Odzysk ciepła w systemach wentylacyjnych: zasada działania i opcje

W procesie wentylacji z pomieszczenia wykorzystywane jest nie tylko powietrze wywiewane, ale także część energii cieplnej. W zimie prowadzi to do wzrostu rachunków za energię.

Aby zmniejszyć niepotrzebne koszty, bez uszczerbku dla wymiany powietrza, umożliwi odzysk ciepła w scentralizowanych i lokalnych systemach wentylacyjnych. Do odzyskiwania energii cieplnej stosuje się różne typy wymienników ciepła - rekuperatory.

W artykule szczegółowo opisano modele jednostek, ich cechy konstrukcyjne, zasady działania, zalety i wady. Podane informacje pomogą w wyborze najlepszej opcji aranżacji systemu wentylacji.

Pojęcie odzysku: zasada działania wymiennika ciepła

Odzyskane z łaciny odzysk oznacza zwrot lub zwrot. W odniesieniu do reakcji wymiany ciepła odzysk charakteryzuje się jako częściowy zwrot energii zużytej na przeprowadzenie działania technologicznego w celu zastosowania w tym samym procesie.

W system wentylacji Zasada odzysku służy do oszczędzania energii cieplnej.

Analogicznie chłodzenie jest odzyskiwane w czasie upałów - ciepłe masy zasilające ogrzewają moc wyjściową „wypracowując”, a ich temperatura spada.

Proces odzyskiwania energii odbywa się w odzyskowym wymienniku ciepła. Urządzenie zapewnia obecność elementu wymiany ciepła i wentylatorów do pompowania wielokierunkowego przepływu powietrza. Automatyczny system służy do kontroli procesu i kontroli jakości dostarczanego powietrza.

Konstrukcja została zaprojektowana w taki sposób, aby przepływy zasilania i wywiewu odbywały się w oddzielnych komorach i nie mieszały się - odzysk ciepła odbywa się przez ściany wymiennika ciepła.

Zrozum i zrozum co jest rekuperowana wentylacja pomoże przejrzysty schemat cyrkulacji powietrza.

Przez okapy w wilgotnych pokojach (toaleta, łazienka, kuchnia) następuje wypływ wywiewanego powietrza. Przed wyjściem przechodzi przez wymiennik ciepła i pozostawia część ciepła. Dostarczone powietrze porusza się w przeciwnym kierunku, nagrzewa się i wchodzi do salonu (+)

Wydajność rekuperatora w wentylacji

Można mówić o wykonalności wentylacji regeneracyjnej, oceniając skuteczność systemu i porównując jego zalety z wadami.

Część ciepła pobierana jest z powietrza wywiewanego i odprowadzana do wtryskiwanych świeżych strumieni skierowanych do pomieszczenia. Pozwala to zmniejszyć straty ciepła nawet o 70% (+)

Konieczność wykorzystania odzysku ciepła jest najbardziej istotna w budynkach z wymuszonym wylotem powietrza. Z reguły są to budynki o niskiej bezwładności zbudowane przy użyciu innowacyjnych technologii termoizolacyjnych (domy wykonane z płyt warstwowych, płyt z gazokrzemianu, bloków piankowych).

W takich budynkach ściany nie akumulują dobrze ciepła, a naturalna wymiana powietrza jest nieskuteczna.

Jednak problemy z cyrkulacją powietrza są również charakterystyczne dla „tradycyjnych” budynków z cegły i betonu. Obecność ciasnych, izolujących ciepło okien z PCV blokuje cyrkulację z naturalną potrzebą - przepływ świeżego powietrza zatrzymuje się, a przechyły kanałów wentylacyjnych lub dąży do zera.

Rozwiązaniem problemu euro-okna jest organizacja wymuszonej wentylacji. System przywraca wymianę powietrza, ale jednocześnie utrata ciepła wzrasta do 60%. A tutaj nie można obejść się bez odzysku ciepła.

Wydajność procesu wymiany wyrażona jest procentowo i pokazuje ilość ciepła zużytego z powietrza wywiewanego w celu podgrzania świeżego „dopływu”

Współczynnik sprawności odzysku ciepła wentylacyjnego:

• 0% - otwarte okno - ciepłe powietrze jest usuwane do atmosfery, a zimne powietrze dostaje się do wnętrza, obniżając temperaturę do pomieszczenia;
• 100% - powietrze nawiewane jest podgrzewane do temperatury „wywiewu” - technicznie niemożliwe
• 30-90% - dopuszczalny parametr, odzysk uznawany jest za dobry z wydajnością 60% lub więcej, wydajność ponad 80% - doskonały transfer ciepła.

