Thu hồi nhiệt trong hệ thống thông gió: nguyên lý hoạt động và các tùy chọn

Trong quá trình thông gió từ phòng, không chỉ khí thải được sử dụng, mà còn là một phần của năng lượng nhiệt. Vào mùa đông, điều này dẫn đến sự gia tăng hóa đơn năng lượng.

Để giảm chi phí không cần thiết, không ảnh hưởng đến trao đổi không khí, thu hồi nhiệt trong các hệ thống thông gió kiểu tập trung và cục bộ sẽ cho phép. Để thu hồi năng lượng nhiệt, các loại trao đổi nhiệt khác nhau được sử dụng - máy thu hồi.

Bài viết mô tả chi tiết các mô hình của các đơn vị, tính năng thiết kế, nguyên tắc hoạt động, ưu điểm và nhược điểm của chúng. Thông tin được cung cấp sẽ giúp lựa chọn phương án tốt nhất để bố trí hệ thống thông gió.

Khái niệm phục hồi: nguyên lý hoạt động của bộ trao đổi nhiệt

Dịch từ tiếng Latin, phục hồi có nghĩa là hoàn lại tiền hoặc trả lại. Đối với các phản ứng trao đổi nhiệt, phục hồi được đặc trưng như một sự hoàn trả một phần năng lượng dành cho việc thực hiện một hành động công nghệ cho mục đích ứng dụng trong cùng một quy trình.

Trong hệ thống thông gió Nguyên lý phục hồi được sử dụng để tiết kiệm năng lượng nhiệt.

Bằng cách tương tự, làm mát được thu hồi trong thời tiết nóng - khối lượng cung cấp ấm làm nóng sản lượng đầu ra và làm việc ra nhiệt độ và nhiệt độ của chúng giảm.

Quá trình thu hồi năng lượng được thực hiện trong một bộ trao đổi nhiệt thu hồi. Thiết bị này cung cấp cho sự hiện diện của một bộ phận trao đổi nhiệt và quạt để bơm các luồng không khí đa chiều. Một hệ thống tự động được sử dụng để kiểm soát quá trình và kiểm soát chất lượng cung cấp không khí.

Thiết kế được thiết kế sao cho các luồng cung cấp và khí thải nằm trong các ngăn riêng biệt và không trộn lẫn - việc thu hồi nhiệt được thực hiện thông qua các bức tường của bộ trao đổi nhiệt.

Hiểu và hiểu những gì là thông khí phục hồi một sơ đồ rõ ràng về lưu thông không khí sẽ giúp.

Thông qua các máy hút mùi trong phòng ẩm ướt (nhà vệ sinh, phòng tắm, nhà bếp), luồng khí thải ra ngoài. Trước khi rời đi, nó đi qua bộ trao đổi nhiệt và để lại một phần nhiệt. Không khí được cung cấp di chuyển theo hướng ngược lại, nóng lên và đi vào phòng khách (+)

Sự khẩn cấp của một người phục hồi trong thông gió

Có thể nói về tính khả thi của việc bố trí thông gió tái tạo bằng cách đánh giá hiệu quả của hệ thống và so sánh các ưu điểm của nó với các nhược điểm.

Một phần nhiệt được lấy từ khí thải thoát ra và truyền đến các tia nước mới được bơm vào trong phòng. Điều này cho phép bạn giảm tổn thất nhiệt tới 70% (+)

Nhu cầu sử dụng thu hồi nhiệt có liên quan nhất trong các tòa nhà có cửa thoát khí cưỡng bức. Theo quy định, đây là những tòa nhà có quán tính thấp được xây dựng bằng các công nghệ cách nhiệt cải tiến (nhà làm bằng tấm sandwich, tấm silicat khí, khối xốp).

Trong các tòa nhà như vậy, các bức tường không tích lũy nhiệt tốt, và trao đổi không khí tự nhiên là không hiệu quả.

