Nel processo di ventilazione, non solo l'aria di scarico, ma anche parte dell'energia termica viene utilizzata dalla stanza. In inverno, questo porta ad un aumento delle bollette energetiche.
Ridurre i costi non necessari, non a scapito dello scambio d'aria, consentirà il recupero del calore in sistemi di ventilazione centralizzati e di tipo locale. Per la rigenerazione dell'energia termica vengono utilizzati diversi tipi di scambiatori di calore - recuperatori.
L'articolo descrive in dettaglio i modelli di unità, le loro caratteristiche di progettazione, i principi di funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi. Le informazioni fornite aiuteranno a scegliere l'opzione migliore per organizzare il sistema di ventilazione.
Contenuto dell'articolo:
- Il concetto di recupero: il principio di funzionamento dello scambiatore di calore
- Fattibilità di uno scambiatore di calore in ventilazione
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Caratteristiche di diversi tipi di scambiatori di calore
- Scambiatore di calore a piastre - Design semplice
- Scambiatore di calore rotativo: alta efficienza del sistema
- Scambiatori di calore associati - modello a glicole
- Nodo di camera - universalità dell'applicazione
- Condotti termici - sistema di scambio termico chiuso
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Modi per organizzare la ventilazione recuperativa
- Complesso centralizzato - unità di trattamento dell'aria
- Unità locali - Oltre al sistema di ventilazione esistente
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Il concetto di recupero: il principio di funzionamento dello scambiatore di calore
Tradotto dal latino, recupero significa rimborso o reso. Per quanto riguarda le reazioni di scambio termico, il recupero si caratterizza come un parziale ritorno di energia speso nell'esecuzione dell'azione tecnologica ai fini dell'applicazione nello stesso processo.
il sistema di ventilazione Il principio del recupero viene utilizzato per risparmiare energia termica.
Per analogia, il raffreddamento viene ripristinato quando fa caldo: le masse di alimentazione calde riscaldano l'uscita "mineraria" e la loro temperatura diminuisce.
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Il recupero del calore nei sistemi di ventilazione riduce il costo del loro mantenimento, mantenendo il ricambio d'aria regolamentare.
È ragionevole utilizzare impianti per il recupero in sistemi di ventilazione organizzati con induzione meccanica del movimento dell'aria.
Recuperatori di sistemi di ventilazione si trovano in soffitta o in un ripostiglio separato in modo che il suono le attrezzature di lavoro non interferivano con inquilini di case, visitatori di complessi sportivi e operai di industriali negozi
Il flusso d'aria recuperato con una parte di aria fresca miscelata con esso viene fornito ai locali attraverso il condotto di ventilazione
Quando si organizzano locali industriali con circuiti di ventilazione preservando il calore e la miscelazione ricevuti l'apparecchiatura di trattamento del flusso d'aria fresca è installata nello spazio della soffitta, i condotti dell'aria sono sospesi sotto soffitto
Oltre al riutilizzo del calore, l'apparecchiatura del sistema di ventilazione filtra la massa d'aria, rimuovendo polvere e componenti tossici da esso.
Gli scambiatori di calore attualmente prodotti sono dotati di dispositivi per ridurre il consumo di energia, che riduce significativamente il consumo di energia.
Il recupero è una soluzione economica per i sistemi di ventilazione forzata, ma è usato solo come supplemento. Il volume principale di aria nei mesi freddi gestisce ancora il riscaldatore
Recuperatore per sistema di ventilazione
Sistema di ventilazione dei condotti
La posizione del recuperatore nello spazio della soffitta
Fornitura di aria trattata attraverso la griglia di ventilazione
Sistema di ventilazione nell'area di produzione
Recuperative Ventilation Spa Salon
Installazioni di dispositivi a risparmio energetico
Riscaldatore di flusso d'aria nei sistemi
Il processo di recupero di energia viene eseguito in uno scambiatore di calore. Il dispositivo prevede la presenza di un elemento di scambio di calore e ventilatori per il pompaggio di flussi d'aria multidirezionali. Per controllare il processo e controllare la qualità del sistema di alimentazione dell'aria viene utilizzata l'automazione.
Il design è progettato in modo che i flussi di alimentazione e di scarico si trovino in compartimenti separati e non si mescolino: il recupero del calore viene effettuato attraverso le pareti dello scambiatore di calore.
Capire e capire cos'è ventilazione con recupero di calore aiutare lo schema visivo della circolazione dell'aria.
