Varmegjenvinning i ventilasjonsanlegg: driftsprinsipp og designmuligheter

Under ventilasjonsprosessen resirkuleres ikke bare avtrekksluften fra rommet, men også en del av den termiske energien. Om vinteren fører dette til høyere energiregninger.

Varmegjenvinning i sentraliserte og lokale ventilasjonssystemer vil tillate deg å redusere uberettigede kostnader uten at det går på bekostning av luftutveksling. For å gjenvinne termisk energi brukes forskjellige typer varmevekslere - rekuperatorer.

Artikkelen beskriver i detalj modellene av enheter, deres designfunksjoner, driftsprinsipper, fordeler og ulemper. Informasjonen som presenteres vil hjelpe deg med å velge det optimale alternativet for å arrangere ventilasjonssystemet.

Konseptet med gjenvinning: driftsprinsippet til varmeveksleren

Oversatt fra latin betyr recuperation kompensasjon eller retur. Når det gjelder varmevekslingsreaksjoner, karakteriseres gjenvinning som en delvis tilbakeføring av energi brukt på en teknologisk handling for anvendelse i samme prosess.

I ventilasjonssystem Gjenvinningsprinsippet brukes for å spare termisk energi.

I analogi gjenvinnes kjøling i varmt vær - varme innflytende masser varmer opp eksosavfallet og temperaturen synker.

Energigjenvinningsprosessen utføres i en rekuperativ varmeveksler.Enheten inkluderer et varmevekslerelement og vifter for å pumpe flerveis luftstrømmer. Et automatiseringssystem brukes til å kontrollere prosessen og kontrollere kvaliteten på lufttilførselen.

Designet er utformet slik at tilførsels- og avtrekksstrømmene er i separate rom og ikke blandes - varmegjenvinning utføres gjennom veggene til varmeveksleren.

Forstå og forstå hva det er ventilasjon med gjenvinning Et visuelt diagram over luftsirkulasjonen vil hjelpe.

Avtrekksluft strømmer ut gjennom hetter i våtrom (toalett, bad, kjøkken). Før den fjernes utenfor, passerer den gjennom rekuperatoren og etterlater noe av varmen. Den tilførte luften beveger seg i motsatt retning, varmes opp og kommer inn i stuene (+)

Gjennomførbarheten av en recuperator i ventilasjon

Vi kan snakke om muligheten for å installere recuperativ ventilasjon ved å vurdere effektiviteten til systemet og sammenligne dets fordeler med ulemper.

En del av varmen tas fra avtrekksluften som trekkes ut og overføres til tvangsfriske stråler rettet inn i rommet. Dette lar deg redusere varmetapet med opptil 70 % (+)

Behovet for å bruke varmegjenvinning er mest aktuelt i bygg med forsert luftavtrekk. Som regel er dette bygninger med lav treghet reist ved hjelp av innovative varmeisolasjonsteknologier (hus laget av sandwichpaneler, gasssilikatplater, skumblokker).

I slike bygninger akkumulerer ikke veggene varme godt, og naturlig luftutveksling er ineffektiv.

Problemer med luftsirkulasjon er imidlertid også typiske for "tradisjonelle" bygninger laget av murstein og betong.Tilstedeværelsen av forseglede varme- og lydisolerende PVC-vinduer blokkerer sirkulasjonen med en naturlig impuls - strømmen av frisk luft stopper, og trekket i ventilasjonskanalen velter eller har en tendens til null.

Løsningen på problemet med "Euro-vinduer" er organiseringen av tvungen ventilasjon. Systemet gjenoppretter luftskiftet, men varmetapet øker med opptil 60 %. Og her er det ikke lenger mulig å klare seg uten varmegjenvinning.

