Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Aportul de aer proaspăt în perioada rece a timpului conduce la necesitatea de a se încălzi pentru a asigura microclimatul corect al spațiilor. Pentru a minimiza costul energiei electrice se poate utiliza ventilația de alimentare și evacuare cu recuperarea căldurii.

Înțelegerea principiilor muncii sale vă va permite să reduceți în mod eficient pierderile de căldură, menținând în același timp o cantitate suficientă de aer înlocuit. Să încercăm să rezolvăm această problemă.

Economisirea energiei în sistemele de ventilație

În perioada de primăvară-primăvară, când ventilarea încăperilor este o problemă gravă, o diferență mare de temperatură între aerul de intrare și cel interior. Un flux rece se aruncă în jos și creează un microclimat nefavorabil în case, birouri și locuri de muncă sau un gradient inacceptabil de temperatură verticală în depozit.

O soluție comună a problemei este integrarea ventilației încălzitorului cu ajutorul căruia este încălzit fluxul. Un astfel de sistem necesită costuri de energie, în timp ce o cantitate semnificativă de aer cald care iese în afară duce la pierderi semnificative de căldură.

Orificiul de evacuare a aerului la exterior cu aburi intense servește ca indicator al pierderilor semnificative de căldură care pot fi utilizate pentru încălzirea fluxului de intrare.

Dacă canalele de admisie și evacuare sunt situate în apropiere, este posibil să transferați parțial căldura fluxului de ieșire către intrarea. Acest lucru va reduce consumul de electricitate al încălzitorului sau chiar îl va abandona. Un dispozitiv pentru asigurarea schimbului de căldură între fluxurile de gaze de temperatură se numește recuperator.

În sezonul cald, când temperatura exterioară este mult mai mare decât temperatura camerei, puteți utiliza un schimbător de căldură pentru a răci fluxul de intrare.

Dispozitiv unitate cu recuperator

Structura internă a sistemelor de ventilație de alimentare și de evacuare cu un recuperator integrat este destul de simplă, astfel încât este posibilă achiziționarea și instalarea lor independentă element-cu-element. În cazul în care ansamblul sau auto-asamblarea cauzează dificultăți, puteți cumpăra soluții gata făcute sub formă de structuri tipice dintr-o singură bucată sau individuale prefabricate conform comenzii.

O schemă tipică a unui sistem de ventilație de alimentare și de evacuare cu un schimbător de căldură plasat într-un singur caz poate fi suplimentată cu alte noduri la discreția utilizatorului.

Principalele elemente și parametrii lor

Corpul cu izolație termică și fonică este de obicei confecționat din tablă. În cazul montajului pe perete, acesta trebuie să reziste la presiunea care apare atunci când spumează fantele din jurul unității, precum și pentru a preveni vibrațiile din funcționarea ventilatoarelor.

În cazul unui debit distribuit și a fluxului de aer în diferite încăperi, un sistem de conducte este conectat la carcasă. Este echipat cu supape și amortizoare pentru distribuirea fluxurilor.

În absența conductelor de aer, pe partea de intrare a camerei este instalată o grila sau difuzor pentru a distribui fluxul de aer. O grilă de admisie a aerului exterior este montată pe orificiul de intrare din stradă pentru a evita pătrunderea păsărilor, a insectelor mari și a gunoiului în sistemul de ventilație.

Mișcarea aerului este asigurată de doi ventilatoare de tipuri axiale sau centrifuge de acțiune. În prezența unui schimbător de căldură, circulația naturală a aerului în volum suficient este imposibilă datorită tragerii aerodinamice create de această unitate.

Prezența unui schimbător de căldură presupune instalarea unor filtre fine la intrarea celor două fluxuri. Acest lucru este necesar pentru a reduce intensitatea înfundării prin depozitele de praf și grăsime ale canalelor subțiri ale schimbătorului de căldură. În caz contrar, pentru funcționarea completă a sistemului va trebui să crească frecvența întreținerii preventive.

Filtrele fine trebuie schimbate sau curățate periodic. În caz contrar, creșterea rezistenței la fluxul de aer va cauza defectarea ventilatoarelor.

Unul sau mai mulți recuperatori ocupă volumul principal al dispozitivului de alimentare și evacuare. Ele sunt montate în centrul structurii.

În cazul înghețurilor grave tipice pentru teritoriu și eficiența insuficientă a schimbătorului de căldură pentru încălzirea aerului exterior, este posibilă instalarea suplimentară a unui încălzitor. De asemenea, dacă este necesar, instalați un umidificator, ionizator și alte dispozitive pentru a crea un climat interior favorabil.

