În procesul de ventilație, din încăpere se utilizează nu numai aerul evacuat, ci și o parte din energia termică. În timpul iernii, aceasta duce la o creștere a facturilor la energie.
Reducerea costurilor inutile, nu în detrimentul schimbului de aer, va permite recuperarea căldurii în sistemele de ventilație centralizate și locale. Pentru regenerarea energiei termice se folosesc diferite tipuri de schimbătoare de căldură - recuperatoare.
Articolul descrie în detaliu modelele de unități, caracteristicile lor de proiectare, principiile de funcționare, avantajele și dezavantajele. Informațiile menționate vor ajuta la alegerea celei mai bune opțiuni pentru aranjarea sistemului de ventilație.
Conceptul de recuperare: principiul funcționării schimbătorului de căldură
Tradus din limba latină, recuperarea înseamnă o rambursare sau returnare. În ceea ce privește reacțiile de schimb de căldură, recuperarea este caracterizată ca o revenire parțială a energiei consumate pentru realizarea acțiunii tehnologice în scopul aplicării în același proces.
Într-un sistem de ventilație, principiul de recuperare a căldurii este utilizat pentru a economisi energie termică.
Prin analogie, răcirea este recuperată în vreme caldă - masele de aprovizionare calde încălzesc puterea de ieșire și temperatura lor scade.
Recuperarea căldurii în sistemele de ventilație reduce costul menținerii acestora, menținând schimbul de aer reglementat. 
Este rezonabil să se utilizeze instalații de recuperare în sistemele de ventilație organizate cu inducție mecanică a mișcării aerului. 
Recuperatoarele de sisteme de ventilație sunt situate la mansardă sau într-o încăpere separată, astfel încât sunetul echipamentului de lucru să nu interfereze cu chiriașii caselor, vizitatorii complexelor sportive și angajații atelierelor de producție 
Debitul de aer recuperat, cu o porțiune de aer proaspăt amestecat cu acesta, este alimentat în incintă prin conducta de ventilație 
Atunci când se aranjează spații industriale cu circuite de ventilație, în timp ce se păstrează căldura primită și se adaugă aer proaspăt, echipamentul de tratare a debitului este instalat în spațiul mansardă, conductele de aer sunt suspendate sub tavan 
Pe lângă reutilizarea căldurii, echipamentul sistemului de ventilație filtrează masa de aer, îndepărtând praful și componentele toxice din acesta. 
Schimbătoarele de căldură produse în prezent sunt echipate cu dispozitive pentru reducerea consumului de energie, ceea ce reduce semnificativ consumul de energie. 
Recuperarea este o soluție economică pentru sistemele de ventilație forțată, dar este utilizată doar ca supliment. Volumul principal de aer în lunile reci se ocupă încă de încălzitor
Procesul de recuperare a energiei se efectuează într-un schimbător de căldură. Dispozitivul asigură prezența unui element de schimb de căldură și a ventilatoarelor pentru pomparea fluxurilor de aer multidirecționale. Pentru a controla procesul și pentru a controla calitatea sistemului de alimentare cu aer se utilizează automatizarea.
Proiectul este proiectat astfel încât fluxurile de alimentare și de evacuare să fie în compartimente separate și să nu se amestece - recuperarea căldurii se realizează prin pereții schimbătorului de căldură.
Înțelegeți și înțelegeți ce ventilație este cu recuperarea va ajuta schema vizuală a circulației aerului.
Prin capota în zonele umede (toaletă, baie, bucătărie) este ieșirea aerului evacuat. Înainte de a se retrage, trece prin schimbătorul de căldură și lasă niște căldură. Aerul furnizat se deplasează în direcția opusă, se încălzește și intră în camerele de zi (+)
Fezabilitatea unui schimbător de căldură în ventilație
Este posibil să se vorbească despre oportunitatea organizării ventilației recuperative prin evaluarea eficacității sistemului și compararea avantajelor sale cu dezavantajele.
O parte din căldură este extrasă din aerul evacuat tras în afară și transferat către jeturile proaspete injectate direcționate în interiorul camerei. Acest lucru reduce pierderile de căldură cu până la 70% (+)
Necesitatea utilizării recuperării de căldură este cea mai relevantă în clădirile cu ieșire forțată de aer. De regulă, acestea sunt structuri low-inerțiale ridicate cu ajutorul tehnologiilor inovatoare de izolare termică (case din panouri sandwich, plăci din silicat de gaze, blocuri de spumă).