Tuy nhiên, các vấn đề về lưu thông không khí cũng là đặc trưng của các tòa nhà bằng gạch và bê tông truyền thống. Sự hiện diện của các cửa sổ PVC cách nhiệt chặt chẽ ngăn chặn lưu thông với một sự thôi thúc tự nhiên - dòng không khí trong lành dừng lại, và ống thông gió nghiêng hoặc có xu hướng bằng không.

Giải pháp cho vấn đề cửa sổ Euro là tổ chức thông gió cưỡng bức. Hệ thống khôi phục trao đổi không khí, nhưng đồng thời, tổn thất nhiệt tăng lên đến 60%. Và ở đây bạn không thể làm mà không phục hồi nhiệt.

Hiệu quả của quá trình trao đổi được biểu thị bằng phần trăm và cho thấy lượng nhiệt tỏa ra từ khí thải để làm nóng luồng khí tươi tươi

Các yếu tố hiệu quả của thu hồi nhiệt thông gió:

• 0% - cửa sổ mở - không khí ấm được đưa vào khí quyển và không khí lạnh tràn vào bên trong, hạ nhiệt độ vào phòng;
• 100% - không khí cung cấp được làm nóng đến nhiệt độ của "khí thải" - về mặt kỹ thuật không thể thực hiện được;
• 30-90% - một thông số chấp nhận được, khả năng phục hồi được coi là tốt với hiệu suất từ ​​60% trở lên, hiệu suất trên 80% - truyền nhiệt tuyệt vời.

Hiệu quả của hệ thống phụ thuộc vào loại người phục hồi, kích thước của phòng và luồng không khí. Trong mọi trường hợp, việc sử dụng thông gió tái tạo ngay cả với hiệu quả 30% có lợi hơn so với sự vắng mặt của nó. Ngoài việc tiết kiệm đáng kể các nguồn năng lượng, phục hồi nhiệt "cải thiện vi khí hậu trong nhà nói chung.

Nhược điểm của việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt:

1. Biến động. Việc mua thiết bị HVAC là hợp lý nếu mức tiêu thụ năng lượng ít hơn đáng kể so với mức tiết kiệm của nó sau khi lắp đặt bộ trao đổi nhiệt.
2. Ngưng tụ Do chênh lệch nhiệt độ, độ ẩm có thể ngưng tụ trên thành của bộ trao đổi nhiệt. Vào mùa đông, có một cơ hội đóng băng, điều này gây ra sự suy giảm nhanh chóng về hiệu quả hoặc sự thất bại của bộ trao đổi nhiệt.
3. Công việc ồn ào. Một số mô hình phát ra hum trong quá trình hoạt động. Nếu vào ban ngày nhược điểm này không đáng chú ý, thì vào ban đêm, tiếng ồn không thoải mái. Recuperators với cách nhiệt được cải thiện là yên tĩnh.

Đầu tư ban đầu cao thường trở thành đối số chính chống lại thông gió hiệu quả năng lượng.

Nên đầu tư vào một hệ thống thanh toán trong vòng 5-8 năm. Xin lưu ý rằng để bảo trì khu phức hợp, bạn sẽ phải chịu thêm chi phí, ví dụ: thay quạt định kỳ

Các tính năng của các loại trao đổi nhiệt khác nhau

Thiết kế của bộ thu hồi xác định mô hình dòng chảy của chất làm mát, hiệu quả của hệ thống thông gió, lớp năng lượng và chi phí của thiết bị. Năm loại trao đổi nhiệt được sử dụng: tấm, quay, ống dẫn nhiệt, thiết bị buồng và mô hình với một chất mang nhiệt trung gian.

Lamellar recuperator - sự đơn giản của một thiết kế

Cơ sở của bộ trao đổi nhiệt là một buồng kín có nhiều ống dẫn song song. Các kênh được phân tách bằng các phân vùng - tấm dẫn nhiệt làm bằng thép hoặc nhôm.

