Cung cấp và thông gió khí thải với thu hồi nhiệt: nguyên lý hoạt động, tổng quan về những lợi thế và bất lợi

Việc hút không khí trong lành trong thời gian lạnh dẫn đến nhu cầu sưởi ấm để đảm bảo khí hậu trong nhà chính xác. Để giảm thiểu chi phí điện có thể được sử dụng cung cấp và thông gió khí thải với thu hồi nhiệt.

Hiểu được các nguyên tắc hoạt động của nó sẽ cho phép giảm tổn thất nhiệt hiệu quả nhất trong khi vẫn duy trì đủ thể tích không khí thay thế. Hãy thử tìm hiểu điều này.

Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống thông gió

Trong thời kỳ mùa thu-xuân khi thông gió là một vấn đề lớn là chênh lệch nhiệt độ lớn giữa không khí đến và không khí bên trong. Dòng lạnh chảy xuống và tạo ra một vi khí hậu bất lợi trong nhà, văn phòng và tại nơi làm việc hoặc độ dốc nhiệt độ thẳng đứng không thể chấp nhận được trong nhà kho.

Một giải pháp chung cho vấn đề là tích hợp vào hệ thống thông gió cung cấp máy sưởiqua đó dòng chảy được làm nóng. Một hệ thống như vậy đòi hỏi tiêu thụ năng lượng, trong khi một lượng không khí ấm đi ra đáng kể dẫn đến mất nhiệt đáng kể.

Thoát ra bên ngoài với hơi nước mạnh đóng vai trò là một chỉ báo về sự mất nhiệt đáng kể, có thể được sử dụng để làm nóng luồng đến

Nếu các kênh cung cấp không khí và khí thải được đặt gần đó, thì có thể truyền một phần nhiệt của luồng đi ra tới. Điều này sẽ làm giảm mức tiêu thụ năng lượng của lò sưởi hoặc từ bỏ hoàn toàn. Một thiết bị để cung cấp trao đổi nhiệt giữa các dòng khí nhiệt độ khác nhau được gọi là bộ thu hồi.

Vào mùa ấm, khi nhiệt độ bên ngoài cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng, có thể sử dụng bộ thu hồi để làm mát luồng đến.

Đơn vị với người phục hồi

Cấu trúc bên trong của hệ thống thông gió với người phục hồi tích hợp đủ đơn giản, do đó mua và cài đặt phần tử độc lập của họ là có thể. Trong trường hợp khó lắp ráp hoặc tự lắp ráp, bạn có thể mua các giải pháp làm sẵn ở dạng đơn khối điển hình hoặc các cấu trúc đúc sẵn riêng lẻ theo đơn đặt hàng.

Một thiết kế điển hình của một thiết bị hệ thống thông gió cung cấp và xả khí với bộ thu hồi được đặt trong một vỏ có thể được bổ sung bởi các nút khác theo quyết định của người dùng

Các yếu tố chính và các tham số của chúng

Các trường hợp với cách nhiệt và tiếng ồn thường được làm bằng thép tấm. Trong trường hợp gắn tường, nó phải chịu được áp lực xảy ra khi tạo các khe xung quanh thiết bị, đồng thời ngăn rung động từ quạt.

Trong trường hợp một lượng phân phối và luồng không khí vào các phòng khác nhau, chúng được kết nối với nhà ở hệ thống ống dẫn. Nó được trang bị van và giảm chấn để phân phối dòng chảy.

Trong trường hợp không có ống dẫn khí, lưới tản nhiệt hoặc bộ khuếch tán được lắp đặt trên cửa thoát khí cung cấp từ bên cạnh phòng để phân phối luồng không khí. Một lưới tản nhiệt không khí ngoài trời được gắn trên cửa vào từ đường phố để ngăn chim, côn trùng lớn và rác thải vào hệ thống thông gió.

