Tiekiamoji ir ištraukiamoji ventiliacija su šilumos atgavimu: veikimo principas, privalumų ir trūkumų apžvalga

Gryno oro tiekimas šaltuoju periodu lemia poreikį jį šildyti, kad būtų užtikrintas tinkamas patalpų mikroklimatas.Siekiant sumažinti energijos sąnaudas, galima naudoti tiekiamąją ir ištraukiamąją ventiliaciją su šilumos atgavimu.

Jo veikimo principų supratimas leis efektyviausiai sumažinti šilumos nuostolius išlaikant pakankamą pakeisto oro kiekį. Pabandykime suprasti šią problemą.

Energijos taupymas vėdinimo sistemose

Rudens-pavasario laikotarpiu, vėdinant patalpas, rimta problema yra didelis įeinančio oro ir viduje esančio oro temperatūrų skirtumas. Šaltas srautas veržiasi žemyn ir sukuria nepalankų mikroklimatą gyvenamuosiuose pastatuose, biuruose ir gamyklose arba nepriimtiną vertikalų temperatūros gradientą sandėlyje.

Dažnas problemos sprendimas yra integravimas į tiekiamąją ventiliaciją oro šildytuvas, kurio pagalba srautas šildomas. Tokiai sistemai reikia energijos sąnaudų, o didelis kiekis šilto oro, išeinančio į lauką, sukelia didelius šilumos nuostolius.

Oro išėjimas į lauką su intensyviais garais yra didelių šilumos nuostolių rodiklis, kuris gali būti naudojamas įeinančiam srautui šildyti.

Jei oro įleidimo ir išleidimo kanalai yra šalia, tada galima iš dalies perduoti išeinančio srauto šilumą į įeinantį.Tai sumažins šildytuvo energijos sąnaudas arba visai jų nebeliks. Įrenginys, užtikrinantis šilumos mainus tarp skirtingų temperatūrų dujų srautų, vadinamas rekuperatoriumi.

Šiltuoju metų laiku, kai lauko oro temperatūra yra gerokai aukštesnė už kambario temperatūrą, įeinančiam srautui vėsinti galima naudoti rekuperatorių.

Agregato su rekuperatoriumi projektavimas

Vidinė tiekimo ir ištraukimo vėdinimo sistemų struktūra su integruotas rekuperatorius Jie yra gana paprasti, todėl juos galima įsigyti ir montuoti atskirai elementas po elemento. Jei surinkimas ar savarankiškas montavimas yra sudėtingas, galite įsigyti paruoštus sprendimus standartinių monoblokų arba atskirų surenkamų konstrukcijų pavidalu pagal užsakymą.

Įprasta tiekiamo ir ištraukiamo vėdinimo sistemos su viename korpuse esančiu rekuperatoriumi konstrukcija gali būti papildyta kitais komponentais vartotojo nuožiūra

Pagrindiniai elementai ir jų parametrai

Korpusas su šilumos ir triukšmo izoliacija dažniausiai gaminamas iš lakštinio plieno. Montuojant sienoje, ji turi atlaikyti slėgį, atsirandantį putojant įtrūkimus aplink įrenginį, taip pat apsaugoti nuo vibracijos dėl ventiliatorių veikimo.

Esant paskirstytam oro įsiurbimui ir srautui įvairiose patalpose, prijunkite prie korpuso oro kanalų sistema. Jame yra vožtuvai ir sklendės srautams paskirstyti.

Jei nėra ortakių, oro srautui paskirstyti ant tiekimo angos, esančios patalpos šone, įrengiamos grotelės arba difuzorius. Kad į vėdinimo sistemą nepatektų paukščiai, stambūs vabzdžiai ir šiukšlės, ant įleidimo angos iš gatvės pusės sumontuotos išorinio tipo oro įsiurbimo grotelės.

Oro judėjimą užtikrina du ašinio arba išcentrinio veikimo ventiliatoriai. Esant rekuperatoriui, natūrali pakankamo tūrio oro cirkuliacija neįmanoma dėl šio įrenginio sukuriamo aerodinaminio pasipriešinimo.

Rekuperatoriaus buvimas apima smulkių filtrų įrengimą abiejų srautų įleidimo angoje. Tai būtina siekiant sumažinti plonų šilumokaičio kanalų užsikimšimo dulkėmis ir riebalų nuosėdomis intensyvumą. Priešingu atveju, kad sistema veiktų pilnai, reikės padidinti profilaktinės priežiūros dažnumą.

