Wärmerückgewinnung in Lüftungssystemen: Funktionsprinzip und Optionen

Bei der Belüftung aus dem Raum wird nicht nur die Abluft genutzt, sondern auch ein Teil der Wärmeenergie. Im Winter führt dies zu einem Anstieg der Energiekosten.

Um unnötige Kosten unbeschadet des Luftaustauschs zu reduzieren, ermöglicht die Wärmerückgewinnung in zentralen und lokalen Lüftungssystemen. Zur Rückgewinnung von Wärmeenergie werden verschiedene Arten von Wärmetauschern verwendet - Rekuperatoren.

Der Artikel beschreibt detailliert die Modelle von Einheiten, ihre Konstruktionsmerkmale, Funktionsprinzipien, Vor- und Nachteile. Die bereitgestellten Informationen helfen bei der Auswahl der besten Option für die Anordnung des Lüftungssystems.

Das Konzept der Rückgewinnung: das Funktionsprinzip des Wärmetauschers

Aus dem Lateinischen übersetzt bedeutet Wiederherstellung eine Rückerstattung oder eine Rückgabe. In Bezug auf Wärmeaustauschreaktionen wird die Rückgewinnung als teilweise Rückgewinnung von Energie charakterisiert, die für die Durchführung einer technologischen Maßnahme zum Zweck der Anwendung im selben Verfahren aufgewendet wird.

In Belüftungssystem Das Prinzip der Rückgewinnung wird verwendet, um Wärmeenergie zu sparen.

Analog dazu wird die Kühlung bei heißem Wetter wiederhergestellt - warme Versorgungsmassen erwärmen den Ausgang „trainieren“ und ihre Temperatur sinkt.

Der Energierückgewinnungsprozess wird in einem Rückgewinnungswärmetauscher durchgeführt. Das Gerät sorgt für das Vorhandensein eines Wärmeaustauschelements und von Ventilatoren zum Pumpen multidirektionaler Luftströme. Ein automatisches System steuert den Prozess und die Qualität der Luftversorgung.

Die Konstruktion ist so konzipiert, dass sich die Zu- und Abluftströme in getrennten Abteilen befinden und sich nicht vermischen. Die Wärmerückgewinnung erfolgt durch die Wände des Wärmetauschers.

Verstehe und verstehe was ist erholte Belüftung Ein klares Diagramm der Luftzirkulation hilft.

Durch die Hauben in feuchten Räumen (Toilette, Bad, Küche) tritt Abluft aus. Vor dem Verlassen durchläuft es den Wärmetauscher und verlässt einen Teil der Wärme. Die zugeführte Luft bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, erwärmt sich und gelangt in die Wohnzimmer (+)

Zweckmäßigkeit eines Rekuperators bei der Belüftung

Es ist möglich, über die Machbarkeit einer regenerativen Beatmung zu sprechen, indem die Wirksamkeit des Systems bewertet und seine Vor- und Nachteile verglichen werden.

Ein Teil der Wärme wird der angesaugten Abluft entzogen und auf die eingespritzten frischen Düsen im Raum übertragen. Dadurch können Sie den Wärmeverlust um bis zu 70% reduzieren (+)

Die Notwendigkeit der Wärmerückgewinnung ist in Gebäuden mit Zwangsluftaustritt am relevantesten. In der Regel handelt es sich dabei um Gebäude mit geringer Trägheit, die mit innovativen wärmeisolierenden Technologien errichtet wurden (Häuser aus Sandwichelementen, Gassilikatplatten, Schaumstoffblöcken).

In solchen Gebäuden speichern die Wände die Wärme nicht gut und der natürliche Luftaustausch ist unwirksam.

Probleme mit der Luftzirkulation sind jedoch auch charakteristisch für „traditionelle“ Gebäude aus Ziegeln und Beton. Das Vorhandensein dichter wärmeisolierender PVC-Fenster blockiert die Zirkulation mit einem natürlichen Drang - der Frischluftstrom stoppt und Lüftungskanal kippt oder tendiert zu Null.