Chuyển động không khí được cung cấp bởi hai quạt hướng trục hoặc ly tâm. Với sự có mặt của một bộ thu hồi, lưu thông không khí tự nhiên trong một thể tích đủ là không thể do lực cản khí động học được tạo ra bởi đơn vị này.

Sự hiện diện của bộ thu hồi liên quan đến việc cài đặt các bộ lọc tốt ở đầu vào của cả hai luồng. Điều này là cần thiết để giảm sự tắc nghẽn của bụi và chất béo trong các kênh mỏng của bộ trao đổi nhiệt. Nếu không, để hoạt động đầy đủ của hệ thống sẽ phải tăng tần suất bảo trì phòng ngừa.

Bộ lọc tốt phải được thay đổi hoặc làm sạch định kỳ. Nếu không, sức cản của luồng không khí tăng sẽ khiến quạt bị vỡ.

Một hoặc nhiều máy thu hồi chiếm phần lớn thiết bị cung cấp và xả khí. Chúng được gắn ở trung tâm của cấu trúc.

Trong trường hợp sương muối nghiêm trọng điển hình cho lãnh thổ và không đủ hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt để sưởi ấm không khí ngoài trời, một máy sưởi không khí có thể được lắp đặt thêm. Ngoài ra, nếu cần thiết, một máy tạo độ ẩm, ion hóa và các thiết bị khác được gắn để tạo ra một vi khí hậu thuận lợi trong phòng.

Các mô hình hiện đại bao gồm một đơn vị điều khiển điện tử. Sửa đổi tinh vi có chức năng cho các chế độ hoạt động lập trình tùy thuộc vào các thông số vật lý của không khí. Các tấm bên ngoài có vẻ ngoài hấp dẫn, do đó chúng có thể được tích hợp tốt vào bất kỳ nội thất phòng nào.

Giải bài toán ngưng tụ

Việc làm mát không khí đến từ căn phòng tạo ra các điều kiện tiên quyết cho việc xả hơi ẩm và hình thành nước ngưng. Trong trường hợp tốc độ dòng chảy cao, hầu hết nó không có thời gian để tích lũy trong bộ thu hồi và đi ra ngoài. Với chuyển động không khí chậm, một phần nước đáng kể vẫn còn bên trong thiết bị. Do đó, cần phải đảm bảo thu thập độ ẩm và loại bỏ nó bên ngoài vỏ hệ thống cung cấp và xả.

Một thiết bị cơ bản để thu gom và loại bỏ nước ngưng là một cái chảo nằm dưới bộ thu hồi có độ dốc về phía lỗ thoát nước

Kết luận độ ẩm được sản xuất trong một thùng chứa kín. Nó chỉ được đặt trong nhà để tránh đóng băng các kênh chảy ra ở nhiệt độ dưới 0.Không có thuật toán đáng tin cậy để tính toán khối lượng nước thu được khi sử dụng các hệ thống có bộ thu hồi, do đó, nó được xác định bằng thực nghiệm.

Việc tái sử dụng nước ngưng để làm ẩm không khí là điều không mong muốn, vì nước hấp thụ nhiều chất ô nhiễm, như mồ hôi của con người, mùi hôi, v.v.

Giảm đáng kể lượng nước ngưng và tránh các vấn đề liên quan đến sự xuất hiện của nó bằng cách tổ chức một hệ thống ống xả riêng biệt từ phòng tắm và nhà bếp. Chính trong những căn phòng này, không khí có độ ẩm cao nhất. Nếu có một số hệ thống ống xả, việc trao đổi không khí giữa các khu vực kỹ thuật và dân cư phải được giới hạn bằng cách lắp đặt van kiểm tra.

Trong trường hợp làm mát luồng không khí đi ra đến nhiệt độ âm bên trong bộ thu hồi, quá trình ngưng tụ chuyển thành băng, làm giảm tiết diện sống của dòng chảy và do đó, giảm thể tích hoặc ngừng hoàn toàn thông gió.

