No processo de ventilação, não apenas o ar de exaustão, mas também parte da energia térmica é utilizada a partir da sala. No inverno, isso leva a um aumento nas contas de energia.
A redução de custos desnecessários, não em detrimento da troca de ar, permitirá a recuperação de calor em sistemas de ventilação centralizados e locais. Para a regeneração da energia térmica são utilizados diferentes tipos de trocadores de calor - recuperadores.
O artigo descreve em detalhes os modelos de unidades, seus recursos de design, princípios de operação, vantagens e desvantagens. A informação indicada ajudará na escolha da melhor opção para organizar o sistema de ventilação.
Conteúdo do artigo:
- O conceito de recuperação: o princípio de funcionamento do trocador de calor
- Viabilidade de um trocador de calor na ventilação
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Características de diferentes tipos de trocadores de calor
- Trocador de Calor de Placa - Design Simples
- Trocador de calor rotativo - alta eficiência do sistema
- Trocadores de calor associados - modelo de glicol
- Nó de câmara - universalidade de aplicação
- Tubulações de calor - sistema de troca de calor fechado
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Formas de organizar a ventilação recuperativa
- Complexo centralizado - unidade de tratamento de ar
- Unidades locais - além do sistema de ventilação existente
- Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
O conceito de recuperação: o princípio de funcionamento do trocador de calor
Traduzido do latim, recuperação significa um reembolso ou retorno. Em relação às reações de troca de calor, a recuperação é caracterizada como um retorno parcial da energia despendida na execução da ação tecnológica para fins de aplicação no mesmo processo.
Em sistema de ventilação O princípio da recuperação é usado para economizar energia térmica.
Por analogia, o resfriamento é recuperado em clima quente - as massas de suprimento quente aquecem a "mineração" de saída e a temperatura diminui.
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A recuperação de calor nos sistemas de ventilação reduz o custo de manutenção, mantendo a troca de ar regulamentar.
É razoável usar instalações para recuperação em sistemas de ventilação organizados com indução mecânica de movimento de ar.
Os recuperadores de sistemas de ventilação estão localizados no sótão ou em uma sala de serviço separada, o equipamento de trabalho não interferiu com inquilinos de casas, visitantes de complexos de esportes e funcionários da indústria oficinas
O fluxo de ar recuperado com uma porção de ar fresco misturado com ele é fornecido para as instalações através do duto de ventilação
Ao organizar instalações industriais com circuitos de ventilação, preservando o calor recebido e misturando equipamento de tratamento de fluxo de ar fresco é instalado no espaço do sótão, dutos de ar são suspensos sob tecto
Além do reaproveitamento do calor, o equipamento do sistema de ventilação filtra a massa de ar, removendo poeira e componentes tóxicos do mesmo.
Os trocadores de calor atualmente produzidos estão equipados com dispositivos para reduzir o consumo de energia, o que reduz significativamente o consumo de energia.
A recuperação é uma solução econômica para sistemas de ventilação forçada, mas é usada apenas como um complemento. O principal volume de ar nos meses frios ainda lida com o aquecedor
Recuperador para sistema de ventilação
Sistema de duto de duto
A localização do recuperador no espaço do sótão
Fornecimento de ar tratado através da grelha de ventilação
Sistema de ventilação na área de produção
Salão de Spa de Ventilação Recuperativa
Instalações de dispositivos de economia de energia
Aquecedor de fluxo de ar em sistemas
O processo de recuperação de energia é realizado em um trocador de calor. O dispositivo fornece a presença de um elemento de troca de calor e ventiladores para bombear fluxos de ar multidirecionais. Para controlar o processo e controlar a qualidade do sistema de suprimento de ar é utilizada a automação.
O projeto é projetado de forma que as correntes de alimentação e exaustão estejam em compartimentos separados e não se misturem - a recuperação de calor é realizada através das paredes do trocador de calor.
Entenda e entenda o que é ventilação com recuperação de calor ajuda esquema visual de circulação de ar.
