Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Ulazak svježeg zraka u hladnom vremenskom razdoblju dovodi do potrebe za njegovim zagrijavanjem kako bi se osigurala ispravna mikroklima prostora. Kako bi se smanjili troškovi električne energije može se koristiti opskrba i ispušna ventilacija s povratom topline.

Razumijevanje načela njegova rada omogućit će vam da učinkovito smanjite gubitak topline uz održavanje dovoljne količine zamijenjenog zraka. Pokušajmo riješiti ovaj problem.

Ušteda energije u ventilacijskim sustavima

U jesensko-proljetnom razdoblju, kada je ventilacija prostorija ozbiljan problem, velika temperaturna razlika između ulaznog i unutarnjeg zraka. Hladna struja juri i stvara nepovoljnu mikroklimu u domovima, uredima i na radnim mjestima ili neprihvatljivom vertikalnom temperaturnom gradijentu u skladištu.

Uobičajeno rješenje problema je integriranje ventilacije grijača zraka pomoću kojega se protok zagrijava. Takav sustav zahtijeva troškove energije, dok značajna količina toplog zraka koji izlazi van dovodi do značajnih gubitaka topline.

Izlaz zraka izvana s intenzivnom parom služi kao pokazatelj značajnih gubitaka topline koji se mogu koristiti za zagrijavanje dolazne struje.

Ako se usisni i ispušni kanali nalaze u blizini, tada je moguće djelomično prenijeti toplinu izlaznog toka na dolazni. To će smanjiti potrošnju električne energije grijača ili ga čak napustiti. Uređaj za osiguravanje razmjene topline između temperaturnih tokova plinova naziva se rekuperator.

U toploj sezoni, kada je vanjska temperatura znatno viša od sobne temperature, možete koristiti izmjenjivač topline za hlađenje dolazne struje.

Jedinica uređaja s rekuperatorom

Unutarnja struktura opskrbnih i odvodnih ventilacijskih sustava s integriranim rekuperatorom je vrlo jednostavna, tako da je moguća njihova neovisna kupnja i instalacija po elementima. U slučaju da montaža ili samostalna montaža uzrokuju poteškoće, možete kupiti gotova rješenja u obliku tipičnih jednodijelnih ili pojedinačnih montažnih konstrukcija prema narudžbi.

Tipična shema sustava opskrbe i ispušne ventilacije s izmjenjivačem topline smještenim u jednom kućištu može se dopuniti drugim čvorovima prema diskreciji korisnika.

Glavni elementi i njihovi parametri

Tijelo s toplinskom i zvučnom izolacijom obično je izrađeno od čeličnog lima. U slučaju montaže na zid, ona mora izdržati pritisak koji nastaje kod pjenjenja utora oko jedinice, kao i za sprječavanje vibracija zbog rada ventilatora.

U slučaju raspodijeljenog usisa i protoka zraka u različitim prostorijama, na kućište je priključen kanalski sustav. Opremljen je ventilima i prigušivačima za raspodjelu protoka.

U odsutnosti zračnih kanala, na ulaznoj strani prostorije postavljena je rešetka ili difuzor za raspodjelu protoka zraka. Vanjska rešetka za dovod zraka montirana je na ulazu s ulice kako bi se izbjegli ulazak ptica, velikih insekata i smeća u ventilacijski sustav.

Kretanje zraka osiguravaju dva ventilatora aksijalne ili centrifugalne vrste djelovanja. U prisutnosti izmjenjivača topline, prirodna cirkulacija zraka u dovoljnoj količini nije moguća zbog aerodinamičkog otpora koji stvara ova jedinica.

Prisutnost izmjenjivača topline podrazumijeva ugradnju finih filtera na ulazu oba toka. To je potrebno da se smanji intenzitet začepljenja prašinom i naslagama masti tankih kanala izmjenjivača topline. Inače, za potpuno funkcioniranje sustava morat će se povećati učestalost preventivnog održavanja.

Fini filtri moraju se povremeno mijenjati ili čistiti. Inače će povećana otpornost na protok zraka uzrokovati propadanje ventilatora.

