Povrat topline u ventilacijskim sustavima: princip rada + sheme

Anonim

U procesu ventilacije, iz prostorije se koristi ne samo ispušni zrak, već i dio toplinske energije. Zimi to dovodi do povećanja računa za energiju.

Smanjenje nepotrebnih troškova, a ne na štetu izmjene zraka, omogućit će povrat topline u centraliziranim i lokalnim sustavima ventilacije. Za regeneraciju toplinske energije koriste se različite vrste izmjenjivača topline - rekuperatora.

U članku se detaljno opisuju modeli jedinica, njihove konstrukcijske značajke, načela rada, prednosti i nedostaci. Navedene informacije pomoći će u odabiru najbolje opcije uređenja ventilacijskog sustava.

Koncept oporavka: princip rada izmjenjivača topline

Prevedeno s latinskog, oporavak znači povrat ili povrat. Što se tiče reakcija izmjene topline, oporaba je okarakterizirana kao djelomični povrat energije potrošene na izvođenje tehnološkog djelovanja u svrhu primjene u istom procesu.

U sustavu ventilacije, princip povrata topline koristi se za uštedu toplinske energije.

Po analogiji, hlađenje se vraća u vrućem vremenu - tople opskrbne mase zagrijavaju izlaz "rudarstva" i njihova temperatura se smanjuje.

Oporavak topline u ventilacijskim sustavima smanjuje troškove održavanja, održavanja regulatorne izmjene zraka. Razumno je koristiti instalacije za oporavak u organiziranim ventilacijskim sustavima s mehaničkom indukcijom kretanja zraka. Rekuperatori ventilacijskih sustava smješteni su u potkrovlju ili u zasebnoj sanitarnoj prostoriji, tako da zvuk radne opreme ne ometa stanare kuća, posjetitelje sportskih kompleksa i djelatnike proizvodnih radionica. Oporabljeni protok zraka s dijelom svježeg zraka pomiješan s njim dovodi se u prostor kroz ventilacijski kanal Pri uređenju industrijskih prostora s ventilacijskim krugovima uz očuvanje primljene topline i dodavanje svježeg zraka, oprema za pročišćavanje je instalirana u potkrovnom prostoru, a zračni kanali su spušteni ispod stropa Osim ponovnog korištenja topline, oprema za ventilacijski sustav filtrira zračnu masu, uklanjajući prašinu i toksične komponente iz nje. Trenutno proizvedeni izmjenjivači topline opremljeni su uređajima za smanjenje potrošnje energije, što značajno smanjuje potrošnju energije. Oporavak je ekonomično rješenje za sustave prisilne ventilacije, ali se koristi samo kao dodatak. Glavni volumen zraka u hladnim mjesecima još uvijek rukuje grijačem

Proces obnavljanja energije provodi se u izmjenjivaču topline. Uređaj osigurava prisutnost elementa za izmjenu topline i ventilatora za pumpanje višesmjernih strujanja zraka. Za kontrolu procesa i kontrolu kvalitete sustava za dovod zraka koristi se automatizacija.

Konstrukcija je projektirana tako da se dovodni i ispušni tokovi nalaze u odvojenim odjeljcima i da se ne miješaju - povrat topline provodi se kroz zidove izmjenjivača topline.

Razumjeti i razumjeti što je ventilacija uz oporavak pomoći će vizualnoj shemi cirkulacije zraka.

Kroz napa u vlažnim područjima (WC, kupaonica, kuhinja) je odljev ispušnog zraka. Prije pražnjenja, prolazi kroz izmjenjivač topline i ostavlja malo topline. Isporučeni zrak se kreće u suprotnom smjeru, zagrijava i ulazi u dnevne sobe (+)

Izvedivost izmjenjivača topline u ventilaciji

Može se govoriti o svrsishodnosti uređenja rekuperacijske ventilacije procjenom učinkovitosti sustava i usporedbom njegovih prednosti s nedostacima.

