Tillförsel och avgasventilation med värmeåtervinning: arbetsprincip, en översikt över fördelar och nackdelar

Intag av frisk luft under den kalla tiden leder till behov av uppvärmning för att säkerställa rätt inomhusklimat. För att minimera kostnaden för el kan användas tillförsel och avgasventilation med värmeåtervinning.

Att förstå principerna för dess drift möjliggör den mest effektiva minskningen av värmeförlusten samtidigt som en tillräcklig volym utbytbar luft bibehålls. Låt oss försöka ta reda på detta.

Energibesparing i ventilationssystem

Under höst-vårperioden då ventilationen är ett stort problem är den stora temperaturskillnaden mellan den inkommande och den inre luften. Den kalla strömmen rusar ner och skapar ett ogynnsamt mikroklimat i hem, kontor och på arbetsplatsen eller en oacceptabel vertikal temperaturgradient i lagret.

En vanlig lösning på problemet är integration i tilluftsventilationen luftvärmaregenom vilket flödet värms upp. Ett sådant system kräver energiförbrukning, medan en betydande mängd utgående varm luft leder till betydande värmeförlust.

Utgång till utsidan med intensiv ånga fungerar som en indikator på betydande värmeförlust, som kan användas för att värma den inkommande strömmen

Om lufttillförsel- och avgaskanalerna finns i närheten är det möjligt att delvis överföra värmen från den utgående strömmen till det inkommande. Detta kommer att minska värmepumpens energiförbrukning eller helt överge den. En anordning för att tillhandahålla värmeväxling mellan olika temperaturgasflöden kallas en återvinnare.

Under den varma säsongen, när utetemperaturen är mycket högre än rumstemperaturen, kan en recuperator användas för att kyla den inkommande strömmen.

Enhetsenhet med recuperator

Ventilationssystemets inre struktur med integrerad recuperator enkelt nog, därför är deras oberoende elementvisa köp och installation möjlig. Om montering eller självmontering är svår kan du köpa färdiga lösningar i form av typisk monoblock eller enskilda prefabricerade strukturer på beställning.

En typisk konstruktion av en anläggning för tillförsel och avgasventilationssystem med en recuperator placerad i ett enda hölje kan kompletteras med andra noder efter användarens bedömning

De viktigaste elementen och deras parametrar

Fallet med värme- och brusisolering är vanligtvis tillverkat av plåtstål. Vid väggmontering måste den motstå trycket som uppstår vid skumning av slitsar runt enheten och också förhindra vibrationer från fläktarna.

Vid distribuerat inlopp och luftflöde över olika rum är de anslutna till huset kanalsystem. Den är utrustad med ventiler och spjäll för flödesfördelning.

I avsaknad av luftkanaler installeras ett galler eller diffusor på tilluftsutloppet från sidan av rummet för att fördela luftflödet. Ett utomhusluftsintaggaller monteras på inloppsöppningen från gatan för att förhindra att fåglar, stora insekter och skräp tränger in i ventilationssystemet.

Luftrörelse tillhandahålls av två axiella eller centrifugala fläktar. I närvaro av en återhämtare är naturlig luftcirkulation i tillräcklig volym omöjlig på grund av den aerodynamiska drag som skapas av denna enhet.

Närvaron av en recuperator innefattar installation av fina filter vid inloppet av båda flödena. Detta är nödvändigt för att minska tilltäppningen av damm och fettavlagringar i värmeväxlarens tunna kanaler. Annars måste systemet för att fungera fullt ut öka frekvensen för förebyggande underhåll.

Fina filter måste bytas eller rengöras regelbundet. Annars kommer ökat luftflödesmotstånd att få fläktarna att bryta.

En eller flera återhämtare upptar huvuddelen av matnings- och avgassystemet. De är monterade i mitten av strukturen.

Vid svåra frost som är typiska för territoriet och otillräcklig effektivitet hos värmeväxlaren för uppvärmning av utomhusluft, kan en luftvärmare dessutom installeras. Dessutom är det, om nödvändigt, en luftfuktare, en jonisator och andra enheter monterade för att skapa ett gynnsamt mikroklimat i rummet.

Moderna modeller inkluderar en elektronisk styrenhet. Sofistikerade modifieringar har funktioner för programmering av driftsätt beroende på luftens fysiska parametrar. Externa paneler har ett attraktivt utseende, på grund av att de kan integreras väl i alla rum.

