W procesie wentylacji z pomieszczenia wykorzystuje się nie tylko powietrze wywiewane, ale także część energii cieplnej. Zimą prowadzi to do wzrostu rachunków za energię.
Zmniejszenie niepotrzebnych kosztów, nie kosztem wymiany powietrza, umożliwi odzysk ciepła w centralnych i lokalnych systemach wentylacyjnych. Do regeneracji energii cieplnej wykorzystywane są różne typy wymienników ciepła - rekuperatory.
W artykule szczegółowo opisano modele jednostek, ich cechy konstrukcyjne, zasady działania, zalety i wady. Podane informacje pomogą wybrać najlepszą opcję aranżacji systemu wentylacji.
Koncepcja odzysku: zasada działania wymiennika ciepła
Przetłumaczone z łaciny oznacza zwrot lub zwrot pieniędzy. Jeśli chodzi o reakcje wymiany ciepła, odzyskiwanie charakteryzuje się częściowym zwrotem energii wydatkowanej na przeprowadzenie działania technologicznego w celu zastosowania w tym samym procesie.
W systemie wentylacyjnym zasada odzysku ciepła jest używana do oszczędzania energii cieplnej.
Analogicznie chłodzenie jest odzyskiwane podczas upałów - ciepłe masy zasilające podgrzewają „wydobycie”, a ich temperatura spada.
Odzysk ciepła w systemach wentylacyjnych zmniejsza koszty ich utrzymania, utrzymując regulacyjną wymianę powietrza. 
Rozsądne jest użycie instalacji do odzyskiwania w zorganizowanych systemach wentylacyjnych z mechaniczną indukcją ruchu powietrza. 
Rekuperatory systemów wentylacyjnych znajdują się na poddaszu lub w oddzielnym pomieszczeniu gospodarczym, dzięki czemu dźwięk pracującego sprzętu nie koliduje z lokatorami domów, zwiedzającymi kompleksy sportowe i pracownikami warsztatów produkcyjnych 
Odzyskany przepływ powietrza z częścią zmieszanego z nim świeżego powietrza jest dostarczany do pomieszczeń przez kanał wentylacyjny 
Przy aranżacji pomieszczeń przemysłowych z obwodami wentylacyjnymi, przy jednoczesnym zachowaniu otrzymanego ciepła i dodaniu świeżego powietrza, urządzenie do obróbki przepływu jest instalowane w przestrzeni na poddaszu, kanały powietrzne są zawieszone pod sufitem 
Oprócz ponownego wykorzystania ciepła, wyposażenie systemu wentylacyjnego filtruje masę powietrza, usuwając z niego kurz i toksyczne składniki. 
Obecnie produkowane wymienniki ciepła są wyposażone w urządzenia zmniejszające zużycie energii, co znacznie zmniejsza zużycie energii. 
Odzyskiwanie to ekonomiczne rozwiązanie dla systemów wentylacji wymuszonej, ale jest używane tylko jako uzupełnienie. Główna objętość powietrza w zimnych miesiącach nadal obsługuje grzejnik
Proces odzyskiwania energii odbywa się w wymienniku ciepła. Urządzenie zapewnia obecność elementu wymiany ciepła i wentylatorów do pompowania wielokierunkowych strumieni powietrza. Do sterowania procesem i kontrolą stosuje się automatyzację jakości systemu zasilania powietrzem.
Konstrukcja została zaprojektowana w taki sposób, że strumienie zasilające i wydechowe znajdują się w oddzielnych przedziałach i nie mieszają się - odzyskiwanie ciepła odbywa się przez ściany wymiennika ciepła.
Zrozum i zrozum, czym jest wentylacja z odzyskiem, pomoże wizualny schemat cyrkulacji powietrza.