Các tấm hình sóng (60-70 miếng) được nhóm thành một khối sao cho các kênh hình thành được đặt chéo nhau - nhiễu loạn tạo ra giúp cải thiện sự truyền nhiệt (+)

Các luồng khí di chuyển về phía nhau, giao nhau trong băng cassette của người thu hồi, nhưng không trộn lẫn. Trao đổi nhiệt được thực hiện do làm mát đồng thời và làm nóng các tấm từ các phía khác nhau.

Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt chéo:

• dễ dàng cài đặt và cấu hình của thiết bị;
• loại trừ sự tiếp xúc của các khối không khí;
• chi phí phải chăng và kích thước nhỏ gọn;
• thiếu cọ xát và di chuyển các bộ phận.

Chỉ số hiệu suất thay đổi trong khoảng 40-70%.

Hạn chế chính của mô hình tấm là sự ngưng tụ lắng trong ống xả và sự hình thành băng vào mùa đông. Để rã đông thiết bị, luồng đến được chuyển hướng để bỏ qua bộ trao đổi nhiệt và luồng ra ấm làm tan băng trên các tấm.

Trong chế độ rã đông trên đường cao tốc, việc tiết kiệm năng lượng không xảy ra, máy sưởi không khí có công suất lên tới 5 kW được sử dụng để làm nóng không khí đi vào. Giá trị trung bình của hiệu quả giảm 20% (+)

Có hai cách để giải quyết vấn đề:

1. Làm nóng sơ bộ luồng không khí đến nhiệt độ mà tại đó hình thành băng được loại trừ.
2. Recuperator với tấm cellulose hút ẩm. Vật liệu này hấp thụ độ ẩm từ các khối khí thải và chuyển nó đến các luồng đến.

Khi chọn một bộ trao đổi chéo, các đặc tính hoạt động của các tấm nên được tính đến.

Đặc tính của chúng phụ thuộc vào vật liệu sản xuất:

1. Giấy nhôm - chi phí phải chăng, nhưng hiệu suất hạn chế trong mùa đông. Ngoài ra, nó không được khuyến khích cho các khu dân cư do không khí khô. Sửa đổi với "làm đầy" nhôm - lựa chọn tốt nhất cho phòng tắm và hồ bơi.
2. Vách ngăn nhựa - giá tương tự như các sản phẩm kim loại, nhưng khác nhau về hiệu quả làm việc được cải thiện.
3. Trao đổi nhiệt cellulose - ngăn ngừa đóng băng và duy trì độ ẩm bình thường trong nhà.

Hygrocellulose recuperator là kinh tế nhất và tối ưu cho thông gió của các tòa nhà dân cư.

Phục hồi quay - hiệu quả hệ thống cao

Bộ trao đổi nhiệt được trình bày dưới dạng một hình trụ chứa đầy các lớp kim loại. Khi bộ trống quay, các luồng khí ấm hoặc lạnh luân phiên đi vào từng ngăn.

Thiết kế trao đổi nhiệt quay: trục quay và hai kênh không khí. Một phần của rôto được làm nóng bằng cách khai thác mỏ của Google, cuộn trống và nhiệt được chuyển hướng đến các khối lạnh tập trung ở kênh liền kề (+)

Hiệu suất truyền nhiệt được xác định bởi tốc độ cánh quạt, hiệu quả có thể được điều chỉnh.

Đối số phục hồi cho người phục hồi quay vòng:

• thu hồi nhiệt lên tới 65-90%;
• lợi nhuận tiêu thụ điện năng;
• bù độ ẩm một phần - bạn có thể làm mà không cần máy tạo độ ẩm;
• thời gian hoàn vốn - lên đến 4 năm.

Mặc dù hiệu quả cao, bộ trao đổi nhiệt kiểu trống không trở thành người dẫn đầu trong số các cài đặt tương tự.

