Rekuperácia tepla vo ventilačných systémoch: princíp prevádzky + schémy

V procese vetrania sa z miestnosti využíva nielen odpadový vzduch, ale aj časť tepelnej energie. V zime to vedie k zvýšeniu účtov za energie.

Zníženie zbytočných nákladov, nie na úkor výmeny vzduchu, umožní rekuperáciu tepla v centrálnych a lokálnych ventilačných systémoch. Na regeneráciu tepelnej energie sa používajú rôzne typy výmenníkov tepla - rekuperátorov.

V článku sú podrobne opísané modely jednotiek, ich konštrukčné vlastnosti, princípy činnosti, výhody a nevýhody. Uvedené informácie pomôžu pri výbere najlepšej možnosti usporiadania ventilačného systému.

Koncepcia regenerácie: princíp činnosti výmenníka tepla

Preložené z latiny, vrátenie znamená vrátenie alebo vrátenie. Čo sa týka reakcií na výmenu tepla, regenerácia je charakterizovaná čiastočným vrátením energie vynaloženej na vykonanie technologickej činnosti za účelom aplikácie v tom istom procese.

vetrací systém Princíp rekuperácie sa používa na úsporu tepelnej energie.

Analogicky je chladenie obnovené v horúcom počasí - teplá dodávka tepla zahrieva výstup "ťažby" a ich teplota klesá.

Proces získavania energie sa uskutočňuje vo výmenníku tepla. Zariadenie zaisťuje prítomnosť prvku na výmenu tepla a ventilátorov na čerpanie viacsmerných prúdov vzduchu. Na riadenie procesu a kontrolu kvality systému prívodu vzduchu sa používa automatizácia.

Konštrukcia je navrhnutá tak, že prívodné a výfukové prúdy sú v oddelených oddeleniach a nemiešajú sa - spätné získavanie tepla sa uskutočňuje cez steny výmenníka tepla.

Pochopte a pochopte, čo je vetranie s rekuperáciou tepla pomôcť vizuálnej schéme cirkulácie vzduchu.

Možnosť tepelného výmenníka vo vetraní

Je možné hovoriť o vhodnosti usporiadania rekuperačnej ventilácie pomocou hodnotenia účinnosti systému a porovnania jeho výhod s nevýhodami.

Potreba využitia spätného získavania tepla je najdôležitejšia v budovách s núteným výstupom vzduchu. Spravidla ide o nízkointegračné konštrukcie postavené s použitím inovatívnych tepelno-izolačných technológií (domy zo sendvičových panelov, dosky z plynových silikátov, penové bloky).

V takýchto budovách steny nahromadia teplo zle a prirodzená výmena vzduchu je neúčinná.

Problémy s cirkuláciou vzduchu sú však charakteristické aj pre „tradičné“ tehlové a betónové konštrukcie. Prítomnosť hermetických tepelno-izolačných okien z PVC blokuje cirkuláciu prirodzenými impulzmi - prietok čerstvého vzduchu sa zastaví a trakcia v prevrátenom kanóne alebo má sklon k nule.

Riešením problému "eurookien" je organizácia núteného vetrania. Systém obnovuje výmenu vzduchu, ale zároveň zvyšuje tepelné straty na 60%. A tu nemôžeme robiť bez tepelnej obnovy.

Ukazovateľ účinnosti rekuperácie tepla ventilácie:

• 0% - otvorené okno - teplý vzduch sa odvádza do ovzdušia a chlad sa dostáva dovnútra, čím sa znižuje teplota v miestnosti;
• 100% - prívodný vzduch sa zahreje na teplotu „opracovania“ - je technicky nemožné ho realizovať;
• 30-90% - prípustný parameter, dobré zhodnotenie sa uvažuje s účinnosťou 60% alebo viac, účinnosť nad 80% je vynikajúca výmena tepla.

Účinnosť systému závisí od typu výmenníka tepla, rozmerov miestnosti a prietoku vzduchu. V každom prípade, použitie využitie vetrania, a to aj s účinnosťou o 30% výhodnejšie ako jeho neprítomnosť. Okrem výrazných úspor energie zlepšuje "regenerácia" tepla celkovú mikroklímu v miestnosti.

