Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Príjem čerstvého vzduchu v chladnom období vedie k potrebe zahrievania, aby sa zabezpečila správna mikroklíma priestorov. Na minimalizáciu nákladov na elektrickú energiu je možné použiť prívodné a odvodné vetranie s rekuperáciou tepla.

Pochopenie princípov jej práce vám umožní efektívne znížiť tepelné straty pri zachovaní dostatočného množstva vymeneného vzduchu. Pokúsme sa vyriešiť tento problém.

Úspora energie vo ventilačných systémoch

V období jesene a jari, keď je vetranie miestností vážnym problémom, veľký teplotný rozdiel medzi vstupujúcim a vnútorným vzduchom. Studený prúd spúšťa dolu a vytvára nepriaznivé mikroklímy v domácnostiach, kanceláriách a na pracoviskách alebo neprijateľný vertikálny teplotný gradient v sklade.

Spoločným riešením tohto problému je integrácia vetrania ohrievača vzduchu, pomocou ktorého sa prúd ohrieva. Takýto systém si vyžaduje náklady na energiu, zatiaľ čo značné množstvo teplého vzduchu, ktorý vychádza von, vedie k významným tepelným stratám.

Výstup vzduchu smerom von s intenzívnou parou slúži ako indikátor značných tepelných strát, ktoré môžu byť použité na ohrev privádzaného prúdu.

Ak sú sacie a výfukové kanály vzduchu umiestnené v blízkosti, potom je možné čiastočne preniesť teplo odchádzajúceho prúdu do prichádzajúceho. Tým sa zníži spotreba elektrickej energie ohrievača alebo ho dokonca opustí. Zariadenie na zabezpečenie výmeny tepla medzi teplotnými tokmi plynov sa nazýva rekuperátor.

V teplej sezóne, keď je vonkajšia teplota oveľa vyššia ako izbová teplota, môžete použiť výmenník tepla na ochladenie prichádzajúceho prúdu.

Jednotka zariadenia s rekuperátorom

Vnútorná štruktúra prívodných a výfukových ventilačných systémov s integrovaným rekuperátorom je pomerne jednoduchá, takže je možná ich nezávislá nákup a inštalácia podľa jednotlivých prvkov. V prípade, že montáž alebo samoskladanie spôsobuje ťažkosti, môžete si v rámci objednávky zakúpiť hotové riešenia v podobe typických jednodielnych alebo individuálnych prefabrikovaných konštrukcií.

Typická schéma systému prívodného a odťahového vetrania s výmenníkom tepla umiestneným v jednom prípade môže byť doplnená ďalšími uzlami podľa uváženia užívateľa.

Hlavné prvky a ich parametre

Teleso s tepelnou a zvukovou izoláciou je zvyčajne vyrobené z oceľového plechu. V prípade montáže na stenu musí odolať tlaku, ktorý nastáva pri penení štrbín okolo jednotky, ako aj zabráneniu vibráciám pri prevádzke ventilátorov.

V prípade rozloženého prívodu a prúdenia vzduchu v rôznych miestnostiach je k telesu pripojený systém potrubia. Je vybavený ventilmi a tlmičmi pre rozdeľovanie prietoku.

V prípade neprítomnosti vzduchových kanálov je na vstupnej strane miestnosti inštalovaná mriežka alebo difúzor, aby sa rozdeľoval prúd vzduchu. Vonkajšia mriežka nasávania vzduchu je namontovaná na vstupe z ulice, aby sa zabránilo vniknutiu vtákov, veľkého hmyzu a podstielky do ventilačného systému.

Pohyb vzduchu je zabezpečený dvoma ventilátormi axiálneho alebo odstredivého typu pôsobenia. V prítomnosti tepelného výmenníka nie je prirodzená cirkulácia vzduchu v dostatočnom objeme možná z dôvodu aerodynamického odporu vytvoreného touto jednotkou.

Prítomnosť výmenníka tepla predpokladá inštaláciu jemných filtrov na vstupe oboch prúdov. To je potrebné na zníženie intenzity upchávania prachovými a tukovými kanálmi tenkých kanálov výmenníka tepla. V opačnom prípade bude pre plné fungovanie systému musieť zvýšiť frekvenciu preventívnej údržby.

