Šilumos atgavimas vėdinimo sistemose: veikimo principas ir projektavimo galimybės

Vėdinimo proceso metu iš patalpos yra perdirbamas ne tik išmetamas oras, bet ir dalis šiluminės energijos. Žiemą tai lemia didesnes sąskaitas už energiją.

Šilumos atgavimas centralizuotose ir vietinėse vėdinimo sistemose leis sumažinti nepagrįstas išlaidas nepažeidžiant oro mainų. Šiluminės energijos atgavimui naudojami įvairių tipų šilumokaičiai – rekuperatoriai.

Straipsnyje išsamiai aprašomi agregatų modeliai, jų konstrukcijos ypatybės, veikimo principai, privalumai ir trūkumai. Pateikta informacija padės pasirinkti optimalų vėdinimo sistemos įrengimo variantą.

Regeneravimo samprata: šilumokaičio veikimo principas

Išvertus iš lotynų kalbos, atsigavimas reiškia kompensaciją arba grįžimą. Kalbant apie šilumos mainų reakcijas, atgavimas apibūdinamas kaip dalinis energijos, sunaudotos technologiniam veiksmui, grąžinimas siekiant panaudoti tame pačiame procese.

IN vėdinimo sistema Šilumos energijos taupymui naudojamas atkūrimo principas.

Analogiškai vėsinimas atgaunamas karštu oru – šiltos įtekančios masės šildo išmetamąsias atliekas ir jų temperatūra mažėja.

Energijos atgavimo procesas vykdomas rekuperaciniame šilumokaityje.Įrenginyje yra šilumos mainų elementas ir ventiliatoriai, skirti siurbti daugiakrypčius oro srautus. Procesui valdyti ir oro tiekimo kokybei kontroliuoti naudojama automatikos sistema.

Konstrukcija suprojektuota taip, kad tiekimo ir išmetimo srautai būtų atskiruose skyriuose ir nesimaišytų – šilumos atgavimas vykdomas per šilumokaičio sieneles.

Suprasti ir suprasti, kas tai yra ventiliacija su rekuperacija Vaizdinė oro cirkuliacijos schema padės.

Ištraukiamas oras išteka per gartraukius drėgnose patalpose (tualetas, vonia, virtuvė). Prieš išnešant į lauką, jis praeina per rekuperatorių ir palieka dalį šilumos. Tiekiamas oras juda priešinga kryptimi, įšyla ir patenka į svetaines (+)

Rekuperatoriaus galimybės vėdinti

Apie rekuperacinės vėdinimo įrengimo galimybes galime kalbėti įvertinę sistemos efektyvumą ir palyginę jos privalumus su trūkumais.

Dalis šilumos paimama iš ištraukiamo oro, ištraukiamo į lauką, ir perduodama į kambario vidų nukreiptus priverstinius šviežius purkštukus. Tai leidžia sumažinti šilumos nuostolius iki 70% (+)

Poreikis naudoti šilumos rekuperaciją aktualiausias pastatuose su priverstiniu oro ištraukimu. Paprastai tai yra mažos inercijos pastatai, pastatyti naudojant naujoviškas šilumos izoliacijos technologijas (namai iš daugiasluoksnių plokščių, dujų silikatinių plokščių, putplasčio blokelių).

Tokiuose pastatuose sienos blogai akumuliuoja šilumą, o natūrali oro mainai neefektyvūs.

Tačiau oro cirkuliacijos problemos būdingos ir „tradiciniams“ pastatams iš plytų ir betono.Sandariai šilumą ir garsą izoliuojantys PVC langai blokuoja cirkuliaciją natūraliu impulsu – sustoja gryno oro srautas ir trauka ventiliacijos kanale apvirsta arba linkęs į nulį.

„Eurolangų“ problemos sprendimas yra priverstinės ventiliacijos organizavimas. Sistema atkuria oro mainus, tačiau šilumos nuostoliai padidėja iki 60%. O čia jau nebegalima apsieiti be šilumos atgavimo.

Keitimo proceso efektyvumas išreiškiamas procentais ir parodo šilumos kiekį, išleidžiamą iš išmetamo oro, kad pašildytų šviežią „įsiurbimą“.