Skuteczność systemu zależy od rodzaju rekuperatora, wymiarów pomieszczenia i przepływu powietrza. W każdym razie zastosowanie wentylacji regeneracyjnej nawet przy wydajności 30% jest bardziej opłacalne niż jej brak. Oprócz znacznych oszczędności zasobów energetycznych „odzysk ciepła” poprawia ogólny mikroklimat wnętrz.

Wady korzystania z wymiennika ciepła:

1. Lotność Zakup urządzeń HVAC jest uzasadniony, jeśli zużycie energii jest znacznie niższe niż jego oszczędności po zainstalowaniu wymiennika ciepła.
2. Kondensacja Z powodu różnicy temperatur wilgoć może skraplać się na ściankach wymiennika ciepła. Zimą istnieje ryzyko oblodzenia, które jest obarczone szybkim spadkiem wydajności lub awarią wymiennika ciepła.
3. Głośna praca. Niektóre modele emitują przydźwięk podczas pracy. Jeśli w ciągu dnia ta wada nie jest szczególnie zauważalna, to w nocy hałas jest niewygodny. Rekuperatory o ulepszonej izolacji są ciche.

Wysokie inwestycje początkowe często stają się głównym argumentem przeciwko energooszczędnej wentylacji.

Wskazane jest zainwestowanie w system, który zwróci się w ciągu 5-8 lat. Należy pamiętać, że za utrzymanie kompleksu będziesz musiał ponieść dodatkowe koszty, na przykład okresową wymianę wentylatorów

Cechy różnych typów wymienników ciepła

Konstrukcja rekuperatora określa schemat przepływu chłodziwa, wydajność systemu wentylacji, klasę energetyczną i koszt sprzętu. Stosuje się pięć rodzajów wymienników ciepła: płytowe, obrotowe, rurki cieplne, urządzenia komorowe i modele z pośrednim nośnikiem ciepła.

Rekuperator lamelowy - prostota konstrukcji

Podstawą wymiennika ciepła jest szczelna komora z wieloma równoległymi kanałami. Kanały są oddzielone przegrodami - płyty przewodzące ciepło wykonane ze stali lub aluminium.

Płytki w kształcie fali (60-70 sztuk) są zgrupowane w jednym bloku, dzięki czemu uformowane kanały znajdują się krzyżowo - powstałe turbulencje poprawiają przenoszenie ciepła (+)

Przepływy gazu poruszają się ku sobie, przecinają się w kasecie rekuperatora, ale nie mieszają się. Wymiana ciepła odbywa się dzięki jednoczesnemu chłodzeniu i ogrzewaniu płyt z różnych stron.

Zalety krzyżowego wymiennika ciepła:

• łatwość instalacji i konfiguracji sprzętu;
• wykluczenie kontaktu mas powietrza;
• przystępny koszt i kompaktowe wymiary;
• brak tarcia i ruchomych części.

Wskaźnik wydajności waha się w przedziale 40–70%.

Główną wadą modelu płytowego jest osadzanie się kondensatu w kanale wylotowym i tworzenie się lodu w zimie. Aby rozmrozić urządzenie, strumień wejściowy jest przekierowywany w celu obejścia wymiennika ciepła, a ciepły strumień wylotowy topi lód na płytach.

W trybie „odszraniania” nie występuje oszczędność energii, nagrzewnice powietrza o mocy do 5 kW służą do podgrzewania powietrza nawiewanego. Średnia wartość wydajności spada o 20% (+)

Istnieją dwa sposoby rozwiązania problemu:

1. Podgrzewanie dopływającego powietrza do temperatury, w której wykluczone jest tworzenie się lodu.
2. Rekuperator z higroskopijnymi płytkami celulozowymi. Materiał pochłania wilgoć z mas powietrza wywiewanego i przenosi go do wpływających strumieni.

Przy wyborze wymiennika krzyżowego należy wziąć pod uwagę charakterystykę roboczą płyt.