Lösning av kondensproblemet

Kylningen av luften från rummet skapar förutsättningarna för utsläpp av fukt och bildning av kondensat. När det gäller hög flödeshastighet har det mesta inte tid att samlas i recuperatorn och går utanför. Vid långsam luftrörelse kvarstår en betydande del av vattnet inuti enheten. Därför är det nödvändigt att säkerställa uppsamling av fukt och borttagning utanför huset tillförsel- och avgassystem.

En elementär anordning för uppsamling och borttagning av kondensat är en skål som är belägen under recuperatorn med en lutning mot avloppshålet

Slutsats av fukt produceras i en sluten behållare. Den placeras endast inomhus för att undvika frysning av utflödeskanalerna vid temperaturer under noll.Det finns ingen tillförlitlig algoritm för att beräkna volymen vatten som erhålls vid användning av system med en rekuperator, så det bestäms experimentellt.

Återanvändning av kondensat för att befukta luften är oönskat, eftersom vatten absorberar många föroreningar, såsom människosvett, lukt, etc.

Minska mängden kondensat avsevärt och undvika problemen med dess utseende genom att organisera ett separat avgassystem från badrummet och köket. Det är i dessa rum som luften har den högsta luftfuktigheten. Om det finns flera avgassystem måste luftutbytet mellan tekniska och bostadsområden begränsas genom att installera backventiler.

Vid kylning av det utgående luftflödet till negativa temperaturer inuti recuperatorn, kondenserar övergångar till is, vilket orsakar en minskning av det levande tvärsnittet av flödet och som ett resultat en minskning i volym eller fullständig upphörande av ventilationen.

För periodisk eller en gång avfrostning av recuperatorn installeras en bypass - en bypass-kanal för tilluftsrörelsen. När flödet passerar förbi anordningen stannar värmeöverföringen, värmeväxlaren värms upp och isen blir flytande. Vatten rinner in i kondensatuppsamlingstanken eller förångas utåt.

Principen för förbikopplingsanordningen är enkel, därför, om det finns en risk för isbildning, är det lämpligt att tillhandahålla en sådan lösning, eftersom värmeväxlaren hos värmeväxlaren på andra sätt är komplicerad och lång

När flödet passerar genom förbikopplingen sker ingen uppvärmning av tilluften genom återvinnaren. Därför, när detta läge är aktiverat, är det nödvändigt att slå på luftvärmaren automatiskt.

Funktioner i olika typer av återhämtare

Det finns flera strukturellt olika alternativ för implementering av värmeöverföring mellan kalla och uppvärmda luftflöden. Var och en av dem har sina egna särdrag som bestämmer det huvudsakliga syftet för varje typ av återhämtare.

Platta tvärflödesvärmeväxlare

Plattvärmeväxlarens utformning är baserad på tunnväggiga paneler anslutna växelvis på ett sådant sätt att de passerar mellan dem med olika temperaturflöden i en vinkel på 90 grader. En av modifieringarna av denna modell är en enhet med finnade kanaler för luftpassage. Den har en högre värmeöverföringskoefficient.

Alternativ passering av varm och kall luftflöde genom plattorna realiseras genom att böja kanterna på plattorna och täta föreningar med ett polyesterharts

Värmeöverföringspaneler kan tillverkas av olika material:

• koppar, mässing och aluminiumbaserade legeringar har god värmeledningsförmåga och är inte mottagliga för rost;
• en plast tillverkad av ett hydrofobt material av polymer med en hög värmekonduktivitetskoefficient är lätt;
• absorberande cellulosa tillåter kondensat att tränga igenom plattan och återgå till rummet.

Nackdelen är möjligheten till kondens vid låga temperaturer. På grund av det lilla avståndet mellan plattorna ökar fukt eller is den aerodynamiska dragningen avsevärt. Vid frysning är det nödvändigt att stänga av det inkommande luftflödet för att värma upp plattorna.

Fördelarna med plattåtervinnare är följande:

• låg kostnad;
• lång livslängd;
• en lång period mellan förebyggande underhåll och dess enkelhet;
• små dimensioner och vikt.

Denna typ av recuperator är vanligast för bostäder och kontorslokaler. Det används också i vissa tekniska processer, till exempel för att optimera bränslet förbränning under drift av ugnar.

Trumma eller roterande typ

Funktionsprincipen för en roterande värmeväxlare är baserad på rotationen av värmeväxlaren, inuti vilka är lager av korrugerad metall med hög värmekapacitet.Som ett resultat av interaktion med avloppsvattnet upphettas trumssektorn, som sedan avger värme till den inkommande luften.