În astfel de clădiri, pereții acumulează căldură slab, iar schimbul natural de aer este ineficient.
Cu toate acestea, problemele cu circulația aerului sunt, de asemenea, caracteristice structurilor "tradiționale" de cărămidă și beton. Prezența geamurilor termopan-termoizolante din termoizolație blochează circulația cu un impuls natural - fluxul de aer proaspăt se oprește, iar tracțiunea în canalul de ventilație se răstoarnă sau tinde la zero.
Soluția la problema "euro ferestrelor" este organizarea ventilației forțate. Sistemul restabilește schimbul de aer, dar, în același timp, pierderile de căldură cresc la 60%. Și aici nu putem face fără recuperare termică.
Eficiența procesului de schimb este exprimată ca procent și indică cantitatea de căldură consumată de aerul evacuat pentru încălzirea "influxului" proaspăt,
Indicator de eficiență a recuperării căldurii de ventilație:
- 0% - fereastra deschisa - aerul cald este scos in atmosfera, iar rece intra in interior, scaderea temperaturii in camera;
- 100% - aerul de alimentare este încălzit la temperatura "de lucru" - din punct de vedere tehnic imposibil de implementat;
- 30-90% este un parametru acceptabil, recuperarea este considerată bună, cu o eficiență de 60% sau mai mult, Eficiența peste 80% reprezintă un schimb excelent de căldură.
Eficiența sistemului depinde de tipul schimbătorului de căldură, de dimensiunile camerei și de debitul de aer. În orice caz, utilizarea ventilației de recuperare, chiar și cu o eficiență de 30% mai profitabilă decât absența acesteia. Pe lângă economiile semnificative de energie, "regenerarea" căldurii îmbunătățește microclimatul global din cameră.
Dezavantaje ale utilizării unui schimbător de căldură:
- Volatilitatea. Achiziționarea echipamentului climatic este justificată dacă consumul de energie va fi semnificativ mai mic decât economiile sale după instalarea schimbătorului de căldură.
- Condensul. Datorită diferenței de temperatură de pe pereții schimbătorului de căldură, umiditatea poate condensa. În timpul iernii, există o șansă de înghețare, care este plină de scăderea rapidă a eficienței sau de defectarea schimbătorului de căldură.
- Activitate zgomotoasă. Unele modele aflate în procesul de operare emit un dron. Dacă în timpul zilei acest deficit nu este deosebit de vizibil, atunci noaptea zgomotul aduce disconfort. Recuperatoarele cu lucrări de izolare îmbunătățite în liniște.
Investiția inițială ridicată devine principalul argument împotriva ventilației eficiente din punct de vedere energetic.
Este recomandabil să investești în sistem care se plătește în decurs de 5-8 ani. Trebuie remarcat faptul că pentru întreținerea complexului vor trebui să suporte costuri suplimentare, de exemplu, înlocuirea periodică a fanilor
Caracteristicile diferitelor tipuri de schimbătoare de căldură
Proiectarea schimbătorului de căldură determină modelul de curgere a agentului de răcire, eficiența sistemului de ventilație, clasa consumului de energie și costul echipamentului. Se utilizează cinci variante de schimbătoare de căldură: tuburi lamelare, rotative, termice, dispozitive de cameră și modele cu agent de răcire intermediar.
Placă schimbător de căldură - Design simplu
Baza schimbătorului de căldură este o cameră etanșă cu mai multe canale paralele. Canalele sunt separate prin pereți despărțitori - plăci termoconductoare din oțel sau aluminiu.
Plăcile plate (60-70 bucăți) sunt grupate într-un singur bloc astfel încât canalele formate să fie amplasate transversal unul cu celălalt - turbulența creată îmbunătățește transferul de căldură (+)
Fluxurile de gaz se deplasează unul spre celălalt, se intersectează în caseta schimbătorului de căldură, dar nu se amestecă. Schimbul de căldură se realizează prin răcirea și încălzirea simultană a plăcilor din diferite părți.
Avantajele schimbătorului de căldură încrucișat:
- instalare și configurare ușoară a echipamentelor;
- excepția contactului cu masele de aer;
- costuri accesibile și dimensiuni compacte;
- fără părți de frecare și în mișcare.
Indicele de eficiență variază în intervalul de 40-70%.