Jedan ili više rekuperatora zauzimaju glavni volumen opskrbnog i ispušnog uređaja. Montirani su u središtu konstrukcije.

U slučaju jakih mraza tipičnih za područje i nedovoljne učinkovitosti izmjenjivača topline za zagrijavanje vanjskog zraka, moguće je dodatno ugraditi grijač. Također, ako je potrebno, ugradite ovlaživač zraka, ionizator i druge uređaje kako biste stvorili povoljnu unutarnju klimu.

Moderni modeli uključuju elektroničku upravljačku jedinicu. Komplicirane modifikacije imaju funkcije programiranja načina rada, ovisno o fizičkim parametrima zračnog okruženja. Vanjski paneli imaju atraktivan izgled, pa se mogu dobro upisati u svaki interijer prostorije.

Rješavanje problema kondenzacije

Hlađenje ulaznog zraka iz prostorije stvara preduvjete za ispuštanje vlage i stvaranje kondenzata. U slučaju visokog protoka, većina nema vremena za nakupljanje u rekuperatoru i izlazi van. Uz sporo kretanje zraka, značajan dio vode ostaje unutar uređaja. Stoga je potrebno osigurati sakupljanje vlage i njezino povlačenje izvan kućišta dovodnog i ispušnog sustava.

Elementarni uređaj za sakupljanje i odvođenje kondenzata je paleta smještena ispod izmjenjivača topline s nagibom prema otvoru

Uklanjanje vlage koja se proizvodi u zatvorenom spremniku. Smještena je samo u zatvorenom prostoru kako bi se izbjeglo smrzavanje izlaznih kanala pri temperaturama ispod nule. Ne postoji algoritam za pouzdano izračunavanje volumena vode proizvedene pri korištenju sustava s izmjenjivačem topline, stoga se određuje eksperimentalno.

Ponovna upotreba kondenzata za vlaženje zraka je nepoželjna, jer voda upija mnogo zagađivača, kao što su ljudski znoj, mirisi itd.

Moguće je značajno smanjiti količinu kondenzata i izbjeći probleme povezane s njegovim izgledom organiziranjem odvojenog ispušnog sustava iz kupaonice i kuhinje. U tim sobama zrak ima najveću vlažnost. Ako postoji više ispušnih sustava, izmjenu zraka između tehničkih i stambenih područja treba ograničiti ugradnjom nepovratnih ventila.

U slučaju hlađenja izlaznog protoka zraka na negativne temperature unutar izmjenjivača topline, kondenzat ulazi u mraz, što uzrokuje smanjenje živog poprečnog presjeka protoka i, kao rezultat, smanjenje volumena ili potpuno prestanak ventilacije.

Za povremeno ili jednokratno odmrzavanje izmjenjivača topline, ugradite obilazni kanal - zaobilazni kanal za kretanje svježeg zraka. Pri prolasku struje za zaobilaženje uređaja, prijenos topline prestaje, izmjenjivač topline se zagrijava i led postaje tekućina. Voda teče u spremnik za sakupljanje kondenzata ili isparava.

Načelo premosnog uređaja je jednostavno, pa ako postoji opasnost od stvaranja leda, preporučljivo je osigurati takvo rješenje, budući da je zagrijavanje izmjenjivača topline na druge načine komplicirano i izdržljivo.

Kada protok prolazi kroz premosnicu, ne dolazi do zagrijavanja dovodnog zraka kroz izmjenjivač topline. Stoga, kada aktivirate ovaj način rada, morate automatski uključiti grijač.

Značajke različitih tipova rekuperatora

Postoji nekoliko strukturno različitih mogućnosti za provođenje prijenosa topline između toka hladnog i zagrijanog zraka. Svaki od njih ima svoje osobine koje određuju glavnu svrhu svakog tipa izmjenjivača topline.

Lamelarni rekuperator poprečnog protoka

Konstrukcija pločastog izmjenjivača topline temelji se na tankoslojnim panelima, koji su naizmjenično povezani tako da izmjenjuju prolaz između njih različitih tokova temperature pod kutom od 90 stupnjeva. Jedna od modifikacija ovog modela je uređaj s finim kanalima za prolaz zraka. Ima veći koeficijent prijenosa topline.

