Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Pobór świeżego powietrza w zimnym okresie czasu powoduje konieczność jego ogrzania, aby zapewnić prawidłowy mikroklimat pomieszczeń. Aby zminimalizować koszty energii elektrycznej można zastosować wentylację nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła.

Zrozumienie zasad jego pracy pozwoli Ci skutecznie zmniejszyć straty ciepła przy zachowaniu wystarczającej ilości wymienionego powietrza. Spróbujmy rozwiązać ten problem.

Oszczędność energii w systemach wentylacyjnych

W okresie jesienno-wiosennym, gdy wentylacja pomieszczeń jest poważnym problemem, duża różnica temperatur między powietrzem przychodzącym i wewnętrznym. Zimny strumień spływa w dół i tworzy niekorzystny mikroklimat w domach, biurach i miejscach pracy lub niedopuszczalny pionowy gradient temperatury w magazynie.

Powszechnym rozwiązaniem tego problemu jest zintegrowanie wentylacji nagrzewnicy powietrza, za pomocą której przepływ jest podgrzewany. Taki system wymaga kosztów energii, podczas gdy znaczna ilość ciepłego powietrza na zewnątrz prowadzi do znacznych strat ciepła.

Wylot powietrza na zewnątrz z intensywną parą służy jako wskaźnik znacznych strat ciepła, które można wykorzystać do ogrzania napływającego strumienia.

Jeśli kanały wlotowe i wylotowe powietrza znajdują się w pobliżu, możliwe jest częściowe przeniesienie ciepła strumienia wychodzącego na nadchodzący. Zmniejszy to zużycie energii elektrycznej przez grzejnik lub nawet go zrezygnuje. Urządzenie do zapewniania wymiany ciepła między przepływami temperatury gazów nazywa się rekuperatorem.

W ciepłej porze roku, kiedy temperatura na zewnątrz jest znacznie wyższa niż temperatura pokojowa, można użyć wymiennika ciepła do chłodzenia przychodzącego strumienia.

Urządzenie jednostkowe z rekuperatorem

Wewnętrzna struktura systemów wentylacji nawiewno-wywiewnej ze zintegrowanym rekuperatorem jest dość prosta, dzięki czemu możliwy jest ich niezależny zakup i instalacja. W przypadku, gdy montaż lub samodzielny montaż powoduje trudności, można kupić gotowe rozwiązania w postaci typowych jednoczęściowych lub indywidualnych prefabrykowanych konstrukcji na zamówienie.

Typowy schemat systemu wentylacji nawiewno-wywiewnej z wymiennikiem ciepła umieszczonym w pojedynczej obudowie może być uzupełniony innymi węzłami według uznania użytkownika.

Główne elementy i ich parametry

Korpus z izolacją cieplną i akustyczną jest zwykle wykonany z blachy stalowej. W przypadku montażu naściennego musi wytrzymać ciśnienie występujące podczas spieniania szczelin wokół urządzenia, a także zapobiegać drganiom powodowanym przez działanie wentylatorów.

W przypadku rozproszonego wlotu i przepływu powietrza w różnych pomieszczeniach, system kanałów jest podłączony do obudowy. Jest wyposażony w zawory i przepustnice do dystrybucji przepływów.

W przypadku braku kanałów powietrznych, kratka lub dyfuzor jest zainstalowany po stronie wlotowej pomieszczenia, aby rozprowadzić strumień powietrza. Na wlocie z ulicy zamontowana jest kratka wlotu powietrza zewnętrznego, aby uniknąć przedostawania się ptaków, dużych owadów i śmieci do systemu wentylacyjnego.

Ruch powietrza zapewnia dwóch wentylatorów osiowego lub odśrodkowego działania. W obecności wymiennika ciepła naturalna cyrkulacja powietrza w wystarczającej objętości jest niemożliwa ze względu na opór aerodynamiczny wytwarzany przez tę jednostkę.