Dio topline se izvlači iz ispušnog zraka koji se izvlači izvana i prenosi na ubrizgane svježe mlazove usmjerene unutar prostorije. Time se smanjuje gubitak topline do 70% (+)

Potreba za povratom topline najznačajnija je u zgradama s prisilnim izlazom zraka. To su u pravilu nisko-inercijalne konstrukcije koje se grade uz korištenje inovativnih tehnologija toplinske izolacije (kuće od sendvič panela, plinske silikatne ploče, blokovi od pjene).

U takvim zgradama zidovi slabo akumuliraju toplinu, a prirodna izmjena zraka je neučinkovita.

Međutim, problemi s cirkulacijom zraka također su karakteristični za "tradicionalne" opeke i betonske konstrukcije. Prisutnost hermetički izolirajućih PVC prozora blokira cirkulaciju prirodnim impulsom - dotok svježeg zraka se zaustavlja i vuča u ventilacijskom kanalu preokreće se ili teži nuli.

Rješenje problema "eurowindowsa" je organizacija prisilne ventilacije. Sustav obnavlja izmjenu zraka, a istodobno se gubici topline povećavaju na 60%. I ovdje ne možemo bez toplinskog oporavka.

Učinkovitost procesa izmjene izražava se u postocima i pokazuje količinu topline koja se troši iz ispušnog zraka za zagrijavanje svježeg "priliva"

Pokazatelj učinkovitosti rekuperacije topline ventilacije:

  • 0% - otvoreni prozor - topli zrak se uklanja u atmosferu, a hladnoća ulazi, smanjujući temperaturu u prostoriji;
  • 100% - dovodni zrak se zagrijava na temperaturu "rada" - tehnički je nemoguće provesti;
  • 30-90% je prihvatljiv parametar, oporavak se smatra dobrim uz učinkovitost od 60% ili više, učinkovitost iznad 80% je odlična izmjena topline.

Učinkovitost sustava ovisi o vrsti izmjenjivača topline, dimenzijama prostorije i protoku zraka. U svakom slučaju, korištenje oporavka ventilacije, čak i uz učinkovitost od 30% više isplativo od svoje odsutnosti. Osim značajne uštede energije, "regeneracija" topline poboljšava ukupnu mikroklimu u prostoriji.

Nedostaci korištenja izmjenjivača topline:

  1. Volatilnost. Kupnja klimatske opreme opravdana je ako će potrošnja energije biti znatno manja od ušteda nakon ugradnje izmjenjivača topline.
  2. Kondenzacija. Zbog razlike temperature na zidovima izmjenjivača topline vlaga se može kondenzirati. U zimi, postoji šansa za zaleđivanje, što je prepun brzog smanjenja učinkovitosti ili kvara izmjenjivača topline.
  3. Bučan posao. Neki modeli u procesu rada ispuštaju trut. Ako tijekom dana ovaj nedostatak nije osobito vidljiv, onda noću buka donosi nelagodu. Rekuperatori s poboljšanom izolacijom rade tiho.

Velika početna ulaganja često postaju glavni argument protiv energetski učinkovite ventilacije.

Preporučljivo je ulagati u sustav koji se isplati u roku od 5-8 godina. Valja napomenuti da za održavanje kompleksa će morati nastati dodatni troškovi, na primjer, povremena zamjena navijača

Značajke različitih tipova izmjenjivača topline

Dizajn izmjenjivača topline određuje raspored protoka rashladnog sredstva, učinkovitost ventilacijskog sustava, klasu potrošnje energije i troškove opreme. Koristi se pet varijanti izmjenjivača topline: lamelarne, rotacijske, toplinske cijevi, komorni uređaji i modeli s srednjim rashladnim sredstvom.

Pločasti izmjenjivač topline - jednostavan dizajn

Osnova izmjenjivača topline je nepropusna komora s više paralelnih kanala. Kanali su odvojeni pregradama - ploče koje provode toplinu od čelika ili aluminija.