Através do capô em áreas molhadas (banheiro, banheiro, cozinha) é o fluxo de saída de ar. Antes de se aposentar, passa pelo trocador de calor e deixa um pouco de calor. O ar fornecido se move na direção oposta, aquece e entra nas salas de estar (+)
Viabilidade de um trocador de calor na ventilação
É possível falar sobre a conveniência de organizar a ventilação recuperativa, avaliando a eficácia do sistema e comparando suas vantagens com as desvantagens.
Parte do calor é extraído do ar de exaustão levado para o exterior e transferido para os injetores recém-injetados direcionados para dentro da sala. Isso reduz a perda de calor em até 70% (+)
A necessidade de utilizar a recuperação de calor é mais relevante em edifícios com saída de ar forçada. Como regra, estas são estruturas de baixa inércia erguidas com o uso de tecnologias inovadoras de isolamento térmico (casas feitas de painéis de sanduíche, placas de silicato de gás, blocos de espuma).
Em tais edifícios, as paredes acumulam calor insuficiente e a troca de ar natural é ineficaz.
No entanto, problemas com a circulação do ar também são característicos de estruturas de tijolo e concreto “tradicionais”. A presença de janelas herméticas de isolamento térmico em PVC bloqueia a circulação com impulsos naturais - o fluxo de ar fresco para e tração no canhão capta ou tende a zero.
A solução para o problema dos "eurowindows" é a organização da ventilação forçada. O sistema restaura a troca de ar, mas, ao mesmo tempo, as perdas de calor aumentam para 60%. E aqui não podemos fazer sem recuperação térmica.
A eficiência do processo de troca é expressa como uma porcentagem e mostra a quantidade de calor gasto do ar de exaustão para aquecer o "influxo" fresco
Indicador de eficiência de recuperação de calor de ventilação:
- 0% - uma janela aberta - o ar quente é removido para a atmosfera e o frio entra, baixando a temperatura da sala;
- 100% - o ar fornecido é aquecido à temperatura de "work out" - é tecnicamente impossível de implementar;
- 30-90% - parâmetro permissível, boa recuperação é considerada com uma eficiência de 60% ou mais, eficiência acima de 80% é uma excelente troca de calor.
A eficiência do sistema depende do tipo de trocador de calor, dimensões da sala e fluxo de ar. Em qualquer caso, o uso de ventilação de recuperação, mesmo com uma eficiência de 30% mais rentável do que a sua ausência. Além de uma economia significativa de energia, a "regeneração" do calor melhora o microclima geral na sala.
Desvantagens de usar um trocador de calor:
- Volatilidade A compra de equipamentos climáticos é justificada se o consumo de energia for significativamente menor que suas economias após a instalação do trocador de calor.
- Condensação Devido à diferença de temperatura nas paredes do permutador de calor, a humidade pode condensar. No inverno, há uma chance de formação de gelo, que é repleta de uma rápida diminuição na eficiência ou a falha do trocador de calor.
- Trabalho ruidoso. Alguns modelos no processo de operação emitem um drone. Se durante o dia esta deficiência não é particularmente perceptível, então à noite o barulho traz desconforto. Os recuperadores com isolamento melhorado funcionam em silêncio.
Alto investimento inicial muitas vezes se torna o principal argumento contra a ventilação com eficiência energética.
É aconselhável investir no sistema que compensa dentro de 5 a 8 anos. Note-se que para a manutenção do complexo terá que incorrer em custos adicionais, por exemplo, a substituição periódica de fãs
Características de diferentes tipos de trocadores de calor
O projeto do trocador de calor determina o padrão de fluxo do refrigerante, a eficiência do sistema de ventilação, a classe de consumo de energia e o custo do equipamento. São utilizadas cinco variantes de trocadores de calor: lamelar, rotativo, tubos de calor, dispositivos de câmara e modelos com refrigeração intermediária.
Trocador de Calor de Placa - Design Simples
A base do trocador de calor é uma câmara hermética com múltiplos dutos paralelos. Os canais são separados por divisórias - placas condutoras de calor feitas de aço ou alumínio.
Placas onduladas (60-70 peças) são agrupadas em um bloco de modo que os canais formados estão localizados transversalmente entre si - a turbulência criada melhora a transferência de calor (+)
Os fluxos de gás movem-se um para o outro, cruzam-se no cassete do trocador de calor, mas não se misturam. A troca de calor é realizada por resfriamento simultâneo e aquecimento das placas de lados diferentes.