Vėdinimo šilumos atgavimo efektyvumo rodiklis:

• 0% - atidarytas langas - šiltas oras pašalinamas į atmosferą, o šaltas oras patenka, sumažindamas temperatūrą patalpoje;
• 100% - tiekiamas oras pašildomas iki „išmetimo“ temperatūros – techniškai neįmanoma įgyvendinti;
• 30-90% - priimtinas parametras, atkūrimas, kurio naudingumo koeficientas yra 60% ar didesnis, laikomas geru, efektyvumas didesnis nei 80% yra puikus šilumos perdavimas.

Sistemos efektyvumas priklauso nuo rekuperatoriaus tipo, patalpos matmenų ir oro srauto. Bet kokiu atveju rekuperacinės ventiliacijos naudojimas, net ir esant 30% efektyvumui, yra pelningesnis nei jo nebuvimas. Be didelio energijos išteklių taupymo, šilumos „regeneravimas“ pagerina bendrą mikroklimatą patalpoje.

Šilumokaičio naudojimo trūkumai:

1. Energetinė priklausomybė. Klimato kontrolės įrangos įsigijimas pateisinamas, jei sumontavus rekuperatorių suvartojama ženkliai mažesnė elektros energijos nei sutaupoma.
2. Kondensatas. Dėl temperatūrų skirtumų ant šilumokaičio sienelių gali kondensuotis drėgmė. Žiemą galimas apledėjimas, dėl kurio gali greitai sumažėti efektyvumas arba sugesti rekuperatorius.
3. Triukšmingas darbas. Kai kurie modeliai veikimo metu skleidžia triukšmą.Jei dienos metu šis trūkumas nėra ypač pastebimas, tada naktį triukšmas sukelia diskomfortą. Patobulintos izoliacijos rekuperatoriai veikia tyliai.

Didelės pradinės investicijos dažnai yra pagrindinis argumentas prieš energiją taupančią vėdinimą.

Patartina investuoti pinigus į sistemą, kuri atsipirks per 5-8 metus. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad norint išlaikyti kompleksą teks patirti papildomų išlaidų, pavyzdžiui, periodiškai keisti ventiliatorius

Įvairių tipų šilumokaičių savybės

Rekuperatoriaus konstrukcija lemia aušinimo skysčio srautą, vėdinimo sistemos efektyvumą, energijos suvartojimo klasę ir įrangos kainą. Naudojami penki šilumokaičių tipai: plokšteliniai, rotaciniai, šilumos vamzdžiai, kameriniai įrenginiai ir modeliai su tarpiniu aušinimo skysčiu.

Plokštelinis rekuperatorius – dizaino paprastumas

Šilumokaičio pagrindas yra sandari kamera su daugybe lygiagrečių oro kanalų. Kanalai atskirti pertvaromis – šilumą laidžiomis plokštėmis iš plieno arba aliuminio.

Bangos formos plokštės (60-70 vnt.) sugrupuotos į vieną bloką taip, kad susidarę kanalai išsidėstę skersai vienas kitam - susidariusi turbulencija pagerina šilumos perdavimą (+)

Dujų srautai juda vienas kito link, susikerta rekuperatoriaus kasetėje, bet nesimaišo. Šilumos mainai vyksta tuo pačiu metu aušinant ir kaitinant plokštes iš skirtingų pusių.

Kryžminio šilumokaičio privalumai:

• įrangos montavimo ir konfigūravimo paprastumas;
• oro masių kontakto pašalinimas;
• prieinama kaina ir kompaktiški matmenys;
• trinamųjų ir judančių dalių nebuvimas.

Efektyvumo koeficientas svyruoja nuo 40 iki 70%.

Pagrindinis plokštelinio modelio trūkumas yra kondensato nusėdimas išmetimo kanale ir ledo susidarymas žiemą. Norint atitirpinti įrenginį, įeinantis srautas nukreipiamas apeiti šilumokaitį, o šilta išeinanti srovė ištirpdo ledą ant plokštelių.

„Atitirpinimo“ režimu energijos taupymas nevyksta, įeinančiam orui šildyti naudojami oro šildytuvai, kurių galia iki 5 kW. Vidutinė efektyvumo vertė sumažėja 20 % (+)

Yra du galimi problemos sprendimo būdai:

1. Įeinančio oro srauto pašildymas iki temperatūros, kuriai esant neleidžiama susidaryti ledui.
2. Rekuperatorius su plokštelėmis iš higroskopinės celiuliozės. Medžiaga sugeria drėgmę iš išmetamo oro masių ir perduoda ją naujai įeinantiems srautams.

Renkantis kryžminį šilumokaitį, reikėtų atsižvelgti į plokščių eksploatacines ypatybes.