Jemné filtre je potrebné pravidelne meniť alebo čistiť. V opačnom prípade zvýšená odolnosť proti prúdeniu vzduchu spôsobí zlyhanie ventilátorov.

Jeden alebo viac rekuperátorov zaujíma hlavný objem prívodného a výfukového zariadenia. Sú namontované v strede konštrukcie.

V prípade silných mrazov typických pre územie a nedostatočnej účinnosti výmenníka tepla na ohrev vonkajšieho vzduchu je možné dodatočne nainštalovať ohrievač. Ak je to potrebné, nainštalujte zvlhčovač, ionizátor a iné zariadenia na vytvorenie priaznivej vnútornej klímy.

Moderné modely obsahujú elektronickú riadiacu jednotku. Komplikované modifikácie majú funkcie programovacích režimov prevádzky v závislosti od fyzikálnych parametrov ovzdušia. Vonkajšie panely majú atraktívny vzhľad, takže môžu byť dobre zapísané do každého interiéru miestnosti.

Riešenie problému kondenzácie

Chladenie privádzaného vzduchu z miestnosti vytvára predpoklady pre odvádzanie vlhkosti a tvorbu kondenzátu. V prípade vysokého prietoku väčšina z nich nemá čas akumulovať sa v rekuperátore a ide von. Pri pomalom pohybe vzduchu zostáva podstatná časť vody vo vnútri zariadenia. Preto je potrebné zabezpečiť odber vlhkosti a jej odber mimo puzdra prívodného a výfukového systému.

Základným zariadením na zber a odvod kondenzátu je paleta umiestnená pod výmenníkom tepla so sklonom smerom k odtokovému otvoru

Odstránenie vlhkosti vytvorenej v uzavretej nádobe. Je umiestnený len v interiéri, aby sa zabránilo zamrznutiu odtokových kanálov pri teplotách pod nulou. Neexistuje žiadny algoritmus pre spoľahlivý výpočet objemu vody produkovanej pri použití systémov s výmenníkom tepla, preto sa určuje experimentálne.

Opätovné použitie kondenzátu na zvlhčovanie vzduchu je nežiaduce, pretože voda absorbuje množstvo znečisťujúcich látok, ako sú ľudské potenie, pachy atď.

Je možné výrazne znížiť množstvo kondenzátu a vyhnúť sa problémom spojeným s jeho vzhľadom usporiadaním samostatného výfukového systému z kúpeľne a kuchyne. Práve v týchto miestnostiach má vzduch najvyššiu vlhkosť. Ak existuje niekoľko výfukových systémov, výmena vzduchu medzi technickými a obytnými priestormi by mala byť obmedzená inštaláciou spätných ventilov.

V prípade ochladzovania výstupného vzduchu na záporné teploty vo vnútri výmenníka tepla vstupuje kondenzát do mrazu, čo spôsobuje zníženie živého prierezu prietoku a tým aj zníženie objemu alebo úplné zastavenie ventilácie.

Pre periodické alebo jednorazové rozmrazovanie výmenníka tepla nainštalujte obtok - obtokový kanál pre pohyb čerstvého vzduchu. Pri prechode prúdom na obchádzanie zariadenia prestáva prenos tepla, výmenník tepla sa zahrieva a ľad sa stáva kvapalným. Voda prúdi do zbernej nádrže kondenzátu alebo sa vyparuje.

Princíp obtoku je jednoduchý, takže ak existuje riziko tvorby ľadu, je vhodné poskytnúť také riešenie, pretože ohrev výmenníka tepla inými spôsobmi je komplikovaný a trvanlivý.

Keď prietok prechádza obtokom, nedochádza k ohrevu privádzaného vzduchu cez výmenník tepla. Preto, keď aktivujete tento režim, musíte automaticky zapnúť ohrievač.

Vlastnosti rôznych typov rekuperátorov

Existuje niekoľko konštrukčne odlišných možností realizácie prenosu tepla medzi prúdom studeného a ohriateho vzduchu. Každý z nich má svoje charakteristické vlastnosti, ktoré definujú hlavný účel každého typu výmenníka tepla.

Lamelárny krížový rekuperátor

Konštrukcia doskového výmenníka tepla je založená na tenkostenných paneloch, ktoré sú striedavo spojené takým spôsobom, aby striedali priechod medzi nimi s rozdielnymi teplotnými prúdmi v uhle 90 stupňov. Jednou z modifikácií tohto modelu je zariadenie s rebrovanými kanálmi pre priechod vzduchu. Má vyšší koeficient prestupu tepla.

