Доводна и издувна вентилација са повратом топлоте: принцип рада, преглед предности и мана

Снабдевање свежим ваздухом током хладног периода доводи до потребе за загревањем како би се обезбедила исправна микроклима у затвореном простору.Да би се минимизирали трошкови енергије, може се користити доводна и издувна вентилација са повратом топлоте.

Разумевање принципа његовог рада омогућиће вам да најефикасније смањите губитак топлоте уз одржавање довољне запремине замењеног ваздуха. Хајде да покушамо да разумемо ово питање.

Уштеда енергије у вентилационим системима

У јесенско-пролећном периоду, при проветравању просторија, озбиљан проблем представља велика температурна разлика између улазног и унутрашњег ваздуха. Хладни ток се спушта и ствара неповољну микроклиму у стамбеним зградама, канцеларијама и фабрикама или неприхватљив вертикални температурни градијент у складишту.

Уобичајено решење проблема је интеграција у доводну вентилацију грејач ваздуха, уз помоћ којих се ток загрева. Такав систем захтева потрошњу енергије, док значајна запремина топлог ваздуха који излази напоље доводи до значајног губитка топлоте.

Излазак ваздуха напоље са интензивном паром служи као индикатор значајног губитка топлоте, који се може користити за загревање улазног тока.

Ако се улазни и излазни канали за ваздух налазе у близини, онда је могуће делимично пренети топлоту излазног тока на долазни.Ово ће смањити потрошњу енергије грејача или га потпуно елиминисати. Уређај за обезбеђивање размене топлоте између гасних токова различитих температура назива се рекуператор.

Током топле сезоне, када је спољна температура ваздуха знатно виша од собне температуре, може се користити рекуператор за хлађење улазног тока.

Дизајн агрегата са рекуператором

Унутрашња структура доводних и издувних вентилационих система са интегрисани рекуператор Они су прилично једноставни, тако да се могу купити и инсталирати самостално елемент по елемент. Ако је монтажа или самоинсталација тешка, можете купити готова решења у облику стандардних моноблокова или појединачних монтажних конструкција по наруџби.

Типичан дизајн система доводне и издувне вентилације са рекуператором који се налази у једном кућишту може се допунити другим компонентама по нахођењу корисника

Главни елементи и њихови параметри

Тело са топлотном и звучном изолацијом је најчешће направљено од челичног лима. У случају зидне уградње, мора да издржи притисак који настаје приликом пенушања пукотина око јединице, као и да спречи вибрације од рада вентилатора.

У случају дистрибуираног усисавања и протока ваздуха у различитим просторијама, спојите на кућиште систем ваздушних канала. Опремљен је вентилима и пригушивачима за дистрибуцију протока.

Ако нема ваздушних канала, на доводном отвору са стране просторије поставља се решетка или дифузор за дистрибуцију протока ваздуха. На улазном отвору на страни улице постављена је спољна решетка за усис ваздуха како би се спречило да птице, велики инсекти и остаци уђу у вентилациони систем.

Кретање ваздуха обезбеђују два вентилатора аксијалног или центрифугалног дејства. У присуству рекуператора, природна циркулација ваздуха у довољној запремини је немогућа због аеродинамичког отпора који ствара ова јединица.

Присуство рекуператора подразумева уградњу финих филтера на улазу оба тока. Ово је неопходно како би се смањио интензитет зачепљења танких канала измењивача топлоте наслагама прашине и масти. У супротном, да би систем у потпуности функционисао, биће потребно повећати учесталост превентивног одржавања.

Фини филтери се морају периодично мењати или чистити. У супротном, повећан отпор протоку ваздуха ће узроковати квар вентилатора.

Један или више рекуператора заузимају главну запремину доводног и издувног уређаја. Монтирају се у центар структуре.

У случају јаких мраза типичних за територију и недовољне ефикасности рекуператора за загревање спољашњег ваздуха, можете додатно уградити грејач. Такође, ако је потребно, инсталирају се овлаживач, јонизатор и други уређаји за стварање повољне микроклиме у просторији.

Модерни модели укључују електронску контролну јединицу. Комплексне модификације имају функције за програмирање режима рада у зависности од физичких параметара ваздушне средине. Спољашњи панели имају атрактиван изглед, захваљујући којем се могу добро уклопити у сваки ентеријер.