Alternativni prolaz struje toplog i hladnog zraka kroz ploče ostvaruje se savijanjem rubova ploča i brtvljenjem spojeva poliesterskom smolom.

Ploče za prijenos topline mogu biti izrađene od različitih materijala:

  • bakar, mesing i legure na bazi aluminija imaju dobru toplinsku provodljivost i ne podliježu hrđanju;
  • plastični materijal iz hidrofobnog polimernog materijala s visokim koeficijentom toplinske vodljivosti male težine;
  • higroskopna celuloza omogućuje prodiranje kondenzata kroz ploču i povratak u prostoriju.

Nedostatak je mogućnost kondenzacije na niskim temperaturama. Zbog malog razmaka između ploča, vlaga ili mraz značajno povećava aerodinamički otpor. U slučaju zamrzavanja potrebno je isključiti ulazni protok zraka za zagrijavanje ploča.

Prednosti pločastih izmjenjivača topline su sljedeće:

  • niska cijena;
  • dug radni vijek;
  • dugo razdoblje između preventivnog održavanja i jednostavnosti provedbe;
  • male dimenzije i težina.

Ovaj tip izmjenjivača topline najčešći je za stambene i uredske prostore. Također se koristi u nekim tehnološkim procesima, na primjer, za optimiranje izgaranja goriva tijekom rada peći.

Bubanj ili rotacijski tip

Princip rada rotacijskog izmjenjivača topline temelji se na rotaciji izmjenjivača topline, unutar kojeg su slojevi valovitog metala s visokim toplinskim kapacitetom. Kao rezultat interakcije s izlaznim mlazom, sektor bubnja se zagrijava, što zatim oslobađa toplinu u ulazni zrak.

Fini mrežasti izmjenjivač topline izmjenjivača topline rotora je sklon začepljenju, pa biste trebali obratiti posebnu pozornost na visokokvalitetan rad finih filtera.

Prednost rotacijskih izmjenjivača topline je sljedeća:

  • prilično visoka učinkovitost u usporedbi s konkurentnim tipovima;
  • povratak velike količine vlage, koja ostaje u obliku kondenzata na bubnju i isparava pri dodiru s dolaznim suhim zrakom.

Ovaj tip izmjenjivača topline rjeđe se koristi za stambene zgrade s ventilacijom u stanu ili kućici. Često se koristi u velikim kotlovnicama za vraćanje topline u peći ili za velike industrijske ili trgovačke prostore.

Međutim, ovaj tip uređaja ima značajne nedostatke:

  • relativno složen dizajn uz prisutnost pokretnih dijelova, uključujući električni motor, bubanj i remenski pogon, što zahtijeva stalno održavanje;
  • povećana razina buke.

Ponekad se za uređaje ovog tipa može naići na pojam "regenerativni izmjenjivač topline", koji je ispravniji od "rekuperatora". Činjenica je da se mali dio izlaznog zraka vraća zbog labavog prianjanja bubnja na tijelo konstrukcije.

To nameće dodatna ograničenja na mogućnost korištenja takvih uređaja. Na primjer, zagađeni zrak iz peći za grijanje ne može se koristiti kao rashladno sredstvo.

Sustav temeljen na cijevi i kućištu

Cjevasti izmjenjivač topline sastoji se od tankoslojnih cijevi malog promjera raspoređenih u toplinski izoliranom kućištu, kroz koje teče vanjski zrak. Na kućištu se stvara topla zračna masa iz prostorije, koja zagrijava dolazni protok.

Izlaz toplog zraka mora biti izveden upravo na kućištu, a ne kroz cijevni sustav, jer je nemoguće ukloniti kondenzat iz njih.

Glavne prednosti cjevastih izmjenjivača topline su sljedeće:

  • visoka učinkovitost zahvaljujući protustrujnom načelu kretanja rashladnog sredstva i ulaznog zraka;
  • jednostavnost dizajna i odsutnost pokretnih dijelova osiguravaju nisku razinu buke i rijetku potrebu za održavanjem;
  • dug radni vijek;
  • najmanji dio među svim vrstama uređaja za oporavak.