Effektiviteten til utvekslingsprosessen uttrykkes i prosent og viser mengden varme som brukes fra avtrekksluften for å varme opp det friske "inntaket"

Effektivitetsindikator for ventilasjonsvarmegjenvinning:

• 0% - åpent vindu - varm luft fjernes i atmosfæren, og kald luft kommer inn, og senker temperaturen i rommet;
• 100% - tilluften varmes opp til "avtrekkstemperaturen" - teknisk umulig å implementere;
• 30-90% - en akseptabel parameter, gjenvinning med en virkningsgrad på 60 % eller mer anses som god, en virkningsgrad på over 80 % er utmerket varmeoverføring.

Effektiviteten til systemet avhenger av type rekuperator, romdimensjoner og luftstrøm. I alle fall er bruken av gjenvinningsventilasjon, selv med en effektivitet på 30%, mer lønnsom enn fraværet. I tillegg til betydelige besparelser på energiressurser, forbedrer varme "regenerering" det generelle mikroklimaet i rommet.

Ulemper ved å bruke en varmeveksler:

1. Energiavhengighet. Kjøp av klimakontrollutstyr er berettiget hvis strømforbruket er betydelig mindre enn det sparer etter installasjon av recuperatoren.
2. Kondensasjon. På grunn av temperaturforskjeller kan fuktighet kondensere på veggene til varmeveksleren. Om vinteren er det en mulighet for ising, noe som kan føre til en rask reduksjon i effektivitet eller svikt i recuperatoren.
3. Støyende arbeid. Noen modeller avgir en summing under drift.Hvis denne ulempen ikke er spesielt merkbar på dagtid, forårsaker støyen ubehag om natten. Recuperatorer med forbedret isolasjon fungerer stille.

Høy startinvestering er ofte hovedargumentet mot energieffektiv ventilasjon.

Det er lurt å investere penger i et system som vil betale seg innen 5-8 år. Det bør tas i betraktning at det må påløpe ekstra kostnader for å opprettholde komplekset, for eksempel periodisk utskifting av vifter

Funksjoner av forskjellige typer varmevekslere

Utformingen av rekuperatoren bestemmer strømningsmønsteret til kjølevæsken, effektiviteten til ventilasjonssystemet, energiforbruksklassen og kostnadene for utstyret. Fem typer varmevekslere brukes: plate, roterende, varmerør, kammerenheter og modeller med mellomkjølevæske.

Tallerkenrecuperator – enkel design

Grunnlaget for varmeveksleren er et forseglet kammer med mange parallelle luftkanaler. Kanalene er adskilt av skillevegger - varmeledende plater laget av stål eller aluminium.

Bølgeformede plater (60-70 stykker) er gruppert i en blokk slik at de dannede kanalene er plassert på tvers av hverandre - den skapte turbulensen forbedrer varmeoverføringen (+)

Gassstrømmer beveger seg mot hverandre, krysser hverandre i rekuperatorkassetten, men blander seg ikke. Varmeveksling utføres på grunn av samtidig kjøling og oppvarming av platene fra forskjellige sider.

Fordeler med en kryssvarmeveksler:

• enkel installasjon og konfigurasjon av utstyr;
• utelukkelse av kontakt med luftmasser;
• rimelig pris og kompakte dimensjoner;
• fravær av gnidning og bevegelige deler.

Effektiviteten varierer i området 40-70%.

Den største ulempen med platemodellen er setningen av kondensat i eksoskanalen og dannelsen av is om vinteren. For å tine enheten blir den innkommende strømmen omdirigert til å omgå varmeveksleren, og den varme utgående strømmen smelter isen på platene.

I "avrimingsmodus" oppstår det ikke energibesparelser; luftvarmere med en effekt på opptil 5 kW brukes til å varme opp den innkommende luften. Den gjennomsnittlige effektivitetsverdien synker med 20 % (+)

Det er to mulige måter å løse problemet på:

1. Forvarming av den innkommende luftstrømmen til en temperatur der isdannelse er utelukket.
2. Recuperator med plater laget av hygroskopisk cellulose. Materialet absorberer fuktighet fra avtrekksluftmasser og overfører det til nyinnkommende strømmer.