Attraverso il cofano nelle zone umide (toilette, bagno, cucina) è il deflusso dell'aria di scarico. Prima di ritirarsi, passa attraverso lo scambiatore di calore e lascia un po 'di calore. L'aria fornita si sposta nella direzione opposta, si riscalda ed entra nei soggiorni (+)
Fattibilità di uno scambiatore di calore in ventilazione
È possibile parlare dell'opportunità di organizzare la ventilazione recuperativa valutando l'efficacia del sistema e confrontando i suoi vantaggi con gli svantaggi.
Una parte del calore viene prelevata dall'aria espulsa verso l'esterno e trasferita ai nuovi getti iniettati diretti all'interno della stanza. Questo riduce la perdita di calore fino al 70% (+)
La necessità di utilizzare il recupero del calore è più rilevante negli edifici con uscita d'aria forzata. Di norma, si tratta di strutture a bassa inerzia erette con l'uso di innovative tecnologie termoisolanti (case fatte di pannelli sandwich, lastre di silicato di gas, blocchi di schiuma).
In tali edifici, le pareti accumulano scarso calore e lo scambio d'aria naturale è inefficace.
Tuttavia, i problemi con la circolazione dell'aria sono anche caratteristici delle strutture "tradizionali" in mattoni e cemento. La presenza di finestre ermetiche termoisolanti in PVC blocca la circolazione con impulsi naturali - il flusso di aria fresca si ferma e la trazione nel cannone si ribalta o tende a zero.
La soluzione al problema delle "eurowindows" è l'organizzazione della ventilazione forzata. Il sistema ripristina lo scambio d'aria, ma allo stesso tempo le perdite di calore aumentano fino al 60%. E qui non possiamo fare a meno del recupero termico.
L'efficienza del processo di scambio è espressa in percentuale e mostra la quantità di calore espulsa dall'aria di scarico per riscaldare il "flusso" fresco
Indicatore di efficienza del recupero di calore di ventilazione:
- 0% - una finestra aperta - l'aria calda viene rimossa nell'atmosfera e il freddo penetra all'interno, abbassando la temperatura nella stanza;
- 100% - l'aria di alimentazione viene riscaldata alla temperatura di "esercizio" - è tecnicamente impossibile da implementare;
- 30-90% - parametro ammesso, un buon recupero è considerato con un'efficienza del 60% o superiore, un'efficienza superiore all'80% è un eccellente scambio di calore.
L'efficienza del sistema dipende dal tipo di scambiatore di calore, dalle dimensioni della stanza e dal flusso d'aria. In ogni caso, l'uso della ventilazione di recupero, anche con un'efficienza del 30% più redditizia rispetto alla sua assenza. Oltre al notevole risparmio energetico, la "rigenerazione" del calore migliora il microclima generale nella stanza.
Svantaggi dell'utilizzo di uno scambiatore di calore:
- Volatilità. L'acquisto di attrezzature per il clima è giustificato se il consumo di energia sarà significativamente inferiore ai risparmi dopo l'installazione dello scambiatore di calore.
- La condensa. A causa della differenza di temperatura sulle pareti dello scambiatore di calore, l'umidità potrebbe condensarsi. In inverno, c'è una possibilità di formazione di ghiaccio, che è irto di una rapida diminuzione di efficienza o il fallimento dello scambiatore di calore.
- Lavoro rumoroso. Alcuni modelli nel processo di funzionamento emettono un drone. Se durante il giorno questa carenza non è particolarmente evidente, di notte il rumore porta disagio. Recuperatori con isolamento migliorato funzionano tranquillamente.
Un elevato investimento iniziale spesso diventa l'argomento principale contro la ventilazione efficiente dal punto di vista energetico.
È consigliabile investire nel sistema che paga entro 5-8 anni. Va notato che per la manutenzione del complesso dovrà sostenere costi aggiuntivi, ad esempio, la sostituzione periodica dei fan
Caratteristiche di diversi tipi di scambiatori di calore
Il design dello scambiatore di calore determina la configurazione del flusso del refrigerante, l'efficienza del sistema di ventilazione, la classe di consumo energetico e il costo delle apparecchiature. Sono utilizzate cinque varianti di scambiatori di calore: lamellari, rotanti, tubi di calore, dispositivi a camera e modelli con refrigerante intermedio.
Scambiatore di calore a piastre - Design semplice
La base dello scambiatore di calore è una camera a tenuta stagna con più condotti paralleli. I canali sono separati da divisori - piastre termoconduttive in acciaio o alluminio.
