Рекуперация тепла в системах вентиляции: что это, принцип действия + схемы

В процессе вентиляции используется не только воздух, вытесненный из окружающей среды, но и часть тепловой энергии. Зимой это приводит к увеличению счетов за электроэнергию.

Рекуперация тепла в централизованных и местных системах вентиляции снизит неоправданные затраты, но не за счет воздухообмена. Для рекуперации тепловой энергии используются разные типы теплообменников: рекуператоры.

В статье подробно описаны модели агрегатов, их конструктивные особенности, принципы работы, достоинства и недостатки. Предоставленная информация поможет выбрать оптимальный вариант обустройства системы вентиляции.

Концепция рекуперации: как работает теплообменник

На латыни восстановление означает возврат или реституция. Что касается реакций теплообмена, рекуперация характеризуется как частичный возврат энергии, затраченной на выполнение технологического действия, с целью использования ее в том же процессе.

В системе вентиляции для экономии тепловой энергии используется принцип рекуперации.

По аналогии происходит восстановление охлаждения в жаркое время года: притекающие горячие массы нагревают отведенную «выработку» и их температура понижается.

Галерея изображенийФото из Рекуперация тепла в системах вентиляции позволяет снизить затраты на их обслуживание при сохранении нормативного воздухообмена. Установки рекуперации тепла имеет смысл использовать в системах организованной вентиляции с механической индукцией движения воздуха, посетителей спортивных комплексов и рабочих производственных цехов воздушный поток со смешанной с ним порцией свежего воздуха подается в помещения через вентиляционные решетки воздуховодов установлен в чердачном помещении, воздуховоды подвешены под потолком Помимо повторного использования тепла, оборудование систем вентиляции фильтрует воздушную массу и удаляет из нее пыль и токсичные компоненты. В настоящее время выпускаемые рекуператоры оснащены оборудованием vi для снижения затрат на электроэнергию, благодаря чему значительно сокращается потребление энергии. Рекуперация является экономичным решением для систем принудительной вентиляции, но используется только в качестве дополнения. Основной объем воздуха в холодные месяцы по-прежнему обрабатывается обогревателем Блок рекуперации для системы вентиляции Воздуховоды канальной системы вентиляции Расположение блока рекуперации в чердачном отсеке Подача очищенного воздуха через вентиляционную решетку Система вентиляции в зоне вентиляции производство Рекуперационная вентиляция спа-салона Энергосберегающие устройства агрегатов Проточный подогреватель в системах

Процесс рекуперации энергии происходит в рекуперативном теплообменнике. В устройстве предусмотрено наличие теплообменного элемента и вентиляторов для откачки разнонаправленных воздушных потоков. Система автоматизации используется для управления процессом и контроля качества подачи воздуха.

Конструкция устроена таким образом, что приточный и вытяжной потоки находятся в отдельных отсеках и не смешиваются – рекуперация тепла осуществляется через стенки теплообменника.

Разобраться и понять, что такое восстановительная вентиляция, поможет наглядная схема циркуляции воздуха.

Отработанный воздух через вытяжки попадает во влажные помещения (туалет, ванная, кухня). Перед выходом на улицу пройдите через рекуператор и оставьте немного тепла. Закачиваемый воздух движется в обратном направлении, нагревается и попадает в жилые комнаты (+)

Возможность рекуперации в вентиляции

О целесообразности подготовки восстановительной вентиляции можно говорить, оценив эффективность системы и сопоставив достоинства с недостатками.

Часть тепла отбирается из вытесняемого воздуха, всасываемого наружу, и передается свежим форсированным форсункам, направленным в окружающую среду. Это позволяет снизить тепловые потери до 70% (+)

Необходимость использования рекуперации тепла более актуальна в зданиях с принудительной вытяжкой. Как правило, это малоинерционные конструкции, возводимые с применением инновационных технологий теплоизоляции (дома из сэндвич-панелей, газосиликатных плит, пеноблоков).

В таких постройках стены плохо аккумулируют тепло, а естественный воздухообмен малоэффективен.