Når du velger en kryssvarmeveksler, bør du ta hensyn til de operasjonelle funksjonene til platene.

Deres egenskaper avhenger av produksjonsmaterialet:

1. Aluminiumsfolie – rimelig pris, men begrenset ytelse om vinteren. I tillegg anbefales det ikke for boliger på grunn av lufttørking. Modifikasjoner med "fylling" av aluminium er det beste alternativet for bad og svømmebassenger.
2. Plast skillevegger - lignende i pris som metallprodukter, men forskjellig i forbedret driftseffektivitet.
3. Cellulose varmeveksler – forhindre frysing og opprettholde normalt fuktighetsinnhold innendørs.

Hygrocelluloserekuperatoren er den mest økonomiske og optimale for ventilasjon av boligbygg.

Roterende recuperator – høy systemeffektivitet

Varmeveksleren presenteres i form av en sylinder fylt med lag av korrugert metall. Når trommelenheten roterer, kommer varme eller kalde luftstråler vekselvis inn i hvert rom.

Design av en roterende rekuperator: rotasjonsaksel og to luftkanaler.En seksjon av rotoren varmes opp ved å "arbeide av", trommelen roterer og varmen blir omdirigert til kalde masser konsentrert i den tilstøtende kanalen (+)

Effektiviteten til varmeoverføring bestemmes av rotasjonshastigheten til rotoren; driftseffektiviteten kan justeres.

Argumenter for en roterende recuperator:

• varme retur opptil 65-90%;
• effektivitet strømforbruk;
• delvis fukterstatning – du kan klare deg uten luftfukter;
• tilbakebetalingsperiode – opptil 4 år.

Til tross for sin høye effektivitet, har ikke trommelvarmeveksleren blitt ledende blant lignende installasjoner.

Ulemper med ventilasjonssystemet:

1. Tilføring av forurenset luft i tilførselen. Eksos- og tilførselsmasser sirkulerer vekselvis gjennom mikrokanalene, slik at ca. 3-8% av "arbeidet" returneres tilbake. Trommelen formidler ofte lukten av den utgående luften.
2. Kompleksiteten i design. De roterende delene av rotoren krever regelmessig vedlikehold og periodisk utskifting. Bevegelige elementer produserer støy og vibrasjoner under drift.
3. Høy pris. Prisen for roterende modeller er høyere enn for plateprodukter. Dette skyldes bruken av kompleks mekanikk i utformingen av trommelvarmeveksleren.
4. Store størrelser. Installasjonen utføres i et romslig ventilasjonskammer.

På grunn av deres omfang brukes roterende enheter hovedsakelig i industribedrifter.

For å minimere blandingen av luftstrømmer, er roterende varmevekslere supplert med mellomsektorer - her blåses mikrokanalene med frisk luft, som strømmer tilbake i panseret. Ulempen med kretsen er en reduksjon i effektivitet (+)

Koblede varmevekslere – glykolmodell

På grunn av designfunksjonene kalles en gjenvinningsenhet med mellomkjølevæske ofte koblede varmevekslere eller en breenhet. Dette er et av de mest fleksible varmegjenvinningssystemene. Den ene varmeveksleren skjærer inn i tilførselskanalen, og den andre i avtrekkskanalen.

Rørskjemaet inneholder: sirkulasjonspumpe, ekspansjonstank, luftventil, kontroller, temperatursensor, sikkerhetsventil, trykkindikator (+)

Prinsipp for operasjon. Glykolsammensetningen sirkulerer mellom varmevekslerne. Temperaturen på kjølevæsken øker på grunn av den oppvarmede eksosstrømmen, og deretter overføres den termiske energien til frisk luft. Det lukkede systemet eliminerer blanding av motgående luftmasser.