Vantagens do trocador de calor cruzado:
- fácil instalação e configuração de equipamentos;
- exceção de contato de massas de ar;
- custo acessível e dimensões compactas;
- sem fricção e peças móveis.
O índice de eficiência varia na faixa de 40 a 70%.
A principal desvantagem do modelo lamelar é o assentamento do condensado no duto de exaustão e a formação de gelo no inverno. Para descongelar a unidade, o jato de entrada é redirecionado para desviar do trocador de calor, e o efluente quente derrete o gelo nas placas.
No modo “descongelamento”, a energia não é economizada, e aquecedores de até 5 kW são usados para aquecer o ar que entra. A eficiência média cai em 20% (+)
Existem duas maneiras de resolver o problema:
- Pré-aqueça o fluxo de entrada de ar a uma temperatura em que a formação de gelo é excluída.
- Recuperador com placas de polpa absorvente. O material absorve a umidade das massas de ar residual e a transmite para os fluxos recém-recebidos.
Ao escolher um trocador de calor cruzado, as características operacionais das placas devem ser levadas em conta.
Suas características dependem do material de fabricação:
- Folha de alumínio - Custo acessível, mas desempenho limitado no inverno. Além disso, não é recomendado para instalações residenciais devido à secagem ao ar. Modificações com "enchimento" de alumínio - a melhor opção para banhos e piscinas.
- Divisores de plástico - ao preço são semelhantes aos produtos de metal, mas diferem no melhor desempenho global.
- Trocador de calor de celulose - evite o congelamento e mantenha a umidade normal dentro de casa.
O recuperador de hidrocelulose é o mais econômico e ideal para ventilação de edifícios residenciais.
Trocador de calor rotativo - alta eficiência do sistema
O trocador de calor é apresentado na forma de um cilindro cheio de camadas intermediárias de metal corrugado. À medida que a unidade do tambor gira, jatos de ar quente ou frio entram alternadamente em cada compartimento.
O projeto do trocador de calor do rotor: um eixo de rotação e dois canais de ar. Uma seção do rotor é aquecida pelo "trabalho desligado", o tambor é rolado e o calor é redirecionado para massas frias concentradas no canal adjacente (+)
A eficiência da transferência de calor é determinada pela velocidade de rotação do rotor, a eficiência pode ser ajustada.
Argumentos “para” trocador de calor rotativo:
- recuperação de calor até 65-90%;
- economia consumo de energia;
- recuperação parcial de umidade - você pode fazer sem um umidificador;
- período de retorno - até 4 anos.
Apesar de sua alta eficiência, um trocador de calor tipo tambor não se tornou líder entre instalações similares.
Contras do sistema de ventilação:
- Misture o ar poluído no influxo. As massas de exaustão e afluência circulam alternadamente através dos microcanais, de modo que cerca de 3-8% do “trabalho desligado” retorna. O tambor geralmente transmite o cheiro de ar que sai.
- A complexidade do design. As partes rotativas do rotor precisam de manutenção regular e substituição periódica. Elementos móveis durante a operação produzem ruído e vibração.
- Alto custo O preço dos modelos rotativos é maior do que o dos produtos lamelares. Isso se deve ao uso de mecânicas complexas no projeto do trocador de calor de tambor.
- Tamanhos grandes. A instalação é realizada em uma câmara de ventilação espaçosa.
Devido ao volume da instalação do rotor são utilizados principalmente em plantas industriais.
Para minimizar a mistura do fluxo de ar, os recuperadores do rotor são suplementados com setores intermediários - aqui os microcanais são soprados com ar fresco, que flui de volta para o capô. Esquema de menos - eficiência reduzida (+)
Trocadores de calor associados - modelo de glicol
A unidade de recuperação de calor com refrigerante intermediário é muitas vezes referida como trocadores de calor associados ou uma unidade de glicol devido às suas características de projeto. Este é um dos sistemas de recuperação de calor mais flexíveis. Um trocador de calor colide no duto de entrada e o segundo no escapamento.
