Til- og avtrekksventilasjon med varmegjenvinning: driftsprinsipp, gjennomgang av fordeler og ulemper

Tilførselen av frisk luft i den kalde perioden fører til at den må varmes opp for å sikre riktig innendørs mikroklima.For å minimere energikostnadene kan til- og avtrekksventilasjon med varmegjenvinning benyttes.

Å forstå prinsippene for driften vil tillate deg å redusere varmetapet mest effektivt mens du opprettholder et tilstrekkelig volum av erstattet luft. La oss prøve å forstå dette problemet.

Energisparing i ventilasjonsanlegg

I høst-vår-perioden, når man ventilerer rom, er et alvorlig problem den store temperaturforskjellen mellom den innkommende luften og luften inne. Den kalde strømmen fosser ned og skaper et ugunstig mikroklima i boligbygg, kontorer og fabrikker eller en uakseptabel vertikal temperaturgradient i et lager.

En vanlig løsning på problemet er integrering i forsyningsventilasjon luftvarmer, ved hjelp av hvilken strømmen varmes opp. Et slikt system krever energiforbruk, mens et betydelig volum varmluft som slipper ut utenfor fører til betydelig varmetap.

Utgangen av luft til utsiden med intens damp tjener som en indikator på betydelig varmetap, som kan brukes til å varme opp den innkommende strømmen

Hvis luftinnløps- og utløpskanalene er plassert i nærheten, er det mulig å delvis overføre varmen fra den utgående strømmen til den innkommende.Dette vil redusere energiforbruket til varmeren eller eliminere det helt. En enhet for å sikre varmeveksling mellom gassstrømmer med forskjellige temperaturer kalles en rekuperator.

I den varme årstiden, når utelufttemperaturen er betydelig høyere enn romtemperatur, kan en rekuperator brukes til å avkjøle den innkommende strømmen.

Design av en enhet med recuperator

Innvendig oppbygning av tillufts- og avtrekksventilasjonsanlegg med integrert recuperator De er ganske enkle, så de kan kjøpes og installeres uavhengig element for element. Hvis montering eller selvinstallasjon er vanskelig, kan du kjøpe ferdige løsninger i form av standard monoblokk eller individuelle prefabrikkerte strukturer på bestilling.

En typisk utforming av et tilførsels- og avtrekksventilasjonssystem med en rekuperator plassert i et enkelt hus kan suppleres med andre komponenter etter brukerens skjønn

Hovedelementer og deres parametere

Karosseriet med varme- og støyisolering er vanligvis laget av stålplate. Ved veggmontering må den tåle trykket som oppstår ved skumdannelse av sprekkene rundt enheten, og også forhindre vibrasjoner fra drift av vifter.

Ved fordelt luftinntak og gjennomstrømning i ulike rom, kobles til huset luftkanalsystem. Den er utstyrt med ventiler og spjeld for å fordele strømninger.

Hvis det ikke er luftkanaler, monteres et gitter eller diffusor på tilførselsåpningen på siden av rommet for å fordele luftstrømmen. Et eksternt luftinntaksgitter er installert på inntaksåpningen på gatesiden for å hindre fugler, store insekter og rusk i å komme inn i ventilasjonssystemet.

Luftbevegelse leveres av to vifter med aksial eller sentrifugalvirkning. I nærvær av en recuperator er naturlig luftsirkulasjon i et tilstrekkelig volum umulig på grunn av den aerodynamiske motstanden som skapes av denne enheten.

Tilstedeværelsen av en rekuperator innebærer installasjon av fine filtre ved innløpet til begge strømmene. Dette er nødvendig for å redusere intensiteten av tilstopping av tynne varmevekslerkanaler med støv- og fettavleiringer. Ellers, for at systemet skal fungere fullt ut, vil det være nødvendig å øke hyppigheten av forebyggende vedlikehold.

Finfiltre må skiftes eller rengjøres med jevne mellomrom. Ellers vil økt motstand mot luftstrøm forårsake viftefeil.

En eller flere rekuperatorer opptar hovedvolumet til tilførsels- og eksosapparatet. De er montert i midten av strukturen.

I tilfelle av alvorlig frost som er typisk for territoriet og utilstrekkelig effektivitet til recuperatoren for å varme opp uteluften, kan du i tillegg installere en varmeapparat. Også, om nødvendig, er en luftfukter, ionisator og andre enheter installert for å skape et gunstig mikroklima i rommet.

Moderne modeller inkluderer en elektronisk kontrollenhet. Komplekse modifikasjoner har funksjoner for programmering av driftsmodi avhengig av de fysiske parametrene til luftmiljøet. Eksterne paneler har et attraktivt utseende, takket være at de kan passe godt inn i ethvert interiør.