Den finmaskiga värmeväxlaren hos den roterande värmeväxlaren är benägen att täppa, därför är det särskilt viktigt att uppmärksamma kvaliteten på fina filter

Fördelarna med roterande återvinnare är följande:

• ganska hög effektivitet jämfört med konkurrerande typer;
• återföringen av en stor mängd fukt, som i form av kondensat kvarstår på trumman och avdunstar vid kontakt med inkommande torr luft.

Denna typ av recuperator används mindre ofta för bostadshus med lägenhet eller stuga ventilation. Ofta används det i stora pannrum för att returnera värme till ugnar eller för stora industri- eller detaljhandelsanläggningar.

Emellertid har denna typ av anordningar betydande nackdelar:

• en relativt komplex struktur med rörliga delar, inklusive en elektrisk motor, en trumma och en remdrift, som kräver konstant underhåll;
• ökad ljudnivå.

Ibland för enheter av denna typ kan termen "regenererande värmeväxlare" hittas, vilket är mer korrekt än en "recuperator". Faktum är att en liten del av frånluften flyter tillbaka på grund av att trumman lossnar i strukturen.

Detta medför ytterligare begränsningar för möjligheten att använda enheter av denna typ. Till exempel kan förorenad luft från värmugnar inte användas som värmebärare.

Rör och höljesystem

Återvinnare av rörformig typ består av tunnväggiga rör med liten diameter belägna i det isolerade höljet i systemet, genom vilket yttre luft strömmar. På höljet produceras varm luftmassa från rummet, som värmer den inkommande strömmen.

Utsläppen av varm luft måste utföras exakt genom höljet och inte genom ett rörsystem, eftersom det är omöjligt att ta bort kondensat från dem

De främsta fördelarna med rörformiga återvinnare är följande:

• hög effektivitet tack vare motströmsprincipen för kylvätska och den inkommande luften;
• enkel design och frånvaro av rörliga delar ger en låg ljudnivå och sällan uppstår behov av underhåll;
• lång livslängd;
• minsta tvärsnitt bland alla typer av återställningsenheter.

Rör för anordningar av denna typ använder antingen lättmetallmetall eller, mindre vanligt, polymer. Dessa material är inte hygroskopiska, därför, med en betydande skillnad i temperaturen på flödena, är bildandet av intensivt kondensat i höljet möjligt, vilket kräver en konstruktiv lösning för avlägsnande av den. En annan nackdel är att metallfyllningen har betydande vikt, trots sina små dimensioner.

Enkelheten med utformningen av den rörformiga återvinningsanordningen gör denna typ av anordning populär för självtillverkning. Som ytterhölje används vanligtvis plaströr för luftkanaler, isolerade med polyuretanskal.

Mellanlig värmeöverföringsanordning

Ibland finns tillförsel- och avgaskanalerna på ett avstånd från varandra. Denna situation kan uppstå på grund av de tekniska egenskaperna i byggnaden eller sanitära krav för tillförlitlig separering av luftflöden.

Använd i detta fall en mellanliggande kylvätska som cirkulerar mellan kanalerna genom ett isolerat rör. Som ett medium för överföring av termisk energi med hjälp av vatten eller en vatten-glykollösning, vars cirkulation tillhandahålls av värmepump.

Rekuperatorn med en mellanliggande kylvätska är en volumetrisk och dyr anordning, vars användning är ekonomiskt berättigad för rum med stora ytor

I händelse av att det är möjligt att använda en annan typ av återhämtningsanordning är det bättre att inte använda ett system med mellanliggande kylvätska, eftersom det har följande betydande nackdelar:

• låg effektivitet jämfört med andra typer av anordningar, därför används inte för små rum med lågt luftflöde sådana anordningar;
• betydande volym och vikt för hela systemet;
• behovet av en ytterligare elektrisk pump för att cirkulera vätskan;
• ökat buller från pumpen.

Det finns en modifiering av detta system när, i stället för tvingad cirkulation av värmeväxlingsvätskan, används ett medium med en låg kokpunkt, såsom freon. I detta fall är rörelse längs kretsen möjlig på ett naturligt sätt, men endast om tilluftskanalen är belägen ovanför avgasledningen.

Ett sådant system kräver inte extra energikostnader, men det fungerar endast för uppvärmning vid en betydande temperaturskillnad. Dessutom är det nödvändigt att finjustera ändringspunkten i tillståndet för aggregering av värmeöverföringsfluiden, som kan implementeras genom att skapa det önskade trycket eller en specifik kemisk sammansättning.

Huvudsakliga tekniska parametrar

Genom att känna till ventilationssystemets prestanda och värmeväxlarens värmeväxlingseffektivitet är det enkelt att beräkna besparingarna på att värma luften i ett rum under specifika klimatförhållanden. Genom att jämföra de potentiella fördelarna med kostnaden för att köpa och underhålla systemet, kan du rimligen göra ett val till förmån för en återhämtare eller en vanlig luftvärmare.