Решавање проблема кондензације

Хлађење ваздуха који долази из просторије ствара предуслове за ослобађање влаге и стварање кондензације. У случају великог протока, већина нема времена да се акумулира у рекуператору и одлази напоље.Са спорим кретањем ваздуха, значајан део воде остаје унутар уређаја. Због тога је неопходно осигурати да се влага сакупља и уклања изван кућишта. доводни и издувни систем.

Елементарни уређај за сакупљање и испуштање кондензата је тацна која се налази испод измењивача топлоте са нагибом према одводном отвору

Влага се уклања у затворену посуду. Поставља се само у затвореном простору како би се избегло смрзавање изливних канала на температурама испод нуле. Не постоји алгоритам за поуздано израчунавање запремине примљене воде при коришћењу система са рекуператором, па се одређује експериментално.

Поновна употреба кондензата за влажење ваздуха је непожељна, јер вода апсорбује многе загађиваче као што су људски зној, мириси итд.

Можете значајно смањити запремину кондензата и избећи проблеме повезане са његовом појавом организовањем одвојеног издувног система из купатила и кухиње. Управо у овим просторијама ваздух има највећу влажност. Ако постоји више издувних система, размена ваздуха између техничког и стамбеног простора мора бити ограничена уградњом неповратних вентила.

Ако се издувни ваздушни ток охлади на негативне температуре унутар рекуператора, кондензат се претвара у лед, што узрокује смањење отвореног попречног пресека струјања и, као последицу, смањење запремине или потпуни прекид вентилације.

За периодично или једнократно одмрзавање рекуператора поставља се обилазница - обилазни канал за кретање доводног ваздуха. Када проток заобиђе уређај, пренос топлоте се зауставља, измењивач топлоте се загрева и лед прелази у течно стање. Вода тече у резервоар за прикупљање кондензата или испарава напољу.

Принцип рада бајпас уређаја је једноставан, стога, ако постоји ризик од стварања леда, препоручљиво је обезбедити такво решење, јер је загревање рекуператора другим средствима сложено и дуготрајно.

Када проток пролази кроз бајпас, нема загревања доводног ваздуха кроз рекуператор. Стога, када је овај режим активиран, грејач се мора аутоматски укључити.

Карактеристике различитих типова рекуператора

Постоји неколико структурно различитих опција за спровођење размене топлоте између токова хладног и загрејаног ваздуха. Сваки од њих има своје карактеристичне карактеристике, које одређују главну намену сваке врсте рекуператора.

Плочасти рекуператор са попречним протоком

Дизајн плочастог рекуператора заснива се на панелима танких зидова, наизменично спојеним тако да наизменично пролазе токови различитих температура између њих под углом од 90 степени. Једна од модификација овог модела је уређај са ребрастим каналима за пролаз ваздуха. Има већи коефицијент преноса топлоте.

Наизменични пролаз топлог и хладног ваздуха кроз плоче се остварује савијањем ивица плоча и заптивање спојева полиестерском смолом.

Плоче за размену топлоте могу бити израђене од различитих материјала:

• легуре на бази бакра, месинга и алуминијума имају добру топлотну проводљивост и нису подложне рђи;
• пластика направљена од хидрофобног полимерног материјала са високим коефицијентом топлотне проводљивости и малом тежином;
• хигроскопна целулоза омогућава да кондензација продре кроз плочу и назад у просторију.

Недостатак је могућност стварања кондензације на ниским температурама.Због малог растојања између плоча, влага или лед значајно повећавају аеродинамички отпор. У случају смрзавања, потребно је блокирати долазни проток ваздуха за загревање плоча.

Предности плочастих рекуператора су следеће:

• ниска цена;
• дуг радни век;
• дуг период између превентивног одржавања и лакоће његовог спровођења;
• мале димензије и тежина.

Овај тип рекуператора је најчешћи за стамбене и пословне просторије. Такође се користи у неким технолошким процесима, на пример, за оптимизацију сагоревања горива током рада пећи.

Бубањ или ротациони тип

Принцип рада ротационог рекуператора заснива се на ротацији измењивача топлоте, унутар којег се налазе слојеви валовитог метала са високим топлотним капацитетом. Као резултат интеракције са излазним протоком, сектор бубња се загрева, што затим даје топлоту долазном ваздуху.