Striedavý prietok teplého a studeného vzduchu cez dosky sa realizuje ohýbaním okrajov dosiek a utesnením spojov polyesterovou živicou.

Panely na prenos tepla môžu byť vyrobené z rôznych materiálov:

  • meď, mosadz a zliatiny na báze hliníka majú dobrú tepelnú vodivosť a nepodliehajú hrdzaveniu;
  • plastový materiál z hydrofóbneho polymérneho materiálu s vysokým koeficientom tepelnej vodivosti s nízkou hmotnosťou;
  • hygroskopická celulóza umožňuje prenikanie kondenzátu cez platňu a späť do miestnosti.

Nevýhodou je možnosť kondenzácie pri nízkych teplotách. Kvôli malej vzdialenosti medzi doskami, vlhkosť alebo mráz výrazne zvyšuje aerodynamický odpor. V prípade polevy je potrebné vypnúť prívodný vzduch, aby sa dosky ohriali.

Výhody doskových výmenníkov tepla sú nasledovné:

  • nízke náklady;
  • dlhá životnosť;
  • dlhé obdobie medzi preventívnou údržbou a jednoduchou implementáciou;
  • malé rozmery a hmotnosť.

Tento typ výmenníka tepla je najbežnejší pre obytné a kancelárske priestory. Používa sa aj v niektorých technologických procesoch, napríklad na optimalizáciu spaľovania paliva počas prevádzky pecí.

Bubnová alebo rotačná

Princíp činnosti rotačného výmenníka tepla je založený na rotácii výmenníka tepla, vnútri ktorého sú vrstvy vlnitého kovu s vysokou tepelnou kapacitou. V dôsledku interakcie s odchádzajúcim prúdom sa sektor bubna zahrieva, čo následne uvoľňuje teplo do privádzaného vzduchu.

Výmenník tepla s jemnou sieťovinou výmenníka tepla rotora je náchylný na upchávanie, preto by ste mali venovať osobitnú pozornosť vysoko kvalitnej prevádzke jemných filtrov.

Výhodou rotačných výmenníkov je:

  • pomerne vysoká účinnosť v porovnaní s konkurenčnými typmi;
  • návrat veľkého množstva vlhkosti, ktorá zostane vo forme kondenzátu na bubne a odparí sa pri kontakte so vstupujúcim suchým vzduchom.

Tento typ výmenníka tepla sa menej používa v obytných budovách s vetraním bytu alebo chaty. Často sa používa vo veľkých kotolniach na vrátenie tepla do pecí alebo pre veľké priemyselné alebo komerčné zábavné zariadenia.

Tento typ zariadenia má však značné nevýhody:

  • relatívne zložitý dizajn s prítomnosťou pohyblivých častí, vrátane elektromotora, bubna a remeňového pohonu, ktorý vyžaduje nepretržitú údržbu;
  • zvýšená hladina hluku.

Niekedy pre zariadenia tohto typu sa môže stretnúť s termínom „regeneratívny výmenník tepla“, ktorý je správnejší ako „rekuperátor“. Faktom je, že malá časť odchádzajúceho vzduchu sa vracia späť vďaka voľnému uloženiu bubna do tela konštrukcie.

To ukladá dodatočné obmedzenia možnosti použitia zariadení tohto typu. Napríklad znečistený vzduch z vykurovacích pecí nie je možné použiť ako chladiace médium.

Systém na báze rúrok a bývania

Výmenník tepla rúrkového typu pozostáva z tenkostenných rúr s malým priemerom, usporiadaných v tepelne izolovanom puzdre, cez ktoré prúdi vonkajší vzduch. Na skrini sa vytvára teplá vzduchová hmota z miestnosti, ktorá ohrieva prichádzajúci prúd.

Výstup teplého vzduchu sa musí vykonávať presne na skrini, a nie cez potrubný systém, pretože z nich nie je možné odstrániť kondenzát.

Hlavné výhody rúrkových výmenníkov tepla sú nasledovné:

  • vysoká účinnosť vďaka protiprúdovému princípu pohybu chladiva a privádzaného vzduchu;
  • jednoduchosť dizajnu a neprítomnosť pohyblivých častí zabezpečuje nízku hladinu hluku a zriedkavú potrebu údržby;
  • dlhá životnosť;
  • najmenší úsek medzi všetkými typmi zariadení na obnovu.