Cijevi za uređaje ovog tipa koriste ili metalnu leguru ili, rjeđe, polimer. Ovi materijali nisu higroskopni, stoga je uz značajnu razliku u temperaturama struja moguće stvaranje intenzivnog kondenzata u kućištu, što zahtijeva konstruktivno rješenje za njegovo uklanjanje. Drugi nedostatak je da metalno punjenje ima značajnu težinu, unatoč svojoj maloj veličini.

Jednostavnost dizajna cjevastog rekuperatora čini ovaj tip uređaja popularnim za samoizgradnju. Kao vanjsko kućište obično se koriste plastične cijevi za zračne kanale, izolirane poliuretanskim školjkama.

Srednji uređaj za rashladno sredstvo

Ponekad se kanali za dovod i odvod zraka nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog. Do takve situacije može doći zbog tehnoloških značajki zgrade ili sanitarnih uvjeta za pouzdano odvajanje strujanja zraka.

U tom slučaju koristite srednju rashladnu tekućinu koja kruži između kanala kroz izoliranu cijev. Kao medij za prijenos toplinske energije koristeći vodu ili otopinu glikola u vodi, čijim se kruženjem osigurava rad toplinske pumpe.

Izmjenjivač topline s srednjim rashladnim sredstvom je velika i skupa naprava, čija je primjena ekonomski opravdana za prostorije s velikim površinama

U slučaju da postoji mogućnost korištenja drugog tipa izmjenjivača topline, bolje je ne koristiti sustav s intermedijarnim nosačem topline, budući da ima sljedeće značajne nedostatke:

  • niska učinkovitost u usporedbi s drugim vrstama uređaja, pa se takvi uređaji ne koriste za male prostorije s niskim protokom zraka;
  • značajan volumen i težina cijelog sustava;
  • potrebu za dodatnom električnom pumpom za cirkulirajuću tekućinu;
  • povećana buka crpke.

Postoji modifikacija ovog sustava kada se umjesto prisilne cirkulacije tekućine za izmjenu topline koristi medij s niskom točkom vrenja, na primjer freon. U tom slučaju, kretanje po konturi moguće je na prirodan način, ali samo ako je usisni kanal smješten iznad ispušnog kanala.

Takav sustav ne zahtijeva dodatne troškove energije, ali radi na grijanju samo uz značajnu temperaturnu razliku. Dodatno, potrebno je fino podesiti točku promjene agregacijskog stanja tekućine za izmjenu topline, koja se može provesti stvaranjem željenog tlaka ili specifičnog kemijskog sastava.

Glavni tehnički parametri

Znajući potrebne performanse ventilacijskog sustava i učinkovitost izmjene topline izmjenjivača topline, lako je izračunati uštede pri zagrijavanju zraka u prostoriji u specifičnim klimatskim uvjetima. Uspoređujući potencijalne koristi s troškovima nabave i održavanja sustava, možete razumno napraviti izbor u korist izmjenjivača topline ili standardnog grijača.

Proizvođači opreme često nude modelnu liniju u kojoj se ventilacijske jedinice sa sličnom funkcionalnošću razlikuju po volumenu izmjene zraka. Za stambene prostore ovaj se parametar mora izračunati prema tablici 9.1. SP 54.13330.2016

Koeficijent učinkovitosti

Pod učinkovitost izmjenjivača topline razumjeti učinkovitost prijenosa topline, koji se izračunava prema sljedećoj formuli:

K = (T p - T n ) / (T u - T n )

U kojem:

  • T p - temperatura ulaznog zraka u prostoriji;
  • T n - vanjska temperatura;
  • T u - temperatura zraka u prostoriji.

Maksimalna vrijednost učinkovitosti pri nominalnom protoku zraka i određenom načinu rada naznačena je u tehničkoj dokumentaciji uređaja. Njegova stvarna figura bit će malo manja.