Modelele moderne includ o unitate de comandă electronică. Modificările complicate au funcții ale modurilor de operare de programare, în funcție de parametrii fizici ai mediului aerian. Panourile exterioare au un aspect atrăgător, astfel încât acestea pot fi bine înscrise în orice interior al încăperii.

Rezolvarea problemei condensului

Răcirea aerului de intrare din încăpere creează condițiile prealabile pentru evacuarea umidității și formarea condensului. În cazul unui debit mare, cea mai mare parte a acestuia nu are timp să se acumuleze în recuperator și se duce afară. Cu mișcare lentă a aerului, o parte semnificativă a apei rămâne în interiorul dispozitivului. Prin urmare, este necesar să se asigure colectarea umidității și retragerea acesteia în afara carcasei sistemului de alimentare și evacuare.

Dispozitivul elementar pentru colectarea și scurgerea condensului este un palet amplasat sub schimbătorul de căldură cu o pantă către orificiul de scurgere

Eliminarea umezelii produse într-un recipient închis. Acesta este plasat numai în interior pentru a evita înghețarea canalelor de scurgere la temperaturi sub zero. Nu există algoritm pentru calculul fiabil al volumului de apă produs la utilizarea sistemelor cu schimbător de căldură, prin urmare, este determinat experimental.

Reutilizarea condensului pentru a umidifica aerul este nedorită, deoarece apa absoarbe mulți poluanți, cum ar fi sudoarea umană, mirosurile etc.

Este posibil să se reducă semnificativ cantitatea de condens și să se evite problemele asociate aspectului său prin organizarea unui sistem separat de evacuare din baie și bucătărie. În aceste încăperi aerul are cea mai mare umiditate. Dacă există mai multe sisteme de evacuare, schimbul de aer între zonele tehnice și cele rezidențiale ar trebui să fie limitat prin instalarea supapelor de reținere.

În cazul răcirii fluxului de aer de ieșire la temperaturi negative din interiorul schimbătorului de căldură, condensul intră în îngheț, ceea ce determină o reducere a secțiunii transversale vii a fluxului și, prin urmare, o scădere a volumului sau încetarea completă a ventilației.

Pentru dezghețarea periodică sau o singură dată a schimbătorului de căldură, instalați un by-pass - un canal de by-pass pentru mișcarea aerului proaspăt. Atunci când treceți un flux pentru a ocoli aparatul, transferul de căldură încetează, schimbătorul de căldură se încălzește și gheața devine lichidă. Apa curge în rezervorul de colectare a condensului sau se evaporă.

Principiul dispozitivului de by-pass este simplu, deci dacă există riscul de formare a gheții, este recomandabil să se ofere o astfel de soluție, deoarece încălzirea schimbătorului de căldură în alte moduri este complicată și durabilă.

Când fluxul trece prin bypass, nu există încălzire a aerului de alimentare prin schimbătorul de căldură. Prin urmare, când activați acest mod, trebuie să porniți automat încălzitorul.

Caracteristicile diferitelor tipuri de recuperatoare

Există mai multe opțiuni structurale diferite pentru implementarea transferului de căldură între fluxul de aer rece și încălzit. Fiecare dintre ele are propriile caracteristici distinctive care definesc scopul principal pentru fiecare tip de schimbător de căldură.

Recuperator de flux încrucișat lamelar

Proiectarea schimbătorului de căldură cu plăci se bazează pe panouri cu pereți subțiri, care sunt conectate alternativ astfel încât să alterneze trecerea dintre ele a fluxurilor de temperatură diferite la un unghi de 90 de grade. Una dintre modificările acestui model este un dispozitiv cu canale înclinate pentru trecerea aerului. Are un coeficient mai mare de transfer de căldură.

Trecerea alternativă a fluxului de aer cald și rece prin plăci se realizează prin îndoirea marginilor plăcilor și prin etanșarea îmbinărilor cu rășină poliesterică.

Panourile de transfer termic pot fi fabricate din diverse materiale:

  • cupru, alamă și aliaje pe bază de aluminiu au o bună conductivitate termică și nu sunt supuse ruginei;
  • material plastic dintr-un material polimeric hidrofob cu un coeficient de conductivitate termică ridicat de greutate redusă;
  • celuloza higroscopica permite penetrarea condensului prin placa si inapoi in camera.

Dezavantajul este posibilitatea condensării la temperaturi scăzute. Datorită distanței mici dintre plăci, umezeala sau înghețul mărește semnificativ dragul aerodinamic. În cazul unei înghețări, este necesar să opriți debitul de aer pentru a încălzi plăcile.

Avantajele schimbătoarelor de căldură în plăci sunt următoarele:

  • cost redus;
  • durată de viață îndelungată;
  • perioada lungă între întreținerea preventivă și ușurința de punere în aplicare;
  • dimensiuni mici și greutate.

Acest tip de schimbător de căldură este cel mai frecvent utilizat pentru spațiul rezidențial și pentru birouri. De asemenea, este utilizat în unele procese tehnologice, de exemplu, pentru a optimiza arderea combustibilului în timpul funcționării cuptoarelor.

Tambur sau tip rotativ

Principiul de funcționare a schimbătorului de căldură rotativ se bazează pe rotația schimbătorului de căldură, în interiorul căruia sunt straturi de metal ondulat cu o capacitate mare de căldură. Ca urmare a interacțiunii cu fluxul de ieșire, se încălzește sectorul tamburului, care ulterior eliberează căldură aerului care intră.

Schimbătorul de căldură cu ochiuri subțiri al schimbătorului de căldură al rotorului este predispus la înfundare, deci trebuie să acordați o atenție deosebită funcționării de înaltă calitate a filtrelor fine.

Avantajul schimbătorilor de căldură rotative este următorul:

  • destul de mare eficiență în comparație cu tipurile concurente;
  • întoarcerea unei cantități mari de umiditate, care rămâne sub formă de condens pe tambur și se evaporă la contactul cu aerul uscat de intrare.

Acest tip de schimbător de căldură este mai puțin utilizat în mod obișnuit pentru clădiri rezidențiale cu ventilație de apartament sau cabană. Este adesea folosită în cazanele mari pentru a returna căldura în cuptoare sau în spații mari industriale sau comerciale.

Cu toate acestea, acest tip de dispozitiv are dezavantaje semnificative:

  • un design relativ complex, cu prezența unor piese în mișcare, inclusiv a unui motor electric, a unui tambur și a unei transmisii cu curele, care necesită o întreținere constantă;
  • nivelul crescut de zgomot.

Uneori pentru dispozitivele de acest tip se poate întâmpla termenul de "schimbător de căldură regenerativ", care este mai corect decât "recuperatorul". Adevărul este că o mică parte din aerul de ieșire se întoarce din cauza forfecării libere a tamburului la corpul structurii.

Acest lucru impune restricții suplimentare asupra posibilității de a utiliza dispozitive de acest tip. De exemplu, aerul poluat de la cuptoarele de încălzire nu poate fi folosit ca agent de răcire.

Sistemul bazat pe tuburi și locuințe

Schimbătorul de căldură tip tubular constă din tuburi cu pereți subțiri de diametru mic, dispuse într-o carcasă izolată termic, prin care curge aerul exterior. Pe carcasă se produce masa de aer cald din încăpere, care încălzește fluxul de intrare.

Evacuarea aerului cald trebuie efectuată exact pe carcasă și nu pe sistemul de țevi, deoarece este imposibilă îndepărtarea condensului de la acesta

Principalele avantaje ale schimbătoarelor de căldură tubulare sunt următoarele:

  • eficiență ridicată, datorită principiului contracurent de mișcare a agentului de răcire și a aerului de intrare;
  • simplitatea designului și absența părților mobile asigură un nivel scăzut de zgomot și o nevoie rară de întreținere;
  • durată de viață îndelungată;
  • cea mai mică secțiune dintre toate tipurile de dispozitive de recuperare.

Tuburile pentru un dispozitiv de acest tip utilizează fie aliaj metalic, fie, mai rar, polimer. Aceste materiale nu sunt higroscopice, prin urmare, cu o diferență semnificativă în temperaturile fluxurilor, este posibilă formarea condensului intens în carcasă, ceea ce necesită o soluție constructivă pentru îndepărtarea acestuia. Un alt dezavantaj este că umplutura metalică are o greutate semnificativă, în ciuda dimensiunilor mici.

Simplitatea designului recuperatorului tubular face acest tip de aparat popular pentru auto-fabricare. Ca o carcasă exterioară, sunt de obicei utilizate țevi din plastic pentru conducte de aer, izolate cu carcase de poliuretan.

Dispozitiv intermediar de răcire

Uneori, canalele de alimentare și de evacuare sunt amplasate la o anumită distanță una de alta. Această situație poate apărea datorită caracteristicilor tehnologice ale clădirii sau cerințelor sanitare pentru separarea fiabilă a debitului de aer.

În acest caz, utilizați un agent de răcire intermediar care circulă între conducte printr-o conductă izolată. Ca mijloc de transfer al energiei termice cu ajutorul apei sau al soluției apă-glicol, circulația cărora asigură funcționarea pompei de căldură.

Schimbătorul de căldură cu un agent de răcire intermediar este un dispozitiv mare și costisitor, a cărui aplicare este justificată din punct de vedere economic pentru încăperi cu suprafețe mari

În cazul în care există posibilitatea de a utiliza un alt tip de schimbător de căldură, este mai bine să nu se utilizeze un sistem cu un cărucior intermediar de căldură, deoarece prezintă următoarele dezavantaje semnificative:

  • eficiență scăzută în comparație cu alte tipuri de dispozitive, prin urmare astfel de dispozitive nu sunt utilizate în încăperi mici cu debit redus de aer;
  • volumul și greutatea semnificativă a întregului sistem;
  • necesitatea unei pompe electrice suplimentare pentru fluidul circulant;
  • zgomot crescut de la pompă.

Există o modificare a acestui sistem atunci când, în loc de circulația forțată a fluidului schimbător de căldură, este utilizat un mediu cu punct de fierbere scăzut, de exemplu freonul. În acest caz, mișcarea de-a lungul conturului este posibilă în mod natural, dar numai dacă conducta de admisie este localizată deasupra canalului de evacuare.

Un astfel de sistem nu necesită costuri suplimentare de energie, dar funcționează numai pe încălzire cu o diferență semnificativă de temperatură. În plus, este necesară ajustarea punctului de schimbare în starea agregată a fluidului schimbător de căldură, care poate fi realizat prin crearea presiunii dorite sau a unei compoziții chimice specifice.

Principalii parametri tehnici

Cunoscând performanțele necesare ale sistemului de ventilație și eficiența schimbătorului de căldură al schimbătorului de căldură, este ușor să calculați economiile la încălzirea aerului pentru o cameră în condiții climatice specifice. Comparând beneficiile potențiale cu costurile de achiziționare și întreținere a sistemului, puteți face în mod rezonabil o alegere în favoarea unui schimbător de căldură sau a unui încălzitor standard.

De multe ori, producătorii de echipamente oferă o linie model, în care unitățile de ventilație cu funcționalități similare diferă în volumul schimbului de aer. Pentru spațiile rezidențiale, acest parametru trebuie calculat în conformitate cu tabelul 9.1. SP 54.13330.2016

Coeficient de performanță

Sub eficiența schimbătorului de căldură înțelegeți eficiența transferului de căldură, care se calculează după următoarea formulă:

K = (Tp - Tn ) / (T in - T n )

În care:

  • T p - temperatura aerului care intră în cameră;
  • T n - temperatura exterioară;
  • T in - temperatura aerului din cameră.

Valoarea maximă a eficienței la un debit nominal de aer și un anumit mod de temperatură este indicată în documentația tehnică a dispozitivului. Figura lui reală va fi puțin mai mică.

În cazul producerii independente a unui schimbător de căldură cu plăci sau tuburi, pentru a obține o eficiență maximă a transferului de căldură, este necesar să se respecte următoarele reguli:

  • Cel mai bun transfer de căldură este furnizat de dispozitivele contra-curente, apoi cele cu debit încrucișat și cele mai puțin - cu mișcarea unidirecțională a ambelor fluxuri.
  • Intensitatea transferului de căldură depinde de grosimea materialului și a peretelui care separă debitele, precum și de durata aerului din interiorul dispozitivului.

Cunoscând eficiența schimbătorului de căldură, este posibil să se calculeze eficiența energetică la diferite temperaturi ale aerului exterior și interior:

E (W) = 0, 36 x P x K x (T in - T n )

unde P (m3 / h) este debitul de aer.

Calculul eficienței schimbătorului de căldură în termeni monetari și o comparație cu costul achiziției și instalării acestuia pentru o cabană cu două etaje, cu o suprafață totală de 270 m2, demonstrează fezabilitatea instalării unui astfel de sistem

Costul schimbătorilor de căldură cu randament ridicat este destul de ridicat, au o structură complexă și o dimensiune considerabilă. Uneori puteți să depășiți aceste probleme instalând câteva dispozitive mai simple, astfel încât aerul de intrare să treacă prin acestea succesiv.

Performanța sistemului de ventilație

Volumul debitului de aer este determinat de presiunea statică, care depinde de puterea ventilatorului și de componentele principale care creează rezistență aerodinamică. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Concluzii și video util pe această temă

Принцип работы роторного и пластинчатого рекуператора:

Замер КПД рекуператора пластинчатого типа:

Бытовые и промышленные системы вентиляции с интегрированным рекуператором доказали свою энергетическую эффективность по сохранению тепла внутри помещений. Сейчас существует множество предложений по продаже и установке таких устройств как в виде готовых и опробованных моделей, так и по индивидуальному заказу. Провести расчет необходимых параметров и выполнить монтаж можно самостоятельно.

Если при ознакомлении с информацией появились вопросы или вы нашли неточности в нашем материале, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie:

Ventilare