Smulkius filtrus reikia periodiškai keisti arba valyti. Priešingu atveju dėl padidėjusio pasipriešinimo oro srautui suges ventiliatorius.

Vienas ar keli rekuperatoriai užima pagrindinį tiekimo ir išmetimo įrenginio tūrį. Jie montuojami konstrukcijos centre.

Esant dideliems teritorijai būdingiems šalčiams ir nepakankamam rekuperatoriaus efektyvumui šildyti lauko orą, galima papildomai įrengti šildytuvą. Taip pat, esant poreikiui, įrengiamas drėkintuvas, jonizatorius ir kiti įrenginiai palankiam mikroklimatui patalpoje sukurti.

Šiuolaikiniuose modeliuose yra elektroninis valdymo blokas. Sudėtingos modifikacijos turi funkcijas, skirtas programuoti darbo režimus, priklausomai nuo fizinių oro aplinkos parametrų. Išorinės plokštės turi patrauklią išvaizdą, todėl puikiai tinka bet kokiam interjerui.

Kondensacijos problemos sprendimas

Vėsinant iš patalpos patenkantį orą, susidaro prielaidos drėgmei išsiskirti ir kondensatui susidaryti. Esant dideliam srautui, didžioji dalis nespėja susikaupti rekuperatoriuje ir išeina į lauką.Lėtai judant orui, nemaža vandens dalis lieka įrenginio viduje. Todėl būtina užtikrinti, kad drėgmė būtų surinkta ir pašalinta už korpuso ribų. tiekimo ir išmetimo sistema.

Elementarus kondensato surinkimo ir išleidimo įtaisas yra padėklas, esantis po šilumokaičiu su nuolydžiu į nutekėjimo angą

Drėgmė pašalinama į uždarą indą. Jis dedamas tik patalpoje, kad būtų išvengta nutekėjimo kanalų užšalimo esant minusinei temperatūrai. Naudojant sistemas su rekuperatoriumi, patikimai apskaičiuoti gaunamo vandens tūrį algoritmo nėra, todėl jis nustatomas eksperimentiniu būdu.

Pakartotinis kondensato naudojimas oro drėkinimui yra nepageidautinas, nes vanduo sugeria daug teršalų, tokių kaip žmogaus prakaitas, kvapai ir kt.

Galite žymiai sumažinti kondensato tūrį ir išvengti problemų, susijusių su jo atsiradimu, organizuodami atskirą išmetimo sistemą iš vonios ir virtuvės. Būtent šiose patalpose ore yra didžiausia drėgmė. Jei yra kelios išmetimo sistemos, oro mainai tarp techninės ir gyvenamosios zonos turi būti ribojami įrengiant atbulinius vožtuvus.

Jei šalinamo oro srautas atšaldomas iki neigiamos temperatūros rekuperatoriaus viduje, kondensatas virsta ledu, dėl ko sumažėja atviras srauto skerspjūvis ir dėl to sumažėja tūris arba visiškai nutrūksta vėdinimas.

Periodiniam ar vienkartiniam rekuperatoriaus atšildymui įrengiamas apvadas - apvadinis kanalas tiekiamo oro judėjimui. Kai srautas apeina prietaisą, šilumos perdavimas sustoja, šilumokaitis įkaista ir ledas pereina į skystą būseną. Vanduo patenka į kondensato surinkimo baką arba išgaruoja lauke.

Aplenkimo įrenginio veikimo principas yra paprastas, todėl esant ledo susidarymo rizikai, patartina numatyti tokį sprendimą, nes rekuperatoriaus šildymas kitomis priemonėmis yra sudėtingas ir atima daug laiko.

Kai srautas praeina per aplinkkelį, tiekiamas oras per rekuperatorių nešildomas. Todėl įjungus šį režimą šildytuvas turi įsijungti automatiškai.

Įvairių tipų rekuperatorių savybės

Yra keletas struktūriškai skirtingų variantų, kaip įgyvendinti šilumos mainus tarp šalto ir šildomo oro srautų. Kiekvienas iš jų turi savo išskirtinius bruožus, kurie lemia pagrindinę kiekvieno tipo rekuperatoriaus paskirtį.

Plokštinis skersinio srauto rekuperatorius

Plokštelinio rekuperatoriaus konstrukcija paremta plonasienėmis plokštėmis, jungiamomis pakaitomis taip, kad tarp jų keistųsi skirtingų temperatūrų srautų praėjimas 90 laipsnių kampu. Viena iš šio modelio modifikacijų – įrenginys su briaunuotais kanalais oro pralaidumui. Jis turi didesnį šilumos perdavimo koeficientą.

