Povrat topline u ventilacijskim sustavima: princip rada i opcije

U procesu ventilacije iz prostorije ne koristi se samo ispušni zrak, već i dio toplinske energije. Zimi to dovodi do povećanja računa za energiju.

Da bi se smanjili nepotrebni troškovi, ne dovodeći u pitanje izmjenu zraka, omogućit će se povrat topline u centraliziranim i lokalnim ventilacijskim sustavima. Za obnavljanje toplinske energije koriste se različite vrste izmjenjivača topline - rekuperatori.

U članku su detaljno opisani modeli jedinica, njihove značajke dizajna, principi rada, prednosti i nedostaci. Navedene informacije pomoći će vam u odabiru najbolje opcije za uređenje ventilacijskog sustava.

Koncept povrata: načelo rada izmjenjivača topline

U prijevodu s latinskog, oporavak znači povrat ili povrat. S obzirom na reakcije izmjene topline, oporavak je okarakteriziran kao djelomični povrat energije potrošene na obavljanje tehnološke radnje u svrhu primjene u istom procesu.

ventilacijski sustav Princip obnavljanja koristi se za uštedu toplinske energije.

Po analogiji, hlađenje se obnavlja po vrućem vremenu - tople opskrbne mase zagrijavaju izlaz „radeći“, a njihova temperatura opada.

Postupak povrata energije provodi se u obnovljivom izmjenjivaču topline. Uređaj predviđa prisustvo elementa izmjene topline i ventilatora za pumpanje višesmjernih strujanja zraka. Automatski sustav koristi se za kontrolu procesa i kontrolu kvalitete dovoda zraka.

Dizajn je dizajniran tako da se dovodni i ispušni protoci nalaze u zasebnim odjeljcima i ne miješaju se - obnavljanje topline provodi se kroz stijenke izmjenjivača topline.

Shvatite i shvatite što je obnovljena ventilacija jasan dijagram cirkulacije zraka pomoći će.

Kroz kapuljače u vlažnim prostorijama (toalet, kupaonica, kuhinja) dolazi do izljeva ispušnog zraka. Prije odlaska prolazi kroz izmjenjivač topline i ostavlja dio topline. Dovedeni zrak kreće se u suprotnom smjeru, zagrijava se i ulazi u dnevne sobe (+)

Isključivost rekuperatora u ventilaciji

O izvedivosti uređenja regenerativne ventilacije moguće je razgovarati procjenom učinkovitosti sustava i usporedbom njegovih prednosti s nedostacima.

Dio topline oduzima se ispušni zrak i odvodi se u ubrizgane svježe mlazove usmjerene unutar prostorije. To vam omogućuje smanjenje gubitka topline do 70% (+)

Potreba za korištenjem rekuperacije topline najrelevantnija je u zgradama s prisilnim ispuhom zraka. U pravilu, to su građevine niske inercije izgrađene inovativnim tehnologijama toplinske izolacije (kuće izrađene od sendvič ploča, plinske silikatne ploče, blokovi od pjene).

U takvim zgradama zidovi ne akumuliraju toplinu, a prirodna izmjena zraka nije učinkovita.

Međutim, problemi s cirkulacijom zraka karakteristični su i za "tradicionalne" zgrade od opeke i betona. Prisutnost tijesnih toplinski izoliranih PVC prozora blokira cirkulaciju s prirodnim nagonom - protok svježeg zraka se zaustavlja i nagib ventilacijskog kanala ili teži nuli.

Rješenje problema Euro-prozora je organizacija prisilne ventilacije. Sustav obnavlja razmjenu zraka, ali istodobno se gubici topline povećavaju na 60%. A ovdje ne možete bez termičkog oporavka.

Učinkovitost postupka razmjene izražena je u postocima i pokazuje količinu topline potrošene iz ispušnog zraka za zagrijavanje svježeg "priljeva".