Nevýhody použitia výmenníka tepla:

1. Volatilita. Nákup klimatizačného zariadenia je opodstatnený, ak spotreba energie bude po inštalácii výmenníka tepla podstatne nižšia ako jeho úspora.
2. Kondenzácia. V dôsledku rozdielu teplôt na stenách výmenníka tepla môže kondenzovať vlhkosť. V zime je tu šanca na námrazu, ktorá je plná rýchleho zníženia účinnosti alebo zlyhania výmenníka tepla.
3. Hlučná práca. Niektoré modely v procese prevádzky vydávajú drone. Ak počas dňa tento nedostatok nie je obzvlášť badateľný, potom v noci hluk prináša nepríjemné pocity. Rekuperátory so zlepšenou izoláciou pracujú ticho.

Vysoká počiatočná investícia sa často stáva hlavným argumentom proti energeticky účinnému vetraniu.

Vlastnosti rôznych typov výmenníkov tepla

Konštrukcia výmenníka tepla určuje priebeh prúdenia chladiaceho média, účinnosť systému vetrania, triedu spotreby energie a náklady na zariadenie. Používa sa päť variantov výmenníkov tepla: lamelové, rotačné, tepelné rúry, komorové zariadenia a modely s medziľahlým chladivom.

Deskový výmenník tepla - jednoduchý dizajn

Základom výmenníka tepla je vzduchotesná komora s viacerými paralelnými kanálmi. Kanály sú oddelené prepážkami - tepelne vodivé dosky z ocele alebo hliníka.

Prietok plynu sa pohybuje smerom k sebe, pretínajú sa v kazete výmenníka tepla, ale nemiešajú sa. Výmena tepla sa uskutočňuje súčasným chladením a zahrievaním dosiek z rôznych strán.

Výhody krížového výmenníka tepla:

• jednoduchá inštalácia a konfigurácia zariadenia;
• okrem kontaktu vzdušných hmôt;
• cenovo dostupné a kompaktné rozmery;
• žiadne trenie a pohyblivé časti.

Index účinnosti sa pohybuje v rozsahu 40-70%.

Hlavnou nevýhodou lamelárneho modelu je usadzovanie kondenzátu vo výfukovom kanáli a tvorba ľadu v zime. Na rozmrazenie jednotky sa privádzaný prúd presmeruje na obtok výmenníka tepla a teplý výtok roztaví ľad na doskách.

Problém môžete vyriešiť dvoma spôsobmi:

1. Prívod privádzaného vzduchu predhrejte na teplotu, pri ktorej je vylúčená tvorba ľadu.
2. Rekuperátor s absorpčnými buničinovými platňami. Materiál absorbuje vlhkosť z masy odpadového vzduchu a prenáša ju na novo prichádzajúce toky.

Pri výbere krížového tepelného výmenníka by sa mali zohľadniť prevádzkové vlastnosti dosiek.

Ich vlastnosti závisia od materiálu výroby:

1. Hliníková fólia - cenovo dostupné, ale v zime obmedzené výkony. Okrem toho sa neodporúča pre obytné priestory kvôli sušeniu vzduchu. Úpravy s hliníkovým "výplňou" - najlepšia voľba pre kúpele a bazény.
2. Plastové prepážky - za cenu podobnú kovovým výrobkom, ale líšia sa v zlepšenom celkovom výkone.
3. Tepelný výmenník celulózy - zabrániť zamrznutiu a zachovať normálny obsah vlhkosti v interiéri.

Rekuperátor hygrocelulózy je najhospodárnejší a najoptimálnejší pre ventiláciu obytných budov.

Rotačný výmenník tepla - vysoká účinnosť systému

Výmenník tepla je vytvorený vo forme valca naplneného vlnitými kovovými medzivrstvami. Keď sa jednotka valca otáča, do každej komory striedavo vstupujú teplé alebo studené prúdy vzduchu.

Účinnosť prenosu tepla je určená rýchlosťou otáčania rotora, pričom účinnosť môže byť nastavená.

Argumenty „pre“ rotačný výmenník tepla:

• rekuperácia tepla až do 65-90%;
• hospodárstvo spotreba energie;
• čiastočná regenerácia vlhkosti - môžete robiť bez zvlhčovača;
• doba návratnosti - do 4 rokov.

Napriek svojej vysokej účinnosti sa bubnový výmenník tepla nestal lídrom medzi podobnými zariadeniami.