Ofta erbjuder utrustningstillverkare en modelllinje där ventilationsaggregat med liknande funktionalitet skiljer sig i mängden luftutbyte. För bostadslokaler måste denna parameter beräknas enligt tabell 9.1. SP 54.13330.2016

Prestationskoefficient

Återvinningseffektiviteten förstås som värmeöverföringseffektiviteten, som beräknas med följande formel:

K = (T_n - T_n) / (T_i - T_n)

Där:

• T_n - temperaturen på den inkommande luften in i rummet;
• T_n - utomhustemperatur;
• T_i - lufttemperatur i rummet.

Det maximala effektivitetsvärdet med standard luftflödeshastigheter och en viss temperaturordning som anges i den tekniska dokumentationen för enheten. Dess reala kurs blir något mindre.

Vid oberoende tillverkning av en platta eller rörformig värmeväxlare är det nödvändigt att följa följande regler för att uppnå maximal värmeöverföringseffektivitet:

• Den bästa värmeväxlingen säkerställs av motströmsanordningar, sedan tvärflödesanordningar och de minsta - med en riktning i båda flödena i en riktning.
• Värmeöverföringshastigheten beror på materialet och tjockleken på väggarna som separerar strömmarna, liksom på luftens varaktighet inuti enheten.

Genom att känna till återvinningseffektiviteten är det möjligt att beräkna dess energieffektivitet vid olika temperaturer i den yttre och den inre luften:

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

där P (m³/ timme) - luftförbrukning.

Beräkning av återvinningsverkets effektivitet i monetära termer och jämförelse med kostnaderna för inköp och installation för en tvåvåningshus med en total yta på 270 m2 visar genomförbarheten att installera ett sådant system

Kostnaderna för återvinnare med hög effektivitet är ganska höga, de har en komplex struktur och betydande storlek. Ibland kan du komma runt dessa problem genom att installera flera enklare enheter så att den inkommande luften passerar genom dem i följd.

Ventilationssystemets prestanda

Luftflödesvolymen bestäms av statiskt tryck, vilket beror på fläktens effekt och de huvudkomponenter som skapar aerodynamisk drag.Som regel är dess exakta beräkning omöjlig på grund av komplexiteten i den matematiska modellen, därför utförs experimentella studier för typiska monoblockkonstruktioner, och komponenter väljs för enskilda enheter.

Fläktkraften måste väljas med hänsyn till kapaciteten för de installerade återvinnarna av alla slag, vilket anges i den tekniska dokumentationen som den rekommenderade flödeshastigheten eller den luftvolym som passeras av enheten per tidsenhet. Som regel överskrider den tillåtna lufthastigheten i enheten inte 2 m / s.

Annars med höga hastigheter i de smala elementen i recuperatorn är det en kraftig ökning av aerodynamisk dragkraft. Detta leder till onödiga energikostnader, ineffektiv uppvärmning av utomhusluften och förkortar fläktarnas livslängd.

Grafen för tryckförlust kontra luftflödeshastighet för flera modeller av högpresterande värmeväxlare visar en icke-linjär ökning av motstånd, därför är det nödvändigt att följa kraven för den rekommenderade luftutbytningsvolymen som anges i den tekniska dokumentationen för enheten

Att ändra luftflödesriktningen skapar ytterligare aerodynamisk drag. Därför, vid modellering av inomhuskanalens geometri, är det önskvärt att minimera antalet rörvarv med 90 grader. Diffusorer för luftspridning ökar också motståndet, så det är tillrådligt att inte använda element med ett komplext mönster.

Förorenade filter och galler skapar betydande störningar i flödet, så de måste rengöras eller bytas ut med jämna mellanrum. Ett av de effektiva sätten att bedöma tilltäppning är att installera sensorer som övervakar tryckfallet i områdena före och efter filtret.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Principen för rotation och plattåtervinnare:

Mäta effektiviteten hos en återvinning av plattform:

Inhemska och industriella ventilationssystem med integrerad återvinnare har bevisat sin energieffektivitet när det gäller att upprätthålla värme inomhus. Nu finns det många erbjudanden för försäljning och installation av sådana enheter i form av färdiga och testade modeller, såväl som för enskilda beställningar. Du kan beräkna nödvändiga parametrar och utföra installationen själv.

Om du har frågor när du läser informationen eller om du hittar felaktigheter i vårt material, vänligen lämna dina kommentarer i rutan nedan.