Valovite ploče (60-70 komada) grupirane su u jedan blok tako da su formirani kanali smješteni poprečno jedan prema drugom - stvorena turbulencija poboljšava prijenos topline (+)

Tokovi plina se kreću jedan prema drugome, sijeku se u kaseti izmjenjivača topline, ali se ne miješaju. Izmjena topline vrši se istovremenim hlađenjem i zagrijavanjem ploča s različitih strana.

Prednosti križnog izmjenjivača topline:

  • jednostavna instalacija i konfiguracija opreme;
  • izuzev dodira zračnih masa;
  • pristupačne cijene i kompaktne dimenzije;
  • bez trljanja i pomicanja dijelova.

Indeks učinkovitosti varira u rasponu od 40-70%.

Glavni nedostatak lamelarnog modela je kondenzat koji se taloži u ispušnom kanalu i stvaranje leda zimi. Za odmrzavanje uređaja, dolazni mlaz se preusmjerava kako bi se zaobišao izmjenjivač topline, a topli otpad topi led na pločama.

U načinu "odmrzavanja" energija se ne štedi, a grijači do 5 kW koriste se za zagrijavanje dolaznog zraka. Prosječna učinkovitost pada za 20% (+)

Dva su načina za rješavanje problema:

  1. Zagrijte ulazni zrak na temperaturu na kojoj je isključeno stvaranje leda.
  2. Rekuperator s apsorbirajućim pulpnim pločama. Materijal apsorbira vlagu iz otpadnih zračnih masa i prenosi je na novodošle tokove.

Prilikom odabira križnog izmjenjivača topline treba uzeti u obzir radne značajke ploča.

Njihove karakteristike ovise o materijalu proizvodnje:

  1. Aluminijska folija - pristupačna cijena, ali ograničena izvedba zimi. Osim toga, ne preporučuje se za stambene prostore zbog sušenja zraka. Izmjene s aluminijskim "punjenjem" - najbolja opcija za kupke i bazene.
  2. Plastične pregrade - po cijeni sličnoj metalnim proizvodima, ali se odlikuju poboljšanom učinkovitošću rada.
  3. Celulozni izmjenjivač topline - sprječava zamrzavanje i održava normalan sadržaj vlage u zatvorenom prostoru.

Hidrocelulozni rekuperator je najekonomičniji i optimalniji za ventilaciju stambenih zgrada.

Rotacijski izmjenjivač topline - visoka učinkovitost sustava

Izmjenjivač topline je prikazan u obliku cilindra ispunjenog valovitim metalnim slojevima. Kako se jedinica bubnja okreće, topli ili hladni mlazovi zraka naizmjence ulaze u svaki odjeljak.

Konstrukcija izmjenjivača topline rotora: osovina rotacije i dva zračna kanala. Jedan dio rotora se zagrijava "odradom", bubanj se pomiče i toplina se preusmjerava na hladne mase koncentrirane u susjednom kanalu (+)

Učinkovitost prijenosa topline određena je brzinom rotacije rotora, učinkovitost se može podesiti.

Argumenti “za” rotacijski izmjenjivač topline:

  • povrat topline do 65-90%;
  • energetska učinkovitost;
  • djelomična nadoknada vlage - možete raditi bez ovlaživača;
  • razdoblje povrata - do 4 godine.

Unatoč visokoj učinkovitosti, bubanj tipa izmjenjivač topline nije postao lider među sličnim instalacijama.

Proračun ventilacijskog sustava:

  1. Izmiješajte zagađeni zrak u dotok. Izduvne i ulazne mase naizmjence cirkuliraju kroz mikrokanale, tako da se oko 3–8% od “rada” vraća. Bubanj često prenosi miris izlaznog zraka.
  2. Složenost dizajna. Rotirajući dijelovi rotora trebaju redovito održavanje i periodičnu zamjenu. Pokretni elementi tijekom rada proizvode buku i vibracije.
  3. Visoki troškovi Cijena rotacijskih modela je veća nego kod lamelarnih proizvoda. To je zbog upotrebe složene mehanike u konstrukciji izmjenjivača topline bubnja.
  4. Velike veličine. Instalacija se provodi u prostranoj ventilacijskoj komori.