Ich cechy zależą od materiału produkcyjnego:

1. Folia aluminiowa - przystępny koszt, ale ograniczona wydajność w zimie. Ponadto nie jest zalecany do pomieszczeń mieszkalnych z powodu suszenia powietrza. Modyfikacje z aluminiowym „wypełnieniem” - najlepsza opcja do kąpieli i basenów.
2. Przegrody z tworzyw sztucznych - podobny pod względem ceny do produktów metalowych, ale różni się lepszą wydajnością pracy.
3. Celulozowy wymiennik ciepła - zapobiegają zamarzaniu i utrzymują normalną wilgotność w pomieszczeniu.

Rekuperator higrocelulozowy jest najbardziej ekonomicznym i optymalnym do wentylacji budynków mieszkalnych.

Rekuperator obrotowy - wysoka wydajność systemu

Wymiennik ciepła ma postać cylindra wypełnionego warstwami blachy falistej. Gdy zestaw perkusyjny obraca się, ciepłe lub zimne strumienie powietrza naprzemiennie napływają do każdego przedziału.

Konstrukcja obrotowego wymiennika ciepła: wał obrotu i dwa kanały powietrzne. Jedna sekcja wirnika jest podgrzewana przez „wydobycie”, bęben przewija się, a ciepło jest kierowane do zimnych mas skoncentrowanych w sąsiednim kanale (+)

Wydajność wymiany ciepła zależy od prędkości wirnika, wydajność można regulować.

Argumenty „za” rekuperatorem obrotowym:

• odzysk ciepła do 65–90%;
• rentowność zużycie energii;
• częściowa kompensacja wilgoci - możesz obejść się bez nawilżacza;
• okres zwrotu - do 4 lat.

Pomimo wysokiej wydajności bębnowy wymiennik ciepła nie stał się liderem wśród podobnych instalacji.

Wady systemu wentylacji:

1. Mieszanina zanieczyszczonego powietrza do napływu. W mikrokanałach masy wylotowe i zasilające krążą naprzemiennie, więc około 3-8% „wypracowanych” zwrotów powraca. Bęben często przenosi zapach powietrza wychodzącego.
2. Złożoność projektu. Obracające się części wirnika wymagają regularnej konserwacji i okresowej wymiany. Elementy ruchome emitują hałas i wibracje podczas pracy.
3. Wysoki koszt. Cena modeli obrotowych jest wyższa niż w przypadku produktów płytowych. Wynika to z zastosowania złożonej mechaniki w konstrukcji bębnowego wymiennika ciepła.
4. Duże rozmiary Montaż odbywa się w przestronnej komorze wentylacyjnej.

Ze względu na dużą objętość instalacje wirnikowe są stosowane głównie w przedsiębiorstwach przemysłowych.

Aby zminimalizować mieszanie przepływów powietrza, rekuperatory obrotowe są uzupełniane przez sektory pośrednie - tutaj mikrokanaliki są wdmuchiwane świeżym powietrzem, które wchodzi do wyciągu. Minusem schematu jest spadek wydajności (+)

Związane wymienniki ciepła - model glikolowy

Ze względu na swoje cechy konstrukcyjne, jednostka odzysku z pośrednim czynnikiem chłodzącym jest często nazywana sprzężonym wymiennikiem ciepła lub jednostką glikolową. Jest to jeden z najbardziej elastycznych systemów odzyskiwania ciepła. Jeden wymiennik ciepła uderza w przewód zasilający, a drugi w wylot.

W schemacie instalacji rurowej znajdują się: pompa obiegowa, zbiornik wyrównawczy, zawór powietrza, sterownik, czujnik temperatury, zawór bezpieczeństwa, wskaźnik ciśnienia (+)

Zasada pracy. Kompozycja glikolowa krąży między wymiennikami ciepła. Temperatura chłodziwa wzrasta z powodu podgrzanego usuwanego strumienia, a następnie energia cieplna jest przenoszona na świeże powietrze. Zamknięty system eliminuje mieszanie nadchodzących mas powietrza.

