Rekuperácia tepla vo ventilačných systémoch: princíp činnosti a možnosti

Pri vetraní z miestnosti sa využíva nielen odpadový vzduch, ale aj časť tepelnej energie. V zime to vedie k zvýšeniu poplatkov za energiu.

Aby sa znížili zbytočné náklady, bez toho, aby bola dotknutá výmena vzduchu, umožní rekuperácia tepla v centralizovaných a miestnych typoch vetracích systémov. Na regeneráciu tepelnej energie sa používajú rôzne typy výmenníkov tepla - rekuperátory.

Článok podrobne popisuje modely jednotiek, ich konštrukčné vlastnosti, princípy činnosti, výhody a nevýhody. Poskytnuté informácie pomôžu pri výbere najlepšej možnosti usporiadania vetracieho systému.

Koncept regenerácie: princíp činnosti výmenníka tepla

Vrátené z latinčiny znamená vrátenie alebo vrátenie dane. Pokiaľ ide o reakcie na výmenu tepla, regenerácia je charakterizovaná ako čiastočný návrat energie vynaloženej na uskutočnenie technologického postupu na účely aplikácie v tom istom procese.

ventilačný systém Princíp regenerácie sa používa na šetrenie tepelnej energie.

Analogicky je chladenie regenerované v horúcom počasí - teplé dodávané masy zahrejú výkon „vypracovaním“ a ich teplota sa zníži.

Proces regenerácie energie sa uskutočňuje v regeneračnom výmenníku tepla. Zariadenie zaisťuje prítomnosť prvku na výmenu tepla a ventilátorov na čerpanie viacsmerových prúdov vzduchu. Na riadenie procesu a kontrolu kvality prívodu vzduchu sa používa automatický systém.

Konštrukcia je navrhnutá tak, aby prívodné a výfukové toky boli v samostatných oddeleniach a nemiešali sa - rekuperácia tepla sa uskutočňuje stenami výmenníka tepla.

Pochopte a pochopte, čo je to rekuperovaná ventilácia pomôže jasná schéma cirkulácie vzduchu.

Prostredníctvom digestorov vo vlhkých miestnostiach (WC, kúpeľňa, kuchyňa) dochádza k odtoku odsávaného vzduchu. Pred odchodom prechádza výmenníkom tepla a zanecháva časť tepla. Dodávaný vzduch sa pohybuje opačným smerom, ohrieva sa a vstupuje do obývacích izieb (+)

Vhodnosť rekuperátora pri vetraní

O uskutočniteľnosti regeneratívnej ventilácie je možné hovoriť vyhodnotením účinnosti systému a porovnaním jeho výhod s nevýhodami.

Časť tepla sa odoberá z odvádzaného vzduchu a odvádza sa do čerstvých vstrekovaných prúdov nasmerovaných do miestnosti. To vám umožní znížiť tepelné straty až o 70% (+)

Potreba rekuperácie tepla je najdôležitejšia v budovách s núteným výstupom vzduchu. Spravidla sa jedná o konštrukcie s nízkou zotrvačnosťou postavené pomocou inovatívnych tepelnoizolačných technológií (domy vyrobené zo sendvičových panelov, plynové silikátové panely, penové bloky).

V takýchto budovách sa steny dobre akumulujú a prirodzená výmena vzduchu je neúčinná.

Problémy s cirkuláciou vzduchu sú však charakteristické aj pre „tradičné“ tehlové a betónové budovy. Prítomnosť tesných tepelnoizolačných okien z PVC blokuje cirkuláciu s prirodzeným nutkaním - prívod čerstvého vzduchu sa zastaví a vetracie kanály alebo má sklon k nule.

Riešením problému s euro oknom je organizácia núteného vetrania. Systém obnovuje výmenu vzduchu, ale súčasne sa tepelné straty zvyšujú na 60%. A tu sa nezaobídete bez tepelnej regenerácie.

Účinnosť procesu výmeny je vyjadrená v percentách a ukazuje množstvo tepla spotrebovaného z odpadového vzduchu na zahrievanie čerstvého „prítoku“.