No esquema de tubulação há: uma bomba de circulação, um tanque de expansão, uma válvula de ar, um controlador, um sensor de temperatura, uma válvula de segurança, um indicador de pressão (+)
O princípio de funcionamento. A composição de glicol é circulada entre os trocadores de calor. A temperatura do refrigerante aumenta devido à corrente de exaustão aquecida e, em seguida, a energia térmica é transferida para o ar fresco. Um sistema fechado elimina a mistura de massas de ar que se aproximam.
Características de operação de trocadores de calor com refrigerante:
- Eficiência - 45-55%;
- ajuste de eficiência usando uma bomba - velocidade de movimento anticongelante é selecionada;
- a possibilidade de colocar dutos de suprimento e exaustão remotamente uns dos outros (até 800 m);
- a instalação do permutador de calor é realizada vertical ou horizontalmente;
- em geada severa, a superfície da geada trocador de calor de escape - gelo aparece; o uso de anticongelante permite que o recuperador seja operado sem recorrer ao descongelamento;
- o período de retorno do sistema é de até 2 anos;
- Uma combinação de 1 capuz e vários afluentes é permitida, ou vice-versa.
O volume de ar removido e injetado deve ser aproximadamente igual. Tais permutadores de calor são normalmente utilizados se o fluxo for tóxico ou altamente poluído quando a mistura de fluxos é inaceitável.
Nó de câmara - universalidade de aplicação
Estruturalmente, o trocador de calor de câmara é uma caixa fechada dividida dentro de um amortecedor móvel. A partição de abertura define o funcionamento do permutador de calor.
O fluxo de saída corre ao longo de um canal e o influxo entra na segunda câmara. No trocador de calor, massas quentes aquecem as paredes do primeiro compartimento. Depois de um tempo, a aba se move e o fluxo de ar muda de direção.
Como resultado, o afluxo se move ao longo das paredes quentes do primeiro duto de ar, e o “exercício” aquece a superfície da segunda câmara. Em algum momento, a partição volta e o ciclo se repete.
Vantagens da unidade de troca de calor da câmara:
- Eficiência - 80-90%;
- em conjunto com os custos de aquecimento de isolamento térmico de alta qualidade são minimizados;
- facilidade de instalação - a ajuda de especialistas será necessária ao escolher os parâmetros da unidade de ventilação;
- preservação dos níveis de umidade;
- o congelamento do sistema é excluído.
Trocador de calor de câmara é uma excelente opção para regiões onde durante o ano um longo período há um desequilíbrio significativo entre a temperatura interna e externa.
As desvantagens da unidade de recuperação de calor incluem:
- a necessidade de manutenção regular de partes móveis;
- os fluxos de ar que se aproximam são parcialmente misturados - odores e impurezas podem fluir de volta para o prédio.
Para reduzir o mix, o sistema está completo elemento filtrante. O ar fica mais limpo, mas a eficiência do recuperador diminui.
Tubulações de calor - sistema de troca de calor fechado
O recuperador consiste em uma variedade de tubos de cobre ou alumínio preenchidos com matéria volátil, como freon. O princípio de operação de um trocador de calor tubular é baseado em processos físicos - uma mudança no estado de uma substância quando aquecida.
O termotubo é colocado verticalmente - a extremidade inferior do trocador de calor no duto de exaustão e a parte superior - no duto de entrada. Fluxos de saída ao redor do final do tubo - freon aquece, ferve e evapora (+)
O gás sobe e libera energia térmica para o influxo, após o qual o freon é condensado e flui pelo trocador de calor. O ciclo térmico é repetido em um círculo.
Características técnicas e operacionais do trocador de calor tubular:
- eficiência do dispositivo - até 65%;
- operação silenciosa devido à ausência de partes móveis;
- simplicidade de design e despretensão no serviço;
- compacidade - pequenas dimensões e baixo peso;
- independência energética - o refrigerante circula naturalmente;
Uma vantagem importante é que o fluxo de ar e o fluxo de retorno não são misturados.
Fraquezas dos tubos de calor:
- alta eficiência alcançado em uma faixa de temperatura estreita - com um superaquecimento acentuado, todo o freon evapora, e com aquecimento insuficiente, a taxa de evaporação diminui;
- baixa resistência do tubo - A reformulação ou despressurização reduz o desempenho do equipamento.