Faktor učinkovitosti obnove topline ventilacije:

• 0% - otvoreni prozor - topli zrak se uklanja u atmosferu, a hladan zrak ulazi unutra, snižavajući temperaturu u sobi;
• 100% - dovodni zrak se zagrijava na temperaturu "ispuha" - tehnički je nemoguće provesti;
• 30-90% - prihvatljiv parametar, oporavak se smatra dobrim s učinkovitošću od 60% ili većom, s efikasnošću većom od 80% - izvrsnim prijenosom topline.

Učinkovitost sustava ovisi o vrsti rekuperatora, dimenzijama prostorije i protoku zraka. U svakom slučaju, uporaba regenerativne ventilacije čak i s učinkovitošću od 30% je isplativija od njezine odsutnosti. Pored značajnih ušteda energije, „obnavljanje topline“ poboljšava cjelokupnu mikroklimu u zatvorenom.

Nedostaci uporabe izmjenjivača topline:

1. Volatilnost. Kupnja HVAC opreme opravdana je ako je potrošnja energije nakon instalacije izmjenjivača topline znatno manja od njene uštede.
2. Kondenzacija. Zbog temperaturne razlike, vlaga se može kondenzirati na zidovima izmjenjivača topline. Zimi postoji mogućnost zaleđivanja, što je prepuno brzom smanjenju učinkovitosti ili kvaru izmjenjivača topline.
3. Bučan rad. Neki modeli emitiraju šum tijekom rada. Ako tijekom dana ovaj nedostatak nije osobito uočljiv, noću je buka neugodna. Rekuperatori s poboljšanom izolacijom su tihi.

Visoka početna ulaganja često postaju glavni argument protiv energetski učinkovite ventilacije.

Preporučljivo je uložiti u sustav koji se isplati u roku od 5-8 godina. Imajte na umu da ćete za održavanje kompleksa morati snositi dodatne troškove, na primjer, povremene zamjene ventilatora

Značajke različitih vrsta izmjenjivača topline

Dizajn rekuperatora određuje obrazac protoka rashladne tekućine, učinkovitost ventilacijskog sustava, energetski razred i troškove opreme. Koristi se pet vrsta izmjenjivača topline: pločasti, rotacijski, toplinski cijevi, komorni uređaji i modeli s intermedijarnim nosačem topline.

Lamelarni rekuperator - jednostavnost dizajna

Osnova izmjenjivača topline je zatvorena komora s mnogim paralelnim kanalima. Kanali su razdvojeni pregradama - toplinski provodljivim pločama od čelika ili aluminija.

Ploče u obliku vala (60-70 komada) grupirane su u jedan blok, tako da se formirani kanali nalaze međusobno križano - stvorena turbulencija poboljšava prijenos topline (+)

Plinski tokovi kreću se jedan prema drugom, presijecaju se u kaseti rekuperatora, ali se ne miješaju. Toplinska izmjena provodi se zbog istodobnog hlađenja i zagrijavanja ploča s različitih strana.

Prednosti poprečnog izmjenjivača topline:

• jednostavnost instalacije i konfiguracije opreme;
• isključenje kontakta zračnih masa;
• pristupačni troškovi i kompaktne dimenzije;
• nedostatak dijelova trljanja i pomicanja.

Pokazatelj performansi varira u rasponu od 40-70%.

Glavni nedostatak modela ploča je kondenzacija koja se taloži u ispušnom kanalu i formiranje leda zimi. Za odmrzavanje jedinice dolazni tok se preusmjerava da zaobiđe izmjenjivač topline, a topli izlazni tok otopi led na pločama.

U načinu "odmrzavanja" ne dolazi do uštede energije, grijači zraka snage do 5 kW koriste se za zagrijavanje dolaznog zraka. Prosječna vrijednost učinkovitosti pada za 20% (+)

Postoje dva načina za rješenje problema:

1. Predgrijavanje dolaznog struje zraka na temperaturu pri kojoj je isključeno stvaranje leda.
2. Rekuperator s pločicama higroskopne celuloze. Materijal apsorbira vlagu iz mase ispušnih zraka i prenosi je u dolazne tokove.

Prilikom odabira križnog izmjenjivača treba uzeti u obzir radne karakteristike ploča.