Przez kaptur w mokrych pomieszczeniach (toaleta, łazienka, kuchnia) wypływa powietrze wylotowe. Przed przejściem na emeryturę przechodzi przez wymiennik ciepła i pozostawia trochę ciepła. Dostarczane powietrze porusza się w przeciwnym kierunku, nagrzewa się i wchodzi do salonu (+)
Możliwość zastosowania wymiennika ciepła w wentylacji
Można mówić o celowości zorganizowania wentylacji rekuperacyjnej, oceniając skuteczność systemu i porównując jego zalety z wadami.
Część ciepła jest pobierana z powietrza wylotowego pobieranego na zewnątrz i przenoszona do wtryskiwanych świeżych strumieni skierowanych do pomieszczenia. Zmniejsza to straty ciepła nawet o 70% (+)
Potrzeba wykorzystania odzysku ciepła jest najbardziej istotna w budynkach z wymuszonym wylotem powietrza. Z reguły są to konstrukcje o niskiej inercji wznoszone z wykorzystaniem innowacyjnych technologii termoizolacyjnych (domy z płyt warstwowych, płyty z krzemianu gazowego, bloki piankowe).
W takich budynkach ściany akumulują się słabo, a naturalna wymiana powietrza jest nieskuteczna.
Jednak problemy z cyrkulacją powietrza są również charakterystyczne dla „tradycyjnych” konstrukcji z cegły i betonu. Obecność hermetycznych termoizolacyjnych okien PCV blokuje cyrkulację naturalnym impulsem - dopływ świeżego powietrza zatrzymuje się, a trakcja w kanale wentylacyjnym przewraca się lub dąży do zera.
Rozwiązaniem problemu „eurowindows” jest organizacja wymuszonej wentylacji. System przywraca wymianę powietrza, ale jednocześnie straty ciepła zwiększają się do 60%. I tutaj nie możemy obejść się bez odzysku ciepła.
Wydajność procesu wymiany wyrażona jest w procentach i pokazuje ilość ciepła wydalonego z powietrza wylotowego do ogrzania świeżego „napływu”
Wskaźnik efektywności odzysku ciepła z wentylacji:
- 0% - otwarte okno - ciepłe powietrze jest odprowadzane do atmosfery, a zimno dostaje się do środka, obniżając temperaturę w pomieszczeniu;
- 100% - powietrze nawiewane jest podgrzewane do temperatury „pracy” - technicznie niemożliwe do wykonania;
- 30-90% jest akceptowalnym parametrem, odzysk jest uważany za dobry z wydajnością 60% lub więcej, wydajność powyżej 80% jest doskonałą wymianą ciepła.
Wydajność systemu zależy od rodzaju wymiennika ciepła, wymiarów pomieszczenia i przepływu powietrza. W każdym razie zastosowanie wentylacji odzysku, nawet z wydajnością o 30% bardziej opłacalną niż jej brak. Oprócz znacznych oszczędności energii „regeneracja” ciepła poprawia ogólny mikroklimat w pomieszczeniu.
Wady stosowania wymiennika ciepła:
- Zmienność. Zakup sprzętu klimatycznego jest uzasadniony, jeżeli zużycie energii będzie znacznie mniejsze niż oszczędności po zainstalowaniu wymiennika ciepła.
- Kondensacja Z powodu różnicy temperatur na ściankach wymiennika ciepła może skraplać się wilgoć. W zimie istnieje szansa na oblodzenie, które jest obarczone gwałtownym spadkiem wydajności lub awarią wymiennika ciepła.
- Głośna praca. Niektóre modele w trakcie pracy emitują drona. Jeśli w ciągu dnia ten niedobór nie jest szczególnie zauważalny, w nocy hałas wywołuje dyskomfort. Rekuperatory z ulepszoną izolacją pracują cicho.
Wysoka inwestycja początkowa często staje się głównym argumentem przeciwko wentylacji efektywnej energetycznie.