Obecność wymiennika ciepła wymaga zainstalowania dokładnych filtrów na wlocie obu strumieni. Jest to konieczne, aby zmniejszyć intensywność zatykania przez osady kurzu i tłuszczu cienkich kanałów wymiennika ciepła. W przeciwnym razie dla pełnego funkcjonowania systemu konieczne będzie zwiększenie częstotliwości konserwacji prewencyjnej.

Filtry precyzyjne należy okresowo wymieniać lub czyścić. W przeciwnym razie zwiększona odporność na przepływ powietrza spowoduje awarię wentylatorów.

Jeden lub więcej rekuperatorów zajmuje główną objętość urządzenia zasilającego i wylotowego. Są zamontowane w środku konstrukcji.

W przypadku silnych mrozów typowych dla danego terytorium i niewystarczającej wydajności wymiennika ciepła do ogrzewania powietrza zewnętrznego, można dodatkowo zainstalować grzejnik. W razie potrzeby zainstaluj nawilżacz, jonizator i inne urządzenia, aby stworzyć korzystny klimat wewnątrz budynku.

Nowoczesne modele zawierają elektroniczną jednostkę sterującą. Skomplikowane modyfikacje pełnią funkcje programowania trybów pracy, w zależności od fizycznych parametrów środowiska powietrza. Panele zewnętrzne mają atrakcyjny wygląd, dzięki czemu mogą być dobrze wpisane w każde wnętrze pokoju.

Rozwiązywanie problemu kondensacji

Chłodzenie napływającego powietrza z pomieszczenia stwarza warunki do odprowadzania wilgoci i powstawania kondensatu. W przypadku dużego natężenia przepływu większość z nich nie ma czasu na gromadzenie się w rekuperatorze i wychodzi na zewnątrz. Przy powolnym ruchu powietrza znaczna część wody pozostaje wewnątrz urządzenia. Dlatego konieczne jest zapewnienie zbierania wilgoci i jej odprowadzania poza obudowę układu zasilania i wydechu.

Podstawowym urządzeniem do zbierania i odprowadzania kondensatu jest paleta umieszczona pod wymiennikiem ciepła ze spadkiem w kierunku otworu spustowego

Usuwanie wilgoci wytwarzanej w zamkniętym pojemniku. Jest on umieszczony tylko w pomieszczeniu, aby uniknąć zamarzania kanałów odpływowych w temperaturach poniżej zera. Nie ma algorytmu do rzetelnego obliczania objętości wody produkowanej przy użyciu systemów z wymiennikiem ciepła, dlatego jest określany doświadczalnie.

Ponowne użycie kondensatu do nawilżania powietrza jest niepożądane, ponieważ woda absorbuje wiele zanieczyszczeń, takich jak pot ludzki, zapachy itp.

Możliwe jest znaczne zmniejszenie ilości kondensatu i uniknięcie problemów związanych z jego wyglądem poprzez zorganizowanie oddzielnego układu wydechowego z łazienki i kuchni. To właśnie w tych pomieszczeniach powietrze ma najwyższą wilgotność. Jeśli istnieje kilka układów wydechowych, wymiana powietrza między obszarami technicznymi i mieszkalnymi powinna być ograniczona przez zainstalowanie zaworów zwrotnych.

W przypadku chłodzenia strumienia powietrza wylotowego do ujemnych temperatur wewnątrz wymiennika ciepła, kondensat wchodzi w mróz, co powoduje zmniejszenie żywego przekroju przepływu, aw rezultacie zmniejszenie objętości lub całkowite zaprzestanie wentylacji.

W celu okresowego lub jednorazowego odszraniania wymiennika ciepła należy zainstalować obejście - kanał obejściowy dla przepływu świeżego powietrza. Podczas przepuszczania strumienia w celu obejścia urządzenia przenikanie ciepła ustaje, wymiennik ciepła nagrzewa się i lód staje się płynny. Woda wpływa do zbiornika na kondensat lub wyparowuje.