Rúry pre zariadenie tohto typu používajú buď kovovú zliatinu, alebo zriedkavejšie polymér. Tieto materiály nie sú hygroskopické, a preto s významným rozdielom v teplotách prúdov je možná tvorba intenzívneho kondenzátu v puzdre, čo vyžaduje konštrukčné riešenie na jeho odstránenie. Ďalšou nevýhodou je, že kovová náplň má napriek svojej malej veľkosti významnú hmotnosť.

Jednoduchosť konštrukcie rúrkového rekuperátora robí tento typ zariadenia obľúbeným pre vlastnú výrobu. Ako vonkajšie puzdro sa zvyčajne používajú plastové rúrky pre vzduchové kanály, izolované polyuretánovými škrupinami.

Stredné chladiace zariadenie

Niekedy sú prívody a odvody vzduchu umiestnené v určitej vzdialenosti od seba. Táto situácia môže nastať v dôsledku technologických vlastností budovy alebo hygienických požiadaviek na spoľahlivé oddelenie prúdenia vzduchu.

V tomto prípade použite medziľahlé chladivo, ktoré cirkuluje medzi potrubiami cez izolované potrubie. Ako médium na prenos tepelnej energie s použitím vody alebo roztoku vody a glykolu, ktorého cirkulácia zabezpečuje prevádzku tepelného čerpadla.

Výmenník tepla s medziľahlým chladivom je veľké a drahé zariadenie, ktorého použitie je ekonomicky opodstatnené pre miestnosti s veľkými plochami

V prípade, že existuje možnosť použiť iný typ tepelného výmenníka, potom je lepšie nepoužívať systém s medziľahlým nosičom tepla, pretože má nasledujúce významné nevýhody:

  • nízka účinnosť v porovnaní s inými typmi zariadení, preto sa takéto zariadenia nepoužívajú v malých miestnostiach s nízkym prietokom vzduchu;
  • významný objem a hmotnosť celého systému;
  • potreba dodatočného elektrického čerpadla pre cirkulujúcu kvapalinu;
  • zvýšený hluk z čerpadla.

Existuje modifikácia tohto systému, keď sa namiesto núteného obehu výmennej tekutiny používa médium s nízkou teplotou varu, napríklad freón. V tomto prípade je pohyb pozdĺž obrysu možný prirodzeným spôsobom, ale len vtedy, keď je sacie potrubie umiestnené nad výfukovým kanálom.

Takýto systém nevyžaduje dodatočné náklady na energiu, ale pracuje na vykurovaní len s výrazným teplotným rozdielom. Okrem toho je potrebné doladiť bod zmeny agregovaného stavu teplonosnej kvapaliny, ktorá sa môže realizovať vytvorením požadovaného tlaku alebo špecifického chemického zloženia.

Hlavné technické parametre

S vedomím požadovanej výkonnosti ventilačného systému a účinnosti tepelného výmenníka výmenníka tepla je ľahké vypočítať úspory pri vykurovaní vzduchu v miestnosti za špecifických klimatických podmienok. Porovnaním potenciálnych výhod s nákladmi na nákup a údržbu systému sa môžete rozumne rozhodnúť v prospech výmenníka tepla alebo štandardného ohrievača.

Výrobcovia zariadení často ponúkajú modelovú radu, v ktorej sa ventilačné jednotky s podobnou funkciou líšia v objeme výmeny vzduchu. Pre obytné priestory sa tento parameter musí vypočítať podľa tabuľky 9.1. SP 54.13330.2016

Koeficient výkonu

Pod účinnosťou výmenníka tepla rozumieme účinnosť prenosu tepla, ktorá sa vypočíta podľa tohto vzorca:

K = (Tp - Tn ) / (T v - Tn )

V ktorom:

  • T p - teplota privádzaného vzduchu v miestnosti;
  • T n - vonkajšia teplota;
  • Teplota vzduchu v miestnosti.

Maximálna hodnota účinnosti pri menovitom prietoku vzduchu a určitom teplotnom režime je uvedená v technickej dokumentácii zariadenia. Jeho skutočná postava bude o niečo menej.