Jų charakteristikos priklauso nuo gamybos medžiagos:

1. Aliuminio folija – prieinama kaina, bet ribotas našumas žiemą. Be to, nerekomenduojama naudoti gyvenamosioms patalpoms dėl oro džiūvimo. Modifikacijos su aliuminio „užpildymu“ yra geriausias pasirinkimas vonioms ir baseinams.
2. Plastikinės pertvaros - kaina panaši į metalo gaminius, tačiau skiriasi geresniu veikimo efektyvumu.
3. Celiuliozės šilumokaitis – neleisti užšalti ir palaikyti normalų drėgmės kiekį patalpose.

Higroceliuliozės rekuperatorius yra ekonomiškiausias ir optimaliausias gyvenamųjų pastatų vėdinimui.

Rotacinis rekuperatorius – aukštas sistemos efektyvumas

Šilumokaitis pateikiamas cilindro, užpildyto gofruoto metalo sluoksniais, pavidalu. Kai būgno blokas sukasi, šiltos arba šaltos oro srovės pakaitomis patenka į kiekvieną skyrių.

Rotacinio rekuperatoriaus konstrukcija: sukimosi velenas ir du oro kanalai.Viena rotoriaus sekcija šildoma „išjungus“, būgnas sukasi ir šiluma nukreipiama į šaltas mases, susikaupusias gretimame kanale (+)

Šilumos perdavimo efektyvumą lemia rotoriaus sukimosi greitis, veikimo efektyvumą galima reguliuoti.

Argumentai už rotacinį rekuperatorių:

• šilumos grąžinimas iki 65-90%;
• efektyvumą elektros energijos suvartojimas;
• dalinis drėgmės pakeitimas – galite apsieiti be drėkintuvo;
• atsipirkimo laikotarpis – iki 4 metų.

Nepaisant didelio efektyvumo, būgno tipo šilumokaitis netapo lyderiu tarp panašių įrenginių.

Vėdinimo sistemos trūkumai:

1. Užteršto oro įtraukimas į tiekimą. Išmetimo ir tiekimo masės pakaitomis cirkuliuoja per mikrokanalus, todėl apie 3-8% „darbo“ grįžta atgal. Būgnas dažnai perteikia išeinančio oro kvapą.
2. Dizaino sudėtingumas. Besisukančių rotoriaus dalių reikia reguliariai prižiūrėti ir periodiškai keisti. Judantys elementai veikimo metu sukelia triukšmą ir vibraciją.
3. Auksta kaina. Rotacinių modelių kaina yra didesnė nei plokščių gaminių. Taip yra dėl to, kad projektuojant būgno šilumokaitį naudojama sudėtinga mechanika.
4. Dideli dydžiai. Montavimas atliekamas erdvioje vėdinimo kameroje.

Dėl savo tūrio rotaciniai agregatai daugiausia naudojami pramonės įmonėse.

Siekiant sumažinti oro srautų maišymąsi, rotoriniai šilumokaičiai papildomi tarpiniais sektoriais – čia į mikrokanalus pučiamas grynas oras, kuris grįžta atgal į gartraukį. Grandinės trūkumas yra efektyvumo sumažėjimas (+)

Sujungti šilumokaičiai – glikolio modelis

Dėl savo konstrukcijos ypatybių rekuperatorius su tarpiniu aušinimo skysčiu dažnai vadinamas sujungtais šilumokaičiais arba ledyno bloku. Tai viena lanksčiausių šilumos atgavimo sistemų. Vienas šilumokaitis įsijungia į tiekimo, o antrasis į išmetimo kanalą.

Vamzdynų schemoje yra: cirkuliacinis siurblys, išsiplėtimo bakas, oro vožtuvas, valdiklis, temperatūros jutiklis, apsauginis vožtuvas, slėgio indikatorius (+)

Veikimo principas. Glikolio sudėtis cirkuliuoja tarp šilumokaičių. Aušinimo skysčio temperatūra pakyla dėl įkaitusio išmetamųjų dujų srauto, o tada šiluminė energija perduodama grynam orui. Uždara sistema pašalina artėjančių oro masių maišymąsi.