Wskazane jest inwestowanie w system, który opłaca się w ciągu 5-8 lat. Należy zauważyć, że w celu utrzymania kompleksu trzeba będzie ponieść dodatkowe koszty, na przykład okresową wymianę wentylatorów
Cechy różnych typów wymienników ciepła
Konstrukcja wymiennika ciepła określa schemat przepływu chłodziwa, wydajność systemu wentylacji, klasę zużycia energii i koszt wyposażenia. Stosuje się pięć wariantów wymienników ciepła: lamelowe, obrotowe, cieplne, urządzenia komorowe i modele z pośrednim chłodziwem.
Płytowy wymiennik ciepła - prosta konstrukcja
Podstawą wymiennika ciepła jest hermetyczna komora z wieloma równoległymi kanałami. Kanały są oddzielone przegrodami - płyty przewodzące ciepło wykonane ze stali lub aluminium.
Płyty faliste (60-70 sztuk) są zgrupowane w jednym bloku, tak że uformowane kanały są usytuowane poprzecznie do siebie - wytworzona turbulencja poprawia przenoszenie ciepła (+)
Przepływy gazu poruszają się ku sobie, przecinają się w kasecie wymiennika ciepła, ale nie mieszają się. Wymiana ciepła odbywa się poprzez jednoczesne chłodzenie i ogrzewanie płyt z różnych stron.
Zalety krzyżowego wymiennika ciepła:
- łatwa instalacja i konfiguracja sprzętu;
- wyjątek od kontaktu mas powietrza;
- przystępne koszty i kompaktowe wymiary;
- brak części trących i ruchomych.
Wskaźnik efektywności waha się w przedziale 40-70%.
Główną wadą modelu lamelarnego jest osadzanie się kondensatu w kanale wylotowym i tworzenie się lodu w zimie. Aby rozmrozić urządzenie, przychodzący strumień jest przekierowywany w celu ominięcia wymiennika ciepła, a ciepły wyciek topi lód na płytach.
W trybie „odszraniania” energia nie jest zapisywana, a grzałki o mocy do 5 kW są wykorzystywane do ogrzewania przychodzącego powietrza. Średnia wydajność spada o 20% (+)
Istnieją dwa sposoby rozwiązania tego problemu:
- Podgrzać dopływający strumień powietrza do temperatury, w której wykluczone jest tworzenie się lodu.
- Rekuperator z płytkami chłonnymi. Materiał absorbuje wilgoć z mas powietrza odpadowego i przekazuje ją do nowo napływających strumieni.
Przy wyborze krzyżowego wymiennika ciepła należy wziąć pod uwagę cechy robocze płyt.
Ich cechy zależą od materiału produkcji:
- Folia aluminiowa - niedrogi koszt, ale ograniczona wydajność w zimie. Ponadto nie jest zalecany do pomieszczeń mieszkalnych z powodu osuszania powietrza. Modyfikacje z aluminiowym „wypełnieniem” - najlepsza opcja do wanien i basenów.
- Przegrody z tworzyw sztucznych - w cenie podobnej do wyrobów metalowych, ale wyróżniają się zwiększoną wydajnością pracy.
- Celulozowy wymiennik ciepła - zapobiega zamarzaniu i utrzymuje normalną wilgotność w pomieszczeniach.
Rekuperator higrocelulozowy jest najbardziej ekonomicznym i optymalnym urządzeniem do wentylacji budynków mieszkalnych.
Obrotowy wymiennik ciepła - wysoka wydajność systemu
Wymiennik ciepła ma postać cylindra wypełnionego falistymi metalowymi przekładkami. Gdy zespół bębna obraca się, ciepłe lub zimne strumienie powietrza naprzemiennie wchodzą do każdego przedziału.
Konstrukcja wirnikowego wymiennika ciepła: wał obrotowy i dwa kanały powietrzne. Jedna część wirnika jest podgrzewana przez „odprężanie”, bęben jest przewijany, a ciepło kierowane do zimnych mas skupionych w sąsiednim kanale (+)
Wydajność wymiany ciepła zależy od prędkości obrotowej wirnika, wydajność można regulować.