Nhược điểm của hệ thống thông gió:

1. Một hỗn hợp không khí ô nhiễm vào dòng. Thông qua các vi mạch, khối lượng khí thải và nguồn cung cấp luân phiên luân phiên nhau, do đó, khoảng 3-8% số máy làm việc của ra ngoài được đưa trở lại. Trống thường truyền mùi của không khí đi ra.
2. Sự phức tạp của thiết kế. Các bộ phận quay của rôto cần bảo trì thường xuyên và thay thế định kỳ. Các yếu tố di chuyển phát ra tiếng ồn và rung trong quá trình hoạt động.
3. Chi phí cao. Giá cho các mô hình quay cao hơn so với các sản phẩm tấm. Điều này là do việc sử dụng các cơ chế phức tạp trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt trống.
4. Kích thước lớn. Lắp đặt được thực hiện trong một buồng thông gió rộng rãi.

Do sự cồng kềnh, các nhà máy cánh quạt chủ yếu được sử dụng trong các doanh nghiệp công nghiệp.

Để giảm thiểu sự trộn lẫn của các luồng không khí, các bộ thu hồi quay được bổ sung các khu vực trung gian - ở đây các vi mạch được thổi bằng không khí trong lành, đi vào trong ống xả. Điểm trừ của sơ đồ là giảm hiệu quả (+)

Bộ trao đổi nhiệt giới hạn - Mô hình Glycol

Do các tính năng thiết kế của nó, một đơn vị phục hồi với chất làm mát trung gian thường được gọi là bộ trao đổi nhiệt kết hợp hoặc đơn vị glycol. Đây là một trong những hệ thống thu hồi nhiệt linh hoạt nhất. Một bộ trao đổi nhiệt đâm vào ống cung cấp, và thứ hai vào ống xả.

Trong sơ đồ đường ống có: bơm tuần hoàn, bể giãn nở, van khí, bộ điều khiển, cảm biến nhiệt độ, van an toàn, chỉ báo áp suất (+)

Nguyên tắc làm việc. Thành phần Glycolic lưu thông giữa các bộ trao đổi nhiệt. Nhiệt độ của chất làm mát tăng lên do dòng nước nóng bị loại bỏ, và sau đó năng lượng nhiệt được truyền đến không khí trong lành. Một hệ thống khép kín giúp loại bỏ sự pha trộn của các khối không khí đang tới.

Các tính năng của công việc trao đổi nhiệt với chất làm mát:

• Hiệu quả - 45-55%;
• điều chỉnh hiệu quả với sự trợ giúp của máy bơm - tốc độ di chuyển của chất chống đông được chọn;
• khả năng đặt ống cung cấp và ống xả từ xa nhau (lên đến 800 m);
• recuperator được gắn theo chiều dọc hoặc chiều ngang;
• trong sương muối nghiêm trọng, bề mặt của bộ trao đổi nhiệt thải đóng băng - băng xuất hiện; việc sử dụng chất chống đông cho phép bạn vận hành bộ thu hồi mà không cần dùng đến việc rã đông;
• thời gian hoàn vốn hệ thống - tối đa 2 năm;
• sự kết hợp của 1 mui xe và một số dòng hoặc ngược lại là chấp nhận được.

Thể tích khí thải và khí nạp phải xấp xỉ bằng nhau. Các máy thu hồi như vậy thường được sử dụng nếu dòng chảy độc hại hoặc bị ô nhiễm nặng khi dòng chảy trộn không được chấp nhận.

Phòng hội thảo - Tính linh hoạt

Về mặt cấu trúc, bộ trao đổi nhiệt buồng là một hộp kín, được chia bên trong bởi một bộ giảm xóc di chuyển. Phân vùng mở xác định hoạt động của người phục hồi.

Dòng chảy đi dọc theo một kênh và dòng chảy vào buồng thứ hai. Trong bộ trao đổi nhiệt, các khối ấm làm nóng các bức tường của ngăn đầu tiên. Sau một lúc, vạt di chuyển và luồng khí thay đổi hướng

Kết quả là, dòng chảy di chuyển dọc theo các bức tường ấm áp của ống dẫn thứ nhất, và công cụ khai thác thành công làm nóng bề mặt của khoang thứ hai. Tại một thời điểm nhất định, phân vùng trở lại và chu kỳ lặp lại.