Однако проблемы с циркуляцией воздуха типичны для «традиционных» зданий из кирпича и бетона. Наличие теплоизоляционных и звукоизоляционных окон из ПВХ блокирует циркуляцию естественным импульсом: приток свежего воздуха прерывается, а тяга в вентиляционном канале опрокидывается или стремится к нулю.

Решение проблемы «евроокна» – организация принудительной вентиляции. Система восстанавливает воздухообмен, но потери тепла увеличиваются до 60%. И здесь без рекуперации тепла уже не обойтись.

Эффективность процесса обмена выражается в процентах и ​​показывает количество тепла, потребляемого возвратным воздухом для нагрева свежего «притока»

Индекс эффективности рекуперации тепла вентиляции:

  • 0% – открытое окно – горячий воздух удаляется в атмосферу, а холодный попадает внутрь, понижая температуру в помещении;
  • 100% – приточный воздух нагревается до «рабочей» температуры – реализовать технически невозможно;
  • 30-90% является приемлемым параметром, рекуперация с эффективностью 60% или более считается хорошей, эффективность более 80% является отличным теплообменом.

Эффективность системы зависит от типа рекуператора, размера помещения и расхода воздуха. В любом случае использование рекуперативной вентиляции даже с КПД 30% выгоднее, чем ее отсутствие. Помимо значительной экономии энергии, «регенерация» тепла улучшает общий микроклимат в помещении.

Недостатки использования теплообменника:

  1. Волатильность. Покупка климатического оборудования оправдана, если потребление энергии значительно ниже, чем ее экономия после установки рекуператора.
  2. Падающий конденсат. Из-за разницы температур на стенках теплообменника может конденсироваться влага. Зимой возможно образование льда, что чревато резким снижением КПД или выходом из строя рекуператора.
  3. Шумная работа. Некоторые модели издают гул во время работы. Если днем ​​это неудобство особо не проявляется, то ночью шум доставляет дискомфорт. Установки рекуперации с улучшенной изоляцией бесшумны.

Высокие первоначальные вложения часто являются главным аргументом против энергоэффективной вентиляции.

желательно инвестировать в систему, которая окупается за 5-8 лет. При этом следует учитывать, что на обслуживание комплекса придется нести дополнительные расходы, например, периодическая замена вентиляторов

Характеристики различных типов теплообменников

Конструкция рекуператора определяет расход теплоносителя, эффективность системы вентиляции, класс энергопотребления и стоимость оборудования. Теплообменники бывают пяти типов: пластинчатые, роторные, тепловые трубчатые, камерные аппараты и модели с промежуточным теплоносителем.

Пластинчатый теплообменник – простота конструкции

Основание теплообменника представляет собой герметичную камеру с множеством параллельных воздуховодов. Каналы разделены перегородками – теплопроводными пластинами из стали или алюминия.

Гофрированные пластины (60-70 штук) сгруппированы в блок так, что сформированные каналы располагаются поперек друг друга – создаваемая турбулентность улучшает теплообмен (+)

Потоки газа движутся навстречу друг другу, пересекаются в сборном боксе, но не смешиваются. Теплообмен осуществляется за счет одновременного охлаждения и нагрева пластин с разных сторон.

Преимущества теплообменника с перекрестным потоком:

  • простота установки и настройки оборудования;
  • исключение контакта воздушных масс;
  • доступная стоимость и компактный размер;
  • отсутствие трущихся и подвижных частей.

Показатель эффективности колеблется от 40 до 70%.

Основным недостатком пластинчатой ​​модели является отложение конденсата в вытяжном канале и образование льда зимой. Чтобы разморозить установку, входящий поток перенаправляется вокруг теплообменника, а исходящий горячий поток растапливает лед на пластинах.

В режиме «разморозка» экономии энергии не происходит, для нагрева поступающего воздуха используются воздухонагреватели мощностью до 5 кВт. Средняя эффективность снижается на 20% (+)

Есть два пути решения проблемы:

  1. Предварительно нагрейте входящий воздушный поток до температуры, при которой исключено образование льда.
  2. Устройство для сбора гигроскопичных целлюлозных пластин. Материал поглощает влагу из вытяжных воздушных масс и передает ее новым входящим потокам.