Faktor účinnosti rekuperácie tepla vetraním:

• 0% - otvorené okno - teplý vzduch sa odvádza do atmosféry a studený vzduch sa dostáva dovnútra, čím sa teplota znižuje do miestnosti;
• 100% - privádzaný vzduch je zahrievaný na teplotu „výfukového plynu“ - technicky nemožné ho realizovať;
• 30-90% - prijateľný parameter, regenerácia sa považuje za dobrú s účinnosťou 60% alebo viac, efektívnosťou nad 80% - vynikajúci prenos tepla.

Účinnosť systému závisí od typu rekuperátora, rozmerov miestnosti a prietoku vzduchu. V každom prípade je použitie regeneratívnej ventilácie dokonca s účinnosťou 30% výhodnejšie ako jej neprítomnosť. Okrem výrazných úspor energetických zdrojov zlepšuje „regenerácia tepla“ celkovú mikroklímu v interiéri.

Nevýhody použitia výmenníka tepla:

1. Volatilita. Nákup zariadenia HVAC je opodstatnený, ak je spotreba energie po inštalácii výmenníka tepla podstatne menšia ako jeho úspory.
2. Kondenzácia. V dôsledku teplotného rozdielu môže na stenách výmenníka tepla kondenzovať vlhkosť. V zime existuje možnosť námrazy, ktorá je spojená s rýchlym poklesom účinnosti alebo zlyhaním výmenníka tepla.
3. Hlučná práca. Niektoré modely počas prevádzky vydávajú bzučanie. Ak počas dňa táto nevýhoda nie je obzvlášť zreteľná, potom v noci je hluk nepríjemný. Rekuperátory so zlepšenou izoláciou sú tiché.

Vysoké počiatočné investície sa často stávajú hlavným argumentom proti energeticky efektívnej ventilácii.

Je vhodné investovať do systému, ktorý sa vyplatí do 5 - 8 rokov. Upozorňujeme, že za údržbu komplexu budete musieť znášať dodatočné náklady, napríklad pravidelnú výmenu ventilátorov

Vlastnosti rôznych typov výmenníkov tepla

Konštrukcia rekuperátora určuje prúdenie chladiacej kvapaliny, účinnosť vetracieho systému, energetickú triedu a náklady na zariadenie. Používa sa päť typov výmenníkov tepla: doskové, rotačné, tepelné rúrky, komorové zariadenia a modely s vloženým tepelným nosičom.

Lamelárny rekuperátor - jednoduchosť dizajnu

Základom výmenníka tepla je utesnená komora s mnohými paralelnými kanálmi. Kanály sú oddelené priečkami - tepelne vodivé dosky z ocele alebo hliníka.

Dosky v tvare vlny (60 - 70 kusov) sú zoskupené do jedného bloku tak, že formované kanály sú umiestnené vzájomne proti sebe - vytvorené turbulencie zlepšujú prenos tepla (+)

Prúd plynu sa pohybuje k sebe, pretína sa v kazete rekuperátora, ale nemieša sa. Výmena tepla sa uskutočňuje súčasným ochladzovaním a ohrievaním dosiek z rôznych strán.

Výhody krížového výmenníka tepla:

• ľahká inštalácia a konfigurácia vybavenia;
• vylúčenie kontaktu vzdušných hmôt;
• prijateľné náklady a kompaktné rozmery;
• nedostatok trenia a pohyblivých častí.

Ukazovateľ výkonnosti sa pohybuje v rozmedzí 40 - 70%.

Hlavnou nevýhodou doskového modelu je usadzovanie kondenzátu vo výfukovom potrubí a tvorba ľadu v zime. Aby sa jednotka rozmrazila, prichádzajúci prúd sa presmeruje, aby obišiel výmenník tepla, a teplý výstupný prúd topí ľad na doštičkách.

V režime „odmrazovania“ nedochádza k úspore energie, ohrievače vzduchu s výkonom do 5 kW sa používajú na ohrev privádzaného vzduchu. Priemerná hodnota účinnosti klesne o 20% (+)

Existujú dva spôsoby riešenia problému:

1. Predhrievanie privádzaného vzduchu na teplotu, pri ktorej je vylúčená tvorba ľadu.
2. Rekuperátor s hygroskopickými celulózovými doskami. Materiál absorbuje vlhkosť z výfukových plynov a prenáša ju na vstupné toky.

Pri výbere krížového výmenníka by sa mali zohľadniť prevádzkové charakteristiky dosiek.