Zasada działania urządzenia obejściowego jest prosta, więc jeśli istnieje ryzyko tworzenia się lodu, wskazane jest zapewnienie takiego rozwiązania, ponieważ podgrzanie wymiennika ciepła w inny sposób jest skomplikowane i trwałe.

Gdy przepływ przechodzi przez obejście, nie ma ogrzewania powietrza nawiewanego przez wymiennik ciepła. Dlatego po włączeniu tego trybu należy automatycznie włączyć grzejnik.

Cechy różnych typów rekuperatorów

Istnieje kilka strukturalnie różnych opcji realizacji wymiany ciepła między przepływem zimnego i ogrzanego powietrza. Każdy z nich ma swoje własne cechy, które określają główne przeznaczenie każdego typu wymiennika ciepła.

Rekuperator przepływu krzyżowego

Konstrukcja płytowego wymiennika ciepła opiera się na cienkościennych panelach, które są na przemian połączone w taki sposób, aby na przemian przechodzić między nimi o różnych temperaturach przepływu pod kątem 90 stopni. Jedną z modyfikacji tego modelu jest urządzenie z kanałami żebrowanymi do przepływu powietrza. Ma wyższy współczynnik przenikania ciepła.

Naprzemienne przechodzenie ciepłego i zimnego przepływu powietrza przez płyty jest realizowane przez zginanie krawędzi płyt i uszczelnianie połączeń żywicą poliestrową.

Panele wymiany ciepła mogą być wykonane z różnych materiałów:

  • miedź, mosiądz i stopy na bazie aluminium mają dobrą przewodność cieplną i nie podlegają rdzy;
  • tworzywo sztuczne z hydrofobowego materiału polimerowego o wysokim współczynniku przewodzenia ciepła o niskiej masie;
  • higroskopijna celuloza pozwala kondensatowi przeniknąć przez płytkę iz powrotem do pomieszczenia.

Wadą jest możliwość kondensacji w niskich temperaturach. Ze względu na niewielką odległość między płytami wilgoć lub mróz znacznie zwiększa opór aerodynamiczny. W przypadku oszronienia konieczne jest odcięcie dopływu powietrza, aby ogrzać płyty.

Zalety płytowych wymienników ciepła są następujące:

  • niski koszt;
  • długa żywotność;
  • długi okres między konserwacją prewencyjną a łatwością wdrożenia;
  • małe wymiary i waga.

Ten typ wymiennika ciepła jest najczęściej stosowany w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych. Jest również stosowany w niektórych procesach technologicznych, na przykład w celu optymalizacji spalania paliwa podczas pracy pieców.

Bęben lub typ obrotowy

Zasada działania obrotowego wymiennika ciepła opiera się na obrocie wymiennika ciepła, wewnątrz którego znajdują się warstwy blachy falistej o dużej pojemności cieplnej. W wyniku interakcji ze strumieniem wychodzącym, sektor bębna jest ogrzewany, co następnie uwalnia ciepło do powietrza wlotowego.

Drobnoziarnisty wymiennik ciepła rotacyjnego wymiennika ciepła jest podatny na zatykanie, dlatego należy zwrócić szczególną uwagę na wysokiej jakości działanie filtrów dokładnych.

Zaletą obrotowych wymienników ciepła jest:

  • raczej wysoka wydajność w porównaniu do konkurencyjnych typów;
  • powrót dużej ilości wilgoci, która pozostaje w postaci kondensatu na bębnie i odparowuje po kontakcie z wchodzącym suchym powietrzem.

Ten typ wymiennika ciepła jest rzadziej stosowany w budynkach mieszkalnych z wentylacją mieszkania lub domku. Jest często stosowany w dużych kotłowniach do odprowadzania ciepła do pieców lub do dużych pomieszczeń przemysłowych lub handlowych-rozrywkowych.

Jednak ten typ urządzenia ma istotne wady:

  • stosunkowo złożona konstrukcja z obecnością ruchomych części, w tym silnika elektrycznego, bębna i napędu pasowego, który wymaga stałej konserwacji;
  • zwiększony poziom hałasu.