Pakaitinis šilto ir šalto oro srauto pratekėjimas per plokštes realizuojamas lenkiant plokščių kraštus ir sandarinant sandūras poliesterio derva

Šilumos mainų plokštės gali būti pagamintos iš įvairių medžiagų:

• vario, žalvario ir aliuminio lydiniai turi gerą šilumos laidumą ir nėra jautrūs rūdijimui;
• plastikas, pagamintas iš hidrofobinės polimerinės medžiagos, turinčios didelį šilumos laidumo koeficientą ir mažą svorį;
• Higroskopinė celiuliozė leidžia kondensatui prasiskverbti pro plokštelę ir grįžti atgal į patalpą.

Trūkumas yra kondensato susidarymo galimybė esant žemai temperatūrai.Dėl mažo atstumo tarp plokščių drėgmė ar ledas žymiai padidina aerodinaminį pasipriešinimą. Užšalus, būtina blokuoti įeinantį oro srautą, kad plokštės sušildytų.

Plokštelių rekuperatorių privalumai yra šie:

• žema kaina;
• ilgas tarnavimo laikas;
• ilgas laikotarpis nuo prevencinės priežiūros iki jos įgyvendinimo paprastumo;
• maži matmenys ir svoris.

Šio tipo rekuperatorius dažniausiai naudojamas gyvenamosioms ir biuro patalpoms. Jis taip pat naudojamas kai kuriuose technologiniuose procesuose, pavyzdžiui, optimizuojant kuro degimą krosnių veikimo metu.

Būgnas arba rotacinis tipas

Rotacinio rekuperatoriaus veikimo principas pagrįstas šilumokaičio sukimu, kurio viduje yra aukštos šiluminės talpos gofruoto metalo sluoksniai. Dėl sąveikos su išeinančiu srautu įkaista būgno sektorius, kuris vėliau išskiria šilumą įeinančiam orui.

Rotacinio rekuperatoriaus smulkaus tinklelio šilumokaitis yra jautrus užsikimšimui, todėl reikia atkreipti ypatingą dėmesį į kokybišką smulkių filtrų veikimą

Rotacinių rekuperatorių privalumai yra šie:

• gana didelis efektyvumas, palyginti su konkuruojančiais tipais;
• grąžinamas didelis drėgmės kiekis, kuris lieka kondensato pavidalu ant būgno ir išgaruoja susilietus su įeinančiu sausu oru.

Šio tipo rekuperatorius rečiau naudojamas gyvenamiesiems namams butų ar kotedžų vėdinimui. Jis dažnai naudojamas didelėse katilinėse šilumai grąžinti į krosnis arba didelėms pramoninėms ar komercinėms patalpoms.

Tačiau šio tipo įrenginiai turi didelių trūkumų:

• gana sudėtinga konstrukcija su judančiomis dalimis, įskaitant elektros variklį, būgną ir diržinę pavarą, kuriai reikia nuolatinės priežiūros;
• padidėjęs triukšmo lygis.

Kartais tokio tipo įrenginiuose galite susidurti su terminu „regeneracinis šilumokaitis“, kuris yra teisingesnis nei „rekuperatorius“. Faktas yra tas, kad nedidelė dalis išmetamo oro grįžta atgal dėl laisvo būgno prigludimo prie konstrukcijos korpuso.

Tai nustato papildomus apribojimus galimybei naudoti tokio tipo įrenginius. Pavyzdžiui, užteršto oro iš šildymo krosnelių negalima naudoti kaip aušinimo skysčio.

Vamzdžių ir korpuso sistema

Vamzdinio tipo rekuperatorius susideda iš plonasienių mažo skersmens vamzdžių sistemos, esančios izoliuotame korpuse, per kurį patenka išorinis oras. Korpusas pašalina šiltą orą iš patalpos, kuris šildo įeinantį srautą.

Šiltas oras turi būti išleidžiamas per korpusą, o ne per vamzdžių sistemą, nes iš jų neįmanoma pašalinti kondensato

Pagrindiniai vamzdinių rekuperatorių privalumai yra šie:

• didelis efektyvumas dėl priešpriešinio aušinimo skysčio ir įeinančio oro judėjimo principo;
• konstrukcijos paprastumas ir judančių dalių nebuvimas užtikrina žemą triukšmo lygį ir retai reikalauja priežiūros;
• ilgas tarnavimo laikas;
• mažiausias skerspjūvis tarp visų tipų atkūrimo įrenginių.