Cechy pracy wymienników ciepła z czynnikiem chłodzącym:

• Wydajność - 45–55%;
• regulacja wydajności za pomocą pompy - wybierana jest prędkość ruchu przeciwzamrożeniowego;
• możliwość umieszczenia kanałów nawiewnych i wywiewnych zdalnie od siebie (do 800 m);
• rekuperator jest zamontowany pionowo lub poziomo;
• przy silnym mrozie powierzchnia wymiennika ciepła na wylocie zamarza - pojawia się lód; zastosowanie środka zapobiegającego zamarzaniu pozwala na obsługę rekuperatora bez konieczności rozmrażania;
• okres zwrotu z systemu - do 2 lat;
• dopuszczalne jest połączenie 1 kaptura i kilku wpływów lub odwrotnie.

Objętość powietrza wywiewanego i wlotowego powinna być w przybliżeniu równa. Takie rekuperatory są zwykle stosowane, jeśli dopływ jest toksyczny lub silnie zanieczyszczony, gdy mieszanie przepływów jest niedopuszczalne.

Montaż w komorze - wszechstronność

Strukturalnie komorowy wymiennik ciepła jest zamkniętą skrzynią, podzieloną wewnątrz ruchomym tłumikiem. Partycja otwierająca określa działanie rekuperatora.

Odpływ przechodzi przez jeden kanał, a dopływ wchodzi do drugiej komory. W wymienniku ciepła ciepłe masy ogrzewają ściany pierwszego przedziału. Po chwili klapa porusza się, a przepływ powietrza zmienia kierunek

W rezultacie dopływ porusza się wzdłuż ciepłych ścian pierwszego kanału, a „górnictwo” ogrzewa powierzchnię drugiej komory. W pewnym momencie partycja powraca i cykl się powtarza.

Zalety komorowego wymiennika ciepła:

• Wydajność - 80-90%;
• w połączeniu z wysokiej jakości izolacją termiczną koszty ogrzewania są zminimalizowane;
• łatwość instalacji - przy wyborze parametrów instalacji wentylacyjnej potrzebna będzie pomoc specjalistów;
• zachowanie poziomu wilgotności;
• zamrażanie systemu jest wykluczone.

Rekuperator komorowy jest doskonałą opcją dla regionów, w których przez długi okres roku występuje znaczna nierównowaga między temperaturami wewnętrznymi i zewnętrznymi.

Wady jednostki odzysku ciepła obejmują:

• potrzeba regularnej konserwacji części ruchomych;
• nadchodzące strumienie powietrza częściowo się mieszają - zapachy i zanieczyszczenia mogą spływać z powrotem do budynku.

Aby zmniejszyć miks, system jest wyposażony element filtrujący. Powietrze staje się czystsze, ale zmniejsza się wydajność rekuperatora.

Rury cieplne - zamknięty system wymiany ciepła

Rekuperator składa się z wielu rur miedzianych lub aluminiowych wypełnionych lotnym materiałem, takim jak freon. Zasada działania rurowego wymiennika ciepła opiera się na procesach fizycznych - zmianie stanu substancji po podgrzaniu.

Rura cieplna jest umieszczona pionowo - dolny koniec wymiennika ciepła w kanale wywiewnym, a górny w kanale powietrza nawiewanego. Wychodzące strumienie wokół końca rurki - Freon nagrzewa się, wrze i paruje (+)

Gaz podnosi się i oddaje energię cieplną do dopływu, po czym freon skrapla się i przepływa przez rekuperator. Cykl termiczny powtarza się w okręgu.

Charakterystyka techniczna i operacyjna rurowego wymiennika ciepła:

• wydajność urządzenia - do 65%;
• cicha praca z powodu braku ruchomych elementów;
• prostota projektu i bezpretensjonalność w służbie;
• zwartość - małe wymiary i niewielka waga;
• niezależność energetyczna - płyn chłodzący krąży w sposób naturalny;

Istotną zaletą jest to, że przepływy powietrza wlotowego i powrotnego nie są mieszane.

Słabe strony rur grzewczych:

• wysoki poziom wydajności osiągnięty przy wąskim zakresie temperatur - przy nagłym przegrzaniu cały freon odparowuje, a przy niewystarczającym ogrzewaniu szybkość parowania spowalnia;
• niska wytrzymałość rurki - zmiana kształtu lub obniżenie ciśnienia zmniejsza wydajność urządzenia.

Rekuperatory rurowe są stosowane w budownictwie prywatnym, w budynkach administracyjnych, biurowych i małych obszarach przemysłowych.