Le placche ondulate (60-70 pezzi) sono raggruppate in un blocco in modo che i canali formati si trovino trasversalmente l'uno rispetto all'altro - la turbolenza creata migliora il trasferimento di calore (+)
I flussi di gas si spostano uno verso l'altro, si intersecano nella cassetta dello scambiatore di calore, ma non si mescolano. Lo scambio di calore viene effettuato mediante il raffreddamento e il riscaldamento simultanei delle piastre da diversi lati.
Vantaggi dello scambiatore di calore incrociato:
- facilità di installazione e configurazione delle apparecchiature;
- eccezione del contatto delle masse d'aria;
- costo accessibile e dimensioni compatte;
- senza sfregamento e parti mobili.
L'indice di efficienza varia nel range del 40-70%.
Lo svantaggio principale del modello lamellare è la sedimentazione della condensa nel condotto di scarico e la formazione di ghiaccio in inverno. Per sbrinare l'unità, il getto in ingresso viene reindirizzato per bypassare lo scambiatore di calore e l'effluente caldo scioglie il ghiaccio sulle piastre.
Nella modalità "scongelamento", l'energia non viene salvata e riscaldatori fino a 5 kW vengono utilizzati per riscaldare l'aria in ingresso. L'efficienza media scende del 20% (+)
Ci sono due modi per risolvere il problema:
- Preriscaldare il flusso d'aria in ingresso a una temperatura alla quale è esclusa la formazione di ghiaccio.
- Recuperatore con piastre di polpa assorbente. Il materiale assorbe l'umidità dalle masse d'aria di scarico e la trasmette ai nuovi flussi in entrata.
Quando si sceglie uno scambiatore di calore incrociato, è necessario tenere conto delle caratteristiche operative delle piastre.
Le loro caratteristiche dipendono dal materiale di fabbricazione:
- Foglio di alluminio - costo accessibile, ma prestazioni limitate in inverno. Inoltre, non è raccomandato per i locali residenziali a causa dell'asciugatura all'aria. Modifiche con "riempimento" in alluminio - l'opzione migliore per bagni e piscine.
- Divisori di plastica - al prezzo sono simili ai prodotti in metallo, ma differiscono per le prestazioni complessive migliorate.
- Scambiatore di calore in cellulosa - prevenire la formazione di brina e mantenere il normale contenuto di umidità all'interno.
Il recuperatore di igrocellulosa è il più economico e ottimale per la ventilazione degli edifici residenziali.
Scambiatore di calore rotativo: alta efficienza del sistema
Lo scambiatore di calore è presentato sotto forma di un cilindro riempito con intercalari di metallo ondulato. Mentre l'unità tamburo ruota, getti d'aria caldi o freddi entrano alternativamente in ciascun compartimento.
Il design dello scambiatore di calore del rotore: un albero di rotazione e due canali d'aria. Una sezione del rotore viene riscaldata da "working off", il tamburo viene fatto scorrere e il calore viene reindirizzato a masse fredde concentrate nel canale adiacente (+)
L'efficienza del trasferimento di calore è determinata dalla velocità di rotazione del rotore, l'efficienza può essere regolata.
Argomenti "per" scambiatore di calore rotativo:
- recupero di calore fino al 65-90%;
- economia consumo di energia;
- recupero parziale dell'umidità - puoi fare a meno di un umidificatore;
- periodo di ammortamento - fino a 4 anni.
Nonostante la sua alta efficienza, uno scambiatore di calore a tamburo non è diventato un leader tra le installazioni simili.
Contro del sistema di ventilazione:
- Mescolare l'aria inquinata nell'afflusso. Le masse di scarico e di afflusso circolano alternativamente attraverso i microcanali, quindi circa il 3-8% del "lavoro fuori" ritorna. Il tamburo trasmette spesso l'odore dell'aria in uscita.
- La complessità del design. Le parti rotanti del rotore necessitano di manutenzione periodica e sostituzione periodica. Gli elementi mobili durante il funzionamento producono rumore e vibrazioni.
- Alto costo Il prezzo per i modelli rotanti è superiore a quello dei prodotti lamellari. Ciò è dovuto all'uso di meccanismi complessi nella progettazione dello scambiatore di calore a tamburo.
- Grandi dimensioni L'installazione viene eseguita in una spaziosa camera di ventilazione.
A causa della voluminosità dell'installazione del rotore sono utilizzati principalmente in impianti industriali.
Per minimizzare la miscelazione del flusso d'aria, i recuperatori del rotore sono integrati con settori intermedi: qui i microcanali vengono soffiati con aria fresca, che ritorna nella cappa. Schema negativo - efficienza ridotta (+)
Scambiatori di calore associati - modello a glicole
Il recuperatore di calore con refrigerante intermedio viene spesso definito scambiatore di calore o unità di glicole per le sue caratteristiche di progettazione. Questo è uno dei sistemi di recupero del calore più flessibili. Uno scambiatore di calore si schianta nel condotto di ingresso e il secondo nello scarico.