Argumenty „dla” obrotowego wymiennika ciepła:
- odzysk ciepła do 65-90%;
- efektywność energetyczna;
- częściowy zwrot wilgoci - możesz to zrobić bez nawilżacza;
- okres zwrotu - do 4 lat.
Pomimo wysokiej wydajności bębnowy wymiennik ciepła nie stał się liderem wśród podobnych instalacji.
Wady systemu wentylacyjnego:
- Wymieszaj zanieczyszczone powietrze z dopływem. Masa spalin i napływających naprzemiennie krąży w mikrokanałach, więc około 3–8% „pracy” powraca. Bęben często przenosi zapach wychodzącego powietrza.
- Złożoność projektu. Obracające się części wirnika wymagają regularnej konserwacji i okresowej wymiany. Ruchome elementy podczas pracy powodują hałas i wibracje.
- Wysoki koszt Cena za modele obrotowe jest wyższa niż za produkty lamelowe. Wynika to z zastosowania złożonej mechaniki w projektowaniu bębnowego wymiennika ciepła.
- Duże rozmiary. Montaż odbywa się w przestronnej komorze wentylacyjnej.
Ze względu na dużą objętość wirnika instalacja jest stosowana głównie w zakładach przemysłowych.
Aby zminimalizować mieszanie przepływu powietrza, rekuperatory wirnika są uzupełniane o sektory pośrednie - tutaj mikrokanały są wdmuchiwane świeżym powietrzem, które wraca z powrotem do okapu. Schemat minus - zmniejszona wydajność (+)
Powiązane wymienniki ciepła - model glikolowy
Jednostka odzysku ciepła z pośrednim czynnikiem chłodzącym jest często określana jako związane z wymiennikami ciepła lub jednostką glikolową ze względu na swoje cechy konstrukcyjne. Jest to jeden z najbardziej elastycznych systemów odzyskiwania ciepła. Jeden wymiennik ciepła rozbija się w kanale wlotowym, a drugi w wydechu.
W schemacie instalacji rurowej znajdują się: pompa obiegowa, zbiornik rozprężny, zawór powietrzny, sterownik, czujnik temperatury, zawór bezpieczeństwa, wskaźnik ciśnienia (+)
Zasada działania. Kompozycja glikolu krąży między wymiennikami ciepła. Temperatura czynnika chłodzącego wzrasta ze względu na podgrzany strumień spalin, a następnie energia cieplna jest przekazywana na świeże powietrze. Zamknięty system eliminuje mieszanie nadlatujących mas powietrza.
Cechy działania wymienników ciepła z chłodziwem:
- Wydajność - 45-55%;
- regulacja wydajności za pomocą pompy - wybrano prędkość ruchu przeciw zamarzaniu;
- możliwość umieszczenia przewodów powietrza nawiewanego i wywiewanego zdalnie od siebie (do 800 m);
- montaż wymiennika ciepła odbywa się pionowo lub poziomo;
- w silnych mrozach pojawia się powierzchnia zamarzającego wymiennika ciepła - lód; użycie środka zapobiegającego zamarzaniu umożliwia pracę rekuperatora bez odszraniania;
- okres zwrotu systemu wynosi do 2 lat;
- Dozwolone jest połączenie 1 kaptura i kilku dopływów lub odwrotnie.
Objętość powietrza usuniętego i wstrzykniętego powinna być w przybliżeniu równa. Takie wymienniki ciepła są zwykle stosowane, jeśli przepływ jest toksyczny lub silnie zanieczyszczony, gdy przepływy mieszające są niedopuszczalne.
Węzeł komorowy - uniwersalność zastosowania
Konstrukcyjnie, komorowy wymiennik ciepła jest zamkniętym pudełkiem podzielonym wewnątrz ruchomej przepustnicy. Otwarta przegroda określa działanie wymiennika ciepła.