Metody organizacji wentylacji regeneracyjnej

Odzyskiwanie jest wyposażone na jeden ze sposobów: centralnie i zdecentralizowany. W pierwszym przypadku wentylacja przepływa z całego pomieszczenia przez wymiennik ciepła, w drugim - z jednego pomieszczenia.

Scentralizowany kompleks - centrala wentylacyjna

Scentralizowany system jest wyposażony na etapie budowy lub znacznej modernizacji systemu wentylacji.

Wybrano wymuszoną instalację wymuszonego powietrza i wywiewu (PVU) z wbudowanym rekuperatorem. Głównym kryterium wyboru jest ogólna wydajność kompleksu w oparciu o całkowitą objętość powietrza w strukturze (+)

PVU z rekuperatorem zapewnia wystarczającą wymianę powietrza nawet w domach z uszczelnionymi oknami. Jednocześnie strumienie powietrza rozkładają się równomiernie, bez tworzenia przeciągów.

Zintegrowany instalacje wentylacyjne i wyciągowe typ monoblokowy wyposażony w:

• fani - całodobowe dostarczanie czystego powietrza i emisja strumieni nasyconych dwutlenkiem węgla;
• grzejniki - podgrzewanie dopływu;
• filtry - zatrzymują kurz i mikrocząstki;
• rekuperator - Można stosować różne typy instalacji.

Funkcjonalność niektórych jednostek PVU została rozszerzona o zegar opóźniający, regulator mocy, czujniki poziomu wilgotności itp.

Obudowa modeli monoblokowych pokryta jest materiałem pochłaniającym dźwięk, dzięki czemu działanie PVU staje się bardzo ciche. Możliwe są wersje wentylacyjne pionowe, poziome i podwieszane

Sprawdzona produkcja monobloków PVU w trybie rekuperacji: Otwory wentylacyjne (Ukraina) Dantherm (Dania) „Daikin” (Japonia) „Dantex” (Anglia).

Jednostki lokalne - uzupełnienie istniejącego systemu wentylacji

Aby przywrócić cyrkulację mas powietrza w sali operacyjnej, odpowiednie są zdecentralizowane wloty powietrza z odzyskiem ciepła.

Wbijają się w elewację budynku lub są montowane przez okno. Ich głównym celem jest poprawa zapewnić wentylację w domu.

W lokalnych rekuperatorach zastosowano wentylator i płytowy wymiennik ciepła. „Tuleja” wlotu jest izolowana materiałem dźwiękochłonnym. Kompaktowa jednostka sterująca centrali wentylacyjnej znajduje się na wewnętrznej ścianie

Cechy zdecentralizowanych systemów wentylacyjnych z odzyskiem:

• Wydajność – 60-96%;
• niska wydajność - zaprojektowane są urządzenia zapewniające wymianę powietrza w pokojach o powierzchni do 20-35 m2;
• przystępny koszt oraz szeroki wybór jednostek, od tradycyjnych zaworów ściennych po modele automatyczne z wielostopniowym systemem filtracji i możliwością regulacji wilgotności;
• łatwość instalacji - do uruchomienia nie jest wymagany kanał, zainstalować zawór ścienny Możesz to zrobić sam.

Popularni producenci lokalnych rekuperatorów: Prana (Ukraina) O.erre (Włochy), Zamieć (Niemcy), Otwory wentylacyjne (Ukraina) Aerovital (Niemcy).

Ważne kryteria wyboru wlotu ściany: dopuszczalna grubość ściany, wydajność, wydajność rekuperatora, średnica kanału powietrza i temperatura tłoczonego medium

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Porównanie naturalnej wentylacji i systemu wymuszonego z odzyskiem:

Zasada działania scentralizowanego wymiennika ciepła, obliczanie wydajności:

Budowa i działanie zdecentralizowanego wymiennika ciepła na przykładzie zaworu ściennego Prana:

Około 25–35% ciepła opuszcza pomieszczenie przez system wentylacyjny. Rekuperatory są stosowane w celu zmniejszenia strat i skutecznego odzyskiwania ciepła. Sprzęt klimatyczny pozwala wykorzystać energię zużytych mas do podgrzania napływającego powietrza.

Czy jest coś do uzupełnienia lub masz pytania dotyczące działania różnych rekuperatorów wentylacyjnych? Proszę zostawić komentarz na temat publikacji, podzielić się swoim doświadczeniem w obsłudze takich instalacji. Formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.