Nel sistema di tubazioni ci sono: una pompa di circolazione, un serbatoio di espansione, una valvola dell'aria, un controller, un sensore di temperatura, una valvola di sicurezza, un indicatore di pressione (+)
Il principio di funzionamento. La composizione di glicole viene fatta circolare tra gli scambiatori di calore. La temperatura del liquido di raffreddamento aumenta a causa del flusso di scarico riscaldato, e quindi l'energia termica viene trasferita all'aria aperta. Un sistema chiuso elimina la miscelazione di masse d'aria in arrivo.
Caratteristiche del funzionamento degli scambiatori di calore con liquido di raffreddamento:
- Efficienza - 45-55%;
- regolazione dell'efficienza mediante una pompa: viene selezionata la velocità del movimento antigelo;
- la possibilità di collocare i condotti dell'aria di mandata e di scarico a distanza l'uno dall'altro (fino a 800 m);
- l'installazione dello scambiatore di calore viene eseguita verticalmente o orizzontalmente;
- in caso di forte gelo, appare la superficie dello sminuzzamento dello scambiatore di calore del gas di scarico; l'utilizzo di antigelo consente il funzionamento del recuperatore senza ricorrere allo sbrinamento;
- il periodo di ammortamento del sistema è fino a 2 anni;
- È consentita una combinazione di 1 cappuccio e diversi affluenti, o viceversa.
Il volume d'aria rimosso e iniettato dovrebbe essere approssimativamente uguale. Tali scambiatori di calore vengono solitamente utilizzati se il flusso è tossico o fortemente inquinato quando la miscelazione dei flussi è inaccettabile.
Nodo di camera - universalità dell'applicazione
Strutturalmente, lo scambiatore di calore a camera è una scatola chiusa divisa all'interno di una serranda mobile. La partizione di apertura definisce il funzionamento dello scambiatore di calore.
L'uscita scorre lungo un canale e l'afflusso entra nella seconda camera. Nello scambiatore di calore, le masse calde riscaldano le pareti del primo compartimento. Dopo un po ', il lembo si muove e il flusso d'aria cambia direzione.
Di conseguenza, l'afflusso si sposta lungo le pareti calde del primo condotto dell'aria e "l'allenamento" riscalda la superficie della seconda camera. Ad un certo punto, la partizione torna indietro e il ciclo si ripete.
Vantaggi dell'unità di scambio termico della camera:
- Efficienza: 80-90%;
- in tandem con isolamento termico di alta qualità, i costi di riscaldamento sono ridotti al minimo;
- facilità di installazione: sarà necessario l'aiuto di specialisti nella scelta dei parametri dell'unità di ventilazione;
- conservazione dei livelli di umidità;
- il congelamento del sistema è escluso.
Lo scambiatore di calore a camera è un'opzione eccellente per le regioni in cui durante l'anno si verifica un lungo periodo di squilibrio tra la temperatura interna ed esterna.
Gli svantaggi del recuperatore di calore includono:
- la necessità di una manutenzione regolare delle parti mobili;
- i flussi d'aria in arrivo sono parzialmente mescolati - odori e impurità possono rifluire nell'edificio.
Per ridurre il mix, il sistema è completato elemento filtrante. L'aria diventa più pulita, ma l'efficienza del recuperatore cade.
Condotti termici - sistema di scambio termico chiuso
Il recuperatore è costituito da una varietà di tubi in rame o alluminio riempiti con sostanze volatili, come il freon. Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore tubolare si basa su processi fisici: un cambiamento nello stato di una sostanza quando riscaldato.
Il thermotube è posizionato verticalmente - l'estremità inferiore dello scambiatore di calore nel condotto di scarico e la parte superiore - nel condotto di aspirazione. Flussi in uscita attorno all'estremità del tubo - il freon si riscalda, bolle e evapora (+)
Il gas sale e rilascia energia termica per l'afflusso, dopo di che il freon viene condensato e scorre lungo lo scambiatore di calore. Il ciclo termico si ripete in cerchio.
Caratteristiche tecniche e operative dello scambiatore di calore tubolare:
- efficienza del dispositivo - fino al 65%;
- operazione silenziosa a causa dell'assenza di parti mobili;
- semplicità del design e senza pretese nel servizio;
- densità - piccole dimensioni e peso ridotto;
- indipendenza energetica - il liquido di raffreddamento circola naturalmente;
Un grande vantaggio è che il flusso d'aria e il flusso di ritorno non sono mescolati.