Đối với quá trình rã đông định kỳ hoặc một lần của bộ thu hồi, một đường vòng được lắp đặt - kênh bỏ qua cho chuyển động không khí cung cấp. Khi dòng chảy đi qua thiết bị, quá trình truyền nhiệt dừng lại, bộ trao đổi nhiệt nóng lên và băng trở thành chất lỏng. Nước chảy vào bể thu nước ngưng hoặc bay hơi ra bên ngoài.

Nguyên lý của thiết bị bypass là đơn giản, do đó, nếu có nguy cơ hình thành băng, nên cung cấp giải pháp như vậy, vì việc thu hồi nhiệt của bộ trao đổi nhiệt theo những cách khác là phức tạp và lâu dài

Khi dòng chảy đi qua đường vòng, không có sự gia nhiệt của không khí cung cấp thông qua bộ thu hồi. Do đó, khi chế độ này được kích hoạt, cần phải tự động bật máy sưởi.

Các tính năng của các loại máy thu hồi

Có một số lựa chọn cấu trúc khác nhau để thực hiện truyền nhiệt giữa các luồng không khí lạnh và nóng. Mỗi người trong số họ có các tính năng đặc biệt riêng để xác định mục đích chính cho từng loại người phục hồi.

Tấm trao đổi nhiệt dòng ngang

Thiết kế của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm dựa trên các tấm vách mỏng được kết nối xen kẽ theo cách xen kẽ lối đi giữa chúng với các dòng nhiệt độ khác nhau ở góc 90 độ. Một trong những sửa đổi của mô hình này là một thiết bị với các kênh được hoàn thiện để thông gió. Nó có hệ số truyền nhiệt cao hơn.

Việc luân chuyển luồng không khí ấm và lạnh qua các tấm được thực hiện bằng cách uốn cong các cạnh của tấm và hàn các hợp chất bằng nhựa polyester

Tấm truyền nhiệt có thể được làm bằng các vật liệu khác nhau:

• hợp kim đồng, đồng thau và nhôm có tính dẫn nhiệt tốt và không dễ bị gỉ;
• một loại nhựa làm từ vật liệu kỵ nước polymer có hệ số dẫn nhiệt cao là nhẹ;
• cellulose hấp thụ cho phép nước ngưng thấm qua tấm và trở về phòng.

Nhược điểm là khả năng ngưng tụ ở nhiệt độ thấp. Do khoảng cách nhỏ giữa các tấm, độ ẩm hoặc băng làm tăng đáng kể lực cản khí động học. Trong trường hợp đóng băng, cần phải tắt luồng khí đi vào để làm ấm các tấm.

Những lợi thế của máy thu hồi tấm như sau:

• chi phí thấp;
• tuổi thọ dài;
• một thời gian dài giữa bảo trì phòng ngừa và đơn giản của nó;
• kích thước và trọng lượng nhỏ.

Loại người phục hồi này là phổ biến nhất cho các khu dân cư và văn phòng. Nó cũng được sử dụng trong một số quy trình công nghệ, ví dụ, để tối ưu hóa quá trình đốt cháy nhiên liệu trong quá trình vận hành lò.

Trống hoặc loại quay

Nguyên lý hoạt động của bộ trao đổi nhiệt quay dựa trên vòng quay của bộ trao đổi nhiệt, bên trong là các lớp kim loại lượn sóng có khả năng tỏa nhiệt cao.Do kết quả của sự tương tác với nước thải, khu vực trống được làm nóng, sau đó tỏa nhiệt cho không khí đến.

Bộ trao đổi nhiệt lưới mịn của bộ trao đổi nhiệt quay dễ bị tắc, do đó, điều đặc biệt quan trọng là phải chú ý đến chất lượng công việc của các bộ lọc tốt

Những lợi thế của máy thu hồi quay như sau:

• hiệu quả khá cao so với các loại cạnh tranh;
• sự trở lại của một lượng lớn độ ẩm, ở dạng ngưng tụ vẫn còn trên trống và bay hơi khi tiếp xúc với không khí khô.