Die Lösung für das Euro-Fenster-Problem ist die Organisation der Zwangsbelüftung. Das System stellt den Luftaustausch wieder her, gleichzeitig steigt der Wärmeverlust auf 60%. Und hier kann man nicht auf Wärmerückgewinnung verzichten.

Die Effizienz des Austauschprozesses wird als Prozentsatz ausgedrückt und zeigt die Wärmemenge, die aus der Abluft abgegeben wird, um den frischen „Zufluss“ zu erwärmen.

Der Wirkungsgrad der Lüftungswärmerückgewinnung:

• 0% - offenes Fenster - warme Luft wird in die Atmosphäre entfernt und kalte Luft dringt ein, wodurch die Temperatur in den Raum gesenkt wird;
• 100% - die Zuluft wird auf die Temperatur des "Abgases" erwärmt - technisch unmöglich umzusetzen;
• 30-90% - Ein akzeptabler Parameter. Die Rückgewinnung wird mit einem Wirkungsgrad von 60% oder mehr und einem Wirkungsgrad von über 80% als gut angesehen. - Hervorragende Wärmeübertragung.

Die Wirksamkeit des Systems hängt von der Art des Rekuperators, den Abmessungen des Raums und dem Luftstrom ab. In jedem Fall ist die Verwendung einer regenerativen Beatmung auch bei einem Wirkungsgrad von 30% rentabler als deren Fehlen. Neben erheblichen Einsparungen bei den Energieressourcen verbessert die „Wärmerückgewinnung“ das gesamte Mikroklima in Innenräumen.

Nachteile der Verwendung eines Wärmetauschers:

1. Volatilität. Der Kauf von HLK-Anlagen ist gerechtfertigt, wenn der Energieverbrauch nach der Installation des Wärmetauschers deutlich unter den Einsparungen liegt.
2. Kondensation Aufgrund des Temperaturunterschieds kann Feuchtigkeit an den Wänden des Wärmetauschers kondensieren. Im Winter besteht die Möglichkeit einer Vereisung, die mit einer raschen Abnahme des Wirkungsgrads oder einem Ausfall des Wärmetauschers behaftet ist.
3. Laute Arbeit. Einige Modelle geben während des Betriebs Brummen ab. Wenn dieser Nachteil tagsüber nicht besonders auffällt, ist der Lärm nachts unangenehm. Rekuperatoren mit verbesserter Isolierung sind leise.

Hohe Anfangsinvestitionen werden häufig zum Hauptargument gegen energieeffiziente Lüftung.

Es ist ratsam, in ein System zu investieren, das sich innerhalb von 5-8 Jahren auszahlt. Bitte beachten Sie, dass Sie für die Wartung des Komplexes zusätzliche Kosten tragen müssen, z. B. den regelmäßigen Austausch der Lüfter

Merkmale verschiedener Arten von Wärmetauschern

Die Konstruktion des Rekuperators bestimmt das Strömungsmuster des Kühlmittels, den Wirkungsgrad des Lüftungssystems, die Energieklasse und die Kosten der Ausrüstung. Es werden fünf Arten von Wärmetauschern verwendet: Platten-, Dreh-, Wärmerohr-, Kammervorrichtungen und Modelle mit einem Zwischenwärmeträger.

Lamellenrekuperator - Einfachheit des Designs

Die Basis des Wärmetauschers ist eine abgedichtete Kammer mit vielen parallelen Kanälen. Die Kanäle sind durch Trennwände voneinander getrennt - wärmeleitende Platten aus Stahl oder Aluminium.