Šio tipo prietaisų vamzdeliuose naudojamas lengvojo lydinio metalas arba, rečiau, polimeras. Šios medžiagos nėra higroskopinės, todėl, esant dideliam srauto temperatūrų skirtumui, korpuse gali susidaryti intensyvi kondensatas, dėl kurio jo pašalinimui reikia konstruktyvaus sprendimo.Kitas trūkumas yra tas, kad metalinis užpildas turi didelį svorį, nepaisant mažų matmenų.

Vamzdinio rekuperatoriaus konstrukcijos paprastumas daro šio tipo prietaisus populiarų savadarbei. Kaip išorinis korpusas dažniausiai naudojami plastikiniai vamzdžiai ortakiams, izoliuoti poliuretano putų apvalkalu.

Įrenginys su tarpiniu aušinimo skysčiu

Kartais tiekimo ir šalinimo ortakiai yra tam tikru atstumu vienas nuo kito. Tokia situacija gali susidaryti dėl pastato technologinių ypatybių ar sanitarinių reikalavimų patikimam oro srautų atskyrimui.

Šiuo atveju naudojamas tarpinis aušinimo skystis, cirkuliuojantis tarp ortakių izoliuotu vamzdynu. Vanduo arba vandens-glikolio tirpalas naudojamas kaip terpė šilumos energijai perduoti, kurios cirkuliacija užtikrinama šilumos siurblys.

Rekuperatorius su tarpiniu aušinimo skysčiu yra talpus ir brangus prietaisas, kurio naudojimas yra ekonomiškai pagrįstas didelių plotų patalpoms

Jei galima naudoti kito tipo rekuperatorių, geriau nenaudoti sistemos su tarpiniu aušinimo skysčiu, nes ji turi šiuos reikšmingus trūkumus:

• mažas efektyvumas, palyginti su kitų tipų įrenginiais, todėl tokie įrenginiai nenaudojami mažoms patalpoms su mažu oro srautu;
• didelis visos sistemos tūris ir svoris;
• papildomo elektrinio siurblio poreikis skysčiui cirkuliuoti;
• padidėjęs siurblio triukšmas.

Ši sistema modifikuojama, kai vietoj priverstinės šilumos mainų skysčio cirkuliacijos naudojama žemos virimo temperatūros terpė, pvz., freonas.Tokiu atveju judėjimas palei kontūrą galimas natūraliai, tačiau tik tuo atveju, jei tiekiamo oro kanalas yra virš ištraukiamo oro kanalo.

Tokia sistema nereikalauja papildomų energijos sąnaudų, o veikia tik šildymui, kai yra didelis temperatūrų skirtumas. Be to, būtina tiksliai sureguliuoti šilumos mainų skysčio agregacijos būsenos pasikeitimo tašką, kurį galima pasiekti sukuriant reikiamą slėgį arba tam tikrą cheminę sudėtį.

Pagrindiniai techniniai parametrai

Žinant reikiamą vėdinimo sistemos našumą ir rekuperatoriaus šilumos mainų efektyvumą, nesunku paskaičiuoti, kaip sutaupyti sutaupyti patalpų oro šildymui konkrečiomis klimato sąlygomis. Palyginus galimą naudą su sistemos įsigijimo ir priežiūros išlaidomis, galima pagrįstai rinktis rekuperatoriaus ar standartinio oro šildytuvo naudai.

Įrangos gamintojai dažnai siūlo modelių liniją, kurioje panašaus funkcionalumo vėdinimo įrenginiai skiriasi oro mainų tūriu. Gyvenamoms patalpoms šis parametras turi būti skaičiuojamas pagal 9.1 lentelę. SP 54.13330.2016

Efektyvumas

Rekuperatoriaus naudingumo koeficientas suprantamas kaip šilumos perdavimo efektyvumas, kuris apskaičiuojamas pagal šią formulę:

K = (T_P – T_n) / (T_V – T_n)

Kur:

• T_P – į patalpą patenkančio oro temperatūra;
• T_n – lauko oro temperatūra;
• T_V – kambario oro temperatūra.

Didžiausia standarto efektyvumo vertė oro srauto greitis ir tam tikras temperatūros režimas nurodytas įrenginio techninėje dokumentacijoje. Tikrasis jo skaičius bus šiek tiek mažesnis.