Løse problemet med kondens

Avkjøling av luften som kommer fra rommet skaper forutsetninger for frigjøring av fuktighet og dannelse av kondens. Ved høy strømningshastighet har det meste ikke tid til å samle seg i recuperatoren og går ut.Med sakte luftbevegelser forblir en betydelig del av vannet inne i enheten. Derfor er det nødvendig å sikre at fuktighet samles og fjernes utenfor huset. tilførsels- og eksosanlegg.

En elementær enhet for oppsamling og tømming av kondensat er et brett plassert under varmeveksleren med en skråning mot avløpshullet

Fuktighet fjernes i en lukket beholder. Den plasseres kun innendørs for å unngå frysing av utløpskanalene ved minusgrader. Det er ingen algoritme for pålitelig beregning av volumet av vann som mottas ved bruk av systemer med recuperator, så det bestemmes eksperimentelt.

Gjenbruk av kondensat til luftfukting er uønsket, siden vann absorberer mange forurensninger som menneskelig svette, lukt, etc.

Du kan redusere volumet av kondensat betydelig og unngå problemer forbundet med dets forekomst ved å organisere et separat eksosanlegg fra badet og kjøkkenet. Det er i disse rommene luften har høyest luftfuktighet. Dersom det er flere avtrekksanlegg skal luftskiftet mellom teknisk og boligområde begrenses ved å montere tilbakeslagsventiler.

Hvis avtrekksluftstrømmen avkjøles til negative temperaturer inne i rekuperatoren, blir kondensatet til is, noe som forårsaker en reduksjon i det åpne tverrsnittet av strømmen og, som en konsekvens, en reduksjon i volum eller en fullstendig opphør av ventilasjon.

For periodisk eller engangsavriming av rekuperatoren er det installert en bypass - en bypass-kanal for bevegelse av tilluft. Når en strøm omgår enheten, stopper varmeoverføringen, varmeveksleren varmes opp og isen går over i flytende tilstand. Vannet renner inn i kondensatoppsamlingstanken eller fordamper utenfor.

Prinsippet til bypass-anordningen er enkelt, derfor, hvis det er risiko for isdannelse, er det tilrådelig å tilby en slik løsning, siden oppvarming av rekuperatoren på andre måter er kompleks og tidkrevende

Når strømmen går gjennom bypass, er det ingen oppvarming av tilluften gjennom rekuperatoren. Derfor, når denne modusen er aktivert, må varmeren automatisk slå seg på.

Funksjoner av ulike typer recuperatorer

Det er flere strukturelt forskjellige alternativer for å implementere varmeveksling mellom kalde og oppvarmede luftstrømmer. Hver av dem har sine egne karakteristiske trekk, som bestemmer hovedformålet for hver type recuperator.

Plate tverrstrøm recuperator

Utformingen av platerecuperatoren er basert på tynnveggede paneler, koblet vekselvis på en slik måte at de veksler gjennom strømmen av forskjellige temperaturer mellom dem i en vinkel på 90 grader. En av modifikasjonene til denne modellen er en enhet med ribbede kanaler for luftpassasje. Den har en høyere varmeoverføringskoeffisient.

Alternativ passasje av varm og kald luftstrøm gjennom platene oppnås ved å bøye kantene på platene og forsegle skjøtene med polyesterharpiks

Varmevekslerpaneler kan være laget av forskjellige materialer:

• kobber-, messing- og aluminiumsbaserte legeringer har god varmeledningsevne og er ikke mottakelige for rust;
• plast laget av et hydrofobt polymermateriale med høy varmeledningskoeffisient og lav vekt;
• hygroskopisk cellulose gjør at kondens trenger gjennom platen og tilbake inn i rommet.

Ulempen er muligheten for kondensdannelse ved lave temperaturer.På grunn av den lille avstanden mellom platene, øker fuktighet eller is aerodynamisk luftmotstand betydelig. Ved frysing er det nødvendig å blokkere den innkommende luftstrømmen for å varme opp platene.

Fordelene med platerecuperatorer er som følger:

• lave kostnader;
• lang levetid;
• lang periode mellom forebyggende vedlikehold og enkel implementering;
• små dimensjoner og vekt.

Denne typen recuperator er mest vanlig for bolig- og kontorlokaler. Det brukes også i noen teknologiske prosesser, for eksempel for å optimalisere drivstoffforbrenning under drift av ovner.

Trommel eller roterende type

Driftsprinsippet til en roterende rekuperator er basert på rotasjonen av en varmeveksler, inne i hvilken det er lag av korrugert metall med høy varmekapasitet. Som et resultat av interaksjon med den utgående strømmen, varmes trommelsektoren opp, som deretter avgir varme til den innkommende luften.