Wypływ przebiega wzdłuż jednego kanału, a dopływ wchodzi do drugiej komory. W wymienniku ciepła ciepłe masy ogrzewają ściany pierwszego przedziału. Po chwili klapa porusza się i przepływ powietrza zmienia kierunek.
W rezultacie dopływ porusza się wzdłuż ciepłych ścian pierwszego kanału powietrznego, a „rozpracowywanie” ogrzewa powierzchnię drugiej komory. W pewnym momencie partycja powraca i cykl się powtarza.
Zalety komory wymiennika ciepła:
- Wydajność - 80-90%;
- w połączeniu z wysokiej jakości izolacją termiczną koszty ogrzewania są zminimalizowane;
- łatwość instalacji - przy wyborze parametrów urządzenia wentylacyjnego potrzebna będzie pomoc specjalistów;
- zachowanie poziomów wilgotności;
- zamrażanie systemu jest wykluczone.
Komorowy wymiennik ciepła jest doskonałym rozwiązaniem dla regionów, w których w ciągu długiego okresu czasu występuje znaczna nierównowaga między temperaturą wewnątrz i na zewnątrz.
Do wad jednostki odzysku ciepła należą:
- potrzeba regularnej konserwacji ruchomych części;
- nadciągające strumienie powietrza są częściowo mieszane - zapachy i zanieczyszczenia mogą płynąć z powrotem do budynku.
Aby zmniejszyć mieszanie, system jest wyposażony w element filtrujący. Powietrze staje się czystsze, ale spada wydajność rekuperatora.
Rury cieplne - zamknięty system wymiany ciepła
Rekuperator składa się z różnych rur miedzianych lub aluminiowych wypełnionych substancjami lotnymi, takimi jak freon. Zasada działania rurowego wymiennika ciepła opiera się na procesach fizycznych - zmianie stanu substancji po podgrzaniu.
Termotuba jest umieszczona pionowo - dolny koniec wymiennika ciepła w kanale wylotowym, a górna - w kanale wlotowym. Wychodzące płynie wokół końca rury - freon nagrzewa się, wrze i odparowuje (+)
Gaz unosi się i uwalnia energię cieplną do dopływu, po czym freon jest skraplany i spływa w dół wymiennika ciepła. Cykl termiczny powtarza się w okręgu.
Charakterystyka techniczna i eksploatacyjna rurowego wymiennika ciepła:
- wydajność urządzenia - do 65%;
- cicha praca z powodu braku ruchomych części;
- prostota konstrukcji i prostota konserwacji;
- kompaktowość - małe wymiary i niska waga;
- niezależność energetyczna - płyn chłodzący krąży naturalnie;
Ważną zaletą jest to, że przepływ powietrza i przepływ powrotny nie są mieszane.
Słabe strony rur cieplnych:
- wysoki poziom wydajności uzyskuje się przy wąskim zakresie temperatur - przy ostrym przegrzaniu cały freon odparowuje, a przy niewystarczającym ogrzewaniu szybkość parowania zmniejsza się;
- rury o niskiej wytrzymałości - zmiana kształtu lub obniżenie ciśnienia zmniejsza wydajność sprzętu.
Rurowe wymienniki ciepła są stosowane w budownictwie prywatnym, w budynkach administracyjnych, biurowych i małych obszarach przemysłowych.
Sposoby organizowania wentylacji rekuperacyjnej
Powrót do zdrowia następuje na jeden ze sposobów: scentralizowany i zdecentralizowany. W pierwszym przypadku strumienie wentylacyjne z całego pomieszczenia przechodzą przez wymiennik ciepła, w drugim przypadku - z jednego pomieszczenia.
Centralny kompleks - centrala wentylacyjna
Scentralizowany system jest rozliczany na etapie budowy lub modernizacji kapitału systemu wentylacji.