Trocadores de calor tubulares são usados em construções privadas, em edifícios administrativos, escritórios e pequenas áreas industriais.
Formas de organizar a ventilação recuperativa
A recuperação é resolvida de uma das formas: centralizada e descentralizada. No primeiro caso, os fluxos de ventilação de toda a sala passam pelo trocador de calor, no segundo caso - de uma sala.
Complexo centralizado - unidade de tratamento de ar
O sistema centralizado é estabelecido no estágio de construção ou modernização do sistema de ventilação.
A unidade forçada de fornecimento e exaustão (PVU) com recuperador incorporado é selecionada. O principal critério de seleção - o desempenho global do complexo com base em todo o volume de ar na estrutura (+)
A PVU com trocador de calor fornece troca de ar suficiente mesmo em casas com janelas herméticas. Ao mesmo tempo, os fluxos de ar são distribuídos uniformemente, sem criar rascunhos.
Complexo unidades de tratamento de ar tipo monobloco estão equipados com:
- fãs - fornecimento ininterrupto de ar limpo e emissão de jatos saturados com dióxido de carbono;
- aquecedores - influxo de pré-aquecimento;
- por filtros - detém poeira e micropartículas;
- trocador de calor - diferentes tipos de instalações podem ser utilizados.
A funcionalidade de algumas PWUs foi estendida com um temporizador de atraso, regulador de energia, sensores de nível de umidade e assim por diante.
A caixa dos modelos monobloco é coberta com material absorvedor de ruído, de forma que o trabalho da PWU se torna muito silencioso. Versões verticais, horizontais e suspensas de unidades de ventilação são possíveis.
Produção de PVU monobloco recuperada bem comprovada: "Aberturas" (Ucrânia), Dantherm (Dinamarca), "Daikin" (Japão), "Dantex" (Inglaterra).
Unidades locais - além do sistema de ventilação existente
A fim de restabelecer a circulação de massas de ar na sala a ser operada, os influxos descentralizados com recuperação de calor serão adequados.
Eles colidem na fachada do prédio ou são montados por uma janela. Sua principal tarefa é melhorar ventilação na casa.
Um ventilador e um trocador de calor a placas são fornecidos em recuperadores locais. A “manga” do filtro de ar é isolada com material absorvedor de ruído. A unidade de controle da unidade de ventilação compacta está localizada na parede interna.
Características dos sistemas de ventilação descentralizados com recuperação:
- Eficiência – 60-96%;
- baixa produtividade - os dispositivos são projetados para fornecer troca de ar em salas de até 20 a 35 metros quadrados;
- custo acessível e uma ampla gama de unidades, variando de válvulas de parede convencionais a modelos automatizados com um sistema de filtragem de múltiplos estágios e a capacidade de ajustar a umidade;
- instalação fácil - para comissionamento não requer a colocação de dutos de ar, instale a válvula de parede você pode possuir.
Fabricantes populares de recuperadores locais: Prana (Ucrânia), O.Erre (Itália) Nevasca (Alemanha) Aberturas (Ucrânia), Aerovital (Alemanha)
Critérios importantes para a escolha de uma tomada de parede: espessura de parede permitida, capacidade, eficiência do permutador de calor, diâmetro do canal de ar e temperatura do meio bombeado
Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Comparação do trabalho de ventilação natural e sistema de recuperação forçada:
O princípio de funcionamento do trocador de calor centralizado, o cálculo da eficiência:
Projeto e operação de um trocador de calor descentralizado no exemplo da válvula de parede Prana:
Através do sistema de ventilação da sala leva cerca de 25-35% do calor. Para reduzir perdas e recuperação de calor eficiente, são usados recuperadores. O equipamento climático permite que você use a energia da massa de resíduos para aquecer o ar que entra.
Existe alguma coisa para complementar, ou tem alguma dúvida sobre o trabalho de vários trocadores de calor de ventilação? Por favor, deixe comentários sobre a publicação, compartilhe a experiência de operar tais instalações. O formulário para comunicação está no bloco inferior.