Jei gaminate plokštelinį ar vamzdinį rekuperatorių savarankiškai, norėdami pasiekti maksimalų šilumos perdavimo efektyvumą, turite laikytis šių taisyklių:

• Geriausią šilumos perdavimą užtikrina priešpriešinio srauto įtaisai, vėliau – kryžminio srauto įrenginiai, o mažiausiai – abiejų srautų judėjimas viena kryptimi.
• Šilumos perdavimo intensyvumas priklauso nuo srautus skiriančių sienelių medžiagos ir storio, taip pat nuo oro trukmės įrenginio viduje.

Žinodami rekuperatoriaus efektyvumą, galite apskaičiuoti jo energinį efektyvumą esant skirtingoms išorės ir vidaus oro temperatūroms:

E (W) = 0,36 x P x K x (T_V – T_n)

kur P (m³/val.) – oro srautas.

Rekuperatoriaus efektyvumo apskaičiavimas pinigine išraiška ir palyginimas su jo įsigijimo ir įrengimo išlaidomis dviejų aukštų kotedžui, kurio bendras plotas 270 m2, parodo tokios sistemos įrengimo galimybes.

Didelio efektyvumo rekuperatorių kaina yra gana didelė, jie turi sudėtingą konstrukciją ir didelius matmenis. Kartais šias problemas galite išspręsti įdiegę kelis paprastesnius įrenginius, kad įeinantis oras eitų per juos nuosekliai.

Vėdinimo sistemos veikimas

Praleidžiamo oro tūrį lemia statinis slėgis, kuris priklauso nuo ventiliatoriaus galios ir pagrindinių komponentų, kurie sukuria aerodinaminį pasipriešinimą. Tikslus jo skaičiavimas, kaip taisyklė, neįmanomas dėl matematinio modelio sudėtingumo, todėl eksperimentiniai tyrimai atliekami standartinėms monoblokinėms konstrukcijoms, o komponentai parenkami atskiriems įrenginiams.

Ventiliatoriaus galia turi būti parenkama atsižvelgiant į sumontuotų bet kokio tipo šilumokaičių pralaidumą, kuris techninėje dokumentacijoje nurodytas kaip rekomenduojamas debitas arba prietaisu praleidžiamo oro tūris per laiko vienetą. Paprastai leistinas oro greitis įrenginio viduje neviršija 2 m/s.

Priešingu atveju, važiuojant dideliu greičiu, siauruose rekuperatoriaus elementuose smarkiai padidėja aerodinaminis pasipriešinimas. Tai lemia nereikalingas energijos sąnaudas, neefektyvų lauko oro šildymą ir trumpesnį ventiliatoriaus tarnavimo laiką.

Kelių didelio našumo rekuperatorių modelių slėgio nuostolių ir oro srauto greičio diagrama rodo netiesinį pasipriešinimo padidėjimą, todėl būtina laikytis įrenginio techninėje dokumentacijoje nurodytų rekomenduojamo oro mainų tūrio reikalavimų.

Oro srauto krypties keitimas sukuria papildomą aerodinaminį pasipriešinimą. Todėl, modeliuojant patalpų ortakio geometriją, vamzdžio apsisukimų skaičių pageidautina sumažinti 90 laipsnių. Oro difuzoriai taip pat padidina pasipriešinimą, todėl patartina nenaudoti sudėtingų raštų elementų.

Nešvarūs filtrai ir grotelės labai trikdo srautą, todėl juos reikia periodiškai valyti arba pakeisti. Vienas veiksmingų būdų įvertinti užsikimšimą – sumontuoti jutiklius, kurie stebi slėgio kritimą vietose prieš ir po filtro.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Rotacinio ir plokštelinio rekuperatoriaus veikimo principas:

Plokštinio tipo rekuperatoriaus efektyvumo matavimas:

Buitinės ir pramoninės vėdinimo sistemos su integruotu rekuperatoriumi įrodė savo energinį efektyvumą palaikant šilumą patalpose. Dabar yra daug pasiūlymų parduoti ir įdiegti tokius įrenginius tiek paruoštų, tiek išbandytų modelių pavidalu, tiek pagal individualius užsakymus. Galite patys apskaičiuoti reikiamus parametrus ir atlikti montavimą.

Jei skaitydami informaciją turite klausimų arba pastebėjote netikslumų mūsų medžiagoje, palikite savo komentarus žemiau esančiame bloke.