Loại recuperator này ít được sử dụng cho các tòa nhà dân cư có thông gió căn hộ hoặc nhà tranh. Thông thường nó được sử dụng trong các phòng nồi hơi lớn để trả nhiệt cho lò hoặc cho các cơ sở công nghiệp hoặc bán lẻ lớn.

Tuy nhiên, loại thiết bị này có nhược điểm đáng kể:

• một cấu trúc tương đối phức tạp với các bộ phận chuyển động, bao gồm một động cơ điện, trống và ổ đĩa vành đai, đòi hỏi phải bảo trì liên tục;
• độ ồn tăng.

Đôi khi, đối với các thiết bị thuộc loại này, có thể tìm thấy thuật ngữ trao đổi nhiệt tái tạo hồi giáo, điều này đúng hơn so với một công cụ phục hồi hồi lưu. Thực tế là một phần nhỏ của khí thải chảy ngược lại do sự phù hợp lỏng lẻo của trống với thân của cấu trúc.

Điều này áp đặt các hạn chế bổ sung về khả năng sử dụng các thiết bị thuộc loại này. Ví dụ, không khí bị ô nhiễm từ bếp lò sưởi ấm không thể được sử dụng làm chất mang nhiệt.

Hệ thống ống và vỏ

Bộ thu hồi loại hình ống bao gồm các ống có thành mỏng có đường kính nhỏ nằm trong vỏ cách điện của hệ thống, qua đó luồng không khí bên ngoài chảy qua. Trên vỏ sản xuất khối lượng không khí ấm từ phòng, làm nóng luồng đến.

Đầu ra của không khí ấm phải được thực hiện chính xác thông qua vỏ, và không qua hệ thống ống, vì không thể loại bỏ nước ngưng từ chúng

Những ưu điểm chính của máy thu hồi hình ống như sau:

• hiệu quả cao, nhờ vào nguyên lý chuyển động ngược dòng của chất làm mát và không khí đi vào;
• sự đơn giản của thiết kế và sự vắng mặt của các bộ phận chuyển động cung cấp độ ồn thấp và hiếm khi phát sinh nhu cầu bảo trì;
• tuổi thọ dài;
• mặt cắt nhỏ nhất trong số tất cả các loại thiết bị phục hồi.

Các ống cho các thiết bị loại này sử dụng kim loại hợp kim nhẹ hoặc, ít phổ biến hơn, polymer. Những vật liệu này không hút ẩm, do đó, với sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ của dòng chảy, sự hình thành ngưng tụ mãnh liệt trong vỏ là có thể, đòi hỏi một giải pháp xây dựng để loại bỏ nó. Một nhược điểm khác là chất làm đầy kim loại có trọng lượng đáng kể, mặc dù kích thước nhỏ.

Sự đơn giản trong thiết kế của bộ thu hồi hình ống làm cho loại thiết bị này trở nên phổ biến để tự sản xuất. Là vỏ bọc bên ngoài, ống nhựa cho ống dẫn khí, cách nhiệt bằng vỏ polyurethane, thường được sử dụng.

Thiết bị truyền nhiệt trung gian

Đôi khi các ống cung cấp và ống xả được đặt ở một khoảng cách với nhau. Tình trạng này có thể phát sinh do các tính năng công nghệ của tòa nhà hoặc các yêu cầu vệ sinh để phân tách luồng không khí đáng tin cậy.

Trong trường hợp này, sử dụng chất làm mát trung gian lưu thông giữa các ống thông qua một ống cách nhiệt. Là một phương tiện để truyền năng lượng nhiệt bằng nước hoặc dung dịch nước-glycol, sự lưu thông được cung cấp bởi bơm nhiệt.