Ưu điểm của bộ trao đổi nhiệt buồng:

• Hiệu quả - 80-90%;
• song song với cách nhiệt chất lượng cao, chi phí sưởi ấm được giảm thiểu;
• dễ cài đặt - sẽ cần sự giúp đỡ của các chuyên gia khi chọn các thông số của việc lắp đặt thông gió;
• bảo quản độ ẩm;
• đóng băng của hệ thống được loại trừ.

Một người phục hồi buồng là một lựa chọn tuyệt vời cho các khu vực, trong một khoảng thời gian dài trong năm, có sự mất cân bằng đáng kể giữa nhiệt độ trong nhà và ngoài trời.

Những nhược điểm của bộ thu hồi nhiệt bao gồm:

• sự cần thiết phải bảo trì thường xuyên của các bộ phận di chuyển;
• máy bay phản lực sắp tới trộn một phần - mùi và tạp chất có thể chảy ngược vào tòa nhà.

Để giảm hỗn hợp, hệ thống được trang bị phần tử lọc. Không khí trở nên sạch hơn, nhưng hiệu quả của người phục hồi giảm.

Ống dẫn nhiệt - hệ thống trao đổi nhiệt kín

Bộ thu hồi bao gồm nhiều ống đồng hoặc nhôm chứa đầy vật liệu dễ bay hơi, chẳng hạn như freon. Nguyên lý hoạt động của bộ trao đổi nhiệt dạng ống dựa trên các quá trình vật lý - sự thay đổi trạng thái của một chất khi được làm nóng.

Ống dẫn nhiệt được đặt theo chiều dọc - đầu dưới của bộ trao đổi nhiệt trong ống xả và đỉnh trong ống dẫn khí cung cấp. Dòng chảy ra quanh đầu ống - Freon nóng lên, sôi lên và bốc hơi (+)

Khí tăng lên và tạo ra năng lượng nhiệt cho dòng chảy, sau đó freon ngưng tụ và chảy xuống bộ thu hồi. Chu trình nhiệt được lặp lại trong một vòng tròn.

Đặc tính kỹ thuật và hoạt động của bộ trao đổi nhiệt dạng ống:

• hiệu quả thiết bị - lên tới 65%;
• hoạt động im lặng do không có các yếu tố di chuyển;
• thiết kế đơn giản và không khoa trương trong dịch vụ;
• nhỏ gọn - kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ;
• độc lập năng lượng - chất làm mát lưu thông tự nhiên;

Một lợi thế đáng kể là luồng không khí của dòng vào và trở lại không bị trộn lẫn.

Điểm yếu của ống dẫn nhiệt:

• hiệu quả cao đạt được với một phạm vi nhiệt độ hẹp - với sự quá nhiệt đột ngột, toàn bộ freon bay hơi và không đủ nhiệt, tốc độ hóa hơi chậm lại;
• cường độ ống thấp - thay đổi hình dạng hoặc giảm áp làm giảm hiệu suất của thiết bị.

Máy thu hồi hình ống được sử dụng trong xây dựng tư nhân, trong các tòa nhà hành chính, văn phòng và khu công nghiệp nhỏ.

Phương pháp tổ chức thông gió tái tạo

Phục hồi được trang bị theo một trong những cách: tập trung và phi tập trung. Trong trường hợp đầu tiên, luồng thông gió từ toàn bộ phòng đi qua bộ trao đổi nhiệt, trong lần thứ hai - từ một phòng.

Tổ hợp tập trung - xử lý không khí

Một hệ thống tập trung được trang bị ở giai đoạn xây dựng hoặc hiện đại hóa chính của hệ thống thông gió.

Cài đặt cưỡng bức không khí và khí thải (PVU) với bộ thu hồi tích hợp được chọn. Tiêu chí lựa chọn chính là hiệu suất tổng thể của tổ hợp dựa trên toàn bộ thể tích không khí trong cấu trúc (+)

PVU với bộ thu hồi cung cấp trao đổi không khí đầy đủ ngay cả trong nhà có cửa sổ kín. Đồng thời, các luồng không khí được phân phối đều mà không tạo ra các bản nháp.