Den finmaskede varmeveksleren til en roterende recuperator er utsatt for tilstopping, så du må være spesielt oppmerksom på kvaliteten på finfiltre

Fordelene med roterende recuperatorer er som følger:

• ganske høy effektivitet sammenlignet med konkurrerende typer;
• tilbakeføring av en stor mengde fuktighet, som forblir i form av kondens på trommelen og fordamper ved kontakt med innkommende tørr luft.

Denne typen recuperator brukes sjeldnere til boligbygg for leilighet eller hytteventilasjon. Det brukes ofte i store kjelehus for å returnere varme til ovner eller til store industrielle eller kommersielle lokaler.

Imidlertid har denne typen enhet betydelige ulemper:

• en relativt kompleks design med bevegelige deler, inkludert en elektrisk motor, trommel og beltedrift, som krever konstant vedlikehold;
• økt støynivå.

Noen ganger for enheter av denne typen kan du komme over begrepet "regenerativ varmeveksler", som er mer korrekt enn "recuperator". Faktum er at en liten del av avtrekksluften kommer tilbake på grunn av trommelens løse passform til strukturens kropp.

Dette pålegger ytterligere begrensninger for muligheten til å bruke enheter av denne typen. For eksempel kan ikke forurenset luft fra varmeovner brukes som kjølevæske.

Rør- og foringsrørsystem

En recuperator av rørformet type består av et system av tynnveggede rør med liten diameter plassert i et isolert hus, gjennom hvilket det er en tilstrømning av uteluft. Foringsrøret fjerner varm luft fra rommet, som varmer opp den innkommende strømmen.

Varm luft må slippes ut gjennom huset, og ikke gjennom et system av rør, siden det er umulig å fjerne kondensat fra dem

De viktigste fordelene med rørformede recuperatorer er som følger:

• høy effektivitet på grunn av motstrømsprinsippet for bevegelse av kjølevæsken og innkommende luft;
• enkel design og fravær av bevegelige deler sikrer lave støynivåer og krever sjelden vedlikehold;
• lang levetid;
• det minste tverrsnittet blant alle typer gjenopprettingsenheter.

Rør for denne typen enheter bruker enten lettlegert metall eller, mindre vanlig, polymer. Disse materialene er ikke hygroskopiske, derfor, med en betydelig forskjell i strømningstemperaturer, kan det dannes intens kondens i foringsrøret, noe som krever en konstruktiv løsning for fjerning.En annen ulempe er at metallfyllingen har betydelig vekt, til tross for sine små dimensjoner.

Enkelheten i utformingen av en rørformet recuperator gjør denne typen enhet populær for egenproduksjon. Plastrør for luftkanaler, isolert med et polyuretanskumskall, brukes vanligvis som utvendig foringsrør.

Apparat med mellomkjølevæske

Noen ganger er tillufts- og avtrekksluftkanalene plassert i en viss avstand fra hverandre. Denne situasjonen kan oppstå på grunn av bygningens teknologiske egenskaper eller sanitære krav for pålitelig separasjon av luftstrømmer.

I dette tilfellet brukes en mellomkjølevæske som sirkulerer mellom luftkanalene gjennom en isolert rørledning. Vann eller en vannglykolløsning brukes som medium for overføring av termisk energi, hvis sirkulasjon er sikret ved drift varmepumpe.

En recuperator med en mellomkjølevæske er en voluminøs og kostbar enhet, hvis bruk er økonomisk berettiget for lokaler med store områder

Hvis det er mulig å bruke en annen type recuperator, er det bedre å ikke bruke et system med mellomkjølevæske, siden det har følgende betydelige ulemper:

• lav effektivitet sammenlignet med andre typer enheter, derfor brukes slike enheter ikke for små rom med lav luftstrøm;
• betydelig volum og vekt av hele systemet;
• behovet for en ekstra elektrisk pumpe for å sirkulere væsken;
• økt støy fra pumpen.

Det er en modifikasjon av dette systemet når, i stedet for tvungen sirkulasjon av varmevekslervæsken, brukes et medium med lavt kokepunkt, for eksempel freon.I dette tilfellet er bevegelse langs konturen naturlig mulig, men bare hvis tilluftskanalen er plassert over avtrekksluftkanalen.

Et slikt system krever ikke ekstra energikostnader, men fungerer kun for oppvarming når det er en betydelig temperaturforskjell. I tillegg er det nødvendig å finjustere endringspunktet i aggregeringstilstanden til varmevekslingsvæsken, som kan realiseres ved å skape det nødvendige trykket eller en viss kjemisk sammensetning.

De viktigste tekniske parameterne

Når du kjenner den nødvendige ytelsen til ventilasjonssystemet og varmevekslingseffektiviteten til rekuperatoren, er det enkelt å beregne besparelser på luftoppvarming for et rom under spesifikke klimatiske forhold. Ved å sammenligne de potensielle fordelene med kostnadene ved kjøp og vedlikehold av systemet, kan du med rimelighet gjøre et valg til fordel for en rekuperator eller en standard luftvarmer.

