Доводна и одводна вентилација са повратом топлоте: принцип рада, преглед предности и недостатака

Унос свежег ваздуха у хладном временском периоду доводи до потребе за грејањем како би се обезбедила исправна унутрашња клима. За минимизирање трошкова електричне енергије могу се користити доводна и одводна вентилација са повратом топлоте.

Разумевање принципа његовог рада омогућиће најефикасније смањење губитка топлоте уз задржавање довољне количине замењеног ваздуха. Покушајмо то да схватимо.

Уштеда енергије у вентилационим системима

У јесенско-пролећном периоду када је вентилација главни проблем је велика температурна разлика између долазног и унутрашњег ваздуха. Хладни ток жури и ствара неповољну микроклиму у домовима, канцеларијама и на радном месту или неприхватљив вертикални градијент температуре у складишту.

Уобичајено решење проблема је интеграција у доводну вентилацију грејач за ваздухкојом се проток загрева. Такав систем захтева потрошњу енергије, док значајна количина топлог ваздуха који одлази од воде доводи до значајних губитака топлоте.

Излаз напољу са интензивном паром служи као показатељ значајних губитака топлоте, који се могу користити за загревање долазног тока

Ако се канали за довод и одвод зрака налазе у близини, тада је могуће делимично пренијети топлину излазног тока на долазни. То ће смањити потрошњу енергије грејача или га потпуно напустити. Уређај за обезбеђивање размене топлоте између различитих температурних токова гаса назива се рекуператор.

У топлој сезони, када је спољна температура много виша од собне температуре, рекуператор се може користити за хлађење долазног струје.

Јединица са рекуператором

Унутрашња структура вентилационог система са интегрисани рекуператор довољно једноставна, стога је могућа њихова самостална куповина и инсталација. У случају да је монтажа или самонастављање тешко, можете наручити готова решења у облику типичних моноблокова или појединачних монтажних конструкција по наруџби.

Типичан дизајн уређаја за доводну и одводну вентилацију са рекуператором смештеним у једном кућишту могу се допунити другим чворовима по избору корисника

Главни елементи и њихови параметри

Кућиште са топлотном и бучном изолацијом обично је израђено од лима челика. У случају зидне монтаже, мора да издржи притисак који настаје приликом пеновања слојева око јединице, а такође спречава вибрације вентилатора.

У случају расподељеног довода и струјања ваздуха кроз различите просторије, оне су повезане са кућиштем систем канала. Опремљен је вентилима и амортизерима за расподелу протока.

У недостатку ваздушних канала, решетка или дифузор се поставља на излазни отвор доводног ваздуха са стране просторије за дистрибуцију протока ваздуха. Вањска решетка за довод ваздуха монтирана је на улазном отвору са улице како би се спречило да птице, велики инсекти и легло уђу у вентилациони систем.

Кретање ваздуха омогућавају два аксијална или центрифугална вентилатора. У присуству рекуператора, природна циркулација ваздуха у довољној запремини је немогућа због аеродинамичког повлачења које ствара ова јединица.

Присуство рекуператора укључује уградњу финих филтера на улазу оба протока. Ово је потребно да би се смањило зачепљење прашине и масних наслага у танким каналима измењивача топлоте. У супротном, за потпуно функционисање система мораће да се повећа учесталост превентивног одржавања.

Фини филтери се морају повремено мењати или чистити. У супротном, повећани отпор протока ваздуха узроковаће лом вентилатора.

Један или више рекуператора заузимају највећи део уређаја за довод и одсис. Монтирани су у средини конструкције.

У случају јаких мразева типичних за територију и недовољне ефикасности измењивача топлоте за загревање спољног ваздуха, може се додатно уградити грејач ваздуха. Такође, ако је потребно, монтирају се овлаживач, јонизатор и други уређаји који стварају повољну микроклиму у соби.

Савремени модели укључују електронску управљачку јединицу. Софистициране модификације имају функције програмирања начина рада у зависности од физичких параметара ваздуха. Спољни панели имају атрактиван изглед, због чега се могу добро уклопити у било који ентеријер собе.