Zbog obimnosti rotora instalacije se uglavnom koriste u industrijskim postrojenjima.

Kako bi se smanjilo miješanje protoka zraka, rekuperatori rotora su dopunjeni međuproizvodima - ovdje se mikrokanali puhaju svježim zrakom, koji se vraća natrag u poklopac. Minus shema - smanjena učinkovitost (+)

Povezani izmjenjivači topline - model glikola

Jedinica za povrat topline s srednjim rashladnim sredstvom često se naziva pridruženim izmjenjivačima topline ili jedinicom glikola zbog svojih konstrukcijskih značajki. To je jedan od najfleksibilnijih sustava za povrat topline. Jedan izmjenjivač topline pada u ulazni kanal, a drugi u ispušni kanal.

U shemi cjevovoda nalaze se: cirkulacijska crpka, ekspanzijska posuda, ventil za zrak, regulator, senzor temperature, sigurnosni ventil, indikator tlaka (+)

Načelo djelovanja. Sastav glikola kruži između izmjenjivača topline. Temperatura rashladnog sredstva raste zbog zagrijane struje ispušnih plinova, a zatim se toplinska energija prenosi na svježi zrak. Zatvoreni sustav eliminira miješanje nadolazećih zračnih masa.

Značajke rada izmjenjivača topline s rashladnim sredstvom:

  • Učinkovitost - 45-55%;
  • podešavanje učinkovitosti pomoću pumpe - odabrana je brzina kretanja protiv smrzavanja;
  • mogućnost postavljanja kanala za dovod i odvod zraka na daljinu jedan od drugog (do 800 m);
  • ugradnja izmjenjivača topline provodi se okomito ili vodoravno;
  • u jakom mrazu pojavljuje se površina zaleđenog izmjenjivača topline ispuha - led; upotreba antifriza omogućuje rad rekuperatora bez odmrzavanja;
  • razdoblje povrata sustava je do 2 godine;
  • Dopuštena je kombinacija 1 haube i nekoliko pritoka ili obrnuto.

Volumen uklonjenog i ubrizganog zraka trebao bi biti približno jednak. Takvi izmjenjivači topline se obično koriste ako je protok toksičan ili jako zagađen pri miješanju protoka je neprihvatljivo.

Komorni čvor - univerzalnost primjene

Strukturno, komorni izmjenjivač topline je zatvorena kutija podijeljena unutar pomične klapne. Pregrada za otvaranje definira rad izmjenjivača topline.

Odljev prolazi uzduž jednog kanala, a dotok ulazi u drugu komoru. U izmjenjivaču topline tople mase zagrijavaju zidove prvog odjeljka. Nakon nekog vremena, poklopac se pomiče i protok zraka mijenja smjer.

Kao rezultat, dotok se kreće duž toplih stijenki prvog zračnog kanala, a "obrada" zagrijava površinu druge komore. U nekom trenutku, particija se vraća i ciklus se ponavlja.

Prednosti komore izmjenjivača topline:

  • Učinkovitost - 80-90%;
  • u kombinaciji s visokokvalitetnom toplinskom izolacijom troškovi grijanja su minimizirani;
  • jednostavnost instalacije - potrebna je pomoć stručnjaka pri odabiru parametara ventilacijske jedinice;
  • očuvanje razine vlažnosti;
  • zamrzavanje sustava je isključeno.

Komorni izmjenjivač topline je odlična opcija za regije u kojima tijekom godine dugo razdoblje postoji značajna neravnoteža između temperature unutar i izvan.

Nedostaci jedinice za povrat topline uključuju:

  • potrebu za redovitim održavanjem pokretnih dijelova;
  • struje nadolazećeg zraka djelomično su miješane - mirisi i nečistoće mogu teći natrag u zgradu.

Kako bi se smanjila mješavina, sustav je opremljen filtarskim elementom. Zrak postaje čišći, ali učinkovitost rekuperatora pada.