Utstyrsprodusenter tilbyr ofte en modelllinje der ventilasjonsaggregater med lignende funksjonalitet er forskjellige i luftutvekslingsvolum. For boliglokaler skal denne parameteren beregnes i henhold til Tabell 9.1. SP 54.13330.2016

Effektivitet

Effektiviteten til en rekuperator forstås som effektiviteten av varmeoverføring, som beregnes ved hjelp av følgende formel:

K = (T_P - T_n) / (T_V - T_n)

Hvori:

• T_P – temperaturen på luften som kommer inn i rommet;
• T_n - utelufttemperatur;
• T_V – romlufttemperatur.

Maksimal effektivitetsverdi ved standard luftstrømhastighet og et visst temperaturregime er angitt i den tekniske dokumentasjonen til enheten. Det faktiske tallet vil være litt mindre.

I tilfelle av egenproduksjon av en plate eller rørformet rekuperator, for å oppnå maksimal varmeoverføringseffektivitet, må du følge følgende regler:

• Den beste varmeoverføringen tilveiebringes av motstrømsanordninger, deretter kryssstrømanordninger, og minst ved ensrettet bevegelse av begge strømmene.
• Intensiteten av varmeoverføring avhenger av materialet og tykkelsen på veggene som skiller strømmene, samt varigheten av luften inne i enheten.

Når du kjenner effektiviteten til recuperatoren, kan du beregne energieffektiviteten ved forskjellige temperaturer på ekstern og intern luft:

E (B) = 0,36 x P x K x (T_V - T_n)

hvor P (m³/time) – luftstrøm.

Beregning av effektiviteten til recuperatoren i økonomiske termer og sammenligning med kostnadene ved anskaffelse og installasjon for en to-etasjers hytte med et samlet areal på 270 m2 viser muligheten for å installere et slikt system

Kostnaden for recuperatorer med høy effektivitet er ganske høye, de har en kompleks design og betydelige dimensjoner. Noen ganger kan du omgå disse problemene ved å installere flere enklere enheter slik at den innkommende luften passerer gjennom dem sekvensielt.

Ventilasjonssystemets ytelse

Volumet av luft som føres gjennom bestemmes av statisk trykk, som avhenger av kraften til viften og hovedkomponentene som skaper aerodynamisk motstand. Som regel er dens nøyaktige beregning umulig på grunn av kompleksiteten til den matematiske modellen, derfor utføres eksperimentelle studier for standard monoblokkstrukturer, og komponenter velges for individuelle enheter.

Vifteeffekten må velges under hensyntagen til gjennomstrømningen til installerte varmevekslere av enhver type, som er angitt i den tekniske dokumentasjonen som anbefalt strømningshastighet eller luftvolum som passerer av enheten per tidsenhet. Som regel overstiger ikke den tillatte lufthastigheten inne i enheten 2 m/s.

Ellers, ved høye hastigheter, oppstår en kraftig økning i aerodynamisk motstand i de smale elementene i rekuperatoren. Dette fører til unødvendige energikostnader, ineffektiv oppvarming av uteluften og redusert viftelevetid.

Grafen over trykktap versus luftstrømhastighet for flere modeller av høyytelses recuperatorer viser en ikke-lineær økning i motstand, så det er nødvendig å overholde kravene til anbefalt luftutvekslingsvolum spesifisert i den tekniske dokumentasjonen til enheten

Endring av retningen på luftstrømmen skaper ekstra aerodynamisk luftmotstand. Derfor, når du modellerer geometrien til en innendørs luftkanal, er det ønskelig å minimere antallet rørsvinger med 90 grader. Luftdiffusorer øker også motstanden, så det anbefales å ikke bruke elementer med komplekse mønstre.

Skitne filtre og rister skaper betydelig forstyrrelse av flyten, så de må rengjøres eller skiftes med jevne mellomrom. En effektiv måte å vurdere tilstopping på er å installere sensorer som overvåker trykkfallet i områder før og etter filteret.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Driftsprinsipp for roterende og platerecuperator:

Måling av effektiviteten til en platetype recuperator:

Husholdnings- og industriventilasjonssystemer med integrert rekuperator har bevist sin energieffektivitet når det gjelder å opprettholde varmen innendørs. Nå er det mange tilbud for salg og installasjon av slike enheter, både i form av ferdige og testede modeller, og på individuelle bestillinger. Du kan beregne de nødvendige parametrene og utføre installasjonen selv.

Hvis du har spørsmål mens du leser informasjonen eller finner unøyaktigheter i materialet vårt, vennligst legg igjen kommentarer i blokken nedenfor.