Ich vlastnosti závisia od materiálu výroby:

1. Hliníková fólia - prijateľné náklady, ale obmedzený výkon v zime. Okrem toho sa neodporúča pre obytné priestory kvôli sušeniu na vzduchu. Úpravy hliníkovou „výplňou“ - najlepšia voľba pre vane a bazény.
2. Plastové priečky - podobná cena ako kovové výrobky, ale líšia sa zlepšenou efektivitou práce.
3. Výmenník tepla z celulózy - zabrániť zamrznutiu a udržiavať normálny obsah vlhkosti v interiéri.

Rekuperátor hygrocelulózy je najúspornejší a najoptimálnejší na vetranie obytných budov.

Rotačný rekuperátor - vysoká účinnosť systému

Výmenník tepla je vo forme valca naplneného vrstvami vlnitého kovu. Keď sa súprava valca otáča, do každej priehradky striedavo vstupuje teplý alebo studený prúd vzduchu.

Konštrukcia rotačného výmenníka tepla: hriadeľ rotácie a dva vzduchové kanály. Jedna časť rotora sa zahrieva „ťažbou“, bubny sa posúvajú a teplo sa presmeruje na studené hmoty sústredené v susednom kanáli (+)

Účinnosť prenosu tepla je určená rýchlosťou rotora, účinnosť môže byť nastavená.

Argumenty „pre“ rotačný rekuperátor:

• spätné získavanie tepla až 65-90%;
• hospodárstvo spotreba energie;
• čiastočná kompenzácia vlhkosti - môžete sa obísť bez zvlhčovača;
• doba návratnosti - do 4 rokov.

Napriek vysokej účinnosti sa bubnový výmenník tepla nestal lídrom medzi podobnými zariadeniami.

Nevýhody ventilačného systému:

1. Zmes znečisteného vzduchu do prítoku. Mikrokanálmi striedavo cirkulujú výfukové a prívodné hmoty, takže asi 3 - 8% „vypracovanej“ sa vracia späť. Bubon často prenáša zápach vychádzajúceho vzduchu.
2. Zložitosť návrhu. Rotujúce časti rotora vyžadujú pravidelnú údržbu a pravidelnú výmenu. Pohyblivé prvky emitujú počas prevádzky hluk a vibrácie.
3. Vysoké náklady. Cena pre rotačné modely je vyššia ako pre doskové výrobky. Je to spôsobené použitím zložitých mechanizmov pri navrhovaní bubnového výmenníka tepla.
4. Veľké veľkosti. Inštalácia sa vykonáva v priestrannej vetracej komore.

Vzhľadom na objemnosť sa rotorové zariadenia používajú najmä v priemyselných podnikoch.

Aby sa minimalizovalo zmiešavanie prúdenia vzduchu, sú rotačné rekuperátory doplnené o stredné sektory - tu sú mikrokanály fúkané čerstvým vzduchom, ktorý vstupuje do odsávača. Mínus schéma je zníženie účinnosti (+)

Zviazané výmenníky tepla - model glykol

Vďaka svojim konštrukčným vlastnostiam sa regeneračná jednotka so stredným chladiacim médiom často označuje ako spojené tepelné výmenníky alebo glykolová jednotka. Toto je jeden z najflexibilnejších systémov rekuperácie tepla. Jeden výmenník tepla narazí do prívodného potrubia a druhý do výfuku.

V schéme potrubia sú: obehové čerpadlo, expanzná nádrž, vzduchový ventil, regulátor, snímač teploty, poistný ventil, indikátor tlaku (+)

Princíp práce. Glykolová kompozícia cirkuluje medzi výmenníkmi tepla. Teplota chladiacej kvapaliny stúpa v dôsledku zahrievaného odvádzaného prúdu a potom sa tepelná energia prenáša na čerstvý vzduch. Uzavretý systém eliminuje miešanie prichádzajúcich vzduchových hmôt.

Vlastnosti práce tepelných výmenníkov s chladivom:

• Účinnosť - 45 - 55%;
• nastavenie účinnosti pomocou čerpadla - zvolí sa rýchlosť pohybu nemrznúcej zmesi;
• schopnosť umiestňovať prívodné a výfukové kanály na diaľku od seba (do 800 m);
• rekuperátor je namontovaný vertikálne alebo horizontálne;
• pri silných mrazoch zamrzne povrch výmenníka tepla - objavuje sa ľad; použitie nemrznúcej zmesi umožňuje prevádzku rekuperátora bez použitia odmrazovania;
• doba návratnosti systému - do 2 rokov;
• akceptovateľná je kombinácia 1 kapucne a niekoľkých prítokov alebo naopak.