Wellenförmige Platten (60-70 Stück) sind in einem Block zusammengefasst, so dass die gebildeten Kanäle kreuzweise zueinander angeordnet sind - erzeugte Turbulenzen verbessern die Wärmeübertragung (+)

Die Gasströme bewegen sich aufeinander zu, schneiden sich in der Kassette des Rekuperators, vermischen sich aber nicht. Der Wärmeaustausch erfolgt durch gleichzeitiges Abkühlen und Erhitzen der Platten von verschiedenen Seiten.

Vorteile des Kreuzwärmetauschers:

• einfache Installation und Konfiguration der Ausrüstung;
• Ausschluss des Kontakts von Luftmassen;
• erschwingliche Kosten und kompakte Abmessungen;
• Mangel an Reib- und beweglichen Teilen.

Der Leistungsindikator variiert im Bereich von 40-70%.

Der Hauptnachteil des Plattenmodells ist die Ablagerung von Kondenswasser im Abgaskanal und die Eisbildung im Winter. Um das Gerät abzutauen, wird der ankommende Strom umgeleitet, um den Wärmetauscher zu umgehen, und der warme abgehende Strom schmilzt das Eis auf den Platten.

Im „Abtaumodus“ erfolgt keine Energieeinsparung, zum Erhitzen der einströmenden Luft werden Lufterhitzer mit einer Leistung von bis zu 5 kW eingesetzt. Der Durchschnittswert des Wirkungsgrades sinkt um 20% (+)

Es gibt zwei Möglichkeiten, um das Problem zu lösen:

1. Vorwärmen des einströmenden Luftstroms auf eine Temperatur, bei der eine Eisbildung ausgeschlossen ist.
2. Rekuperator mit hygroskopischen Celluloseplatten. Das Material nimmt Feuchtigkeit aus den Abluftmassen auf und überträgt sie auf die ankommenden Ströme.

Bei der Auswahl eines Kreuzaustauschers sollten die Betriebseigenschaften der Platten berücksichtigt werden.

Ihre Eigenschaften hängen vom Herstellungsmaterial ab:

1. Aluminiumfolie - erschwingliche Kosten, aber begrenzte Leistung im Winter. Darüber hinaus wird es wegen der Lufttrocknung nicht für Wohngebäude empfohlen. Modifikationen mit Aluminium "Füllung" - die beste Option für Bäder und Pools.
2. Trennwände aus Kunststoff - im Preis ähnlich wie Metallprodukte, unterscheiden sich jedoch in der verbesserten Arbeitseffizienz.
3. Zellulosewärmetauscher - Verhindern Sie das Einfrieren und halten Sie den normalen Feuchtigkeitsgehalt in Innenräumen aufrecht.

Der Hygrocellulose-Rekuperator ist der wirtschaftlichste und optimalste für die Belüftung von Wohngebäuden.

Rotationsrekuperator - hohe Systemeffizienz

Der Wärmetauscher liegt in Form eines Zylinders vor, der mit Wellblechschichten gefüllt ist. Während sich das Schlagzeug dreht, treten abwechselnd warme oder kalte Luftstrahlen in jedes Fach ein.

Rotationswärmetauscher-Design: Rotationswelle und zwei Luftkanäle. Ein Abschnitt des Rotors wird durch „Bergbau“ erwärmt, die Trommel rollt und die Wärme wird auf die im Nachbarkanal konzentrierten kalten Massen umgeleitet (+)

Die Wärmeübertragungseffizienz wird durch die Rotordrehzahl bestimmt, die Effizienz kann eingestellt werden.

Argumente "für" Rotationsrekuperator:

• Wärmerückgewinnung bis zu 65-90%;
• Rentabilität Stromverbrauch;
• teilweise Feuchtigkeitsausgleich - Sie können auf einen Luftbefeuchter verzichten;
• Amortisationszeit - bis zu 4 Jahre.

Trotz seines hohen Wirkungsgrades wurde der Trommelwärmetauscher unter ähnlichen Anlagen nicht führend.