Nevýhody ventilačného systému:

1. Znečistený vzduch premiešajte do prítoku. Výfukové a prítokové hmoty striedavo cirkulujú cez mikrokanály, takže sa vráti približne 3 až 8% „vypnutia“. Bubon často prenáša vôňu odchádzajúceho vzduchu.
2. Zložitosť dizajnu. Rotujúce časti rotora vyžadujú pravidelnú údržbu a pravidelnú výmenu. Pohyblivé prvky počas prevádzky produkujú hluk a vibrácie.
3. Vysoká cena Cena rotačných modelov je vyššia ako u lamelových výrobkov. Je to spôsobené použitím zložitej mechaniky v konštrukcii bubnového výmenníka tepla.
4. Veľké veľkosti. Inštalácia sa vykonáva v priestrannej vetracej komore.

Vzhľadom na objemnosť rotorového zariadenia sa používajú hlavne v priemyselných prevádzkach.

Súvisiace výmenníky tepla - glykolový model

Jednotka rekuperácie tepla s medziľahlým chladivom sa často označuje ako pridružené tepelné výmenníky alebo glykolová jednotka vďaka svojim konštrukčným vlastnostiam. Je to jeden z najflexibilnejších systémov rekuperácie tepla. Jeden výmenník tepla narazí do vstupného potrubia a druhý do výfuku.

Princíp činnosti. Glykolová kompozícia cirkuluje medzi výmenníkmi tepla. Teplota chladiaceho média sa zvyšuje v dôsledku zahrievaného prúdu výfukových plynov a potom sa tepelná energia prenáša na čerstvý vzduch. Uzavretý systém eliminuje miešanie prichádzajúcich vzdušných hmôt.

Vlastnosti prevádzky výmenníkov tepla s chladivom:

• Účinnosť - 45-55%;
• nastavenie účinnosti pomocou čerpadla - nemrznúca rýchlosť pohybu;
• možnosť umiestnenia prívodných a výfukových kanálov na diaľku od seba (do 800 m);
• inštalácia výmenníka tepla sa vykonáva vertikálne alebo horizontálne;
• pri silnom mraze sa objaví povrch výmenníka tepla, ktorý sa nachádza v ľade; použitie nemrznúcej zmesi umožňuje, aby sa rekuperátor používal bez použitia odmrazovania;
• doba návratnosti systému je až 2 roky;
• Je povolená kombinácia 1 kapoty a niekoľkých prítokov, alebo naopak.

Objem odstráneného a vstrekovaného vzduchu by mal byť približne rovnaký. Takéto výmenníky tepla sa zvyčajne používajú v prípade, že prúdenie je toxické alebo silne znečistené, keď je miešanie prúdov neprijateľné.

Komorový uzol - univerzálnosť aplikácie

Konštrukčne je komorový výmenník tepla uzavretý box rozdelený vo vnútri pohyblivej klapky. Otváracia priehradka definuje činnosť výmenníka tepla.

Výsledkom je, že sa prítok pohybuje pozdĺž teplých stien prvého vzduchového potrubia a „spracovanie“ zahrieva povrch druhej komory. V určitom bode sa oddiel vráti a cyklus sa opakuje.

Výhody výmenníka tepla v komore:

• Účinnosť - 80-90%;
• v tandeme s kvalitnou tepelnou izoláciou sú náklady na vykurovanie minimalizované;
• jednoduchosť inštalácie - pri výbere parametrov ventilačnej jednotky bude potrebná pomoc špecialistov;
• zachovanie úrovne vlhkosti;
• zmrazenie systému je vylúčené.

Komorový výmenník tepla je vynikajúcou voľbou pre regióny, kde v priebehu dlhého obdobia existuje výrazná nerovnováha medzi teplotou vo vnútri a vonku.

Nevýhody jednotky rekuperácie tepla zahŕňajú:

• potreba pravidelnej údržby pohyblivých častí;
• prichádzajúce vzdušné prúdy sú čiastočne zmiešané - zápach a nečistoty môžu prúdiť späť do budovy.

Na zníženie mixu je systém dokončený filtračný prvok. Vzduch sa stáva čistejším, ale účinnosť rekuperátora padá.

Tepelné rúrky - uzavretý výmenník tepla

Rekuperátor pozostáva z rôznych medených alebo hliníkových rúr naplnených prchavými látkami, ako je freón. Princíp činnosti rúrkového tepelného výmenníka je založený na fyzikálnych procesoch - zmene stavu látky pri zahrievaní.

Plyn stúpa a uvoľňuje tepelnú energiu do prítoku, po čom sa freón kondenzuje a tečie cez výmenník tepla. Tepelný cyklus sa opakuje v kruhu.