Bộ thu hồi với chất làm mát trung gian là một thiết bị thể tích và đắt tiền, sử dụng hợp lý về mặt kinh tế cho các phòng có diện tích lớn

Trong trường hợp có thể sử dụng một loại người phục hồi khác, tốt hơn là không sử dụng hệ thống với chất làm mát trung gian, vì nó có những nhược điểm đáng kể sau:

• hiệu quả thấp so với các loại thiết bị khác, do đó, đối với các phòng nhỏ có lưu lượng không khí thấp, các thiết bị đó không được sử dụng;
• khối lượng và trọng lượng đáng kể của toàn bộ hệ thống;
• sự cần thiết của một máy bơm điện bổ sung để lưu thông chất lỏng;
• tăng tiếng ồn từ máy bơm.

Có một sự điều chỉnh của hệ thống này khi, thay vì tuần hoàn cưỡng bức chất lỏng trao đổi nhiệt, một môi trường có điểm sôi thấp, như freon, được sử dụng. Trong trường hợp này, chuyển động dọc theo mạch là có thể theo cách tự nhiên, nhưng chỉ khi ống dẫn khí cung cấp được đặt phía trên ống xả.

Một hệ thống như vậy không đòi hỏi chi phí năng lượng bổ sung, nhưng nó chỉ hoạt động để sưởi ấm ở một sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể. Ngoài ra, cần phải tinh chỉnh điểm thay đổi trạng thái kết tụ của chất lỏng truyền nhiệt, có thể được thực hiện bằng cách tạo áp suất mong muốn hoặc thành phần hóa học cụ thể.

Thông số kỹ thuật chính

Biết hiệu suất cần thiết của hệ thống thông gió và hiệu quả trao đổi nhiệt của bộ trao đổi nhiệt, thật dễ dàng để tính toán mức tiết kiệm khi làm nóng không khí cho một căn phòng trong điều kiện khí hậu cụ thể. Bằng cách so sánh các lợi ích tiềm năng với chi phí mua và bảo trì hệ thống, bạn có thể đưa ra lựa chọn hợp lý theo hướng có lợi cho người phục hồi hoặc máy sưởi không khí tiêu chuẩn.

Thông thường, các nhà sản xuất thiết bị cung cấp một dòng mô hình trong đó các đơn vị thông gió có chức năng tương tự khác nhau về lượng trao đổi không khí. Đối với mặt bằng khu dân cư, tham số này phải được tính theo bảng 9.1. SP 54.13330.2016

Hệ số hiệu suất

Hiệu suất của bộ thu hồi được hiểu là hiệu suất truyền nhiệt, được tính theo công thức sau:

K = (T_n - T_n) / (T_trong - T_n)

Trong đó:

• T_n - nhiệt độ của không khí đi vào phòng;
• T_n - nhiệt độ ngoài trời;
• T_trong - nhiệt độ không khí trong phòng.

Giá trị tối đa của hiệu quả với tiêu chuẩn lưu lượng không khí và một chế độ nhiệt độ nhất định được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật của thiết bị. Tỷ lệ thực của nó sẽ ít hơn một chút.

Trong trường hợp sản xuất độc lập một tấm hoặc bộ trao đổi nhiệt dạng ống, để đạt được hiệu quả truyền nhiệt tối đa, cần phải tuân thủ các quy tắc sau:

• Sự trao đổi nhiệt tốt nhất được đảm bảo bởi các thiết bị ngược dòng, sau đó là các thiết bị dòng chảy chéo và nhỏ nhất - với sự chuyển động đơn hướng của cả hai dòng chảy.
• Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào vật liệu và độ dày của các bức tường ngăn cách các luồng, cũng như thời gian của không khí bên trong thiết bị.

Biết được hiệu quả của bộ thu hồi, có thể tính hiệu suất năng lượng của nó ở các nhiệt độ khác nhau của không khí bên ngoài và bên trong:

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

trong đó P (m³/ giờ) - tiêu thụ không khí.

