Rekuperacija toplote v prezračevalnih sistemih: načelo delovanja + sheme

V procesu prezračevanja se iz prostora ne uporablja samo izpušni zrak, temveč tudi del toplotne energije. Pozimi to vodi do povečanja računov za energijo.

Zmanjšanje nepotrebnih stroškov, ne da bi škodilo izmenjavi zraka, bo omogočilo rekuperacijo toplote v centraliziranih in lokalnih prezračevalnih sistemih. Za regeneracijo toplotne energije se uporabljajo različne vrste prenosnikov toplote - rekuperatorji.

V članku so podrobno opisani modeli enot, njihove konstrukcijske značilnosti, načela delovanja, prednosti in slabosti. Navedene informacije bodo pomagale pri izbiri najboljše možnosti za ureditev prezračevalnega sistema.

Koncept predelave: načelo delovanja izmenjevalnika toplote

Prevajanje iz latinščine pomeni vračilo ali vračilo. V zvezi z reakcijami izmenjave toplote je predelava označena kot delno vračanje energije, porabljene za izvajanje tehnološkega delovanja za namene uporabe v istem procesu.

V prezračevalni sistem Načelo rekuperacije se uporablja za varčevanje s toplotno energijo.

Po analogiji se ohladitev povrne v vročem vremenu - tople oskrbovalne mase ogrevajo izhod "rudarstvo" in njihova temperatura se zmanjša.

Proces pridobivanja energije se izvaja v toplotnem izmenjevalniku. Naprava zagotavlja prisotnost elementa za izmenjavo toplote in ventilatorje za črpanje večsmernih zračnih tokov. Za nadzor nad procesom in kontrolo kakovosti sistema za dovod zraka se uporablja avtomatizacija.

Zasnova je zasnovana tako, da sta dovodni in izpušni tokovi v ločenih predelih in se ne mešajo - rekuperacija toplote se izvaja skozi stene izmenjevalnika toplote.

Razumeti in razumeti, kaj je prezračevanje z rekuperacijo toplote pomagajo vizualno shemo kroženja zraka.

Izvedljivost izmenjevalnika toplote v prezračevanju

Možno je govoriti o primernosti ureditve rekuperativnega prezračevanja z ocenjevanjem učinkovitosti sistema in primerjavo njegovih prednosti s slabostmi.

Potreba po rekuperaciji toplote je najpomembnejša v stavbah s prisilnim odvodom zraka. Praviloma so to nizko inercialne strukture, ki so postavljene z uporabo inovativnih toplotnoizolacijskih tehnologij (hiše iz sendvič plošče, plinske silikatne plošče, bloki pene).

V takih stavbah se stene slabo kopičijo, naravna izmenjava zraka pa je neučinkovita.

Vendar pa so težave s kroženjem zraka značilne tudi za „tradicionalne“ opečne in betonske konstrukcije. Prisotnost hermetično toplotno izolacijskih PVC oken blokira cirkulacijo z naravnimi impulzi - pretok svežega zraka ustavi in vleče v topovskih prevratih ali se nagiba na ničlo.

Rešitev problema "evroobjekta" je organizacija prisilnega prezračevanja. Sistem obnavlja izmenjavo zraka, hkrati pa se toplotne izgube povečajo na 60%. In tukaj ne moremo storiti brez toplotne obnove.

Kazalnik učinkovitosti rekuperacije toplote pri prezračevanju:

• 0% - odprto okno - topel zrak se odstrani v ozračje in hladi vstopi v notranjost, znižuje temperaturo v prostoru;
• 100% - dovodni zrak se segreje na temperaturo "dela" - tehnično je nemogoče izvesti;
• 30-90% - dopustni parameter, dobro izkoristek se šteje z izkoristkom 60% ali več, učinkovitost nad 80% je odlična izmenjava toplote.

Učinkovitost sistema je odvisna od vrste toplotnega izmenjevalnika, dimenzij prostora in pretoka zraka. V vsakem primeru je uporaba prezračevalnega prezračevanja, tudi z učinkovitostjo 30% bolj donosna od njene odsotnosti. Poleg znatnih prihrankov energije, "regeneracija" toplote izboljša celotno mikroklimo v prostoru.

