek aan wrijvende en bewegende delen.

De prestatie-indicator varieert in het bereik van 40-70%.

Het grootste nadeel van het plaatmodel is condensatie in het uitlaatkanaal en ijsvorming in de winter. Om de unit te ontdooien, wordt de inkomende stroom omgeleid om de warmtewisselaar te omzeilen en smelt de warme uitgaande stroom het ijs op de platen.

In de “ontdooimodus” vindt geen energiebesparing plaats, luchtverwarmers met een vermogen tot 5 kW worden gebruikt om de binnenkomende lucht te verwarmen. De gemiddelde waarde van het rendement daalt met 20% (+)

Er zijn twee manieren om het probleem op te lossen:

1. Het voorverwarmen van de inkomende luchtstroom tot een temperatuur waarbij ijsvorming is uitgesloten.
2. Recuperator met hygroscopische celluloseplaten. Het materiaal absorbeert vocht uit de uitlaatluchtmassa's en brengt dit over naar de inkomende stromen.

Bij het kiezen van een kruiswisselaar moet rekening worden gehouden met de operationele kenmerken van de platen.

Hun kenmerken zijn afhankelijk van het fabricagemateriaal:

1. Aluminiumfolie - betaalbare kosten, maar beperkte prestaties in de winter. Bovendien wordt het niet aanbevolen voor woongebouwen vanwege luchtdroging. Modificaties met aluminium "vulling" - de beste optie voor baden en zwembaden.
2. Plastic scheidingswanden - vergelijkbaar in prijs met metalen producten, maar verschillen in verbeterde werkefficiëntie.
3. Cellulose-warmtewisselaar - voorkom bevriezing en behoud het normale vochtgehalte binnenshuis.

Hygrocellulose-recuperator is de meest economische en optimale voor ventilatie van woongebouwen.

Roterende recuperator - hoge systeemefficiëntie

De warmtewisselaar wordt aangeboden in de vorm van een cilinder gevuld met lagen golfplaten. Terwijl de drumkit draait, komen afwisselend warme of koude luchtstralen elk compartiment binnen.

Ontwerp met roterende warmtewisselaar: rotatieas en twee luchtkanalen. Een deel van de rotor wordt verwarmd door "mijnbouw", de trommel rolt en de warmte wordt teruggeleid naar de koude massa's geconcentreerd in het aangrenzende kanaal (+)

Het rendement van de warmteoverdracht wordt bepaald door het rotortoerental, het rendement kan worden aangepast.

Argumenten “voor” roterende recuperator:

• warmteterugwinning tot 65-90%;
• winstgevendheid stroomverbruik;
• gedeeltelijke vochtcompensatie - je kunt het doen zonder een luchtbevochtiger;
• terugverdientijd - tot 4 jaar.

Ondanks het hoge rendement werd de warmtewisselaar van het trommeltype geen leider onder vergelijkbare installaties.

Nadelen van het ventilatiesysteem:

1. Een mengsel van vervuilde lucht in de instroom. Door de microkanalen circuleren uitlaat- en toevoermassa's afwisselend, dus ongeveer 3-8% van de "training" wordt teruggegeven. De trommel brengt vaak de geur van uitgaande lucht over.
2. De complexiteit van het ontwerp. Roterende delen van de rotor hebben regelmatig onderhoud en periodieke vervanging nodig. Bewegende elementen geven tijdens bedrijf geluid en trillingen af.
3. Hoge kosten. De prijs voor roterende modellen is hoger dan voor plaatproducten. Dit komt door het gebruik van complexe mechanica in het ontwerp van de trommelwarmtewisselaar.
4. Grote maten. Installatie wordt uitgevoerd in een ruime ventilatiekamer.

Vanwege de omvang worden rotorplanten voornamelijk gebruikt in industriële ondernemingen.

Om het mengen van luchtstromen te minimaliseren, worden roterende recuperatoren aangevuld met tussenliggende sectoren - hier worden microkanalen geblazen met verse lucht, die de afzuigkap binnenkomt. Het minpunt van de regeling is een afname van de efficiëntie (+)

Gebonden warmtewisselaars - glycolmodel

Vanwege de ontwerpkenmerken wordt een terugwinningseenheid met een tussenliggende koelvloeistof vaak aangeduid als gekoppelde warmtewisselaars of een glycoleenheid. Dit is een van de meest flexibele warmteterugwinningssystemen. Eén warmtewisselaar crasht in het toevoerkanaal en de tweede in de uitlaat.