Njihove karakteristike ovise o materijalu izrade:

1. Aluminijska folija - pristupačni troškovi, ali s ograničenim performansama zimi. Osim toga, ne preporučuje se za stambene prostore zbog sušenja zraka. Izmjene s aluminijskim "punjenjem" - najbolja opcija za kupke i bazene.
2. Plastične pregrade - po cijeni slične metalnim proizvodima, ali se razlikuju po poboljšanoj radnoj učinkovitosti.
3. Celulozni izmjenjivač topline - sprječavaju smrzavanje i održavaju normalan sadržaj vlage u zatvorenom.

Hygrocelulozni rekuperator je najekonomičniji i najoptimalniji za ventilaciju stambenih zgrada.

Rotacijski rekuperator - visoka učinkovitost sustava

Izmjenjivač topline predstavljen je u obliku cilindra napunjenog slojevima valovitog metala. Kako se kit bubnja okreće, topli ili hladni mlazovi zraka naizmjenično ulaze u svaki odjeljak.

Dizajn rotacijskog izmjenjivača topline: rotacijska osovina i dva zračna kanala. Jedan dio rotora zagrijava se "miniranjem", bubanj se pomiče i toplina se preusmjerava na hladne mase koncentrirane u susjednom kanalu (+)

Učinkovitost prijenosa topline određuje se brzinom vrtnje, učinkovitost se može prilagoditi.

Argumenti "za" rotacijski rekuperator:

• povrat toplote do 65-90%;
• ekonomija potrošnja energije;
• djelomična nadoknada vlage - možete učiniti bez ovlaživača;
• razdoblje otplate - do 4 godine.

Unatoč visokoj učinkovitosti, izmjenjivač topline s bubnjem nije postao lider među sličnim instalacijama.

Slabosti sustava ventilacije:

1. Smjesa zagađenog zraka u priljev. Kroz mikrokanale izduvne i opskrbne mase cirkuliraju naizmjenično, tako da se oko 3-8% „razrade“ vraća. Bubanj često prenosi miris izlaznog zraka.
2. Složenost dizajna. Zakretajući dijelovi rotora trebaju redovito održavanje i periodičnu zamjenu. Pokretni elementi ispuštaju buku i vibracije tijekom rada.
3. Visoki troškovi. Cijena za rotacijske modele je veća nego za pločne proizvode. To je zbog upotrebe složene mehanike u dizajnu bubnjastog izmjenjivača topline.
4. Velike veličine. Instalacija se vrši u prostranoj ventilacijskoj komori.

Zbog glomaznosti, rotor postrojenja se uglavnom koriste u industrijskim poduzećima.

Da bi se minimiziralo miješanje protoka zraka, rotacijski rekuperatori nadopunjuju se s intermedijarnim sektorima - ovdje se mikrokanali puše svježim zrakom, koji ulazi u ispušni otvor. Minus sheme je smanjenje učinkovitosti (+)

Vezani izmjenjivači topline - Glycol model

Zbog svojih dizajnerskih značajki, oporavak jedinice s intermedijarnim rashladnim sredstvom često se nazivaju povezani izmjenjivači topline ili glikolni uređaji. Ovo je jedan od najfleksibilnijih sustava za povrat topline. Jedan izmjenjivač topline upada u dovodni kanal, a drugi u ispušni.

U shemi cjevovoda postoje: cirkulacijska pumpa, ekspanzijski spremnik, zračni ventil, regulator, temperaturni senzor, sigurnosni ventil, indikator tlaka (+)

Princip rada. Glikolni sastav cirkulira između izmjenjivača topline. Temperatura rashladne tekućine raste zbog zagrijanog uklonjenog struje, a zatim se toplinska energija prenosi na svježi zrak. Zatvoreni sustav eliminira miješanje nadolazećih zračnih masa.

Značajke rada izmjenjivača topline s rashladnom tekućinom:

• Učinkovitost - 45-55%;
• podešavanje učinkovitosti uz pomoć pumpe - odabrana je brzina kretanja antifriza;
• mogućnost postavljanja dovodnih i odvodnih kanala udaljeno jedan od drugog (do 800 m);
• rekuperator je montiran okomito ili vodoravno;
• pri jakom mrazu površina ispušnog izmjenjivača topline smrzava se - pojavljuje se led; upotreba antifriza omogućuje vam upravljanje rekuperatorom bez pribjegavanja odmrzavanju;
• razdoblje povrata sustava - do 2 godine;
• Prihvatljiva je kombinacija 1 kapuljače i nekoliko dotoka ili obrnuto.