Фино мрежасти измењивач топлоте ротационог рекуператора је подложан зачепљењу, тако да морате обратити посебну пажњу на квалитетан рад финих филтера

Предности ротационих рекуператора су следеће:

• прилично висока ефикасност у поређењу са конкурентским типовима;
• враћање велике количине влаге, која остаје у облику кондензације на бубњу и испарава при контакту са улазним сувим ваздухом.

Ова врста рекуператора се ређе користи за стамбене зграде за вентилацију станова или викендица. Често се користи у великим котларницама за враћање топлоте у пећи или за велике индустријске или комерцијалне просторије.

Међутим, ова врста уређаја има значајне недостатке:

• релативно сложен дизајн са покретним деловима, укључујући електромотор, добош и погон ремена, који захтева стално одржавање;
• повећан ниво буке.

Понекад за уређаје овог типа можете наићи на термин „регенеративни измењивач топлоте“, што је тачније од „рекуператора“. Чињеница је да се мали део издувног ваздуха враћа назад због лабавог приањања бубња на тело конструкције.

Ово намеће додатна ограничења могућности коришћења уређаја ове врсте. На пример, загађен ваздух из пећи за грејање не може се користити као расхладно средство.

Систем цеви и кућишта

Рекуператор цевастог типа се састоји од система танкозидних цеви малог пречника смештених у изолованом кућишту, кроз које долази до прилива спољашњег ваздуха. Кућиште уклања топли ваздух из просторије, који загрева долазни ток.

Топли ваздух се мора испуштати кроз кућиште, а не кроз систем цеви, јер је немогуће уклонити кондензат из њих

Главне предности цевастих рекуператора су следеће:

• висока ефикасност због противструјног принципа кретања расхладне течности и улазног ваздуха;
• једноставност дизајна и одсуство покретних делова обезбеђује низак ниво буке и ретко захтева одржавање;
• дуг радни век;
• најмањи попречни пресек међу свим врстама уређаја за опоравак.

Цеви за овај тип уређаја користе или метал од лаке легуре или, ређе, полимер. Ови материјали нису хигроскопни, стога, са значајном разликом у температурама протока, може доћи до интензивне кондензације у кућишту, што захтева конструктивно решење за његово уклањање.Још један недостатак је што метално пуњење има значајну тежину, упркос малим димензијама.

Једноставност дизајна цевастог рекуператора чини овај тип уређаја популарним за самопроизводњу. Пластичне цеви за ваздушне канале, изоловане шкољком од полиуретанске пене, обично се користе као спољно кућиште.

Уређај са средњим расхладним средством

Понекад се доводни и издувни ваздушни канали налазе на одређеној удаљености један од другог. Ова ситуација може настати због технолошких карактеристика зграде или санитарних захтева за поуздано одвајање ваздушних токова.

У овом случају се користи средња расхладна течност, која циркулише између ваздушних канала кроз изоловани цевовод. Као медијум за пренос топлотне енергије, чија се циркулација обезбеђује радом, користи се вода или раствор водено-гликол. топлотна пумпа.

Рекуператор са средњим расхладним средством је обиман и скуп уређај, чија је употреба економски оправдана за просторије са великим површинама

Ако је могуће користити другу врсту рекуператора, онда је боље не користити систем са средњим расхладним средством, јер има следеће значајне недостатке:

• ниска ефикасност у поређењу са другим врстама уређаја, стога се такви уређаји не користе за мале просторије са малим протоком ваздуха;
• значајан волумен и тежина читавог система;
• потреба за додатном електричном пумпом за циркулацију течности;
• повећана бука пумпе.

Постоји модификација овог система када се уместо принудне циркулације течности за измену топлоте користи медијум са ниском тачком кључања, као што је фреон.У овом случају, кретање дуж контуре је могуће природно, али само ако се доводни ваздушни канал налази изнад канала за издувни ваздух.

Такав систем не захтева додатне трошкове енергије, већ ради само за грејање када постоји значајна температурна разлика. Поред тога, потребно је фино подесити тачку промене стања агрегације течности за размену топлоте, што се може реализовати стварањем потребног притиска или одређеног хемијског састава.

Главни технички параметри

Познавајући потребне перформансе вентилационог система и ефикасност размене топлоте рекуператора, лако је израчунати уштеду на грејању ваздуха за просторију под одређеним климатским условима. Упоређујући потенцијалне користи са трошковима куповине и одржавања система, можете разумно направити избор у корист рекуператора или стандардног грејача ваздуха.