Nachteile des Lüftungssystems:

1. Eine Mischung aus verschmutzter Luft in den Zustrom. Durch die Mikrokanäle zirkulieren Abgas- und Versorgungsmassen abwechselnd, so dass etwa 3-8% des „Workouts“ zurückgeführt werden. Die Trommel vermittelt oft den Geruch von Abluft.
2. Die Komplexität des Designs. Rotierende Teile des Rotors müssen regelmäßig gewartet und regelmäßig ausgetauscht werden. Bewegliche Elemente geben während des Betriebs Geräusche und Vibrationen ab.
3. Hohe Kosten. Der Preis für Rotationsmodelle ist höher als für Plattenprodukte. Dies ist auf die Verwendung komplexer Mechaniken bei der Konstruktion des Trommelwärmetauschers zurückzuführen.
4. Große Größen. Die Installation erfolgt in einer geräumigen Lüftungskammer.

Aufgrund der Sperrigkeit werden Rotoranlagen hauptsächlich in Industrieunternehmen eingesetzt.

Um die Vermischung der Luftströme zu minimieren, werden Rotationsrekuperatoren durch Zwischensektoren ergänzt - hier werden Mikrokanäle mit Frischluft geblasen, die in die Abzugshaube eintritt. Das Minus des Schemas ist eine Abnahme der Effizienz (+)

Gebundene Wärmetauscher - Glykolmodell

Aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale wird eine Rückgewinnungseinheit mit einem Zwischenkühlmittel häufig als gekoppelte Wärmetauscher oder Glykoleinheit bezeichnet. Dies ist eines der flexibelsten Wärmerückgewinnungssysteme. Ein Wärmetauscher stößt in den Versorgungskanal und der zweite in den Auspuff.

In dem Rohrleitungsschema gibt es: eine Umwälzpumpe, einen Ausgleichsbehälter, ein Luftventil, eine Steuerung, einen Temperatursensor, ein Sicherheitsventil, eine Druckanzeige (+)

Arbeitsprinzip. Die Glykolzusammensetzung zirkuliert zwischen den Wärmetauschern. Die Temperatur des Kühlmittels steigt aufgrund des erhitzten entfernten Stroms an, und dann wird die Wärmeenergie an frische Luft übertragen. Ein geschlossenes System verhindert das Mischen entgegenkommender Luftmassen.

Merkmale der Arbeit von Wärmetauschern mit einem Kühlmittel:

• Wirkungsgrad - 45-55%;
• Wirkungsgradeinstellung mit Hilfe einer Pumpe - die Geschwindigkeit der Frostschutzbewegung wird gewählt;
• die Fähigkeit, Zulauf- und Abluftkanäle voneinander entfernt zu platzieren (bis zu 800 m);
• Der Rekuperator ist vertikal oder horizontal montiert.
• bei starkem Frost gefriert die Oberfläche des Abwärmetauschers - Eis tritt auf; Durch die Verwendung von Frostschutzmitteln können Sie den Rekuperator ohne Auftauen betreiben.
• Amortisationszeit des Systems - bis zu 2 Jahre;
• Eine Kombination aus 1 Haube und mehreren Zuflüssen oder umgekehrt ist akzeptabel.

Das Volumen der Abluft und der Ansaugluft sollte ungefähr gleich sein. Solche Rekuperatoren werden normalerweise verwendet, wenn der Zufluss giftig oder stark verunreinigt ist, wenn Mischströme nicht akzeptabel sind.

Kammermontage - Vielseitigkeit

Strukturell ist der Kammerwärmetauscher ein geschlossener Kasten, der innen durch einen beweglichen Dämpfer getrennt ist. Die öffnende Trennwand bestimmt den Betrieb des Rekuperators.

Der Abfluss verläuft entlang eines Kanals und der Zufluss tritt in die zweite Kammer ein. Im Wärmetauscher erwärmen die warmen Massen die Wände des ersten Abteils. Nach einer Weile bewegt sich die Klappe und der Luftstrom ändert die Richtung

Infolgedessen bewegt sich der Zufluss entlang der warmen Wände des ersten Kanals, und der „Bergbau“ erwärmt die Oberfläche der zweiten Kammer. In einem bestimmten Moment wird die Partition zurück und der Zyklus wiederholt sich.

Vorteile der Kammerwärmetauschereinheit:

• Wirkungsgrad - 80-90%;
• In Verbindung mit einer hochwertigen Wärmedämmung werden die Heizkosten minimiert.
• Einfache Installation - Bei der Auswahl der Parameter der Lüftungsinstallation wird die Hilfe von Spezialisten benötigt.
• Erhaltung der Luftfeuchtigkeit;
• Einfrieren des Systems ist ausgeschlossen.

Ein Kammerrekuperator ist eine hervorragende Option für Regionen, in denen über einen langen Zeitraum des Jahres ein erhebliches Ungleichgewicht zwischen Innen- und Außentemperaturen besteht.

Die Nachteile der Wärmerückgewinnungseinheit umfassen:

• die Notwendigkeit einer regelmäßigen Wartung beweglicher Teile;
• entgegenkommende Luftstrahlen vermischen sich teilweise - Gerüche und Verunreinigungen können in das Gebäude zurückfließen.

Um die Mischung zu reduzieren, ist das System ausgestattet Filterelement. Die Luft wird sauberer, aber der Wirkungsgrad des Rekuperators nimmt ab.

Heatpipes - geschlossenes Wärmetauschersystem

Der Rekuperator besteht aus vielen Kupfer- oder Aluminiumrohren, die mit einem flüchtigen Material wie Freon gefüllt sind. Das Funktionsprinzip eines Rohrwärmetauschers basiert auf physikalischen Prozessen - einer Änderung des Zustands eines Stoffes beim Erhitzen.

Das Wärmerohr ist vertikal angeordnet - das untere Ende des Wärmetauschers im Abluftkanal und das obere Ende im Zuluftkanal. Abgehende Ströme um das Ende der Röhre - Freon erwärmt sich, kocht und verdunstet (+)

Das Gas steigt auf und gibt Wärmeenergie an den Einstrom ab, wonach das Freon kondensiert und den Rekuperator hinunterfließt. Der Wärmezyklus wird im Kreis wiederholt.

Technische und betriebliche Eigenschaften des Rohrwärmetauschers:

• Geräteeffizienz - bis zu 65%;
• geräuschloser Betrieb aufgrund des Fehlens beweglicher Elemente;
• Einfachheit des Designs und unprätentiöse im Dienst;
• Kompaktheit - kleine Abmessungen und geringes Gewicht;
• Energieunabhängigkeit - das Kühlmittel zirkuliert auf natürliche Weise;

Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die Luftströme von Zu- und Rücklauf nicht gemischt werden.

Schwächen von Heatpipes:

• hohe Effizienz erreicht mit einem engen Temperaturbereich - bei plötzlicher Überhitzung verdampft das gesamte Freon und bei unzureichender Erwärmung verlangsamt sich die Verdampfungsrate;
• geringe Rohrfestigkeit - Eine Formänderung oder Druckentlastung verringert die Leistung des Geräts.

Rohrrekuperatoren werden im privaten Bauwesen, in Verwaltungsgebäuden, Bürogebäuden und kleinen Industriegebieten eingesetzt.

Methoden zur Organisation der regenerativen Beatmung

Die Wiederherstellung erfolgt auf eine der folgenden Arten: zentral und dezentral. Im ersten Fall strömen die Lüftungsströme aus dem gesamten Raum durch den Wärmetauscher, im zweiten aus einem Raum.

Zentraler Komplex - Lüftungsgerät

Ein zentrales System wird bereits im Bau oder bei einer umfassenden Modernisierung des Lüftungssystems ausgestattet.