При выборе теплообменника крестового типа необходимо учитывать эксплуатационные характеристики пластин.

Их характеристики зависят от материала изготовления:

  1. Алюминиевая фольга: доступная стоимость, но ограниченные зимние характеристики. Также не рекомендуется для использования в жилых помещениях из-за высыхания на воздухе. Модификации с алюминиевой «начинкой» – лучший вариант для саун и бассейнов.
  2. Пластиковые разделители – по цене аналогичны изделиям из металла, но с большей эффективностью.
  3. Целлюлозный теплообменник – предотвращает замерзание и поддерживает нормальное внутреннее содержание влаги.

Рекуператор гигроцеллюлозы является наиболее экономичным и оптимальным для вентиляции жилых домов.

Роторный рекуператор – высокий КПД системы

Теплообменник представляет собой цилиндр, заполненный гофрированными металлическими прослойками. По мере вращения аккумулятора в каждый отсек поочередно попадают струи горячего или холодного воздуха.

Конструкция роторного рекуператора: вал вращения и два воздуховода. Секция ротора нагревается для «обработки», барабан прокручивается, а тепло перенаправляется на концентрированные холодные массы в соседнем канале (+)

Эффективность теплопередачи определяется скоростью ротора, эффективность можно регулировать.

Темы для роторного рекуператора:

  • возврат тепла до 65-90%;
  • эффективность энергопотребления;
  • частичное восстановление влаги – можно обойтись без увлажнителя;
  • срок окупаемости – до 4 лет.

Несмотря на высокий КПД, барабанный теплообменник не стал лидером среди подобных установок.

Минусы системы вентиляции:

  1. Перемешивание загрязненного воздуха в притоке. Выхлопные и входящие массы попеременно циркулируют по микроканалам, поэтому возвращается около 3-8% «отработанной» массы. Барабан часто передает запах выходящего воздуха.
  2. Сложность дизайна. Вращающиеся части ротора требуют регулярного обслуживания и периодической замены. Во время работы движущиеся части издают шум и вибрацию.
  3. Высокая цена. Цена на вращающиеся модели выше, чем на изделия из листового металла. Это связано с использованием сложной механики в конструкции барабанного теплообменника.
  4. Большие габариты. Монтаж осуществляется в просторной вентиляционной камере.

Из-за своего размера роторные установки в основном используются на промышленных предприятиях.

Для минимизации перемешивания воздушных потоков роторные рекуператоры объединены с промежуточными секторами: здесь микроканалы продуваются свежим воздухом, который возвращается в вытяжку. Недостаток схемы – снижение КПД (+)

Сопутствующие теплообменники – модель гликоля

Рекуперативную установку с промежуточным теплоносителем из-за конструктивных особенностей часто называют сопряженным теплообменником или глек-формовочной установкой. Это одна из самых гибких систем рекуперации тепла. Один теплообменник перерезает приточный канал, а второй – выхлоп.

Схема трубопроводов содержит: циркуляционный насос, расширительный бак, воздушный клапан, контроллер, датчик температуры, предохранительный клапан, индикатор давления (+)

Принцип действия. Состав гликоля циркулирует между теплообменниками. Температура охлаждающей жидкости повышается за счет нагретого выхлопного потока, поэтому тепловая энергия передается свежему воздуху. Закрытая система исключает перемешивание поступающих воздушных масс.

Особенности работы теплообменников с теплоносителем:

  • КПД – 45-55%;
  • регулирование КПД с помощью помпы – выбирается скорость движения антифриза;
  • возможность размещения приточных и вытяжных воздуховодов на расстоянии друг от друга (до 800 м);
  • рекуператор монтируется вертикально или горизонтально;
  • в сильный мороз поверхность выхлопного теплообменника промерзает – появляется лед; использование антифриза позволяет блоку рекуперации работать без размораживания;
  • срок окупаемости системы – до 2 лет;
  • допускается комбинация 1 дренажа и большего количества притоков или наоборот.