Slabosti uporabe izmenjevalnika toplote:

1. Volatilnost. Nakup klimatske opreme je upravičen, če bo poraba električne energije bistveno manjša od prihrankov po namestitvi toplotnega izmenjevalnika.
2. Kondenzacija Zaradi temperaturne razlike na stenah toplotnega izmenjevalnika se lahko vlaga kondenzira. Pozimi obstaja možnost zaledenitve, ki je polna hitrega zmanjšanja učinkovitosti ali okvare izmenjevalnika toplote.
3. Hrupno delo. Nekateri modeli v procesu delovanja oddajajo drone. Če čez dan ta pomanjkljivost ni posebej opazna, potem ponoči hrup povzroča nelagodje. Rekuperatorji z izboljšano izolacijo delujejo tiho.

Visoke začetne naložbe pogosto postanejo glavni argument proti energetsko učinkovitemu prezračevanju.

Značilnosti različnih vrst izmenjevalnikov toplote

Zasnova izmenjevalnika toplote določa tok pretoka hladila, učinkovitost prezračevalnega sistema, razred porabe energije in stroške opreme. Uporablja se pet variant toplotnih izmenjevalcev: lamelne, rotacijske, toplotne cevi, komorne naprave in modeli z vmesnim hladilnim sredstvom.

Ploščni izmenjevalnik toplote - preprosta zasnova

Osnova toplotnega izmenjevalnika je nepredušna komora z več paralelnimi kanali. Kanali so ločeni s pregradami - toplotno prevodnimi ploščami iz jekla ali aluminija.

Tokovi plina se premikajo drug proti drugemu, sekajo v kaseti izmenjevalnika toplote, vendar se ne mešajo. Izmenjava toplote poteka s hkratnim hlajenjem in segrevanjem plošč iz različnih strani.

Prednosti prečnega toplotnega izmenjevalnika:

• enostavna namestitev in konfiguracija opreme;
• izjema je stik zračnih mas;
• cenovno ugodne in kompaktne dimenzije;
• brez drgnjenja in premikajočih se delov.

Indeks učinkovitosti se giblje med 40 in 70%.

Glavna pomanjkljivost lamelnega modela je kondenzat v izpušnem kanalu in pozimi nastanek ledu. Za odmrzovanje enote se preusmeri vhodni curek, da obide izmenjevalnik toplote, topli odtok pa topi led na ploščah.

Težavo lahko odpravite na dva načina:

1. Predhodni tok zraka segrejte na temperaturo, pri kateri je izločanje ledu izključeno.
2. Rekuperator z vpojnimi celuloznimi ploščami. Material absorbira vlago iz odpadnih zračnih mas in jo prenaša na nov vstopne tokove.

Pri izbiri navzkrižnega toplotnega izmenjevalnika je treba upoštevati obratovalne značilnosti plošč.

Njihove lastnosti so odvisne od materiala, ki ga izdelujete:

1. Aluminijasta folija - cenovno ugodna, vendar zimska zmogljivost. Poleg tega ni priporočljivo za stanovanjske prostore zaradi sušenja zraka. Spremembe z aluminijastim "polnilom" - najboljša možnost za kopeli in bazene.
2. Plastični delilniki - po ceni so podobni kovinskim izdelkom, vendar se razlikujejo v izboljšani splošni zmogljivosti.
3. Celulozni toplotni izmenjevalnik - preprečite zamrznitev in ohranite normalno vsebnost vlage v zaprtih prostorih.

Hidrocelulozni rekuperator je najbolj ekonomičen in optimalen za prezračevanje stanovanjskih stavb.

Rotacijski izmenjevalnik toplote - visoka učinkovitost sistema

Toplotni izmenjevalec je predstavljen v obliki valja, napolnjenega s sloji valovite kovine. Ko se enota bobna vrti, topli ali hladni curki zraka izmenično vstopajo v vsak predel.

Učinkovitost prenosa toplote je določena s hitrostjo vrtenja rotorja, učinkovitost se lahko prilagodi.

Argumenti “za” rotacijski toplotni izmenjevalnik:

• rekuperacija toplote do 65-90%;
• gospodarstvo poraba energije;
• delna obnovitev vlage - lahko delate brez vlažilnika;
• vračilna doba - do 4 leta.

Kljub visokemu izkoristku, bobenski toplotni izmenjevalec ni postal vodilna med podobnimi napravami.