Volumen ispušnog i usisnog zraka treba biti približno jednak. Takvi se rekuperatori obično koriste ako je dotok toksičan ili jako zagađen kada je miješanje protoka neprihvatljivo.

Skupština Komore - Svestranost

Konstruktivno, komorni izmjenjivač topline je zatvoreni okvir, podijeljen iznutra pomičnim amortizerom. Pregrada za otvaranje određuje rad rekuperatora.

Odljev prolazi duž jednog kanala, a dotok ulazi u drugu komoru. U izmjenjivaču topline tople mase zagrijavaju zidove prvog odjeljka. Nakon nekog vremena, poklopac se pomiče i protok zraka mijenja smjer

Kao rezultat, dotok se kreće duž toplih zidova prvog kanala, a „miniranje“ zagrijava površinu druge komore. U određenom trenutku particija se vraća natrag i ciklus se ponavlja.

Prednosti komore izmjenjivača topline:

• Učinkovitost - 80-90%;
• u tandemu s visokokvalitetnom toplinskom izolacijom, troškovi grijanja svode se na minimum;
• jednostavnost instalacije - bit će potrebna pomoć stručnjaka pri odabiru parametara ventilacijske instalacije;
• očuvanje razine vlage;
• zamrzavanje sustava je isključeno.

Komorni rekuperator izvrsna je opcija za regije u kojima tijekom dugog razdoblja godine postoji značajna neravnoteža između unutarnjih i vanjskih temperatura.

Nedostaci jedinice za povrat topline uključuju:

• potreba za redovitim održavanjem pokretnih dijelova;
• zračni se zraci djelomično miješaju - mirisi i nečistoće mogu se vratiti u zgradu.

Za smanjenje smjese sustav je opremljen filterski element, Zrak postaje čistiji, ali učinkovitost rekuperatora opada.

Toplotne cijevi - zatvoreni sustav izmjene topline

Rekuperator se sastoji od mnogih bakrenih ili aluminijskih cijevi ispunjenih hlapljivim materijalom, poput freona. Princip rada cjevastog izmjenjivača topline temelji se na fizičkim procesima - promjeni stanja tvari pri zagrijavanju.

Toplinska cijev je postavljena okomito - donji kraj izmjenjivača topline u ispušnom kanalu, a vrh u kanalu za dovod zraka. Izlazni tokovi na kraju cijevi - Freon se zagrijava, ključa i isparava (+)

Plin se diže i daje toplinsku energiju dotoku, nakon čega se freon kondenzira i struji niz rekuperator. Toplinski ciklus se ponavlja u krugu.

Tehničke i radne karakteristike cjevastog izmjenjivača topline:

• učinkovitost uređaja - do 65%;
• tihi rad zbog nepostojanja pomičnih elemenata;
• jednostavnost dizajna i nepretencioznost u službi;
• gustoća - male dimenzije i mala težina;
• energetska neovisnost - rashladno sredstvo prirodno cirkulira;

Značajna prednost je što se zračni tokovi dotoka i povratka ne miješaju.

Slabosti toplinskih cijevi:

• visoka razina učinkovitosti postiže se s uskim temperaturnim rasponom - pri naglom pregrijavanju cijeli freon isparava, a kod nedovoljnog zagrijavanja, brzina isparavanja usporava;
• niska čvrstoća cijevi - promjena oblika ili smanjivanje tlaka smanjuju rad opreme.

Cjevasti rekuperatori koriste se u privatnoj gradnji, administrativnim, poslovnim zgradama i malim industrijskim područjima.

Metode organiziranja regenerativne ventilacije

Oporavak je opremljen na jedan od načina: centralno i decentralizirano. U prvom slučaju, ventilacijski protoci iz cijele prostorije prolaze kroz izmjenjivač topline, u drugom - iz jedne prostorije.