In het leidingschema zijn er: een circulatiepomp, een expansievat, een luchtklep, een controller, een temperatuursensor, een veiligheidsklep, een drukindicator (+)

Het principe van werk. Glycolische samenstelling circuleert tussen warmtewisselaars. Door de verhitte verwijderde stroom stijgt de temperatuur van de koelvloeistof en wordt de thermische energie overgebracht naar frisse lucht. Een gesloten systeem elimineert de vermenging van tegemoetkomende luchtmassa's.

Kenmerken van het werk van warmtewisselaars met een koelmiddel:

• Efficiëntie - 45-55%;
• efficiëntie aanpassing met behulp van een pomp - de snelheid van antivriesbeweging is geselecteerd;
• de mogelijkheid om aan- en afvoerkanalen op afstand van elkaar te plaatsen (tot 800 m);
• de recuperator is verticaal of horizontaal gemonteerd;
• bij strenge vorst bevriest het oppervlak van de uitlaatwarmtewisselaar - er verschijnt ijs; door het gebruik van antivries kunt u de recuperator bedienen zonder te hoeven ontdooien;
• systeemterugbetalingsperiode - tot 2 jaar;
• een combinatie van 1 afzuigkap en meerdere instromen of andersom is acceptabel.

Het volume van uitlaat- en inlaatlucht moet ongeveer gelijk zijn. Dergelijke recuperatoren worden meestal gebruikt als de instroom giftig of sterk vervuild is wanneer mengstromen onaanvaardbaar zijn.

Chamber Assembly - Veelzijdigheid

Structureel is de kamerwarmtewisselaar een gesloten doos, binnenin verdeeld door een bewegende demper. De openingswand bepaalt de werking van de recuperator.

De uitstroom gaat langs één kanaal en de instroom komt de tweede kamer binnen. In de warmtewisselaar verwarmen de warme massa's de wanden van het eerste compartiment. Na een tijdje beweegt de klep en verandert de luchtstroom van richting

Als gevolg hiervan beweegt de instroom langs de warme wanden van het eerste kanaal en verwarmt de 'mijnbouw' het oppervlak van de tweede kamer. Op een bepaald moment komt de partitie terug en herhaalt de cyclus zich.

Voordelen van de kamer-warmtewisselaar:

• Efficiëntie - 80-90%;
• in combinatie met hoogwaardige thermische isolatie worden verwarmingskosten tot een minimum beperkt;
• installatiegemak - de hulp van specialisten is nodig bij het kiezen van de parameters van de ventilatie-installatie;
• behoud van vochtigheidsniveau;
• bevriezing van het systeem is uitgesloten.

Een kamerrecuperator is een uitstekende optie voor regio's waar er gedurende een lange periode van het jaar een aanzienlijke onbalans bestaat tussen binnen- en buitentemperaturen.

De nadelen van de warmteterugwinningseenheid zijn:

• de behoefte aan regelmatig onderhoud van bewegende delen;
• tegemoetkomende luchtstralen mengen gedeeltelijk - geuren en onzuiverheden kunnen terug het gebouw in stromen.

Om de mix te verkleinen, is het systeem uitgerust filterelement. De lucht wordt schoner, maar het rendement van de recuperator neemt af.

Warmtepijpen - gesloten warmtewisselsysteem

De recuperator bestaat uit veel koperen of aluminium buizen gevuld met een vluchtig materiaal, zoals freon. Het werkingsprincipe van een buisvormige warmtewisselaar is gebaseerd op fysieke processen - een verandering in de toestand van een stof bij verhitting.

De warmtepijp is verticaal geplaatst - het onderste uiteinde van de warmtewisselaar in het uitlaatkanaal en de bovenkant in het toevoerluchtkanaal. Uitgaande stromen rond het uiteinde van de buis - Freon warmt op, kookt en verdampt (+)

Het gas stijgt op en geeft thermische energie af aan de instroom, waarna de freon condenseert en door de recuperator stroomt. De thermische cyclus wordt herhaald in een cirkel.

Technische en operationele kenmerken van de buisvormige warmtewisselaar:

• apparaat efficiëntie - tot 65%;
• stille werking door het ontbreken van bewegende elementen;
• eenvoud van ontwerp en pretentieloosheid in dienst;
• compactheid - kleine afmetingen en licht van gewicht;
• energie-onafhankelijkheid - het koelmiddel circuleert op natuurlijke wijze;

Een groot voordeel is dat de luchtstromen van de instroom en retour niet worden gemengd.

Zwakke punten van warmtepijpen:

• hoog rendement bereikt met een smal temperatuurbereik - bij plotselinge oververhitting verdampt de hele freon en bij onvoldoende verwarming vertraagt ​​de verdampingssnelheid;
• lage buissterkte - een verandering in vorm of drukverlaging vermindert de prestatie van de apparatuur.