Czasami dla urządzeń tego typu można natknąć się na termin „regeneracyjny wymiennik ciepła”, który jest bardziej poprawny niż „rekuperator”. Faktem jest, że niewielka część wychodzącego powietrza wraca z powodu luźnego dopasowania bębna do korpusu konstrukcji.

Nakłada to dodatkowe ograniczenia na możliwość korzystania z urządzeń tego typu. Na przykład zanieczyszczone powietrze z pieców grzewczych nie może być używane jako czynnik chłodzący.

System oparty na tubie i obudowie

Wymiennik ciepła typu rurowego składa się z cienkościennych rur o małej średnicy rozmieszczonych w izolowanej cieplnie obudowie, przez którą przepływa zewnętrzne powietrze. Na obudowie wytwarzana jest ciepła masa powietrza z pomieszczenia, która ogrzewa napływający strumień.

Wydajność ciepłego powietrza musi być przeprowadzana dokładnie na obudowie, a nie przez system rur, ponieważ niemożliwe jest usunięcie z nich kondensatu

Główne zalety rurowych wymienników ciepła są następujące:

  • wysoka sprawność dzięki przeciwprądowej zasadzie ruchu chłodziwa i doprowadzanego powietrza;
  • prostota konstrukcji i brak ruchomych części zapewnia niski poziom hałasu i rzadką potrzebę konserwacji;
  • długa żywotność;
  • najmniejsza sekcja wśród wszystkich typów urządzeń do odzyskiwania.

Rury do tego typu urządzeń wykorzystują albo stop metalu, albo rzadziej polimer. Materiały te nie są higroskopijne, dlatego przy znacznej różnicy temperatur strumieni możliwe jest tworzenie się intensywnego kondensatu w obudowie, co wymaga konstruktywnego rozwiązania w celu jego usunięcia. Inną wadą jest to, że wypełnienie metalowe ma znaczną wagę, pomimo niewielkich rozmiarów.

Prostota konstrukcji rekuperatora rurowego czyni ten typ urządzenia popularnym do samodzielnego wytwarzania. Jako obudowę zewnętrzną stosuje się zwykle rury z tworzyw sztucznych do kanałów powietrznych, izolowane powłokami poliuretanowymi.

Pośrednie urządzenie chłodzące

Czasami kanały powietrza nawiewanego i wywiewanego znajdują się w pewnej odległości od siebie. Taka sytuacja może wystąpić ze względu na technologiczne cechy budynku lub wymagania sanitarne dla niezawodnego oddzielenia przepływu powietrza.

W takim przypadku należy użyć pośredniego chłodziwa krążącego między kanałami przez izolowaną rurę. Jako medium do przesyłania energii cieplnej za pomocą wody lub roztworu woda-glikol, których obieg zapewnia działanie pompy ciepła.

Wymiennik ciepła z pośrednim czynnikiem chłodzącym jest dużym i drogim urządzeniem, którego zastosowanie jest ekonomicznie uzasadnione dla pomieszczeń o dużych powierzchniach

W przypadku, gdy istnieje możliwość zastosowania innego typu wymiennika ciepła, lepiej nie stosować systemu z pośrednim nośnikiem ciepła, ponieważ ma on następujące istotne wady:

  • niska wydajność w porównaniu z innymi typami urządzeń, dlatego takie urządzenia nie są stosowane w małych pomieszczeniach o niskim przepływie powietrza;
  • znaczna objętość i waga całego systemu;
  • potrzeba dodatkowej pompy elektrycznej do krążącego płynu;
  • zwiększony hałas z pompy.

Istnieje modyfikacja tego systemu, gdy zamiast wymuszonej cyrkulacji płynu wymieniającego ciepło stosuje się medium o niskiej temperaturze wrzenia, na przykład freon. W tym przypadku ruch wzdłuż konturu jest możliwy w naturalny sposób, ale tylko wtedy, gdy kanał wlotowy znajduje się powyżej kanału wylotowego.