Proti prezračevalnemu sistemu:

1. Zmešajte onesnažen zrak v dotok. Izpihovalna in dovodna masa izmenično krožita skozi mikrokanale, tako da se vrne okoli 3–8% odklona. Boben pogosto prenaša vonj odhajajočega zraka.
2. Kompleksnost modela. Vrtljivi deli rotorja potrebujejo redno vzdrževanje in redno menjavo. Premični elementi med delovanjem povzročajo hrup in vibracije.
3. Visoki stroški Cena rotacijskih modelov je višja kot pri lamelnih izdelkih. To je posledica uporabe kompleksne mehanike pri oblikovanju toplotnega izmenjevalnika bobna.
4. Velike velikosti. Namestitev se izvaja v prostorni prezračevalni komori.

Zaradi razvejanosti rotorskih naprav se uporabljajo predvsem v industrijskih obratih.

Povezani prenosniki toplote - glikolni model

Enota za rekuperacijo toplote z vmesnim hladilnim sredstvom se zaradi konstrukcijskih značilnosti pogosto imenuje kot pripadajoči izmenjevalnik toplote ali glikol. To je eden od najbolj prilagodljivih sistemov za rekuperacijo toplote. Eden od toplotnih izmenjevalcev trči v dovodni kanal, drugi pa v izpuh.

Načelo delovanja. Sestavina glikola kroži med toplotnimi izmenjevalniki. Temperatura hladilnega sredstva se poveča zaradi segretega pretoka izpušnih plinov, nato se toplotna energija prenese na svež zrak. Zaprti sistem odpravlja mešanje prihajajočih zračnih mas.

Značilnosti delovanja izmenjevalnikov toplote s hladilno tekočino:

• Učinkovitost - 45-55%;
• prilagoditev učinkovitosti z uporabo črpalke - izbrana je hitrost premikanja proti zmrzovanju;
• možnost postavitve dovodnih in odvodnih kanalov na daljavo drug od drugega (do 800 m);
• vgradnja izmenjevalnika toplote poteka vertikalno ali horizontalno;
• pri močnem zmrzovanju se pojavi površina ledu izmenjevalnika toplote izpuha - led; uporaba antifriza omogoča, da rekuperator deluje brez odmrzovanja;
• vračilna doba sistema je do 2 leti;
• Dovoljena je kombinacija 1 pokrova in več pritokov ali obratno.

Količina odvzetega in vbrizganega zraka mora biti približno enaka. Takšni toplotni izmenjevalci se običajno uporabljajo, če je pretok strupen ali močno onesnažen, ko je mešanje pretokov nesprejemljivo.

Komorni vozel - univerzalnost uporabe

Strukturno je komorni toplotni izmenjevalnik zaprta škatla, ki je razdeljena znotraj premikajoče se lopute. Odprta stena definira delovanje izmenjevalnika toplote.

Posledica tega je, da se dotok premika po toplih stenah prvega zračnega kanala in "obdelava" segreva površino druge komore. Na neki točki se particija vrne in cikel se ponovi.

Prednosti komornega izmenjevalnika:

• Učinkovitost - 80-90%;
• v tandemu z visokokakovostno toplotno izolacijo zmanjšamo stroške ogrevanja;
• enostavnost namestitve - pri izbiri parametrov prezračevalne enote bo potrebna pomoč strokovnjakov;
• ohranjanje vlažnosti;
• zamrznitev sistema je izključena.

Komorni toplotni izmenjevalec je odlična možnost za regije, kjer je med letom dolgo obdobje veliko neravnovesje med temperaturo znotraj in zunaj.

Slabosti naprave za rekuperacijo toplote so:

• potrebo po rednem vzdrževanju gibljivih delov;
• zračni tokovi, ki prihajajo, so deloma mešani - vonji in nečistoče se lahko vračajo nazaj v stavbo.

Da bi zmanjšali mešanico, je sistem zaključen filtrski element. Zrak postane čistejši, vendar učinkovitost rekuperatorja pade.

Toplotne cevi - zaprt sistem za izmenjavo toplote

Rekuperator je sestavljen iz različnih bakrenih ali aluminijastih cevi, napolnjenih s hlapnimi snovmi, kot je freon. Načelo delovanja cevnega toplotnega izmenjevalnika temelji na fizikalnih procesih - spremembi stanja snovi pri segrevanju.

Plin se dvigne in sprosti toplotno energijo v dotok, po kateri se freon kondenzira in teče po izmenjevalniku toplote. Termični cikel se ponovi v krogu.