V prípade nezávislej výroby doskového alebo rúrkového výmenníka tepla, aby sa dosiahla maximálna účinnosť prenosu tepla, je potrebné dodržiavať nasledujúce pravidlá:

  • Najlepší prenos tepla je zabezpečený protiprúdovými zariadeniami, potom krížovými a najmenej jednosmerným pohybom oboch prúdov.
  • Intenzita prenosu tepla závisí od hrúbky materiálu a steny, ktorá oddeľuje prúdenie, ako aj od trvania vzduchu vo vnútri zariadenia.

S vedomím účinnosti výmenníka tepla je možné vypočítať jeho energetickú účinnosť pri rôznych teplotách vonkajšieho a vnútorného vzduchu:

E (W) = 0, 36 x P x K x (T v - T n )

kde P (m 3 / hodina) je prietok vzduchu.

Výpočet efektivity výmenníka tepla v peňažnom vyjadrení a porovnanie s nákladmi na jeho obstaranie a inštaláciu dvojpodlažnej chaty s celkovou rozlohou 270 m2 poukazuje na realizovateľnosť inštalácie takéhoto systému.

Náklady na vysoko účinné výmenníky tepla sú pomerne vysoké, majú zložitú štruktúru a značnú veľkosť. Niekedy sa môžete dostať okolo týchto problémov inštaláciou niekoľkých jednoduchších zariadení, takže vstupujúci vzduch prechádza postupne.

Výkon ventilačného systému

Objem prúdenia vzduchu je určený statickým tlakom, ktorý závisí od výkonu ventilátora a hlavných komponentov, ktoré vytvárajú aerodynamický odpor. Jeho presný výpočet je spravidla nemožný kvôli zložitosti matematického modelu, preto sa experimentálne štúdie vykonávajú pre typické jednodielne konštrukcie a komponenty sa vyberajú pre jednotlivé zariadenia.

Výkon ventilátora musí byť zvolený s prihliadnutím na výkon všetkých inštalovaných výmenníkov tepla, ktorý je uvedený v technickej dokumentácii ako odporúčaný prietok alebo objem vzduchu prechádzajúceho zariadením za časovú jednotku. Povolená rýchlosť vzduchu vo vnútri zariadenia spravidla nepresahuje 2 m / s.

Inak pri vysokých rýchlostiach v úzkych prvkoch výmenníka tepla dochádza k prudkému nárastu aerodynamického odporu. To vedie k zbytočným nákladom na energiu, neefektívnemu ohrevu vonkajšieho vzduchu a skráteniu životnosti ventilátorov.

Graf tlakových strát v závislosti od prietoku vzduchu pre niekoľko vysoko výkonných modelov rekuperácie tepla vykazuje nelineárny nárast odporu, preto je potrebné dodržiavať požiadavky na odporúčaný objem výmeny vzduchu uvedený v technickej dokumentácii zariadenia.

Zmena smeru prúdenia vzduchu vytvára dodatočný aerodynamický odpor. Preto pri modelovaní geometrie potrubia vo vnútri miestnosti je žiaduce minimalizovať počet závitov rúr o 90 stupňov. Vzduchové difuzéry tiež zvyšujú odpor, preto sa odporúča nepoužívať prvky s komplexným vzorom.

Kontaminované filtre a mriežky vytvárajú výrazný zásah do prietoku, preto sa musia pravidelne čistiť alebo vymieňať. Jedným z účinných spôsobov hodnotenia odpadu je inštalácia snímačov, ktoré monitorujú pokles tlaku v sekciách až po filter a po ňom.

Závery a užitočné video na túto tému

Princíp činnosti rotačného a doskového výmenníka tepla:

Meranie účinnosti doskového výmenníka tepla: \ t

Domáce a priemyselné vetracie systémy s integrovaným rekuperátorom preukázali svoju energetickú účinnosť pri zachovaní tepla v interiéri. V súčasnosti existuje mnoho návrhov na predaj a montáž takýchto zariadení vo forme hotových a testovaných modelov, ako aj pre jednotlivé objednávky. Môžete vypočítať požadované parametre a vykonať inštaláciu sami.

Ak sa pri čítaní informácií vyskytnú otázky alebo zistíte nepresnosti v našom materiáli, zanechajte prosím svoje poznámky v poli nižšie.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Ventilácia