Funksjoner ved drift av varmevekslere med kjølevæske:

• Effektivitet – 45-55%;
• effektivitetsjustering ved hjelp av en pumpe - hastigheten på frostvæskebevegelsen er valgt;
• mulighet for å plassere tilførsels- og avtrekksluftkanaler fjernt fra hverandre (opptil 800 m);
• recuperatoren er installert vertikalt eller horisontalt;
• i sterk frost fryser overflaten til eksosvarmeveksleren og is vises; bruk av frostvæske lar deg betjene recuperatoren uten å ty til avriming;
• tilbakebetalingstid for systemet - opptil 2 år;
• en kombinasjon av 1 hette og flere tilløp eller omvendt er tillatt.

Volumet av avtrekks- og innsugningsluft skal være omtrent likt. Slike rekuperatorer brukes vanligvis hvis tilløpet er giftig eller sterkt forurenset, når blanding av bekker er uakseptabelt.

Kammerenhet – allsidig bruk

Strukturelt er kammervarmeveksleren en lukket boks, delt innvendig av et bevegelig spjeld.Åpningspartisjonen bestemmer driftsskjemaet til recuperatoren.

Utstrømningen går langs en kanal, og innstrømningen går inn i det andre kammeret. I varmeveksleren varmer varme masser opp veggene i det første rommet. Etter en stund beveger spjeldet seg og luftstrømmen endrer retning

Som et resultat beveger innstrømningen seg langs de varme veggene til den første luftkanalen, og "eksosen" varmer overflaten til det andre kammeret. På et visst tidspunkt kommer skilleveggen tilbake og syklusen gjentas.

Fordeler med en kammervarmevekslerenhet:

• Effektivitet – 80-90%;
• sammen med høykvalitets termisk isolasjon reduseres oppvarmingskostnadene til et minimum;
• enkel installasjon - spesialisthjelp vil være nødvendig når du velger parametrene til ventilasjonsenheten;
• opprettholde fuktighetsnivåer;
• frysing av systemet er utelukket.

En kammervarmeveksler er et utmerket alternativ for regioner der det er en betydelig ubalanse mellom inne- og utetemperaturer i en lang periode av året.

Ulempene med varmegjenvinningsenheten inkluderer:

• behovet for regelmessig vedlikehold av bevegelige elementer;
• motluftstrømmer blandes delvis - lukt og urenheter kan strømme tilbake inn i bygningen.

For å redusere innblanding er systemet utstyrt med filterelement. Luften blir renere, men recuperatorens effektivitet reduseres.

Varmerør – lukket varmevekslersystem

Recuperatoren består av mange kobber- eller aluminiumsrør fylt med et lett fordampende stoff, som freon. Driftsprinsippet til en rørformet varmeveksler er basert på fysiske prosesser - endringer i tilstanden til et stoff ved oppvarming.

Varmerøret plasseres vertikalt - den nedre enden av varmeveksleren er i avtrekkskanalen, og toppen er i tilluftskanalen. De utgående strømmene går rundt enden av røret - freonet varmes opp, koker og fordamper (+)

Gassen stiger og frigjør termisk energi til tilløpet, hvoretter freon kondenserer og renner ned i rekuperatoren. Den termiske syklusen gjentar seg selv i en sirkel.

Tekniske og operasjonelle egenskaper til den rørformede varmeveksleren:

• enhetens effektivitet – opptil 65 %;
• stille drift på grunn av fravær av bevegelige elementer;
• enkelhet i design og lite vedlikehold;
• kompakthet — små dimensjoner og lav vekt;
• energiuavhengighet – kjølevæsken sirkulerer naturlig;

En vesentlig fordel er at inn- og returluftstrømmene ikke blandes.

Svakheter ved varmerør:

• høy effektivitet oppnås over et smalt temperaturområde - med plutselig overoppheting fordamper alt freon, og med utilstrekkelig oppvarming bremses intensiteten av fordampning;
• lav styrke på rør – endring i form eller trykkavlastning reduserer ytelsen til utstyret.

Rørformede varmevekslere brukes i privat konstruksjon, administrasjons- og kontorbygg og små industriområder.