U slučaju samostalne izrade pločastog ili cijevnog izmjenjivača topline, kako bi se postigla maksimalna učinkovitost prijenosa topline, potrebno je slijediti sljedeća pravila:

  • Najbolji prijenos topline osiguravaju protustrujni uređaji, zatim presjeci, a najmanje - jednosmjerno kretanje oba toka.
  • Intenzitet prijenosa topline ovisi o debljini materijala i stijenki koja odvaja protok, kao i od trajanja zraka unutar uređaja.

Znajući učinkovitost izmjenjivača topline, moguće je izračunati njegovu energetsku učinkovitost pri različitim temperaturama vanjskog i unutarnjeg zraka:

E (W) = 0, 36 x P x K x (T u - T n )

gdje je P (m 3 / sat) protok zraka.

Izračun učinkovitosti izmjenjivača topline u monetarnom smislu i usporedba s troškovima njegove nabave i instalacije za dvoetažnu vikendicu ukupne površine 270 m2 pokazuje izvedivost ugradnje takvog sustava

Trošak visokoučinkovitih izmjenjivača topline je prilično visok, oni imaju složenu strukturu i znatnu veličinu. Ponekad možete riješiti te probleme instaliranjem nekoliko jednostavnijih uređaja tako da dolazni zrak prolazi kroz njih sekvencijalno.

Performanse ventilacijskog sustava

Volumen protoka zraka određen je statičkim tlakom, koji ovisi o snazi ventilatora i glavnim komponentama koje stvaraju aerodinamički otpor. Po pravilu, zbog složenosti matematičkog modela, nemoguće je točno izračunati, pa se eksperimentalne studije provode za tipične jednodijelne strukture, a komponente se odabiru za pojedinačne uređaje.

Snaga ventilatora mora biti odabrana uzimajući u obzir propusnost svih tipova izmjenjivača topline, koji su navedeni u tehničkoj dokumentaciji kao preporučena brzina protoka ili količina zraka koju uređaj prenosi po jedinici vremena. Dopuštena brzina zraka u uređaju u pravilu ne prelazi 2 m / s.

Inače, pri velikim brzinama u uskim elementima izmjenjivača topline dolazi do naglog povećanja aerodinamičkog otpora. To dovodi do nepotrebnih troškova energije, neučinkovitog zagrijavanja vanjskog zraka i skraćivanja vijeka trajanja ventilatora.

Grafikon gubitka tlaka u odnosu na protok zraka za nekoliko modela izmjenjivača topline velikog kapaciteta pokazuje nelinearno povećanje otpora, stoga je potrebno pridržavati se zahtjeva za preporučeni volumen izmjene zraka naveden u tehničkoj dokumentaciji uređaja.

Promjena smjera strujanja zraka stvara dodatni aerodinamički otpor. Stoga, kada se modelira geometrija kanala u prostoriji, poželjno je smanjiti broj zavoja cijevi za 90 stupnjeva. Raspršivači zraka također povećavaju otpornost, pa se stoga ne preporučuje korištenje elemenata sa složenim uzorkom.

Kontaminirani filtri i rešetke stvaraju značajne smetnje u protoku, pa se moraju povremeno očistiti ili zamijeniti. Jedan od učinkovitih načina za procjenu krhotina je postavljanje senzora koji nadziru pad tlaka u dijelovima do filtra i nakon njega.

Zaključci i koristan video na temu

Princip rada rotacijskog i pločastog izmjenjivača topline:

Mjerenje učinkovitosti izmjenjivača topline pločastog tipa:

Domaći i industrijski ventilacijski sustavi s integriranim rekuperatorom dokazali su svoju energetsku učinkovitost u očuvanju topline u zatvorenom prostoru. Sada postoje mnogi prijedlozi za prodaju i ugradnju takvih uređaja u obliku gotovih i testiranih modela, kao i za pojedinačne narudžbe. Možete izračunati potrebne parametre i sami izvršiti instalaciju.

Ako tijekom čitanja informacija postoje pitanja ili ako u našem materijalu pronađete netočnosti, ostavite svoje komentare u donjem okviru.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Ventilacija