Technické a prevádzkové charakteristiky rúrkového výmenníka tepla: \ t

• účinnosť zariadenia - do 65%;
• tichá prevádzka kvôli neprítomnosti pohyblivých častí;
• jednoduchosť dizajnu a neokázalosť v službe;
• hustota - malé rozmery a nízka hmotnosť;
• energetickej nezávislosti - chladiaca kvapalina prirodzene cirkuluje;

Výhodou je, že prúdenie vzduchu a spätný tok nie sú zmiešané.

Slabé stránky tepelných rúr:

• vysoká účinnosť dosiahnuté pri úzkom teplotnom rozsahu - s prudkým prehriatím, všetok freón sa odparuje a pri nedostatočnom zahrievaní sa rýchlosť odparovania spomaľuje;
• nízka pevnosť rúrok - pretváranie alebo znižovanie tlaku znižuje výkon zariadenia.

Rúrkové výmenníky tepla sa používajú v súkromnej výstavbe, v administratívnych, administratívnych budovách a malých priemyselných priestoroch.

Spôsoby organizovania rekuperačnej ventilácie

Vymáhanie sa rieši jedným zo spôsobov: centralizovaným a decentralizovaným. V prvom prípade prechádzajú ventilačné prúdy z celej miestnosti cez výmenník tepla, v druhom prípade z jednej miestnosti.

Centralizovaný komplex - vzduchotechnická jednotka

Centrálny systém je riešený vo fáze výstavby alebo kapitálovej modernizácie ventilačného systému.

PVU s výmenníkom tepla zabezpečuje dostatočnú výmenu vzduchu aj v domoch s hermetickými oknami. Prúd vzduchu sa pritom rovnomerne rozdeľuje bez vytvárania prievanu.

komplexné vzduchotechnické jednotky typ monobloku je vybavený:

• fanúšikovia - nepretržité zásobovanie čistým vzduchom a vypúšťanie prúdov nasýtených oxidom uhličitým;
• ohrievače - prítok predohrevu;
• pomocou filtrov - zadržiava prach a mikročastice;
• výmenník tepla - môžu sa použiť rôzne typy zariadení.

Funkčnosť niektorých PWU bola rozšírená o časovač oneskorenia, regulátor výkonu, senzory úrovne vlhkosti a tak ďalej.

Osvedčená rekuperačná monobloková výroba PVU: "Vetracie otvory" (Ukrajina), Dantherm (Dánsko), «Daikin» (Japonsko), «Dantex» (Anglicko).

Miestne jednotky - okrem existujúceho systému vetrania

Na obnovu cirkulácie vzdušných hmôt v prevádzkovanej miestnosti budú vhodné decentralizované prítoky s rekuperáciou tepla.

Narazia do fasády budovy alebo sú namontované cez okno. Ich hlavnou úlohou je zlepšiť ventilácia v dome.

Vlastnosti decentralizovaných ventilačných systémov s rekuperáciou:

• efektívnosť – 60-96%;
• nízka produktivita - zariadenia sú navrhnuté tak, aby zabezpečovali výmenu vzduchu v miestnostiach do 20-35 metrov štvorcových;
• cenovo dostupné a širokú škálu jednotiek, od bežných nástenných ventilov až po automatizované modely s viacstupňovým filtračným systémom a schopnosťou nastaviť vlhkosť;
• jednoduchá inštalácia - na uvedenie do prevádzky nie je potrebné položenie vzduchovodov, namontujte nástenný ventil môžete vlastniť.

Obľúbení výrobcovia miestnych rekuperátorov: Prana (Ukrajina), O.Erre (Taliansko), blizard (Nemecko) prieduchy (Ukrajina), Aerovital (Nemecko).

Závery a užitočné video na túto tému

Porovnanie práce prirodzeného vetrania a systému nútenej regenerácie:

Princíp činnosti centrálneho výmenníka tepla, výpočet účinnosti:

Návrh a prevádzka decentralizovaného výmenníka tepla na príklade nástenného ventilu Prana:

Ventilačným systémom z miestnosti trvá asi 25-35% tepla. Na zníženie strát a účinného spätného získavania tepla sa používajú rekuperátory. Klimatické zariadenie vám umožňuje využiť energiu odpadovej hmoty na ohrev privádzaného vzduchu.

Je niečo na doplnenie, alebo máte nejaké otázky týkajúce sa práce rôznych ventilačných výmenníkov? Prosím, zanechajte pripomienky k publikácii, podeľte sa o skúsenosti s prevádzkovaním takýchto zariadení. Formulár pre komunikáciu je v dolnom bloku.