Objem odsávaného a nasávaného vzduchu by mal byť približne rovnaký. Takéto rekuperátory sa zvyčajne používajú, ak je prítok toxický alebo silne kontaminovaný, keď je miešanie tokov neprijateľné.

Zhromaždenie komory - univerzálnosť

Konštrukčne je komorový výmenník tepla uzavretý box rozdelený vo vnútri pohybujúcou sa klapkou. Otváracia oblasť určuje činnosť rekuperátora.

Výtok prechádza pozdĺž jedného kanála a prítok vstupuje do druhej komory. V tepelnom výmenníku zohrievajú teplé hmoty steny prvého oddelenia. Po chvíli sa klapka pohne a prúdenie vzduchu zmení smer

V dôsledku toho sa prítok pohybuje pozdĺž teplých stien prvého potrubia a „ťažba“ ohrieva povrch druhej komory. V určitom okamihu sa oddiel zmení späť a cyklus sa opakuje.

Výhody komorovej tepelnej jednotky:

• Účinnosť - 80 - 90%;
• spolu s vysoko kvalitnou tepelnou izoláciou sú náklady na vykurovanie minimalizované;
• ľahká inštalácia - pri výbere parametrov ventilačnej inštalácie budú potrebné odborníci
• zachovanie úrovne vlhkosti;
• zmrazenie systému je vylúčené.

Komorový rekuperátor je vynikajúcou voľbou pre regióny, v ktorých je po dlhú dobu roka výrazná nerovnováha medzi vnútornou a vonkajšou teplotou.

Nevýhody jednotky na spätné získavanie tepla zahŕňajú:

• potreba pravidelnej údržby pohyblivých častí;
• čiastočne prichádzajúce vzduchové trysky - zápach a nečistoty môžu prúdiť späť do budovy.

Na zníženie mixu je systém vybavený filtračný prvok, Vzduch sa stáva čistejším, ale účinnosť rekuperátora klesá.

Tepelné rúrky - uzavretý systém výmeny tepla

Rekuperátor pozostáva z mnohých medených alebo hliníkových rúr naplnených prchavým materiálom, ako je napríklad freón. Princíp činnosti rúrkového tepelného výmenníka je založený na fyzikálnych procesoch - zmene stavu látky pri zahrievaní.

Tepelné potrubie je umiestnené zvislo - dolný koniec výmenníka tepla vo výfukovom potrubí a horná časť v potrubí privádzaného vzduchu. Výstupné prúdy okolo konca trubice - Freon sa zahrieva, varí a vyparuje (+)

Plyn stúpa a uvoľňuje tepelnú energiu do prítoku, po ktorom freón kondenzuje a steká po rekuperátore. Tepelný cyklus sa opakuje v kruhu.

Technické a prevádzkové vlastnosti rúrkového výmenníka tepla:

• účinnosť zariadenia - do 65%;
• tichá prevádzka kvôli neprítomnosti pohyblivých prvkov;
• jednoduchosť dizajnu a nenáročnosť v službe;
• hustota - malé rozmery a nízka hmotnosť;
• energetická nezávislosť - chladivo prirodzene cirkuluje;

Významnou výhodou je to, že nie sú zmiešané vzduchové toky prítoku a spiatočky.

Slabiny tepelných potrubí:

• vysoká úroveň účinnosti dosiahnuté v úzkom teplotnom rozsahu - pri náhlom prehriatí sa celý freón vyparuje a pri nedostatočnom zahrievaní sa rýchlosť odparovania spomaľuje;
• nízka pevnosť trubice - zmena tvaru alebo zníženie tlaku znižuje výkonnosť zariadenia.

Rúrkové rekuperátory sa používajú v súkromných stavbách, administratívnych budovách, administratívnych budovách a malých priemyselných oblastiach.

Metódy organizovania regeneratívnej ventilácie

Zotavenie je vybavené jedným z týchto spôsobov: centrálne a decentralizované. V prvom prípade prúdi vetranie z celej miestnosti cez tepelný výmenník, v druhej - z jednej miestnosti.