Taki system nie wymaga dodatkowych kosztów energii, ale działa na ogrzewanie tylko przy znacznej różnicy temperatur. Ponadto konieczne jest precyzyjne dostrojenie punktu zmiany stanu agregacji płynu wymieniającego ciepło, co można zrealizować poprzez wytworzenie pożądanego ciśnienia lub określonego składu chemicznego.

Główne parametry techniczne

Znając wymaganą wydajność systemu wentylacyjnego i wydajność wymiany ciepła wymiennika ciepła, łatwo jest obliczyć oszczędności na ogrzewaniu powietrza w pomieszczeniu w określonych warunkach klimatycznych. Porównując potencjalne korzyści z kosztami zakupu i utrzymania systemu, można rozsądnie dokonać wyboru na korzyść wymiennika ciepła lub standardowego grzejnika.

Często producenci sprzętu oferują linię modelową, w której urządzenia wentylacyjne o podobnej funkcjonalności różnią się wielkością wymiany powietrza. W przypadku lokali mieszkalnych parametr ten należy obliczyć zgodnie z tabelą 9.1. SP 54.13330.2016

Współczynnik wydajności

Pod wydajnością wymiennika ciepła należy rozumieć efektywność wymiany ciepła, którą oblicza się według następującego wzoru:

K = (T p - T n ) / (T in - T n )

W którym:

  • T p - temperatura powietrza wlotowego w pomieszczeniu;
  • T n - temperatura zewnętrzna;
  • T in - temperatura powietrza w pomieszczeniu.

Maksymalna wartość sprawności przy nominalnym natężeniu przepływu powietrza i pewnym trybie temperatury jest podana w dokumentacji technicznej urządzenia. Jego prawdziwa postać będzie trochę mniejsza.

W przypadku niezależnej produkcji płytowego lub rurowego wymiennika ciepła, w celu osiągnięcia maksymalnej wydajności wymiany ciepła, konieczne jest przestrzeganie następujących zasad:

  • Najlepsze przenoszenie ciepła zapewniają urządzenia przeciwprądowe, a następnie przepływy krzyżowe, a co najmniej - jednokierunkowy ruch obu strumieni.
  • Intensywność wymiany ciepła zależy od materiału i grubości ściany oddzielającej przepływy, jak również od czasu trwania powietrza wewnątrz urządzenia.

Znając wydajność wymiennika ciepła, można obliczyć jego wydajność energetyczną w różnych temperaturach powietrza zewnętrznego i wewnętrznego:

E (W) = 0, 36 x P x K x (T in - T n )

gdzie P (m 3 / godzinę) to przepływ powietrza.

Obliczenie wydajności wymiennika ciepła w ujęciu pieniężnym oraz porównanie z kosztem jego nabycia i instalacji w dwupiętrowym domku o łącznej powierzchni 270 m2 pokazuje wykonalność instalacji takiego systemu

Koszt wysokowydajnych wymienników ciepła jest dość wysoki, mają złożoną strukturę i znaczne rozmiary. Czasami można obejść te problemy, instalując kilka prostszych urządzeń, aby przychodzące powietrze przechodziło przez nie kolejno.

Wydajność systemu wentylacji

Objętość przepływu powietrza jest określona przez ciśnienie statyczne, które zależy od mocy wentylatora i głównych elementów, które tworzą opór aerodynamiczny. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Принцип работы роторного и пластинчатого рекуператора:

Замер КПД рекуператора пластинчатого типа:

Бытовые и промышленные системы вентиляции с интегрированным рекуператором доказали свою энергетическую эффективность по сохранению тепла внутри помещений. Сейчас существует множество предложений по продаже и установке таких устройств как в виде готовых и опробованных моделей, так и по индивидуальному заказу. Провести расчет необходимых параметров и выполнить монтаж можно самостоятельно.

Если при ознакомлении с информацией появились вопросы или вы нашли неточности в нашем материале, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria: