Унос свежег ваздуха у хладном временском периоду доводи до потребе за грејањем како би се обезбедила исправна микроклима. За минимизирање трошкова електричне енергије могу се користити доводна и одводна вентилација са повратом топлоте.
Разумевање принципа његовог деловања максимално ће смањити губитак топлоте уз задржавање довољне запремине замењеног ваздуха. Покушајмо то да схватимо.
Уштеда енергије у вентилационим системима
У јесенско-пролећном периоду када је вентилација главни проблем је велика температурна разлика између долазног и унутрашњег ваздуха. Хладни ток жури и ствара неповољну микроклиму у домовима, канцеларијама и на радном месту или неприхватљив вертикални градијент температуре у складишту.
Уобичајено решење проблема је интеграција у доводну вентилацију грејача ваздуха, којом се проток загрева. Такав систем захтева потрошњу енергије, док значајна количина топлог ваздуха који одлази од воде доводи до значајних губитака топлоте.
Излаз напољу са интензивном паром индикатор је значајних губитака топлоте, који се могу користити за загревање долазног тока
Ако се канали усисног и испушног ваздуха налазе у близини, тада је могуће делимично преносити топлоту излазног тока на долазни. То ће смањити потрошњу енергије грејача или га потпуно напустити. Уређај за обезбеђивање размене топлоте између различитих температурних токова гаса назива се рекуператор.
У топлој сезони, када је спољна температура много виша од собне температуре, рекуператор се може користити за хлађење долазног тока.
Јединица са рекуператором
Унутрашња структура доводног и одводног вентилационог система са интегрисаним рекуператором је прилично једноставна, па их је могуће самостално купити и инсталирати. У случају да је монтажа или самонастављање тешко, можете наручити готова решења у облику типичних моноблокова или појединачних монтажних конструкција по наруџби.
Типичан дизајн уређаја за доводну и одводну вентилацију са рекуператором смештеним у једном кућишту може се допунити другим чворовима по властитом нахођењу
Главни елементи и њихови параметри
Кућиште са топлотном и бучном изолацијом обично је израђено од лима челика. У случају зидне монтаже, мора да издржи притисак који настаје приликом пеновања прореза око јединице, а такође спречава вибрације вентилатора.
У случају дистрибуираног усиса и протока ваздуха кроз различите просторије, систем кућишта је повезан са кућиштем. Опремљен је вентилима и амортизерима за дистрибуцију протока.
У недостатку ваздушних канала, на излазу за доводни ваздух са стране просторије инсталиран је роштиљ или дифузор за дистрибуцију протока ваздуха. Спољна решетка за довод ваздуха монтирана је на улазном отвору са улице како би се спречило да птице, велики инсекти и легло уђу у вентилациони систем.
Кретање ваздуха омогућавају два аксијална или центрифугална вентилатора. У присуству рекуператора, природна циркулација ваздуха у довољној запремини је немогућа због аеродинамичког повлачења које ствара ова јединица.
Присуство рекуператора укључује уградњу ситних филтера на улазу оба протока. То је неопходно за смањење зачепљења прашине и масних наслага у танким каналима измењивача топлоте. У супротном, за потпуно функционисање система мораће да се повећа учесталост превентивног одржавања.
Фини филтери се морају повремено мењати или чистити. У супротном, повећани отпор протока ваздуха узроковаће лом вентилатора.
Један или више рекуператора заузимају главну запремину доводног и испушног уређаја. Монтирани су у средини конструкције.
У случају јаких мразева који су типични за територију и недовољне ефикасности измењивача топлоте, може се додатно уградити грејач ваздуха за загревање спољног ваздуха. Такође, ако је потребно, монтирају се овлаживач, јонизатор и други уређаји који стварају повољну микроклиму у соби.
Савремени модели укључују електронску управљачку јединицу. Софистициране модификације имају функције програмирања начина рада у зависности од физичких параметара ваздуха. Спољни панели имају атрактиван изглед, због чега се могу добро уклопити у било који ентеријер собе.
Решавање проблема кондензације
Хлађењем ваздуха који долази из просторије стварају се предуслови за пражњење влаге и стварање кондензата. У случају високог протока, већина се нема времена да се накупља у рекуператору и излази напоље. Уз споро кретање ваздуха, значајан део воде остаје унутар уређаја. Стога је потребно осигурати прикупљање влаге и њено повлачење изван кућишта доводног и испушног система.
Елементарни уређај за прикупљање и уклањање кондензата је посуда која се налази испод рекуператора са нагибом према одводном отвору
Закључак влаге производи се у затвореној посуди. Поставља се само у затвореном простору како би се избегло смрзавање одводних канала на нижим температурама. Не постоји поуздан алгоритам за израчунавање запремине воде добијене приликом коришћења система са рекуператором, па се одређује експериментално.
Поновна употреба кондензата за влажење ваздуха је непожељна, јер вода апсорбује многе загађиваче, попут људског зноја, мириса итд.
Знатно смањите количину кондензата и избегнете проблеме повезане са његовом појавом организовањем посебног издувног система из купатила и кухиње. Управо у тим собама ваздух има највећу влажност. Ако постоји неколико издувних система, измјена зрака између техничког и стамбеног простора мора бити ограничена уградњом запорних вентила.
У случају хлађења излазног ваздуха до негативних температура унутар рекуператора, прелаз кондензата у лед, што узрокује смањење живог пресека протока и, као резултат, смањење запремине или потпуно обустављање вентилације.
За периодично или једнократно одмрзавање рекуператора уграђује се бајпас - обилазни канал за кретање доводног ваздуха. Када проток прескочи заобилазећи уређај, престаје пренос топлоте, измењивач топлоте се загрева и лед постаје течан. Вода тече у резервоар за сакупљање кондензата или испари напољу.
Принцип рада бајпаса је једноставан, па ако постоји ризик од стварања леда, препоручљиво је обезбедити такво решење, јер је обнављање топлоте измењивача топлоте на друге начине компликовано и дуго
Када проток прође кроз обилазницу, не долази до загревања доводног ваздуха кроз рекуператор. Стога, када се активира овај режим рада, потребно је аутоматски укључити грејач ваздуха.
Карактеристике разних врста рекуператора
Постоји неколико структурно различитих опција за спровођење преноса топлоте између хладних и грејних ваздушних токова. Свака од њих има своје карактеристичне особине које одређују главну сврху сваке врсте рекуператора.
Плочасти попречни измењивач топлоте
Дизајн плочастог измењивача топлоте заснован је на танкозидним плочама, наизменично повезаним на начин да наизменично пролазе између њих различити температурни токови под углом од 90 степени. Једна од модификација овог модела је уређај са ребрастим каналима за пролаз ваздуха. Има већи коефицијент преноса топлоте.
Алтернативни пролаз топлог и хладног струјања ваздуха кроз плоче остварује се савијањем ивица плоча и заптивањем једињења полиестерском смолу.
Плоче за пренос топлоте могу бити израђене од различитих материјала:
- легуре на бази бакра, месинга и алуминијума имају добру топлотну проводљивост и нису подложне рђи;
- лагана је пластика направљена од полимерног хидрофобног материјала са високим коефицијентом топлотне проводљивости;
- упијајућа целулоза омогућава кондензату да продре кроз плочу и врати се у просторију.
Недостатак је могућност кондензације на ниским температурама. Због малог растојања између плоча, влага или лед значајно повећавају аеродинамични отпор. У случају смрзавања потребно је искључити долазни проток ваздуха како бисте загрејали плоче.
Предности плоча рекуператора су следеће:
- ниска цена;
- дуг радни век;
- дуг период између превентивног одржавања и његове једноставности;
- мале димензије и тежина.
Ова врста рекуператора најчешћа је за стамбене и пословне просторе. Такође се користи у неким технолошким процесима, на пример, за оптимизацију сагоревања горива током рада пећи.
Бубањ или окретни тип
Принцип рада ротационог измјењивача топлоте заснован је на ротацији измјењивача топлине, унутар које се налазе слојеви валовитог метала велике топлинске снаге. Као резултат интеракције са отпадним отпадом, сектор бубња се загрева, што касније даје топлину долазном ваздуху.
Фини мрежасти измењивач топлоте ротационог измењивача топлоте је склон зачепљењу, па је посебно потребно обратити пажњу на квалитетан рад финих филтера.
Предности ротационих рекуператора су следеће:
- прилично висока ефикасност у поређењу са конкурентним типовима;
- поврат велике количине влаге која у облику кондензата остаје на бубњу и испарава након додира са долазним сувим ваздухом.
Ова врста рекуператора ређе се користи за стамбене зграде са вентилацијом стана или викендице. Често се користи у великим котловницама за враћање топлоте у пећи или за велике индустријске или малопродајне објекте.
Међутим, ова врста уређаја има значајне недостатке:
- релативно сложена конструкција са покретним деловима, укључујући електрични мотор, бубањ и погон ремена, што захтева стално одржавање;
- повећани ниво буке.
Понекад се за уређаје ове врсте може наћи термин „регенеративни измењивач топлоте“, што је тачније од „рекуператора“. Чињеница је да мали део испушног ваздуха струји уназад због лабавог постављања бубња на тело грађевине.
Ово намеће додатна ограничења могућности коришћења уређаја овог типа. На пример, контаминирани ваздух из пећи за грејање не може се користити као носач топлоте.
Систем цеви и кућишта
Рекуператор цевастог типа састоји се од танкозидних цеви малог пречника смештених у изолованом кућишту система, кроз које струји спољни ваздух. На кућишту се производи закључак топле ваздушне масе из просторије, која загрева долазни ток.
Излаз топлог ваздуха мора да се врши прецизно кроз кућиште, а не кроз систем цеви, јер је кондензат из њих немогуће уклонити
Главне предности цевастих рекуператора су следеће:
- висока ефикасност, због принципа супротног струјања кретања расхладне течности и долазног ваздуха;
- једноставност дизајна и одсуство покретних делова обезбеђује низак ниво буке и ретко настају потребу за одржавањем;
- дуг радни век;
- најмањи пресек међу свим врстама уређаја за обнављање.
Цеви за уређаје овог типа користе или метал од лаке легуре или, ређе, полимер. Ови материјали нису хигроскопски, па је уз значајну разлику у температури протока могуће стварање јаког кондензата у кућишту, за шта је потребно конструктивно решење за његово уклањање. Други недостатак је што метално пуњење има велику тежину, упркос својим малим димензијама.
Једноставност дизајна цевастог рекуператора чини ову врсту уређаја популарном за самосталну производњу. Као спољно кућиште се обично користе пластичне цеви за ваздушне канале, изоловане шкољкама од полиуретанске пене.
Средњи уређај за пренос топлоте
Понекад се доводни и одводни канали налазе на некој удаљености један од другог. Ова ситуација може настати због технолошких карактеристика зграде или санитарних захтева за поузданим одвајањем ваздушних токова.
У том случају користите средњу расхладну течност која циркулише између канала кроз изоловану цев. Као медиј за пренос топлотне енергије користи се вода или раствор воде-гликола, чија циркулација се обезбеђује радом топлотне пумпе.
Рекуператор са средњим расхладним средством је обиман и скуп уређај, чија је употреба економски оправдана за просторије са великим површинама
У случају да је могуће користити другу врсту рекуператора, боље је не користити систем са средњим расхладним средством, јер има следеће значајне недостатке:
- ниска ефикасност у поређењу с другим врстама уређаја, стога се такви уређаји не користе у малим собама са малим протоком ваздуха;
- значајна запремина и тежина целог система;
- потреба за додатном електричном пумпом за циркулацијску течност;
- повећана бука пумпе.
Постоји модификација овог система када се уместо присилне циркулације течности за пренос топлоте користи медијум са ниском тачком кључања, попут фреона. У овом случају је кретање дуж круга могуће на природан начин, али само ако се канал за довод ваздуха налази изнад издувног канала.
Такав систем не захтева додатне трошкове енергије, али ради за грејање само на значајној температурној разлици. Поред тога, потребно је прецизно прилагодити тачку промене стања агрегације течности за пренос топлоте, што се може извести стварањем жељеног притиска или одређеног хемијског састава.
Главни технички параметри
Знајући потребне перформансе вентилационог система и ефикасност преноса топлоте измењивача топлоте, лако је израчунати уштеде на загревању ваздуха за собу у специфичним климатским условима. Упоређујући потенцијалне предности са трошковима куповине и одржавања система, можете разумно направити избор у корист рекуператора или стандардног грејача ваздуха.
Произвођачи опреме често нуде линију модела у којој се вентилациони уређаји сличне функционалности разликују у обиму размене ваздуха. За стамбене просторе, овај параметар мора се израчунати у складу са табелом 9.1. СП 54.13330.2016
Ефикасност
Под ефикасношћу рекуператора подразумева се ефикасност преноса топлоте која се израчунава следећом формулом:
К = (ТП - Тн) / (Тин - Тн)
У чему:
- ТП - температура долазног ваздуха у просторију;
- Тн - спољна температура;
- Тин - температура ваздуха у соби.
Максимална вредност ефикасности при стандардном протоку ваздуха и одређени температурни режим су наведени у техничкој документацији уређаја. Његова реална стопа биће нешто мања.
У случају самосталне производње плочастог или цевастог измењивача топлоте, да би се постигла максимална ефикасност преноса топлоте, потребно је придржавати се следећих правила:
- Најбоља размена топлоте обезбеђена је противпокретним уређајима, затим уређајима са проточним током, а најмањи - са једносмерним кретањем оба тока.
- Брзина преноса топлоте зависи од материјала и дебљине зидова који раздвајају токове, као и од трајања ваздуха унутар уређаја.
Знајући ефикасност рекуператора, могуће је израчунати његову енергетску ефикасност на различитим температурама спољног и унутрашњег ваздуха:
Е (Ш) = 0,36 к П к К к (Тин - Тн)
где је П (м3/ сат) - потрошња ваздуха.
Прорачун ефикасности рекуператора у новчаном облику и упоређивање са трошковима његове набавке и уградње за двоспратну викендицу укупне површине 270 м2 показује изводљивост уградње таквог система
Трошкови рекуператора високе ефикасности су прилично високи, имају сложену структуру и знатну величину. Понекад ове проблеме можете решити тако што ћете инсталирати неколико једноставнијих уређаја тако да долазни зрак пролази кроз њих узастопно.
Перформансе система вентилације
Запремина протока ваздуха одређена је статичким притиском, који зависи од снаге вентилатора и главних компоненти које стварају аеродинамично вучење. По правилу је тачно израчунавање немогуће због сложености математичког модела, па се за типичне моноблок структуре раде експерименталне студије, а компоненте се бирају за појединачне уређаје.
Снага вентилатора мора бити изабрана узимајући у обзир пропусност инсталираних рекуператора било које врсте, која је у техничкој документацији наведена као препоручени проток протока или количина ваздуха коју уређај прође по јединици времена. По правилу, дозвољена брзина ваздуха унутар уређаја не прелази 2 м / с.
Иначе, при великим брзинама у уским елементима рекуператора долази до наглог повећања аеродинамичког повлачења. То доводи до непотребних трошкова за енергију, неефикасног загревања спољашњег ваздуха и скраћује се живот вентилатора.
Графикон губитка тлака у односу на проток зрака за неколико модела високо-дјелотворних измјењивача топлине показује нелинеарно повећање отпора, стога је потребно придржавати се захтјева за препоручену количину измјене зрака наведену у техничкој документацији уређаја
Промена смера протока ваздуха ствара додатно аеродинамичко повлачење. Због тога је приликом моделирања геометрије унутрашњег ваздушног канала пожељно да се број окрета цеви смањи на 90 степени. Дифузори за дисперзију ваздуха такође повећавају отпорност, па је пожељно да не користите елементе сложене шаре.
Контаминирани филтери и решетке стварају значајне сметње протоку, па их треба периодично чистити или замењивати. Један од ефикасних начина оцењивања зачепљења је уградња сензора који прате пад притиска у областима пре и после филтра.
Принцип рада ротационог и плочастог рекуператора:
Мерење ефикасности рекуператора типа плоче:
Домаћи и индустријски вентилациони системи са интегрисаним рекуператором доказали су своју енергетску ефикасност у одржавању топлоте у затвореним просторима. Сада постоји много понуда за продају и уградњу таквих уређаја, како у облику готових и тестираних модела, тако и за појединачне поруџбине. Можете израчунати потребне параметре и сами извршити инсталацију.
Ако имате питања приликом читања информација или ако пронађете неточности у нашем материјалу, оставите своје коментаре у доњем пољу.