Centralizirani kompleks - jedinica za rukovanje zrakom

Centralizirani sustav opremljen je u fazi izgradnje ili veće modernizacije ventilacijskog sustava.

Odabrana je instalacija prisilnog zraka i ispuha (PVU) s ugrađenim rekuperatorom. Glavni kriterij odabira je ukupna učinkovitost kompleksa na temelju cjelokupne količine zraka u strukturi (+)

PVU s rekuperatorom osigurava dovoljnu izmjenu zraka čak i u kućama sa zatvorenim prozorima. Istodobno se protoci zraka ravnomjerno raspoređuju bez stvaranja propuha.

kompleks instalacije s prisilnim zrakom i ispuhom monoblok tip opremljen sa:

• obožavatelji - cjelodnevna opskrba čistim zrakom i ispuštanje mlaznica zasićenih ugljičnim dioksidom;
• grijači - predgrijavanje dotoka;
• filteri - zadržavaju prašinu i mikročestice;
• povrat topline - Mogu se koristiti različite vrste instalacija.

Funkcionalnost nekih PVU-a proširuje se odgodom, regulatorom napajanja, senzorom razine vlage itd.

Slučaj monoblok modela pokriven je materijalom koji apsorbira zvuk, tako da rad PVU-a postaje vrlo miran. Moguće su vertikalne, vodoravne i viseće verzije ventilacijskih uređaja

Dobro dokazana rekuperativna monoblock PVU proizvodnja: „Ventilacijski otvori” (Ukrajina), Dantherm (Danska), «Daikin» (Japan), «Dantex» (Engleska).

Lokalne jedinice - dodatak postojećem sustavu ventilacije

Za obnavljanje cirkulacije zračnih masa u operacijskoj sali prikladni su decentralizirani otvori za zrak s povratom topline.

Urušavaju se u pročelje zgrade ili su montirani kroz prozor. Njihov glavni cilj je poboljšanje dovodna ventilacija u kući.

U lokalnim rekuperatorima predviđeni su ventilator i pločasti izmjenjivač topline. "Rukav" ulaza je izoliran materijalom koji apsorbira zvuk. Kompaktna upravljačka jedinica za upravljanje zrakom nalazi se na unutarnjem zidu

Značajke decentraliziranih ventilacijskih sustava s oporavkom:

• efikasnost – 60-96%;
• niska produktivnost - uređaji su dizajnirani da omoguće izmjenu zraka u prostorijama do 20-35 m²;
• pristupačan trošak i širok izbor jedinica, u rasponu od uobičajenih zidnih ventila do automatiziranih modela s višefaznim sustavom filtracije i mogućnošću podešavanja vlažnosti;
• jednostavnost instalacije - za puštanje u rad nije potrebno postavljanje vodova, ugradite zidni ventil To možete učiniti sami.

Popularni proizvođači lokalnih rekuperatora: Prana (Ukrajina), O.Erre (Italija), mećava (Njemačka) Ventilacijski otvori (Ukrajina), Aerovital (Njemačka).

Važni kriteriji za odabir ulaznog zida: dopuštena debljina stijenke, produktivnost, učinkovitost rekuperatora, promjer zračnog kanala i temperatura pumpanog medija

Zaključci i korisni video na temu

Usporedba prirodne ventilacije i prisilnog sustava s oporavkom:

Princip rada centraliziranog izmjenjivača topline, izračunavanje učinkovitosti:

Dizajn i rad decentraliziranog izmjenjivača topline koristeći primjer zidnog ventila Prana kao primjer:

Oko 25-35% topline odlazi iz prostorije kroz ventilacijski sustav. Rekuperatori se koriste za smanjenje gubitaka i učinkovitu obnovu topline. Klimatska oprema omogućuje vam da iskoristite energiju potrošenih masa za zagrijavanje dolaznog zraka.

Ima li što za nadopuniti ili imate pitanja o radu raznih ventilacijskih rekuperatora? Molimo ostavite komentare na publikaciju, podijelite svoje iskustvo s upravljanjem takvim instalacijama. Kontaktni obrazac nalazi se u donjem bloku.