Debolezze delle condutture termiche:
- alta efficienza raggiunto a un intervallo di temperatura ristretto - con un forte surriscaldamento, tutto il freon evapora, e con riscaldamento insufficiente, il tasso di evaporazione rallenta;
- bassa resistenza del tubo - rimodellamento o depressurizzazione riduce le prestazioni dell'apparecchiatura.
Gli scambiatori di calore tubolari sono utilizzati nell'edilizia privata, negli uffici amministrativi, negli uffici e nelle piccole aree industriali.
Modi per organizzare la ventilazione recuperativa
Il recupero si svolge in uno dei modi: centralizzato e decentralizzato. Nel primo caso, flussi di ventilazione dall'intera stanza passano attraverso lo scambiatore di calore, nel secondo caso - da una stanza.
Complesso centralizzato - unità di trattamento dell'aria
Il sistema centralizzato è regolato nella fase di costruzione o modernizzazione del capitale del sistema di ventilazione.
È stata selezionata l'alimentazione forzata e l'unità di scarico (PVU) con recuperatore incorporato. Il criterio di selezione principale: le prestazioni complessive del complesso basate sull'intero volume di aria nella struttura (+)
Il PVU con uno scambiatore di calore garantisce uno scambio d'aria sufficiente anche nelle case con finestre ermetiche. Allo stesso tempo i flussi d'aria sono distribuiti in modo uniforme, senza creare bozze.
complesso unità di trattamento aria il tipo monoblocco è dotato di:
- fan - fornitura 24 ore su 24 di aria pulita e emissione di getti saturi di anidride carbonica;
- riscaldatori - flusso di pre-riscaldo;
- dai filtri - trattiene polvere e microparticelle;
- scambiatore di calore - possono essere utilizzati diversi tipi di installazioni.
La funzionalità di alcune PWU è stata estesa con un timer di ritardo, un regolatore di potenza, sensori di umidità e così via.
Il caso dei modelli monoblocco è coperto con materiale fonoassorbente, in modo che il lavoro della PWU diventi molto silenzioso. Sono possibili versioni verticali, orizzontali e sospese di unità di ventilazione.
Produzione di PVU monoblocco recuperativa ben collaudata: "Vents" (Ucraina), Dantherm (Danimarca), «Daikin» (Giappone), «Dantex» (Inghilterra).
Unità locali - Oltre al sistema di ventilazione esistente
Al fine di ripristinare la circolazione delle masse d'aria nella stanza che viene utilizzata, saranno adatti i flussi decentralizzati con recupero di calore.
Si schiantano contro la facciata dell'edificio o sono montati attraverso una finestra. Il loro compito principale è quello di migliorare ventilazione in casa
Un ventilatore e uno scambiatore di calore a piastre sono forniti nei recuperatori locali. Il "manicotto" del filtro dell'aria è isolato con materiale fonoassorbente. L'unità di controllo dell'unità di ventilazione compatta si trova sulla parete interna.
Caratteristiche dei sistemi di ventilazione decentralizzati con recupero:
- efficienza – 60-96%;
- bassa produttività - i dispositivi sono progettati per fornire ricambio d'aria in ambienti fino a 20-35 metri quadrati;
- costo accessibile e una vasta gamma di unità, che vanno dalle valvole a parete convenzionali ai modelli automatizzati con un sistema di filtrazione multistadio e la capacità di regolare l'umidità;
- facile installazione - per la messa in servizio non è necessaria la posa di condotti d'aria, installare la valvola a muro puoi possedere
Produttori popolari di recuperatori locali: prana (Ucraina), O.ERRE (Italia), bufera di neve (Germania) Vents (Ucraina), Aerovital (Germania).
Criteri importanti per la scelta di una presa a muro: spessore della parete ammissibile, capacità, efficienza dello scambiatore di calore, diametro del canale dell'aria e temperatura del mezzo pompato
Conclusioni e video utili sull'argomento
Confronto del lavoro di ventilazione naturale e sistema di recupero forzato:
Il principio di funzionamento dello scambiatore di calore centralizzato, il calcolo dell'efficienza:
Progettazione e funzionamento di uno scambiatore di calore decentralizzato sull'esempio della valvola a parete Prana:
Attraverso il sistema di ventilazione dalla stanza prende circa il 25-35% di calore. Per ridurre le perdite e un efficiente recupero del calore, vengono utilizzati recuperatori. Le attrezzature climatiche consentono di utilizzare l'energia della massa dei rifiuti per riscaldare l'aria in entrata.
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