Metoder for organisering av recuperativ ventilasjon

Gjenoppretting ordnes på en av følgende måter: sentralisert og desentralisert. I det første tilfellet går ventilasjonsstrømmen fra hele rommet gjennom varmeveksleren, i det andre - fra ett rom.

Sentralisert kompleks – luftbehandlingsaggregat

Et sentralisert system er installert på byggestadiet eller større modernisering av ventilasjonssystemet.

En tvungen tilførsels- og eksosenhet (PVU) med innebygget rekuperator velges. Hovedutvelgelseskriteriet er den totale ytelsen til komplekset basert på hele volumet av luft i strukturen (+)

En PVU med recuperator sørger for tilstrekkelig luftutskifting selv i hus med tette vinduer. Samtidig fordeles luftstrømmene jevnt uten å skape trekk.

Kompleks luftbehandlingsaggregater monoblokk type utstyrt med:

• fans – døgnåpen tilførsel av ren luft og utslipp av stråler mettet med karbondioksid;
• varmeovner – forvarming av tilsig;
• filtre – fange opp støv og mikropartikler;
• recuperator — ulike typer installasjoner kan brukes.

Funksjonaliteten til noen PVU-er utvides med en forsinkelsestidtaker, strømregulator, fuktighetsnivåsensorer, etc.

Kroppen til monoblokkmodeller er dekket med støyabsorberende materiale, noe som gjør driften av PVU veldig stillegående. Vertikale, horisontale og hengende versjoner av ventilasjonsaggregater er mulig

Produserte recuperative monoblock PVUer har vist seg godt: "ventilasjonsåpninger" (Ukraina), Dantherm (Danmark), "Daikin" (Japan), "Dantex" (England).

Lokalenheter - et tillegg til eksisterende ventilasjonsanlegg

For å gjenopprette sirkulasjonen av luftmasser i rommet som brukes, er desentraliserte luftinntak med varmegjenvinning egnet.

De skjærer inn i fasaden på en bygning eller er montert gjennom et vindu. Hovedoppgaven deres er å forbedre tilføre ventilasjon i huset.

Lokale rekuperatorer er utstyrt med vifte og platevarmeveksler. Innløpets "hylse" er isolert med lydabsorberende materiale.Kontrollenheten til kompakte ventilasjonsaggregater er plassert på innerveggen

Funksjoner av desentraliserte ventilasjonssystemer med gjenvinning:

• Effektivitet – 60-96%;
• lav produktivitet – enhetene er designet for å gi luftveksling i rom opptil 20-35 kvm;
• rimelig pris og et bredt utvalg av enheter, alt fra konvensjonelle veggventiler til automatiserte modeller med et flertrinns filtreringssystem og muligheten til å justere fuktighet;
• enkel installasjon – ingen luftkanaler er nødvendig for igangkjøring, installer veggventil du kan gjøre det selv.

Populære produsenter av lokale recuperatorer: Prana (Ukraina), O.Erre (Italia), Snøstorm (Tyskland), Ventiler (Ukraina), Aerovital (Tyskland).

Viktige kriterier for valg av vegginntak: tillatt veggtykkelse, ytelse, recuperatorens effektivitet, diameter på luftkanalen og temperaturen til det pumpede mediet

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Sammenligning av driften av naturlig ventilasjon og et tvunget system med gjenvinning:

Prinsippet for drift av en sentralisert recuperator, beregning av effektivitet:

Design og driftsprosedyre for en desentralisert varmeveksler med Prana veggventil som eksempel:

Omtrent 25-35 % av varmen forlater rommet gjennom ventilasjonssystemet. Recuperatorer brukes til å redusere tap og effektivt gjenvinne varme. Klimautstyr lar deg bruke energien til avfallsmasser til å varme opp den innkommende luften.

Har du noe å tilføye, eller har du spørsmål om driften av ulike ventilasjonsgjenvinnere? Legg igjen kommentarer til publikasjonen og del din erfaring med drift av slike installasjoner. Kontaktskjemaet ligger i nedre blokk.