Centralizovaná jednotka - jednotka na úpravu vzduchu

Centralizovaný systém je vybavený vo fáze výstavby alebo významnej modernizácie vetracieho systému.

Je vybraná inštalácia núteného vzduchu a výfukových plynov (PVU) s namontovaným výmenníkom tepla. Hlavným kritériom výberu je celkový výkon komplexu založený na celkovom objeme vzduchu v štruktúre (+)

PVU s rekuperátorom poskytuje dostatočnú výmenu vzduchu aj v domoch s uzavretými oknami. Súčasne sú vzduchové toky rovnomerne rozdeľované bez vytvárania prievanu.

komplexné zariadenia na nútený vzduch a výfuk typ monobloku vybavený:

• fanúšikovia - nepretržitá dodávka čistého vzduchu a emisie prúdov nasýtených oxidom uhličitým;
• ohrievače - predhrievanie prítoku;
• filtre - zachytávať prach a mikročastice;
• rekuperáciou tepla - Môžu sa použiť rôzne typy zariadení.

Funkčnosť niektorých PVU je rozšírená o časovač oneskorenia, regulátor výkonu, senzory úrovne vlhkosti atď.

Prípad monoblokových modelov je pokrytý zvuk pohlcujúcim materiálom, takže prevádzka PVU sa stáva veľmi tichou. Sú možné vertikálne, horizontálne a zavesené verzie ventilačných jednotiek

Osvedčená výroba rekuperačného monobloku PVU: "Vetracie otvory" (Ukrajina), Dantherm (Dánsko), «Daikin» (Japonsko), «Dantex» (Anglicko).

Miestne jednotky - doplnenie existujúceho vetracieho systému

Na obnovenie cirkulácie vzduchu v operačnej sále sú vhodné decentralizované prívody vzduchu s rekuperáciou tepla.

Vpadnú do fasády budovy alebo sú namontované cez okno. Ich hlavným cieľom je zlepšenie prívodné vetranie v dome.

V miestnych rekuperátoroch je k dispozícii ventilátor a doskový výmenník tepla. „Puzdro“ na prívode je izolované z materiálu pohlcujúceho zvuk. Kompaktná riadiaca jednotka vzduchovej jednotky je umiestnená na vnútornej stene

Vlastnosti decentralizovaných ventilačných systémov s regeneráciou:

• efektívnosť – 60-96%;
• nízka produktivita - zariadenia sú navrhnuté tak, aby zabezpečovali výmenu vzduchu v miestnostiach do 20 - 35 m2;
• prijateľné náklady a široký výber jednotiek, od bežných nástenných ventilov až po automatizované modely s viacstupňovým filtračným systémom a možnosťou úpravy vlhkosti;
• jednoduchá inštalácia - na uvedenie do prevádzky nie sú potrebné žiadne potrubia, namontujte nástenný ventil Môžete to urobiť sami.

Populárni výrobcovia miestnych rekuperátorov: Prana (Ukrajina), O.Erre (Taliansko), blizard (Nemecko) prieduchy (Ukrajina), Aerovital (Nemecko).

Dôležité kritériá pre výber vstupu do steny: prípustná hrúbka steny, produktivita, účinnosť rekuperátora, priemer vzduchového kanála a teplota čerpaného média

Závery a užitočné video na túto tému

Porovnanie prirodzeného vetrania a núteného systému s regeneráciou:

Princíp činnosti centralizovaného výmenníka tepla, výpočet účinnosti:

Návrh a prevádzka decentralizovaného výmenníka tepla pomocou stenového ventilu Prana ako príklad:

Asi 25-35% tepla opúšťa miestnosť ventilačným systémom. Rekuperátory sa používajú na zníženie strát a efektívne spätné získavanie tepla. Klimatické zariadenie vám umožňuje využívať energiu spotrebovaných hmôt na ohrev privádzaného vzduchu.

Existuje niečo, čo by sa malo doplniť alebo máte otázky týkajúce sa činnosti rôznych vetracích rekuperátorov? Zanechajte prosím komentár k publikácii a podeľte sa o svoje skúsenosti s prevádzkou takýchto inštalácií. Kontaktný formulár je umiestnený v dolnom bloku.