Recuperarea căldurii în sistemele de ventilație: principiul și opțiunile de funcționare

În procesul de ventilație din încăpere nu este utilizat doar aerul de evacuare, ci și o parte din energia termică. Iarna, acest lucru duce la o creștere a facturilor la energie.

Pentru a reduce costurile inutile, fără a aduce atingere schimbului de aer, va permite recuperarea căldurii în sistemele de ventilație centralizate și locale. Pentru recuperarea energiei termice se folosesc diferite tipuri de schimbătoare de căldură - recuperatoare.

Articolul descrie în detaliu modelele unităților, caracteristicile lor de proiectare, principiile de funcționare, avantajele și dezavantajele. Informațiile furnizate vor ajuta la alegerea celei mai bune opțiuni pentru amenajarea sistemului de ventilație.

Conceptul de recuperare: principiul funcționării schimbătorului de căldură

Tradus din latină, recuperarea înseamnă o restituire sau o returnare. În ceea ce privește reacțiile de schimb de căldură, recuperarea este caracterizată ca o revenire parțială a energiei cheltuite în realizarea unei acțiuni tehnologice în scopul aplicării în același proces.

sistem de ventilație Principiul recuperării este utilizat pentru a economisi energie termică.

Prin analogie, răcirea este recuperată pe vreme caldă - masele calde de aprovizionare încălzesc puterea de ieșire și temperatura lor scade.

Procesul de recuperare a energiei se desfășoară într-un schimbător de căldură de recuperare. Dispozitivul prevede prezența unui element de schimb de căldură și ventilatoare pentru pomparea fluxurilor de aer multidirecționale. Un sistem automat este utilizat pentru a controla procesul și a controla calitatea alimentării cu aer.

Proiectarea este concepută astfel încât debitele de alimentare și evacuare să fie în compartimente separate și să nu se amestece - recuperarea căldurii se realizează prin pereții schimbătorului de căldură.

Înțelegeți și înțelegeți ce este ventilație recuperată o diagramă clară a circulației aerului va ajuta.

Prin capotele din încăperile umede (toaletă, baie, bucătărie) apare fluxul de aer evacuat. Înainte de a pleca, trece prin schimbătorul de căldură și lasă o parte din căldură. Aerul furnizat se deplasează în direcția opusă, se încălzește și intră în camerele de zi (+)

Expediența unui recuperator în ventilație

Este posibil să vorbim despre fezabilitatea aranjării ventilației regenerative prin evaluarea eficacității sistemului și compararea avantajelor sale cu dezavantajele.

O parte din căldură este preluată din aerul de evacuare extras și transferată la jeturile proaspete injectate direcționate în interiorul camerei. Acest lucru vă permite să reduceți pierderea de căldură cu până la 70% (+)

Nevoia de a utiliza recuperarea căldurii este cea mai relevantă în clădirile cu ieșire de aer forțată. De regulă, acestea sunt clădiri cu o inerție scăzută construite folosind tehnologii inovatoare de izolare termică (case realizate din panouri sandwich, panouri din silicat de gaz, blocuri de spumă).

În astfel de clădiri, pereții nu acumulează bine căldură, iar schimbul natural de aer este ineficient.

Cu toate acestea, problemele cu circulația aerului sunt caracteristice și clădirilor „tradiționale” din cărămidă și beton. Prezența ferestrelor din PVC izolante termic strânge blochează circulația cu o dorință naturală - fluxul de aer curat se oprește și canalul de ventilație se înclină sau tinde spre zero.

Soluția problemei Euro-geamurilor este organizarea ventilației forțate. Sistemul restabilește schimbul de aer, dar, în același timp, pierderea de căldură crește până la 60%. Și aici nu poți face fără recuperare termică.

Eficiența procesului de schimb este exprimată în procente și arată cantitatea de căldură cheltuită din aerul de evacuare pentru încălzirea „intrării” proaspete

Factorul de eficiență al valorificării căldurii de ventilație:

• 0% - geam deschis - aerul cald este îndepărtat în atmosferă, iar aerul rece intră în interior, scăzând temperatura în cameră;
• 100% - aerul de alimentare este încălzit la temperatura „evacuării” - imposibil de implementat din punct de vedere tehnic;
• 30-90% - un parametru acceptabil, recuperarea este considerată bună cu o eficiență de 60% sau mai mult, eficiență de peste 80% - transfer excelent de căldură.

Eficiența sistemului depinde de tipul de recuperator, de dimensiunile camerei și de fluxul de aer. În orice caz, utilizarea ventilației regenerative chiar și cu o eficiență de 30% este mai profitabilă decât absența acesteia. În plus față de economiile semnificative în resursele de energie, „recuperarea căldurii” îmbunătățește microclima interioară generală.

Dezavantaje ale utilizării unui schimbător de căldură:

1. Volatilitatea. Achiziția de echipamente HVAC este justificată dacă consumul de energie este semnificativ mai mic decât economiile acestuia după instalarea schimbătorului de căldură.
2. Condensul. Datorită diferenței de temperatură, umiditatea se poate condensa pe pereții schimbătorului de căldură. În timpul iernii, există șansa de înghețare, care este plină de o scădere rapidă a eficienței sau de eșecul schimbătorului de căldură.
3. Muncă zgomotoasă. Unele modele emit zumzet în timpul funcționării. Dacă în timpul zilei acest dezavantaj nu se observă în special, atunci noaptea zgomotul este inconfortabil. Recuretoarele cu izolație îmbunătățită sunt liniștite.

Investițiile inițiale ridicate devin adesea principalul argument împotriva ventilației eficiente din punct de vedere energetic.

Este recomandabil să investești într-un sistem care plătește în 5-8 ani. Vă rugăm să rețineți că pentru întreținerea complexului, va trebui să suportați costuri suplimentare, de exemplu, înlocuirea periodică a ventilatoarelor

Caracteristici ale diferitelor tipuri de schimbătoare de căldură

Proiectarea recuperatorului determină debitul lichidului de răcire, eficiența sistemului de ventilație, clasa energetică și costul echipamentului. Se folosesc cinci tipuri de schimbătoare de căldură: placă, rotativ, conducte de căldură, dispozitive de cameră și modele cu un purtător de căldură intermediar.

Recuperarea lamelară - simplitatea unui design

Baza schimbătorului de căldură este o cameră sigilată cu multe conducte paralele. Canalele sunt separate prin despărțiri - plăci termoconductoare din oțel sau aluminiu.

Plăcile în formă de undă (60-70 de bucăți) sunt grupate într-un bloc, astfel încât canalele formate sunt amplasate una peste alta - turbulențele create îmbunătățesc transferul de căldură

Fluxurile de gaz se deplasează unul spre celălalt, se intersectează în caseta recuperatorului, dar nu se amestecă. Schimbul termic se realizează datorită răcirii și încălzirii simultane a plăcilor din diferite părți.

Avantajele schimbătorului de căldură încrucișat:

• ușurință de instalare și configurare a echipamentelor;
• excluderea contactului maselor de aer;
• costuri accesibile și dimensiuni compacte;
• lipsa frecării și a pieselor mobile.

Indicatorul de performanță variază în intervalul 40-70%.

Dezavantajul principal al modelului plăcii este instalarea condensului în conducta de evacuare și formarea gheții în timpul iernii. Pentru a dezgheța unitatea, fluxul de intrare este redirecționat pentru a ocoli schimbătorul de căldură, iar fluxul cald care iese topește gheața de pe plăci.

În modul „decongelare”, economia de energie nu are loc, încălzitoarele de aer cu o putere de până la 5 kW sunt utilizate pentru încălzirea aerului care intră. Valoarea medie a eficienței scade cu 20% (+)

Există două moduri de a rezolva problema:

1. Preîncălzirea fluxului de aer de intrare la o temperatură la care formarea de gheață este exclusă.
2. Recuperator cu plăci de celuloză higroscopică. Materialul absoarbe umezeala din masele de aer evacuate și o transferă în fluxurile de intrare.

Atunci când alegeți un schimbător încrucișat, trebuie luate în considerare caracteristicile operaționale ale plăcilor.

Caracteristicile lor depind de materialul de fabricație:

1. Folie de aluminiu - costuri accesibile, dar performanțe limitate pe timpul iernii. În plus, nu este recomandat pentru spații rezidențiale din cauza uscării cu aer. Modificări cu „umplere” din aluminiu - cea mai bună opțiune pentru băi și piscine.
2. Partiții din plastic - similar ca preț la produsele metalice, dar diferă în ceea ce privește eficiența muncii îmbunătățită.
3. Schimbător de căldură de celuloză - împiedicați înghețarea și mențineți conținutul normal de umiditate în interior.

Recuperatorul de higroceluloză este cel mai economic și optim pentru ventilația clădirilor rezidențiale.

Recuperator rotativ - eficiență ridicată a sistemului

Schimbătorul de căldură este prezentat sub forma unui cilindru umplut cu straturi de metal ondulat. Pe măsură ce kitul tamburului se rotește, jeturi de aer calde sau reci intră alternativ în fiecare compartiment.

Proiectarea schimbătorului de căldură rotativ: arborele de rotație și două canale de aer. O secțiune a rotorului este încălzită prin „exploatare”, tamburul defilează și căldura este redirecționată către masele reci concentrate în canalul alăturat (+)

Eficiența transferului de căldură este determinată de viteza rotorului, eficiența poate fi reglată.

Argumente recuperator rotativ „pentru”:

• recuperare de căldură până la 65-90%;
• economie consum de energie;
• compensarea parțială a umidității - puteți face fără umidificator;
• perioada de rambursare - până la 4 ani.

În ciuda eficienței ridicate, schimbătorul de căldură tip tambur nu a devenit lider printre instalațiile similare.

Contra sistemului de ventilație:

1. Un amestec de aer poluat în flux. Prin microcanale, masele de evacuare și furnizare circulă alternativ, astfel încât aproximativ 3-8% din „rezoluție” este returnată. Tamburul transmite adesea mirosul de aer ieșit.
2. Complexitatea proiectării. Piesele rotative ale rotorului au nevoie de întreținere periodică și înlocuire periodică. Elementele în mișcare emit zgomot și vibrații în timpul funcționării.
3. Cost ridicat. Prețul pentru modelele rotative este mai mare decât pentru produsele cu plăci. Acest lucru se datorează utilizării mecanicii complexe în proiectarea schimbătorului de căldură cu tambur.
4. Dimensiuni mari. Instalarea se efectuează într-o cameră spațioasă de ventilație.

Datorită oboselii, plantele cu rotor sunt utilizate în principal în întreprinderile industriale.

Pentru a reduce la minimum amestecarea fluxurilor de aer, recuperatoarele rotative sunt completate cu sectoare intermediare - aici microcanele sunt suflate cu aer proaspăt, care intră în hota de evacuare. Minusul schemei este o scădere a eficienței (+)

Schimbatoare de caldura Bound - Model Glycol

Datorită caracteristicilor sale de proiectare, o unitate de recuperare cu un lichid de răcire intermediar este adesea denumită schimbătoare de căldură cuplate sau o unitate de glicol. Acesta este unul dintre cele mai flexibile sisteme de recuperare a căldurii. Un schimbător de căldură se prăbușește în conducta de alimentare, iar al doilea în evacuare.

În schema de conducte există: o pompă de circulație, un rezervor de expansiune, o supapă de aer, un controler, un senzor de temperatură, o supapă de siguranță, un indicator de presiune (+)

Principiul muncii. Compoziția glicolică circulă între schimbătoarele de căldură. Temperatura lichidului de răcire crește din cauza curentului îndepărtat încălzit, iar apoi energia termică este transferată la aerul curat. Un sistem închis elimină amestecarea maselor de aer viitoare.

Caracteristici ale schimbătorilor de căldură cu un lichid de răcire:

• Eficiență - 45-55%;
• ajustarea eficienței cu ajutorul unei pompe - viteza mișcării antigel este selectată;
• capacitatea de a amplasa canalele de alimentare și de evacuare de la distanță (până la 800 m);
• recuperatorul este montat vertical sau orizontal;
• în îngheț sever, suprafața schimbătorului de căldură de evacuare îngheață - apare gheață; utilizarea antigelului vă permite să acționați recuperatorul fără a apela la decongelare;
• perioada de rambursare a sistemului - până la 2 ani;
• este acceptabilă o combinație de 1 capotă și mai multe intrări sau invers.

Volumul de evacuare și aerul de admisie trebuie să fie aproximativ egal. Astfel de recuperatoare sunt de obicei utilizate dacă fluxul este toxic sau puternic contaminat atunci când amestecurile de fluxuri sunt inacceptabile.

Adunarea Camerei - versatilitate

Din punct de vedere structural, schimbătorul de căldură al camerei este o cutie închisă, împărțită în interior printr-un amortizor în mișcare. Partiția de deschidere determină funcționarea recuperatorului.

Ieșirea trece de-a lungul unui canal, iar fluxul intră în a doua cameră. În schimbătorul de căldură, masele calde încălzesc pereții primului compartiment. După un timp, clapeta se mișcă și fluxul de aer schimbă direcția

Ca urmare, fluxul se deplasează de-a lungul pereților calzi ai primului canal, iar „minarea” încălzește suprafața celei de-a doua camere. La un moment dat, partiția revine și ciclul se repetă.

Avantajele unității de schimb de căldură din cameră:

• Eficiență - 80-90%;
• în tandem cu izolație termică de înaltă calitate, costurile de încălzire sunt reduse la minimum;
• ușurința instalării - va fi nevoie de ajutorul specialiștilor atunci când alegeți parametrii instalației de ventilație;
• păstrarea nivelului de umiditate;
• înghețarea sistemului este exclusă.

Un recuperator de cameră este o opțiune excelentă pentru regiunile în care, pe o perioadă lungă a anului, există un dezechilibru semnificativ între temperaturile interioare și exterioare.

Dezavantajele unității de recuperare a căldurii includ:

• nevoia de întreținere regulată a pieselor mobile;
• jeturile de aer care se amestecă parțial - mirosurile și impuritățile pot reveni în clădire.

Pentru a reduce amestecul, sistemul este echipat element de filtrare. Aerul devine mai curat, dar eficiența recuperatorului scade.

Țevi de căldură - sistem închis de schimb de căldură

Recuperatorul este format din mai multe tuburi de cupru sau aluminiu umplute cu un material volatil, cum ar fi freonul. Principiul funcționării unui schimbător de căldură tubular se bazează pe procese fizice - o schimbare a stării unei substanțe atunci când este încălzită.

Conducta de căldură este plasată vertical - capătul inferior al schimbătorului de căldură în conducta de evacuare, iar partea superioară în conducta de aer de alimentare. Fluxurile de ieșire curg capătul tubului - Freon se încălzește, fierbe și se evaporă (+)

Gazul crește și emite energie termică afluxului, după care freonul se condensează și se revarsă în recuperator. Ciclul termic se repetă în cerc.

Caracteristici tehnice și operaționale ale schimbătorului de căldură tubular:

• eficiența dispozitivului - până la 65%;
• operație silențioasă datorită absenței elementelor în mișcare;
• simplitatea designului și nepretenție în serviciu;
• densitate - dimensiuni mici și greutate ușoară;
• independența energetică - lichidul de răcire circulă natural;

Un avantaj semnificativ este faptul că fluxurile de aer ale fluxului și ale revenirii nu sunt amestecate.

Punctele slabe ale conductelor de căldură:

• nivel ridicat de eficiență obținut cu un interval de temperatură restrâns - cu supraîncălzire bruscă, întregul freon se evaporă și, cu încălzire insuficientă, rata de vaporizare încetinește;
• rezistență scăzută a tubului - o schimbare de formă sau depresurizare reduce performanța echipamentului.

Recuperatoarele tubulare sunt utilizate în construcții private, în clădiri administrative, birouri și mici zone industriale.

Metode de organizare a ventilației regenerative

Recuperarea este echipată într-unul dintre modurile: central și descentralizat. În primul caz, fluxurile de ventilație din întreaga cameră trec prin schimbătorul de căldură, în al doilea - dintr-o cameră.

Complex centralizat - unitate de manipulare a aerului

Un sistem centralizat este echipat în stadiul construcției sau modernizării majore a sistemului de ventilație.

Este selectată instalația forțată de aer forțat și evacuare (PVU) cu recuperator încorporat. Principalul criteriu de selecție este performanța generală a complexului pe baza întregului volum de aer din structură (+)

PVU cu recuperator asigură un schimb de aer suficient chiar și în casele cu geamuri închise. În același timp, fluxurile de aer sunt distribuite uniform, fără a crea curenti.

complex instalații de aer forțat și evacuare tip monobloc echipat cu:

• fani - alimentare cu aer curat și emisie de jeturi saturate cu dioxid de carbon;
• încălzitoare - preîncălzirea fluxului;
• filtre - reține praful și microparticulele;
• de recuperare a căldurii - Se pot folosi diferite tipuri de instalații.

Funcționalitatea unor PVU este extinsă cu un temporizator de întârziere, un regulator de putere, senzori de nivel de umiditate etc.

Cazul modelelor monobloc este acoperit cu material absorbant de sunet, astfel încât funcționarea PVU devine foarte liniștită. Sunt posibile versiuni verticale, orizontale și suspendate ale unităților de ventilație

Producție de PVU recuperativă monobloc recuperativă: "Vents" (Ucraina), Dantherm (Danemarca), «Daikin» (Japonia), «DANTEX» (Anglia).

Unități locale - pe lângă sistemul de ventilație existent

Pentru a restabili circulația maselor de aer într-o sală de operație, sunt potrivite prize de aer descentralizate cu recuperare de căldură.

Se prăbușesc în fațada clădirii sau sunt montate printr-o fereastră. Scopul lor principal este îmbunătățirea ventilație de alimentare în casă.

În recuperatoarele locale, sunt prevăzute un ventilator și un schimbător de căldură cu plăci. "Mâneca" orificiului de intrare este izolată cu material absorbant de sunet. Unitatea de control a unității compacte de control al aerului este amplasată pe peretele interior

Caracteristici ale sistemelor de ventilație descentralizate cu recuperare:

• eficiență – 60-96%;
• productivitate scăzută - dispozitivele sunt concepute pentru a asigura schimbul de aer în camere până la 20-35 mp;
• costuri accesibile și o gamă largă de unități, de la valvele de perete convenționale la modele automate cu sistem de filtrare în mai multe etape și capacitatea de a regla umiditatea;
• ușurință de instalare - pentru punerea în funcțiune, nu este necesară o conductă; instalați supapa de perete Puteți face singur.

Producători populari de recuperatori locali: Prana (Ucraina), O.Erre (Italia), viscol (Germania) Vents (Ucraina), Aerovital (Germania).

Criterii importante pentru alegerea unei prize de perete: grosimea admisibilă a peretelui, productivitatea, eficiența recuperatorului, diametrul canalului de aer și temperatura mediului pompat

Concluzii și video util pe această temă

Comparație de ventilație naturală și sistem forțat cu recuperare:

Principiul funcționării unui schimbător de căldură centralizat, calculul eficienței:

Proiectarea și funcționarea unui schimbător de căldură descentralizat folosind supa de perete Prana ca exemplu:

Aproximativ 25-35% din căldură iese din cameră prin sistemul de ventilație. Recuretoarele sunt utilizate pentru a reduce pierderile și recuperarea eficientă a căldurii. Echipamentele climatice vă permit să folosiți energia maselor cheltuite pentru a încălzi aerul care intră.

Există ceva de completat sau aveți întrebări despre funcționarea diferitor recuperatori de ventilație? Vă rugăm să lăsați comentarii cu privire la publicație, să vă împărtășiți experiența dvs. în operarea unor astfel de instalații. Formularul de contact se află în blocul inferior.