Es wird eine Zwangsluft- und Abgasanlage (PVU) mit eingebautem Rekuperator ausgewählt. Das Hauptauswahlkriterium ist die Gesamtleistung des Komplexes basierend auf dem gesamten Luftvolumen in der Struktur (+)

Die PVU mit Rekuperator sorgt auch in Häusern mit abgedichteten Fenstern für ausreichenden Luftaustausch. Gleichzeitig werden die Luftströme gleichmäßig verteilt, ohne dass Zugluft entsteht.

Integriert Druckluft- und Abgasanlagen Monoblock-Typ ausgestattet mit:

• Fans - Versorgung mit sauberer Luft rund um die Uhr und Emission von mit Kohlendioxid gesättigten Düsen;
• Heizungen - Vorheizen des Zuflusses;
• Filter - Staub und Mikropartikel zurückhalten;
• Rekuperator - Es können verschiedene Arten von Installationen verwendet werden.

Die Funktionalität einiger PVUs wird durch einen Verzögerungszeitgeber, einen Leistungsregler, Feuchtigkeitssensoren usw. erweitert.

Der Fall von Monoblock-Modellen ist mit schallabsorbierendem Material abgedeckt, so dass der Betrieb der PVU sehr leise wird. Vertikale, horizontale und hängende Versionen von Lüftungsgeräten sind möglich

Bewährte rekuperative Monoblock-PVU-Produktion: Lüftungsschlitze (Ukraine) Dantherm (Dänemark) "Daikin" (Japan) "Dantex" (England).

Lokale Einheiten - Ergänzung zum bestehenden Lüftungssystem

Zur Wiederherstellung der Luftmassenzirkulation in einem Operationssaal sind dezentrale Lufteinlässe mit Wärmerückgewinnung geeignet.

Sie krachen gegen die Fassade des Gebäudes oder werden durch ein Fenster montiert. Ihr Hauptziel ist es, sich zu verbessern Belüftung versorgen im Haus.

In lokalen Rekuperatoren sind ein Ventilator und ein Plattenwärmetauscher vorgesehen. Die "Hülse" des Einlasses ist mit schallabsorbierendem Material isoliert. Das Steuergerät für kompakte Lüftungsgeräte befindet sich an der Innenwand

Merkmale dezentraler Lüftungssysteme mit Rückgewinnung:

• Effizienz – 60-96%;
• geringe Produktivität - Geräte sind für den Luftaustausch in Räumen von bis zu 20-35 m² ausgelegt.
• erschwingliche Kosten und eine große Auswahl an Einheiten, angefangen von herkömmlichen Wandventilen bis hin zu automatisierten Modellen mit einem mehrstufigen Filtersystem und der Möglichkeit, die Luftfeuchtigkeit einzustellen;
• einfache Installation - Für die Inbetriebnahme sind keine Leitungen erforderlich. Wandventil einbauen Du kannst es selbst machen.

Beliebte Hersteller lokaler Rekuperatoren: Prana (Ukraine) O.erre (Italien), Schneesturm (Deutschland), Lüftungsschlitze (Ukraine) Aerovital (Deutschland).

Wichtige Kriterien für die Auswahl eines Wandeinlasses: zulässige Wandstärke, Produktivität, Rekuperatoreffizienz, Durchmesser des Luftkanals und Temperatur des gepumpten Mediums

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Vergleich von natürlicher Belüftung und Zwangssystem mit Erholung:

Das Funktionsprinzip eines zentralen Wärmetauschers, Berechnung des Wirkungsgrades:

Entwurf und Betrieb eines dezentralen Wärmetauschers am Beispiel des Prana-Wandventils:

Etwa 25-35% der Wärme verlassen den Raum durch das Lüftungssystem. Rekuperatoren werden verwendet, um Verluste und eine effiziente Wärmerückgewinnung zu reduzieren. Mit Klimaanlagen können Sie die Energie der verbrauchten Massen nutzen, um die einströmende Luft zu erwärmen.

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