Principalul dezavantaj al modelului lamelar este stabilirea condensului în conducta de evacuare și formarea gheții în timpul iernii. Pentru a dezgheța aparatul, jetul de intrare este redirecționat pentru a ocoli schimbătorul de căldură, iar efluentul cald topeste gheața de pe plăci.
În modul "dezgheț", energia nu este salvată, iar încălzitoarele de până la 5 kW sunt utilizate pentru încălzirea aerului de intrare. Eficiența medie scade cu 20% (+)
Există două modalități de a rezolva problema:
- Preîncălziți debitul de aer la o temperatură la care este exclusă formarea de gheață.
- Recuperator cu plăci absorbante de celuloză. Materialul absoarbe umezeala din masele de aer reziduale și le transmite la fluxurile nou intrate.
Atunci când se alege un schimbător de căldură încrucișat, trebuie luate în considerare caracteristicile operaționale ale plăcilor.
Caracteristicile lor depind de materialul de fabricație:
- Folie de aluminiu - costuri accesibile, dar performanță limitată în timpul iernii. În plus, nu este recomandat pentru spațiile rezidențiale datorită uscării aerului. Modificări cu "umplere" din aluminiu - cea mai bună opțiune pentru băi și bazine.
- Partiții din plastic - la un preț similar produselor metalice, dar se disting prin eficiența sporită a muncii.
- Celuloză schimbător de căldură - previne înghețarea și menține umiditatea normală în interior.
Recuperatorul de higroceluloză este cel mai economic și optim pentru ventilarea clădirilor rezidențiale.
Schimbător de căldură rotativ - eficiență ridicată a sistemului
Schimbătorul de căldură este prezentat sub formă de cilindru umplut cu straturi intermediare metalice ondulate. Pe măsură ce unitatea de cilindru se rotește, jeturile de aer calde sau reci de aer intră alternativ în fiecare compartiment.
Proiectarea schimbătorului de căldură rotor: un arbore de rotație și două canale de aer. O singură secțiune a rotorului este încălzită prin "oprire", tamburul este derulat și căldura este redirecționată către mase reci concentrate în canalul adiacent (+).
Eficiența transferului de căldură este determinată de viteza de rotație a rotorului, eficiența poate fi ajustată.
Argumentele "pentru" schimbătorul de căldură rotativ:
- recuperarea de căldură până la 65-90%;
- eficiența energetică;
- rambursarea parțială a umidității - se poate face fără un umidificator;
- perioada de rambursare - până la 4 ani.
În ciuda eficienței sale înalte, un schimbător de căldură de tip tambur nu a devenit lider printre instalațiile similare.
Consumul sistemului de ventilație:
- Amestecați aerul poluat în intrare. Masele de eșapament și de intrare circulă alternativ prin microcanale, astfel încât aproximativ 3-8% din volumul de lucru se întorc. Tamburul transmite adesea mirosul de aer expirat.
- Complexitatea designului. Componentele rotative ale rotorului necesită întreținerea periodică și înlocuirea periodică. Elementele mobile în timpul funcționării produc zgomot și vibrații.
- Cost ridicat Prețul pentru modelele rotative este mai mare decât pentru produsele lamelare. Acest lucru se datorează utilizării mecanicii complexe în proiectarea schimbătorului de căldură al tamburului.
- Dimensiuni mari. Instalarea se face într-o cameră spațioasă de ventilare.
Datorită bulkinessului instalării rotorului sunt utilizate în principal în instalațiile industriale.
Pentru a minimiza amestecarea fluxului de aer, recuperatoarele de rotoare sunt completate cu sectoare intermediare - aici microcanalele sunt suflate cu aer proaspăt, care curge înapoi în hota. Schema minus - eficiență redusă (+)
Ventilatoare asociate - model de glicol
Unitatea de recuperare a căldurii cu agent de răcire intermediar este adesea menționată ca schimbătoare de căldură asociate sau o unitate de glicol datorită caracteristicilor sale de proiectare. Acesta este unul dintre cele mai flexibile sisteme de recuperare a căldurii. Un schimbător de căldură se blochează în conducta de admisie, iar cel de-al doilea în evacuare.
În schema de conducte există: o pompă de circulație, un rezervor de expansiune, o supapă de aer, un controler, un senzor de temperatură, o supapă de siguranță, un indicator de presiune (+)
Principiul de funcționare. Compoziția de glicol este circulată între schimbătoarele de căldură. Temperatura agentului de răcire crește datorită fluxului de gaze de eșapament încălzit, iar apoi energia termică este transferată la aer proaspăt. Un sistem închis elimină amestecarea masei de aer care se apropie.
Caracteristicile funcționării schimbătoarelor de căldură cu lichid de răcire:
- Eficiență - 45-55%;
- reglarea eficienței utilizând o pompă - se selectează viteza de mișcare antiîngheț;
- posibilitatea introducerii de la distanță a canalelor de alimentare și de evacuare a aerului de la distanță (până la 800 m);
- instalarea schimbătorului de căldură se realizează vertical sau orizontal;
- în condiții de îngheț sever, suprafața schimbătorului de căldură de evacuare - înghețarea - apare gheața; utilizarea de antigel permite recuperatorului să funcționeze fără a recurge la dezghețare;
- perioada de returnare a sistemului este de până la 2 ani;
- Este permisă combinarea a 1 capota cu mai mulți afluenți sau invers.
Volumul de aer eliminat și injectat trebuie să fie aproximativ egal. Astfel de schimbătoare de căldură sunt de obicei utilizate în cazul în care fluxul este toxic sau puternic poluat atunci când fluxurile de amestecare sunt inacceptabile.
Camera nod - universalitate de aplicare
Structurally, schimbătorul de căldură al camerei este o cutie închisă împărțită în interiorul unui amortizor în mișcare. Partiția de deschidere definește funcționarea schimbătorului de căldură.
Ieșirea rulează pe un canal, iar intrarea intră în a doua cameră. În schimbătorul de căldură, masele calde încălzesc pereții primului compartiment. După un timp, clapa se mișcă și direcția de schimbare a fluxului de aer.
Ca urmare, fluxul se deplasează de-a lungul pereților calzi ai primei conducte de aer, iar "prelucrarea" încălzește suprafața celei de-a doua camere. La un moment dat, partiția se întoarce și ciclul se repetă.
Avantajele unității de schimb de căldură a camerei:
- Eficiență - 80-90%;
- în paralel cu costurile de încălzire termică de înaltă calitate sunt minimizate;
- ușurința de instalare - va fi nevoie de ajutorul specialiștilor atunci când alegeți parametrii unității de ventilație;
- conservarea nivelurilor de umiditate;
- înghețarea sistemului este exclusă.
Schimbătorul de căldură al camerei este o opțiune excelentă pentru regiunile în care pe parcursul anului există o lungă perioadă de dezechilibru semnificativ între temperatura interioară și cea exterioară.
Dezavantajele unității de recuperare a căldurii includ:
- nevoia de întreținere periodică a pieselor în mișcare;
- fluxurile de aer inaccesibile sunt parțial amestecate - mirosurile și impuritățile pot curge din nou în clădire.
Pentru a reduce amestecul, sistemul este echipat cu un element filtrant. Aerul devine mai curat, dar eficiența recuperatorului cade.
Conducte de căldură - sistem de schimb de căldură închis
Recuperatorul constă dintr-o varietate de tuburi de cupru sau aluminiu umplute cu materii volatile, cum ar fi freonul. Principiul funcționării unui schimbător de căldură tubular se bazează pe procese fizice - o schimbare a stării unei substanțe când este încălzită.
Termostatul este amplasat vertical - capătul inferior al schimbătorului de căldură din conducta de evacuare, iar partea superioară - în conducta de admisie. Fluxul de ieșire trece prin capătul tubului - freonul se încălzește, se fierbe și se evaporă (+)
Gazul se ridică și eliberează energia termică la intrare, după care freonul este condensat și curge pe schimbătorul de căldură. Ciclul termic se repetă într-un cerc.
Caracteristicile tehnice și operaționale ale schimbătorului de căldură tubular:
- eficiența dispozitivului - până la 65%;
- funcționarea fără zgomot datorată absenței pieselor în mișcare;
- simplitatea designului și simplitatea întreținerii;
- compactitate - dimensiuni mici și greutate redusă;
- independența energetică - agentul de răcire circulă în mod natural;
Un avantaj important este faptul că debitul de aer și debitul de retur nu sunt amestecate.
Punctele slabe ale țevilor de căldură:
- se obține un nivel ridicat de eficiență cu un interval de temperatură îngust - cu o supraîncălzire ascuțită, toate freonii se evaporă și, cu încălzire insuficientă, viteza de vaporizare încetinește;
- tuburi de joasă tensiune - schimbarea formei sau depresurizarea reduce performanța echipamentului.