Tích hợp lắp đặt không khí và khí thải loại monoblock được trang bị:

• người hâm mộ - cung cấp không khí sạch xung quanh đồng hồ và phát thải các tia nước bão hòa carbon dioxide;
• máy sưởi - gia nhiệt trước của dòng vào;
• bộ lọc - giữ lại bụi và vi hạt;
• người phục hồi - Các loại cài đặt khác nhau có thể được sử dụng.

Chức năng của một số PVU được mở rộng bằng bộ hẹn giờ trễ, bộ điều chỉnh công suất, cảm biến mức độ ẩm, v.v.

Trường hợp của các mô hình monoblock được phủ bằng vật liệu hấp thụ âm thanh, do đó hoạt động của PVU trở nên rất yên tĩnh. Phiên bản dọc, ngang và treo của các đơn vị thông gió là có thể

Sản xuất PVU monoblock phục hồi được chứng minh tốt: Lỗ thông hơi (Ukraine) Dantherm (Đan Mạch) "Đại ca" (Nhật Bản) "Mật hoa" (Anh).

Các đơn vị địa phương - ngoài hệ thống thông gió hiện có

Để khôi phục sự lưu thông của các khối không khí trong phòng mổ, các cửa hút khí phi tập trung có thu hồi nhiệt là phù hợp.

Chúng đâm vào mặt tiền của tòa nhà hoặc được gắn qua cửa sổ. Mục tiêu chính của họ là cải thiện cung cấp thông gió trong nhà

Trong các máy thu hồi cục bộ, quạt và bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được cung cấp. "Tay áo" của đầu vào được cách nhiệt bằng vật liệu hấp thụ âm thanh. Bộ điều khiển bộ xử lý không khí nhỏ gọn được đặt trên tường bên trong

Các tính năng của hệ thống thông gió phi tập trung với phục hồi:

• Hiệu quả – 60-96%;
• năng suất thấp - các thiết bị được thiết kế để cung cấp trao đổi không khí trong các phòng lên đến 20-35 m2;
• chi phí phải chăng và nhiều lựa chọn đơn vị, từ van treo tường thông thường đến các mô hình tự động với hệ thống lọc nhiều giai đoạn và khả năng điều chỉnh độ ẩm;
• dễ cài đặt - để chạy thử, không cần ống dẫn, lắp đặt van treo tường Bạn có thể tự làm điều đó.

Các nhà sản xuất phổ biến của người phục hồi địa phương: Prana (Ukraine) Ôi (Ý), Bão tuyết (Đức), Lỗ thông hơi (Ukraine) Sân bay (Đức).

Các tiêu chí quan trọng để chọn đầu vào tường: độ dày thành cho phép, năng suất, hiệu suất thu hồi, đường kính của kênh không khí và nhiệt độ của môi trường được bơm

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

So sánh hệ thống thông gió tự nhiên và cưỡng bức với phục hồi:

Nguyên lý hoạt động của bộ trao đổi nhiệt tập trung, tính toán hiệu quả:

Thiết kế và vận hành bộ trao đổi nhiệt phi tập trung sử dụng van tường Prana làm ví dụ:

Khoảng 25 - 35% nhiệt rời khỏi phòng thông qua hệ thống thông gió. Recuperators được sử dụng để giảm tổn thất và thu hồi nhiệt hiệu quả. Thiết bị khí hậu cho phép bạn sử dụng năng lượng của khối lượng đã sử dụng để làm nóng không khí đến.

Có bất cứ điều gì để bổ sung, hoặc có câu hỏi về hoạt động của các máy thu hồi thông gió khác nhau? Vui lòng để lại nhận xét về ấn phẩm, chia sẻ kinh nghiệm của bạn trong việc vận hành các cài đặt như vậy. Các hình thức liên lạc được đặt ở khối dưới.