Tính toán hiệu quả của người phục hồi về mặt tiền tệ và so sánh với chi phí mua và lắp đặt cho một ngôi nhà hai tầng với tổng diện tích 270 m2 cho thấy tính khả thi của việc lắp đặt hệ thống như vậy

Chi phí của máy thu hồi với hiệu quả cao khá cao, chúng có cấu trúc phức tạp và kích thước đáng kể. Đôi khi bạn có thể khắc phục những vấn đề này bằng cách cài đặt một số thiết bị đơn giản hơn để luồng khí đi qua chúng tuần tự.

Hiệu suất hệ thống thông gió

Thể tích của luồng không khí được xác định bởi áp suất tĩnh, phụ thuộc vào công suất của quạt và các bộ phận chính tạo ra lực cản khí động học.Theo quy luật, tính toán chính xác của nó là không thể do sự phức tạp của mô hình toán học, do đó các nghiên cứu thử nghiệm được thực hiện cho các thiết kế monoblock điển hình và các thành phần được chọn cho các thiết bị riêng lẻ.

Công suất quạt phải được chọn có tính đến thông lượng của các bộ thu hồi được cài đặt thuộc bất kỳ loại nào, được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật là tốc độ dòng chảy được khuyến nghị hoặc lưu lượng khí được thiết bị truyền qua mỗi đơn vị thời gian. Theo quy định, tốc độ không khí cho phép bên trong thiết bị không vượt quá 2 m / s.

Mặt khác, ở tốc độ cao trong các yếu tố hẹp của bộ thu hồi, có sự gia tăng mạnh về lực cản khí động học. Điều này dẫn đến chi phí năng lượng không cần thiết, làm nóng không khí ngoài trời không hiệu quả và rút ngắn tuổi thọ của quạt.

Biểu đồ tổn thất áp suất so với tốc độ dòng khí đối với một số mô hình bộ trao đổi nhiệt hiệu suất cao cho thấy điện trở tăng phi tuyến tính, do đó, cần tuân thủ các yêu cầu đối với thể tích trao đổi không khí được đề xuất trong tài liệu kỹ thuật của thiết bị

Thay đổi hướng của luồng không khí tạo ra lực cản khí động học bổ sung. Do đó, khi mô hình hóa hình học của ống dẫn trong nhà, mong muốn giảm thiểu số vòng quay ống 90 độ. Máy khuếch tán để phân tán không khí cũng làm tăng sức cản, vì vậy không nên sử dụng các yếu tố có mẫu phức tạp.

Các bộ lọc và lưới lọc bị ô nhiễm tạo ra sự can thiệp đáng kể vào dòng chảy, do đó chúng phải được làm sạch hoặc thay thế định kỳ. Một trong những cách hiệu quả để đánh giá tắc nghẽn là cài đặt các cảm biến theo dõi sự sụt giảm áp suất ở các khu vực trước và sau bộ lọc.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Nguyên lý hoạt động của bộ thu hồi quay và tấm:

Đo lường hiệu quả của một người phục hồi loại tấm:

Hệ thống thông gió trong nước và công nghiệp với bộ thu hồi tích hợp đã chứng minh hiệu quả năng lượng của chúng trong việc duy trì nhiệt trong nhà. Bây giờ có nhiều ưu đãi cho việc bán và lắp đặt các thiết bị như vậy dưới dạng các mẫu được làm sẵn và thử nghiệm, cũng như cho các đơn đặt hàng riêng lẻ. Bạn có thể tính toán các tham số cần thiết và tự thực hiện cài đặt.

Nếu bạn có câu hỏi khi đọc thông tin hoặc nếu bạn thấy không chính xác trong tài liệu của chúng tôi, vui lòng để lại ý kiến ​​của bạn vào ô bên dưới.