Toplinske cijevi - zatvoreni sustav izmjene topline

Rekuperator se sastoji od raznih bakrenih ili aluminijskih cijevi ispunjenih hlapljivom tvari, kao što je freon. Princip rada cjevastog izmjenjivača topline temelji se na fizičkim procesima - promjeni stanja tvari pri zagrijavanju.

Termo-cijev je postavljena okomito - donji kraj izmjenjivača topline u ispušnom kanalu, a gornji - u usisni kanal. Izlazni tok struji oko kraja cijevi - freon se zagrijava, kipi i isparava (+)

Plin raste i oslobađa toplinsku energiju u dotok, nakon čega se freon kondenzira i teče niz izmjenjivač topline. Termički ciklus se ponavlja u krugu.

Tehničke i pogonske karakteristike cjevastog izmjenjivača topline:

  • učinkovitost uređaja - do 65%;
  • bešumni rad zbog odsutnosti pokretnih dijelova;
  • jednostavnost dizajna i jednostavnost održavanja;
  • kompaktnost - male dimenzije i mala težina;
  • energetska neovisnost - rashladno sredstvo cirkulira prirodno;

Značajna prednost je da protok zraka i povratni tok nisu miješani.

Slabosti toplinskih cijevi:

  • s uskim temperaturnim rasponom postiže se visoka razina učinkovitosti - s oštrim pregrijavanjem, sav freon isparava, a uz nedovoljno zagrijavanje, brzina isparavanja usporava;
  • cijevi niske čvrstoće - promjena oblika ili smanjivanje tlaka smanjuje performanse opreme.

Cjevasti izmjenjivači topline koriste se u privatnoj gradnji, u administrativnim, poslovnim i malim industrijskim područjima.

Načini organiziranja rekuperativne ventilacije

Oporavak se rješava na jedan od načina: centralizirano i decentralizirano. U prvom slučaju, ventilacijski tokovi iz cijele prostorije prolaze kroz izmjenjivač topline, u drugom slučaju iz jedne prostorije.

Centralizirani kompleks - klima komora

Centralizirani sustav rješava se u fazi izgradnje ili kapitalne modernizacije ventilacijskog sustava.

Odabrana je prisilna napojna i ispušna jedinica (PVU) s ugrađenim rekuperatorom. Glavni kriterij odabira - ukupni učinak kompleksa na temelju ukupnog volumena zraka u strukturi (+)

PVU s izmjenjivačem topline osigurava dovoljnu izmjenu zraka čak iu kućama s hermetičkim prozorima. Istodobno, zračni se protok ravnomjerno raspoređuje, bez stvaranja skica.

Kompleksne klima jedinice tipa monoblock opremljene su:

  • вентиляторами – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй, насыщенных углекислым газом;
  • нагревателями – предварительный подогрев притока;
  • фильтрами – задерживают пыль и микрочастицы;
  • рекуператором – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых ПВУ расширен таймером отсрочки работы, регулятором мощности, датчиками уровня влажности и тд.

Корпус моноблочных моделей покрыт шумопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень тихой. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты исполнения вентустановок

Хорошо зарекомендовали себя рекуперационные моноблочные ПВУ производства: «Вентс» (Украина), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме

Для восстановления циркуляции воздушных масс в эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с рекуперацией тепла.

Они врезаются в фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшение приточной вентиляции в доме.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

  • КПД – 60-96%;
  • невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
  • доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
  • простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, установить стеновой клапан можно самостоятельно.

Популярные производители локальных рекуператоров: Prana (Украина), O.Erre (Италия), Blizzard (Германия), Вентс (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды

Zaključci i koristan video na temu

Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:

Принцип функционирования централизованного рекуператора, расчет КПД:

Устройство и порядок работы децентрализованного теплообменника на примере стенового клапана Prana:

Через вентсистему из помещения уходит порядка 25-35% тепла. Для сокращения потерь и эффективной теплоутилизации используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет задействовать энергию отработанных масс для нагрева поступающего воздуха.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе разных вентиляционных рекуператоров? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к публикации, делитесь опытом эксплуатации таких установок. Obrazac za komunikaciju nalazi se u donjem bloku.