Решавање проблема кондензације

Хлађењем ваздуха који долази из просторије стварају се предуслови за пражњење влаге и стварање кондензата. У случају високог протока, већина се нема времена да се накупља у рекуператору и излази напоље. Уз споро кретање ваздуха, значајан део воде остаје унутар уређаја. Стога је потребно осигурати прикупљање влаге и њено уклањање изван кућишта систем за довод и одвод.

Елементарни уређај за прикупљање и уклањање кондензата је посуда која се налази испод рекуператора са нагибом према одводном отвору

Закључак влаге производи се у затвореној посуди. Поставља се само у затвореном простору како би се избегло смрзавање одводних канала на нижим температурама.Не постоји поуздан алгоритам за израчунавање запремине воде добијене приликом коришћења система са рекуператором, па се одређује експериментално.

Поновна употреба кондензата за влажење ваздуха је непожељна, јер вода апсорбује многе загађиваче, попут људског зноја, мириса итд.

Знатно смањите количину кондензата и избегнете проблеме повезане са његовом појавом организовањем посебног издувног система из купатила и кухиње. Управо у тим собама ваздух има највећу влажност. Ако постоји неколико издувних система, измјена зрака између техничког и стамбеног простора мора бити ограничена уградњом запорних вентила.

У случају хлађења излазног ваздуха до негативних температура унутар рекуператора, прелаз кондензата у лед, што узрокује смањење живог пресека протока и, као резултат, смањење запремине или потпуно обустављање вентилације.

За периодично или једнократно одмрзавање рекуператора уграђује се бајпас - обилазни канал за кретање доводног ваздуха. Када проток прође заобилазећи уређај, пренос топлоте се зауставља, измењивач топлоте се загрева и лед постаје течан. Вода тече у резервоар за сакупљање кондензата или испарава напољу.

Принцип рада бајпаса је једноставан, па ако постоји опасност од стварања леда, препоручљиво је обезбедити такво решење, јер је обнављање топлоте измењивача топлоте на друге начине компликовано и дуго

Када проток прође кроз обилазницу, не долази до загревања доводног ваздуха кроз рекуператор. Због тога, када активирате овај режим рада, морате аутоматски укључити грејач ваздуха.

Карактеристике разних врста рекуператора

Постоји неколико структурно различитих опција за спровођење преноса топлоте између токова хладног и грејног ваздуха. Сваки од њих има своје карактеристичне особине које одређују главну сврху сваке врсте рекуператора.

Плочасти попречни измењивач топлоте

Дизајн плочастог измењивача топлоте заснован је на танкозидним плочама, наизменично повезаним на начин да наизменично пролазе између њих различити температурни токови под углом од 90 степени. Једна од модификација овог модела је уређај са ребрастим каналима за пролаз ваздуха. Има већи коефицијент преноса топлоте.

Алтернативни пролаз топлог и хладног струјања ваздуха кроз плоче остварује се савијањем ивица плоча и заптивањем једињења полиестерском смолу.

Плоче за пренос топлоте могу бити израђене од различитих материјала:

• легуре на бази бакра, месинга и алуминијума имају добру топлотну проводљивост и нису подложне рђи;
• лагана је пластика направљена од полимерног хидрофобног материјала са високим коефицијентом топлотне проводљивости;
• упијајућа целулоза омогућава кондензату да продре кроз плочу и врати се у просторију.

Недостатак је могућност кондензације на ниским температурама. Због малог растојања између плоча, влага или лед значајно повећавају аеродинамични отпор. У случају смрзавања потребно је искључити долазни проток ваздуха како бисте загрејали плоче.

Предности плочастих рекуператора су следеће:

• ниска цена;
• дуг радни век;
• дуг период између превентивног одржавања и његове једноставности;
• мале димензије и тежина.

Ова врста рекуператора најчешћа је за стамбене и пословне просторе. Такође се користи у неким технолошким процесима, на пример, за оптимизацију сагоревања горива током рада пећи.

Бубањ или окретни тип

Принцип рада ротационог измјењивача топлоте заснован је на ротацији измјењивача топлине, унутар које се налазе слојеви валовитог метала велике топлинске снаге.Као резултат интеракције са отпадним отпадом, сектор бубња се загрева, што касније даје топлину долазном ваздуху.