Šilumokaičių su aušinimo skysčiu veikimo ypatumai:

• Efektyvumas – 45-55%;
• efektyvumo reguliavimas naudojant siurblį - parenkamas antifrizo judėjimo greitis;
• galimybė įrengti tiekiamo ir ištraukiamo oro kanalus nuotoliniu būdu vienas nuo kito (iki 800 m);
• rekuperatorius montuojamas vertikaliai arba horizontaliai;
• esant dideliam šalčiui, išmetimo šilumokaičio paviršius užšąla ir atsiranda ledas; antifrizo naudojimas leidžia valdyti rekuperatorių nenaudojant atitirpinimo;
• sistemos atsipirkimo laikotarpis – iki 2 metų;
• leistinas 1 gaubto ir kelių įplaukų derinys arba atvirkščiai.

Ištraukiamo ir įsiurbiamo oro tūris turi būti maždaug vienodas. Tokie rekuperatoriai dažniausiai naudojami, jei įtaka toksiška arba labai užteršta, kai srautų maišymasis nepriimtinas.

Kamerinis blokas – naudojimo universalumas

Struktūriškai kamerinis šilumokaitis yra uždara dėžė, viduje padalinta judančia sklende.Atidaroma pertvara nustato rekuperatoriaus veikimo schemą.

Ištekėjimas eina vienu kanalu, o įtekėjimas patenka į antrąją kamerą. Šilumokaityje šiltos masės šildo pirmojo skyriaus sienas. Po kurio laiko sklendė pajuda ir oro srautas keičia kryptį

Dėl to įtekėjimas juda išilgai šiltų pirmojo oro kanalo sienelių, o „išmetimas“ šildo antrosios kameros paviršių. Tam tikru momentu pertvara grįžta ir ciklas kartojasi.

Kamerinio šilumos mainų įrenginio privalumai:

• Efektyvumas – 80-90%;
• kartu su aukštos kokybės šilumos izoliacija, šildymo išlaidos sumažinamos iki minimumo;
• montavimo paprastumas - parenkant vėdinimo įrenginio parametrus reikės specialistų pagalbos;
• išlaikyti drėgmės lygį;
• sistemos užšalimas neįtraukiamas.

Kamerinis šilumokaitis yra puikus pasirinkimas regionams, kuriuose ilgą metų laikotarpį yra didelis vidaus ir lauko temperatūros disbalansas.

Šilumos atkūrimo įrenginio trūkumai yra šie:

• būtinybė reguliariai prižiūrėti judančius elementus;
• priešpriešinės oro srovės iš dalies susimaišo – kvapai ir nešvarumai gali tekėti atgal į pastatą.

Siekiant sumažinti priemaišų susidarymą, sistemoje yra filtro elementas. Oras tampa švaresnis, tačiau mažėja rekuperatoriaus efektyvumas.

Šilumos vamzdžiai – uždara šilumos mainų sistema

Rekuperatorius susideda iš daugybės varinių arba aliuminio vamzdžių, užpildytų lengvai garuojančia medžiaga, pavyzdžiui, freonu. Vamzdinio šilumokaičio veikimo principas pagrįstas fizikiniais procesais – medžiagos būsenos pokyčiais kaitinant.

Šilumos vamzdis statomas vertikaliai – apatinis šilumokaičio galas yra ištraukiamajame kanale, o viršutinis – tiekiamo oro kanale. Išeinantys srautai eina aplink vamzdžio galą - freonas įkaista, užverda ir išgaruoja (+)

Dujos kyla aukštyn ir išleidžia šiluminę energiją į įtekėjimą, po to freonas kondensuojasi ir nuteka rekuperatoriumi. Terminis ciklas kartojasi ratu.

Vamzdinio šilumokaičio techninės ir eksploatacinės charakteristikos:

• įrenginio efektyvumas – iki 65%;
• tylus veikimas dėl judančių elementų nebuvimo;
• dizaino paprastumas ir mažai priežiūros;
• kompaktiškumas — maži matmenys ir mažas svoris;
• energetinė nepriklausomybė – aušinimo skystis cirkuliuoja natūraliai;

Reikšmingas privalumas yra tai, kad įtekančio ir grįžtančio oro srautai nesimaišo.

Šilumos vamzdžių trūkumai:

• aukštas efektyvumo lygis pasiekiamas siaurame temperatūros diapazone - staiga perkaitus visas freonas išgaruoja, o esant nepakankamam kaitinimui, garavimo intensyvumas sulėtėja;
• mažas vamzdžių stiprumas – pakeitus formą arba sumažinus slėgį, sumažėja įrangos našumas.

Vamzdiniai šilumokaičiai naudojami privačiose statybose, administraciniuose ir biurų pastatuose bei nedidelėse pramonės patalpose.