Wybrano wymuszoną jednostkę zasilania i wydechu (PVU) z wbudowanym rekuperatorem. Główne kryterium wyboru - ogólna wydajność kompleksu w oparciu o całą objętość powietrza w strukturze (+)
PVU z wymiennikiem ciepła zapewnia wystarczającą wymianę powietrza nawet w domach z hermetycznymi oknami. Jednocześnie przepływ powietrza jest równomiernie rozłożony, bez tworzenia przeciągów.
Kompleksowe centrale wentylacyjne typu monoblok wyposażone są w:
- wentylatory - całodobowa dostawa czystego powietrza i uwalnianie strumieni nasyconych dwutlenkiem węgla;
- grzejniki - dopływ wstępnego ogrzewania;
- filtry - pył zatrzymujący i mikrocząstki;
- rekuperator - można stosować różne rodzaje roślin.
Funkcjonalność niektórych PWU została rozszerzona o timer opóźnienia, regulator mocy, czujniki poziomu wilgotności i tak dalej.
Obudowa modeli monoblokowych pokryta jest materiałem tłumiącym hałas, dzięki czemu praca PWU staje się bardzo cicha. Możliwe są pionowe, poziome i podwieszane wersje urządzeń wentylacyjnych.
Sprawdzone okazały się monobloki PVU produkcji Vents (Ukraina), Dantherm (Dania), Daikin (Japonia), Dantex (Anglia).
Jednostki lokalne - dodatek do istniejącego systemu wentylacji
W celu przywrócenia cyrkulacji mas powietrza w obsługiwanym pomieszczeniu odpowiednie będą zdecentralizowane napływy z odzyskiem ciepła.
Wpadają na fasadę budynku lub są montowane przez okno. Ich głównym zadaniem jest poprawa wentylacji w domu.
Wentylator i płytowy wymiennik ciepła są dostarczane w lokalnych rekuperatorach. „Tuleja” filtra powietrza jest izolowana materiałem tłumiącym hałas. Jednostka sterująca kompaktowego urządzenia wentylacyjnego znajduje się na ścianie wewnętrznej.
Cechy zdecentralizowanych systemów wentylacyjnych z rekuperacją:
- Wydajność - 60-96%;
- niska wydajność - urządzenia są przeznaczone do wymiany powietrza w pomieszczeniach do 20-35 metrów kwadratowych;
- przystępny koszt i szeroka gama jednostek, od konwencjonalnych zaworów ściennych po modele zautomatyzowane z wielostopniowym systemem filtracji i możliwością regulacji wilgotności;
- łatwość instalacji - do uruchomienia nie jest wymagana instalacja kanałowa, można samodzielnie zainstalować zawór ścienny.
Popularni producenci lokalnych rekuperatorów: Prana (Ukraina), O.Erre (Włochy), Blizzard (Niemcy), Vents (Ukraina), Aerovital (Niemcy).
Ważne kryteria wyboru gniazdka ściennego: dopuszczalna grubość ścianki, pojemność, wydajność wymiennika ciepła, średnica kanału powietrza i temperatura tłoczonego medium
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Porównanie pracy wentylacji naturalnej i systemu wymuszonego odzyskiwania:
Zasada działania scentralizowanego wymiennika ciepła, obliczanie wydajności:
Projekt i działanie zdecentralizowanego wymiennika ciepła na przykładzie zaworu ściennego Prana:
Dzięki systemowi wentylacji z pomieszczenia zajmuje około 25-35% ciepła. Aby zmniejszyć straty i efektywny odzysk ciepła, stosuje się rekuperatory. Sprzęt klimatyczny pozwala na wykorzystanie energii masy odpadowej do ogrzania napływającego powietrza.
Czy jest coś do uzupełnienia lub masz jakieś pytania dotyczące pracy różnych wentylacyjnych wymienników ciepła? Proszę zostawić komentarze do publikacji, podzielić się doświadczeniem z obsługi takich obiektów. Formularz do komunikacji znajduje się w dolnym bloku.