Фини мрежасти измјењивач топлине ротацијског измјењивача топлине је склон зачепљењу, стога је посебно важно обратити пажњу на квалитетан рад финих филтера

Предности ротационих рекуператора су следеће:

• прилично висока ефикасност у поређењу са конкурентним типовима;
• поврат велике количине влаге која у облику кондензата остаје на бубњу и испарава након додира са долазним сувим ваздухом.

Ова врста рекуператора ређе се користи за стамбене зграде са вентилацијом стана или викендице. Често се користи у великим котловницама за враћање топлоте у пећи или за велике индустријске или малопродајне објекте.

Међутим, ова врста уређаја има значајне недостатке:

• релативно сложена структура са покретним деловима, укључујући електрични мотор, бубањ и погон ремена, што захтева стално одржавање;
• повећани ниво буке.

Понекад се за уређаје ове врсте може наћи термин „регенеративни измењивач топлоте“, што је тачније од „рекуператора“. Чињеница је да мали део испушног ваздуха струји уназад због лабавог постављања бубња на тело конструкције.

Ово намеће додатна ограничења могућности коришћења уређаја овог типа. На пример, контаминирани ваздух из пећи за грејање не може се користити као носач топлоте.

Систем цеви и кућишта

Рекуператор цевастог типа састоји се од танких зидних цеви малог пречника смештених у изолованом кућишту система, кроз које долази довод спољног ваздуха. На кућишту се производи маса топлог ваздуха из просторије, која загрева долазни ток.

Излаз топлог ваздуха мора да се врши прецизно кроз кућиште, а не кроз систем цеви, јер је кондензат из њих немогуће уклонити

Главне предности цевастих рекуператора су следеће:

• висока ефикасност, захваљујући принципу супротног струјања кретања расхладне течности и долазног ваздуха;
• једноставност дизајна и одсуство покретних делова обезбеђује низак ниво буке и ретко настају потребу за одржавањем;
• дуг радни век;
• најмањи пресек међу свим врстама уређаја за обнављање.

Цеви за уређаје овог типа користе или метал од лаке легуре или, ређе, полимер. Ови материјали нису хигроскопски, па је код значајне разлике у температури протока могуће стварање јаког кондензата у кућишту, за шта је потребно конструктивно решење за његово уклањање. Други недостатак је што метално пуњење има велику тежину, упркос својим малим димензијама.

Једноставност дизајна цевастог рекуператора чини ову врсту уређаја популарном за самосталну производњу. Као спољно кућиште обично се користе пластичне цеви за ваздушне канале, изоловане полиуретанским шкољкама.

Средњи уређај за пренос топлоте

Понекад се доводни и одводни канали налазе на некој удаљености један од другог. Ова ситуација може настати због технолошких карактеристика зграде или санитарних захтева за поузданим одвајањем ваздушних токова.

У том случају користите средњу расхладну течност која циркулише између канала кроз изоловану цев. Као медиј за пренос топлотне енергије коришћењем воде или раствора воде-гликола, чију циркулацију обезбеђује топлотна пумпа.

Рекуператор са средњом расхладном течношћу је волуметричан и скуп уређај, чија је употреба економски оправдана за просторије са великим површинама

У случају да је могуће користити другу врсту рекуператора, боље је не користити систем са средњим расхладним средством, јер има следеће значајне недостатке:

• ниска ефикасност у поређењу с другим врстама уређаја, стога се за мале просторије са малим протоком ваздуха такви уређаји не користе;
• значајна запремина и тежина целог система;
• потреба за додатном електричном пумпом која циркулише течност;
• повећана бука пумпе.

Постоји модификација овог система када се уместо присилне циркулације течности за измену топлоте користи медијум са ниском тачком кључања, попут фреона. У овом случају је кретање дуж круга могуће на природан начин, али само ако се канал за довод ваздуха налази изнад издувног канала.

Такав систем не захтева додатне трошкове енергије, али ради за грејање само на значајној температурној разлици. Поред тога, потребно је прецизно подесити тачку промене стања агрегације течности за пренос топлоте, што се може извести стварањем жељеног притиска или одређеног хемијског састава.

Главни технички параметри

Знајући потребне перформансе вентилационог система и ефикасност размене топлоте измењивача топлоте, лако је израчунати уштеде на загревању ваздуха за собу у специфичним климатским условима. Упоређујући потенцијалне предности са трошковима куповине и одржавања система, можете разумно направити избор у корист рекуператора или стандардног грејача ваздуха.

Произвођачи опреме често нуде линију модела у којој се вентилациони уређаји сличне функционалности разликују у количини размене ваздуха. За стамбене просторе, овај параметар мора се израчунати према табели 9.1. СП 54.13330.2016

Коефицијент перформанси

Под ефикасношћу рекуператора подразумева се ефикасност преноса топлоте која се израчунава следећом формулом:

К = (Т_н - Т_н) / (Т_ин - Т_н)

У коме:

• Т_н - температура долазног ваздуха у просторију;
• Т_н - спољна температура;
• Т_ин - температура ваздуха у соби.

Максимална вредност ефикасности са стандардом проток ваздуха и одређени температурни режим наведен у техничкој документацији уређаја. Његова реална стопа биће нешто мања.

У случају независне производње плочастог или цевастог измењивача топлоте, да би се постигла максимална ефикасност преноса топлоте, морају се поштовати следећа правила:

• Најбоља размена топлоте обезбеђена је противуправним уређајима, затим уређајима са попречним протоком, а најмањи - са једносмерним кретањем оба тока.
• Брзина преноса топлоте зависи од материјала и дебљине зидова који раздвајају потоке, као и од трајања ваздуха унутар уређаја.

Знајући ефикасност рекуператора, могуће је израчунати његову енергетску ефикасност на различитим температурама спољног и унутрашњег ваздуха:

Е (Ш) = 0,36 к П к К к (Т_ин - Т_н)

где је П (м³/ сат) - потрошња ваздуха.

Прорачун ефикасности рекуператора у новчаном облику и поређење са трошковима његове набавке и уградње за двоспратну викендицу укупне површине 270 м2 показује изводљивост уградње таквог система

Трошкови рекуператора високе ефикасности су прилично високи, имају сложену структуру и знатну величину. Понекад ове проблеме можете решити инсталирањем више једноставних уређаја тако да долазни зрак пролази кроз њих узастопно.

Перформансе система вентилације

Запремина протока ваздуха одређена је статичким притиском, који зависи од снаге вентилатора и главних компоненти које стварају аеродинамично вучење.По правилу, његово тачно израчунавање је немогуће због сложености математичког модела, па се за типичне моноблок дизајна врше експерименталне студије, а компоненте се бирају за појединачне уређаје.

Снага вентилатора мора бити изабрана узимајући у обзир пропусност уграђених рекуператора било које врсте, која је у техничкој документацији наведена као препоручени проток протока или количина ваздуха коју уређај прође по јединици времена. По правилу, дозвољена брзина ваздуха унутар уређаја не прелази 2 м / с.

Иначе, при великим брзинама у уским елементима рекуператора долази до наглог повећања аеродинамичког повлачења. То доводи до непотребних трошкова за енергију, неефикасног загревања спољашњег ваздуха и скраћује се живот вентилатора.

Графикон губитка притиска насупрот протоку зрака за неколико модела високих перформанси измјењивача топлине показује нелинеарно повећање отпора, стога је потребно придржавати се захтјева за препоручену количину измјене зрака наведену у техничкој документацији уређаја

Промјена смјера протока зрака ствара додатно аеродинамичко повлачење. Због тога је при моделирању геометрије унутрашњег канала пожељно да се број окрета цеви смањи на 90 степени. Дифузори за дисперзију ваздуха такође повећавају отпорност, па је пожељно да не користите елементе сложене шаре.

Контаминирани филтери и решетке стварају значајне сметње протоку, па их треба периодично чистити или замењивати. Један од ефикасних начина оцењивања зачепљења је уградња сензора који прате пад притиска у областима пре и после филтра.

Закључци и корисни видео о овој теми

Принцип рада ротационог и плоча рекуператора:

Мерење ефикасности рекуператора типа плоче:

Домаћи и индустријски вентилациони системи са интегрисаним рекуператором доказали су своју енергетску ефикасност у одржавању топлоте у затвореним просторима. Сада постоји много понуда за продају и уградњу таквих уређаја у облику готових и тестираних модела, као и за појединачне поруџбине. Можете израчунати потребне параметре и сами извршити инсталацију.

Ако имате питања приликом читања података или ако пронађете неточности у нашем материјалу, молимо вас да оставите своје коментаре у доњем пољу.