Tehnične in obratovalne značilnosti cevnega toplotnega izmenjevalnika: \ t

• učinkovitosti naprave - do 65%;
• tiho delovanje zaradi odsotnosti gibljivih delov;
• enostavnost oblikovanja in nezahtevnost v službi;
• kompaktnost - majhne dimenzije in majhna teža;
• energetske neodvisnosti - hladilna tekočina kroži naravno;

Pomembna prednost je, da pretok zraka in povratni tok nista mešana.

Pomanjkljivosti toplotnih cevi:

• visoka učinkovitost doseženo na ozkem temperaturnem območju - z ostrim pregrevanjem, ves freon izhlapi in pri nezadostnem segrevanju se hitrost izhlapevanja upočasni;
• nizka trdnost cevi - preoblikovanje ali zmanjšanje tlaka zmanjša zmogljivost opreme.

Cevni toplotni izmenjevalci se uporabljajo v zasebni gradnji, v upravnih, poslovnih in majhnih industrijskih območjih.

Načini organizacije rekuperacijske ventilacije

Izterjava se rešuje na enega od načinov: centralizirano in decentralizirano. V prvem primeru skozi prezračevalnik potekajo prezračevalni tokovi iz celotnega prostora, v drugem primeru iz enega prostora.

Centraliziran kompleks - klimatska naprava

Centraliziran sistem se uredi v fazi izgradnje ali kapitalske posodobitve prezračevalnega sistema.

PVU s toplotnim izmenjevalnikom zagotavlja zadostno izmenjavo zraka tudi v hišah z zaprtimi okni. Hkrati se pretok zraka enakomerno porazdeli, ne da bi ustvarili prepih.

Kompleksno klimatske naprave monoblok tipi so opremljeni z:

• oboževalci - 24-urna oskrba s čistim zrakom in emisije curkov, nasičenih z ogljikovim dioksidom;
• grelniki - dotok predgrevanja;
• s filtri - zadržuje prah in mikrodelce;
• toplotni izmenjevalnik - lahko se uporabljajo različne vrste naprav.

Funkcionalnost nekaterih PWU-jev je bila podaljšana s časovnikom zakasnitve, regulatorjem moči, senzorji vlažnosti in tako naprej.

Preizkušena rekuperativna proizvodnja monoblock PVU: "Vents" (Ukrajina), Dantherm (Danska), "Daikin" (Japonska), "Dantex" (Anglija).

Lokalne enote - dodatek k obstoječemu prezračevalnemu sistemu

Da bi obnovili kroženje zračnih mas v delujočem prostoru, bodo primerni decentralizirani pritoki z rekuperacijo toplote.

Udarijo v fasado stavbe ali pa se namestijo skozi okno. Njihova glavna naloga je izboljšanje prezračevanje v hiši.

Značilnosti decentraliziranih prezračevalnih sistemov z rekuperacijo: \ t

• Učinkovitost – 60-96%;
• nizka produktivnost - naprave so namenjene za izmenjavo zraka v prostorih do 20-35 kvadratnih metrov;
• dostopnih stroškov in široko paleto enot, od konvencionalnih stenskih ventilov do avtomatiziranih modelov z večstopenjskim filtracijskim sistemom in zmožnostjo prilagajanja vlažnosti;
• enostavna namestitev - za zagon ne zahteva polaganja zračnih kanalov, namestite stenski ventil lahko lastnik.

Priljubljeni proizvajalci lokalnih rekuperatorjev: Prana (Ukrajina), O.Erre (Italija) Blizzard (Nemčija), Vents (Ukrajina), Aerovital (Nemčija).

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Primerjava dela naravnega prezračevanja in sistema prisilnega vračanja:

Načelo delovanja centraliziranega prenosnika toplote, izračun učinkovitosti:

Načrtovanje in delovanje decentraliziranega toplotnega izmenjevalnika na primeru stenskega ventila Prana:

Preko prezračevalnega sistema iz prostora je potrebno približno 25-35% toplote. Za zmanjšanje izgub in učinkovito rekuperacijo toplote se uporabljajo rekuperatorji. Klimatska oprema vam omogoča, da energijo odpadne mase uporabite za segrevanje vhodnega zraka.

Ali lahko karkoli dopolnite ali imate kakršna koli vprašanja v zvezi z delom različnih prezračevalnih izmenjevalcev toplote? Prosimo, pustite pripombe o objavi, delite izkušnje pri upravljanju takšnih objektov. Obrazec za komunikacijo je v spodnjem bloku.