Buisrecuperatoren worden gebruikt in de particuliere bouw, in administratieve, kantoorgebouwen en kleine industriële gebieden.

Methoden voor het organiseren van regeneratieve ventilatie

Herstel is op één van de manieren uitgerust: centraal en decentraal. In het eerste geval stroomt de ventilatie vanuit de hele kamer door de warmtewisselaar, in het tweede - vanuit één kamer.

Gecentraliseerd complex - luchtbehandelingsunit

Een gecentraliseerd systeem is uitgerust in de bouwfase of ingrijpende modernisering van het ventilatiesysteem.

Geforceerde geforceerde lucht- en uitlaatinstallatie (PVU) met ingebouwde recuperator is geselecteerd. Het belangrijkste selectiecriterium is de algehele prestatie van het complex op basis van het volledige luchtvolume in de constructie (+)

De PVU met recuperator zorgt voor voldoende luchtverversing, zelfs in huizen met gesloten ramen. Tegelijkertijd worden de luchtstromen gelijkmatig verdeeld zonder tocht te creëren.

Geïntegreerd geforceerde lucht- en uitlaatinstallaties monoblock type uitgerust met:

• fans - 24 uur per dag schone lucht en uitstoot van met kooldioxide verzadigde stralen;
• kachels - voorverwarmen van de instroom;
• filters - stof en microdeeltjes vasthouden;
• recuperator - Er kunnen verschillende soorten installaties worden gebruikt.

De functionaliteit van sommige PVU's wordt uitgebreid met een vertragingstimer, een vermogensregelaar, vochtigheidssensoren, etc.

De behuizing van monoblock-modellen is bedekt met geluidabsorberend materiaal, zodat de werking van de PVU erg stil wordt. Verticale, horizontale en hangende versies van ventilatie-units zijn mogelijk

Bewezen recuperatieve monoblock PVU-productie: Ventilatieopeningen (Oekraïne) Dantherm (Denemarken) "Daikin" (Japan) "Dantex" (Engeland).

Lokale units - aanvulling op het bestaande ventilatiesysteem

Om de circulatie van luchtmassa's in een operatiekamer te herstellen, zijn decentrale luchtinlaten met warmteterugwinning geschikt.

Ze botsen tegen de gevel van het gebouw of worden door een raam gemonteerd. Hun belangrijkste doel is om te verbeteren ventilatie leveren in huis.

In lokale recuperatoren zijn een ventilator en een platenwarmtewisselaar aanwezig. De "sleeve" van de inlaat is geïsoleerd met geluidabsorberend materiaal. De compacte regeleenheid van de luchtbehandelingsunit bevindt zich aan de binnenwand

Kenmerken van decentrale ventilatiesystemen met herstel:

• Efficiëntie – 60-96%;
• lage productiviteit - apparaten zijn ontworpen om luchtuitwisseling te bieden in kamers tot 20-35 m²;
• betaalbare kosten en een brede selectie van units, variërend van conventionele muurventielen tot geautomatiseerde modellen met een meertraps filtersysteem en de mogelijkheid om de vochtigheid aan te passen;
• gemak van installatie - voor inbedrijfstelling zijn geen kanalen nodig, muurklep installeren Je kunt het zelf doen.

Populaire fabrikanten van lokale recuperatoren: Prana (Oekraïne) O.erre (Italië), Sneeuwstorm (Duitsland), Ventilatieopeningen (Oekraïne) Aerovital (Duitsland).

Belangrijke criteria voor het kiezen van een muurinlaat: toegestane wanddikte, productiviteit, recuperatorefficiëntie, diameter van het luchtkanaal en temperatuur van het verpompte medium

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Vergelijking van natuurlijke ventilatie en geforceerd systeem met herstel:

Het principe van de werking van een centrale warmtewisselaar, berekening van efficiëntie:

Ontwerp en werking van een decentrale warmtewisselaar met als voorbeeld de Prana-wandafsluiter:

Ongeveer 25-35% van de warmte verlaat de kamer via het ventilatiesysteem. Recuperatoren worden gebruikt om verliezen en efficiënte warmteterugwinning te verminderen. Met klimatologische apparatuur kunt u de energie van de afgewerkte massa gebruiken om de binnenkomende lucht te verwarmen.

Is er iets dat moet worden aangevuld of heeft u vragen over de werking van verschillende ventilatierecuperatoren? Laat opmerkingen achter bij de publicatie, deel uw ervaring met het bedienen van dergelijke installaties. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.