Произвођачи опреме често нуде линију модела у којој се вентилационе јединице сличне функционалности разликују у запремини размене ваздуха. За стамбене просторије, овај параметар се мора израчунати према табели 9.1. СП 54.13330.2016

Ефикасност

Ефикасност рекуператора се подразумева као ефикасност преноса топлоте, која се израчунава по следећој формули:

К = (Т_П - Т_н) / (Т_В - Т_н)

У чему:

• Т_П – температура ваздуха који улази у просторију;
• Т_н – спољна температура ваздуха;
• Т_В – температура ваздуха у просторији.

Максимална вредност ефикасности у стандарду брзина струјања ваздуха и одређени температурни режим назначени су у техничкој документацији уређаја. Његова стварна цифра ће бити нешто мања.

У случају самопроизводње плочастог или цевастог рекуператора, да бисте постигли максималну ефикасност преноса топлоте, морате се придржавати следећих правила:

• Најбољи пренос топлоте обезбеђују противточни уређаји, затим уређаји за попречни проток, а најмање једносмерно кретање оба тока.
• Интензитет преноса топлоте зависи од материјала и дебљине зидова који раздвајају токове, као и од трајања ваздуха унутар уређаја.

Знајући ефикасност рекуператора, можете израчунати његову енергетску ефикасност на различитим температурама спољашњег и унутрашњег ваздуха:

Е (Ш) = 0,36 к П к К к (Т_В - Т_н)

где је П (м³/сат) – проток ваздуха.

Прорачун ефикасности рекуператора у новчаном смислу и поређење са трошковима његове набавке и уградње за двоспратну викендицу укупне површине 270 м2 показује изводљивост постављања таквог система

Трошкови рекуператора са високом ефикасношћу су прилично високи, имају сложен дизајн и значајне димензије. Понекад можете заобићи ове проблеме инсталирањем неколико једноставнијих уређаја тако да улазни ваздух пролази кроз њих узастопно.

Перформансе вентилационог система

Запремина ваздуха кроз коју пролази одређена је статичким притиском, који зависи од снаге вентилатора и главних компоненти које стварају аеродинамички отпор. По правилу, његов тачан прорачун је немогућ због сложености математичког модела, па се експерименталне студије спроводе за стандардне моноблок структуре, а компоненте се бирају за појединачне уређаје.

Снага вентилатора мора бити одабрана узимајући у обзир пропусност инсталираних измењивача топлоте било које врсте, што је назначено у техничкој документацији као препоручени проток или запремина ваздуха који уређај пролази у јединици времена. По правилу, дозвољена брзина ваздуха унутар уређаја не прелази 2 м / с.

Иначе, при великим брзинама долази до оштрог повећања аеродинамичког отпора у уским елементима рекуператора. То доводи до непотребних трошкова енергије, неефикасног загревања спољашњег ваздуха и смањеног века трајања вентилатора.

Графикон губитка притиска у односу на брзину протока ваздуха за неколико модела рекуператора високих перформанси показује нелинеарни пораст отпора, па је неопходно придржавати се захтева за препоручену запремину размене ваздуха наведених у техничкој документацији уређаја.

Промена смера струјања ваздуха ствара додатни аеродинамички отпор. Због тога, приликом моделирања геометрије унутрашњег ваздушног канала, пожељно је минимизирати број окрета цеви за 90 степени. Дифузори ваздуха такође повећавају отпор, па је препоручљиво не користити елементе са сложеним шарама.

Прљави филтери и решетке стварају значајне сметње у протоку, тако да се морају периодично чистити или заменити. Један ефикасан начин за процену зачепљења је инсталирање сензора који прате пад притиска у областима пре и после филтера.

Закључци и користан видео на тему

Принцип рада ротационог и плочастог рекуператора:

Мерење ефикасности плочастог рекуператора:

Домаћи и индустријски вентилациони системи са интегрисаним рекуператором су доказали своју енергетску ефикасност у одржавању топлоте у затвореном простору. Сада постоји много понуда за продају и уградњу таквих уређаја, како у облику готових и тестираних модела, тако и по појединачним поруџбинама. Можете сами израчунати потребне параметре и извршити инсталацију.

Ако имате било каквих питања док читате информације или пронађете било какве нетачности у нашем материјалу, оставите своје коментаре у блоку испод.