Schimbatoarele de căldură tubulare sunt utilizate în construcții private, în clădiri administrative, de birouri și în zone industriale mici.
Modalități de organizare a ventilației recuperatorii
Recuperarea este soluționată într-unul din modurile: centralizată și descentralizată. În primul caz, fluxurile de ventilație din întreaga cameră trec prin schimbătorul de căldură, în cel de-al doilea caz - dintr-o cameră.
Centralizată complexă - unitate de tratare a aerului
Sistemul centralizat se soluționează în stadiul de construcție sau modernizarea capitalului sistemului de ventilație.
Se selectează unitatea de alimentare și evacuare forțată (PVU) cu recuperator încorporat. Criteriul principal de selecție - performanța generală a complexului pe baza întregului volum de aer din structura (+)
PVU cu un schimbător de căldură asigură un schimb suficient de aer chiar și în casele cu ferestre ermetice. În același timp, fluxurile de aer sunt distribuite uniform, fără a crea curenți.
Unitățile complexe de tratare a aerului de tip monobloc sunt echipate cu:
- ventilatoare - furnizarea de aer curat și eliberarea de jeturi saturate cu dioxid de carbon;
- încălzitoare - pre-încălzire;
- filtre - reține praful și microparticulele;
- recuperator - se pot folosi diferite tipuri de plante.
Funcționalitatea câtorva PWU-uri a fost extinsă cu un cronometru de întârziere, regulator de putere, senzori de nivel de umiditate și așa mai departe.
Cazul modelelor monobloc este acoperit cu material de absorbție a zgomotului, astfel încât munca PWU devine foarte liniștită. Sunt posibile versiuni verticale, orizontale și suspendate ale unităților de ventilație.
Monobloc PVU de tip rotativ produs de Vents (Ucraina), Dantherm (Danemarca), Daikin (Japonia), Dantex (Anglia) s-au dovedit bine.
Unități locale - adițional la sistemul de ventilație existent
Pentru a restabili circulația masei de aer în camera care funcționează, ar fi adecvate fluxurile descentralizate cu recuperarea căldurii.
Se prăbușesc în fațada clădirii sau se montează printr-o fereastră. Principala lor sarcină este îmbunătățirea ventilației în casă.
Un ventilator și un schimbător de căldură cu plăci sunt furnizate în recuperatoarele locale. "Manșonul" dispozitivului de curățare a aerului este izolat cu material de absorbție a zgomotului. Unitatea de comandă a unității de ventilație compacte este amplasată pe peretele interior.
Caracteristicile sistemelor de ventilație descentralizate cu recuperare:
- Eficiență - 60-96%;
- productivitate scăzută - dispozitivele sunt proiectate pentru a asigura schimbul de aer în încăperi de până la 20-35 de metri pătrați;
- costuri accesibile și o gamă largă de unități, variind de la supape de perete convenționale la modele automate cu sistem de filtrare în mai multe etape și capacitatea de reglare a umidității;
- usurinta instalarii - pentru instalare nu este necesara instalarea conductelor, puteti sa va instalati singura supapa de perete.
Producătorii recenți ai recuperatorilor locali: Prana (Ucraina), O.Erre (Italia), Blizzard (Germania), Vents (Ucraina), Aerovital (Germania).
Criterii importante pentru alegerea unei prize de perete: grosimea admisă a peretelui, capacitatea, eficiența schimbătorului de căldură, diametrul canalului de aer și temperatura mediului pompat
Concluzii și video util pe această temă
Comparație între activitatea de ventilație naturală și sistemul de recuperare forțată:
Principiul funcționării schimbătorului de căldură centralizat, calculul eficienței:
Proiectarea și funcționarea unui schimbător de căldură descentralizat pe exemplul supapei de perete Prana:
Prin sistemul de ventilație din încăpere este nevoie de aproximativ 25-35% din căldură. Pentru a reduce pierderile și recuperarea eficientă a căldurii, se folosesc recuperatoarele. Echipamentul climatic vă permite să utilizați energia din masa deșeurilor pentru a încălzi aerul care intră.
Există ceva de completat sau aveți întrebări cu privire la lucrările diferitelor schimbătoare de căldură de ventilație? Vă rugăm să lăsați comentarii cu privire la publicație, împărtăși experiența de operare astfel de facilități. Formularul de comunicare se află în blocul inferior.