Rekuperacinės vėdinimo organizavimo metodai

Atkūrimas organizuojamas vienu iš šių būdų: centralizuotai ir decentralizuotai. Pirmuoju atveju vėdinimo srautai iš visos patalpos praeina per šilumokaitį, antruoju - iš vienos patalpos.

Centralizuotas kompleksas – vėdinimo įrenginys

Centralizuota sistema įrengiama vėdinimo sistemos statybos arba kapitalinio modernizavimo etape.

Pasirinktas priverstinio tiekimo ir išmetimo blokas (PVU) su įmontuotu rekuperatoriumi. Pagrindinis atrankos kriterijus yra bendras komplekso veikimas, pagrįstas visu oro kiekiu konstrukcijoje (+)

PVU su rekuperatoriumi užtikrina pakankamą oro apykaitą net ir namuose su sandariais langais. Tuo pačiu metu oro srautai paskirstomi tolygiai, nesukuriant skersvėjų.

Sudėtingas vėdinimo įrenginiai monobloko tipo su:

• gerbėjų – švaraus oro tiekimas visą parą ir anglies dioksido prisotintų čiurkšlių emisija;
• šildytuvai – įtekėjimo pašildymas;
• filtrai – sulaiko dulkes ir mikrodaleles;
• rekuperatorius — gali būti naudojami įvairių tipų įrenginiai.

Kai kurių PVU funkcionalumas praplečiamas delsos laikmačiu, galios reguliatoriumi, drėgmės lygio jutikliais ir kt.

Monoblokų modelių korpusas padengtas triukšmą sugeriančia medžiaga, todėl PVU veikimas yra labai tylus. Galimos vertikalios, horizontalios ir pakabinamos vėdinimo įrenginių versijos

Gaminami rekuperaciniai monoblokiniai PVU puikiai pasiteisino: "Vandos" (Ukraina), Dantherm (Danija), "Daikin" (Japonija), "Dantex" (Anglija).

Vietiniai mazgai – esamos vėdinimo sistemos papildymas

Norint atkurti oro masių cirkuliaciją naudojamoje patalpoje, tinka decentralizuoti oro įvadai su šilumos atgavimu.

Jie įspjauti į pastato fasadą arba montuojami per langą. Jų pagrindinė užduotis – tobulėti tiekiama ventiliacija name.

Vietiniai rekuperatoriai komplektuojami su ventiliatoriumi ir plokšteliniu šilumokaičiu. Įleidimo „rankovė“ izoliuota garsą sugeriančia medžiaga.Kompaktiškų vėdinimo įrenginių valdymo blokas yra vidinėje sienoje

Decentralizuotų vėdinimo sistemų su rekuperacija ypatybės:

• Efektyvumas – 60-96%;
• mažas produktyvumas – įrenginiai skirti užtikrinti oro mainus patalpose iki 20-35 kv.m;
• prieinama kaina ir platus agregatų pasirinkimas – nuo ​​įprastų sieninių vožtuvų iki automatizuotų modelių su daugiapakope filtravimo sistema ir galimybe reguliuoti drėgmę;
• montavimo paprastumas – paleidimui nereikia ortakių, sumontuokite sieninį vožtuvą galite tai padaryti patys.

Populiarūs vietinių rekuperatorių gamintojai: Pranas (Ukraina), O.Erre (Italija), Pūga (Vokietija), Orlaidės (Ukraina), Aerovital (Vokietija).

Svarbūs sienos įvado pasirinkimo kriterijai: leistinas sienelės storis, našumas, rekuperatoriaus efektyvumas, oro kanalo skersmuo ir siurbiamos terpės temperatūra

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Natūralios vėdinimo ir priverstinės sistemos su atkūrimu veikimo palyginimas:

Centralizuoto rekuperatoriaus veikimo principas, efektyvumo skaičiavimas:

Decentralizuoto šilumokaičio projektavimas ir veikimo procedūra naudojant Prana sieninį vožtuvą kaip pavyzdį:

Per vėdinimo sistemą iš patalpos palieka apie 25-35% šilumos. Rekuperatoriai naudojami nuostoliams sumažinti ir efektyviai atgauti šilumą. Klimato įranga leidžia panaudoti atliekų masių energiją įeinančiam orui šildyti.

Ar turite ką pridurti, ar turite klausimų dėl skirtingų vėdinimo rekuperatorių veikimo? Palikite komentarus apie leidinį ir pasidalykite savo patirtimi eksploatuojant tokius įrenginius. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.