Объем вытяжного и всасываемого воздуха должен быть примерно равным. Такие рекуператоры обычно используются, когда приток токсичен или сильно загрязнен, когда смешение потоков недопустимо.

Комнатный узел – универсальность

Конструктивно камерный теплообменник представляет собой закрытую коробку, разделенную внутри подвижной заслонкой. Открывающаяся перегородка определяет работу рекуператора.

Отток идет по одному каналу, а приток попадает во вторую камеру. В теплообменнике горячие массы нагревают стенки первого отсека. Через некоторое время заслонка перемещается, и воздушный поток меняет направление

В результате приток движется по горячим стенкам первого канала, а «добыча» нагревает поверхность второй камеры. В определенный момент перегородка возвращается, и цикл повторяется.

Преимущества камерного теплообменника:

  • КПД – 80-90%;
  • в тандеме с качественной теплоизоляцией минимизируются затраты на отопление;
  • простота монтажа – потребуется помощь специалистов в выборе параметров вентиляционной установки;
  • поддержание уровня влажности;
  • замораживание системы исключено.

Камерный рекуператор – отличный вариант для регионов, где в течение длительного периода времени наблюдается значительный дисбаланс между температурами в помещении и на улице.

К недостаткам теплообменника можно отнести:

  • необходимость регулярного обслуживания движущихся элементов;
  • воздушные форсунки из счетчика частично смешиваются – запахи и загрязнения могут попадать обратно в здание.

Для уменьшения количества смеси система оснащена фильтрующим элементом. Воздух становится чище, но КПД рекуператора снижается.

Тепловые трубы – закрытая система теплообмена

Рекуператор состоит из множества медных или алюминиевых трубок, заполненных легколетучим веществом, например фреоном. Принцип работы трубчатого теплообменника основан на физических процессах – изменении состояния вещества при нагревании.

Тепловая трубка расположена вертикально: нижний конец теплообменника находится в вытяжном канале, а верхняя часть – в приточном воздуховоде. Отходящие потоки огибают конец трубки: фреон нагревается, закипает и испаряется (+)

Газ поднимается и передает тепловую энергию входящему потоку, после чего фреон конденсируется и опускается в рекуператор. Тепловой цикл повторяется по кругу.

Технические и эксплуатационные характеристики трубчатого теплообменника:

  • кПД устройства – до 65%;
  • бесшумная работа благодаря отсутствию движущихся элементов;
  • простота конструкции и неприхотливость в обслуживании;
  • компактность: небольшие размеры и небольшой вес;
  • энергонезависимость: теплоноситель циркулирует естественным образом;

Важным преимуществом является то, что потоки приточного и возвратного воздуха не смешиваются.

Слабые места тепловых трубок:

  • высокий уровень КПД достигается в узком температурном диапазоне: при сильном перегреве весь фреон испаряется, а при недостаточном нагреве интенсивность испарения замедляется;
  • низкое сопротивление труб: изменение формы или разгерметизация снижает производительность оборудования.

Трубчатые рекуператоры используются в частном строительстве, в административных зданиях, офисах и небольших промышленных помещениях.

Способы организации рекуперативной вентиляции

Восстановление оснащено одним из следующих способов: централизованным и децентрализованным. В первом случае вентиляционные потоки из всего помещения проходят через теплообменник, во втором – из одного помещения.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжные установки

Централизованная система оснащается при строительстве или модернизации капитальной системы вентиляции.

Выбирается приточно-вытяжная установка (ПВУ) со встроенным рекуператором. Основным критерием выбора является эффективность работы комплекса по всему объему воздуха в конструкции (+)

ПВУ с рекуператором гарантирует достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздушные потоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Интегрированные моноблочные приточно-вытяжные установки комплектуются:

  • вентиляторы – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй насыщенного углекислого газа;
  • подогреватели – предварительный подогрев притока;
  • фильтры – улавливают пыль и микрочастицы;
  • рекуператор – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых PVU расширен за счет таймера задержки, регулятора мощности, датчиков уровня влажности и т.д.

Корпус моделей-моноблоков покрыт звукопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень бесшумной. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты вентиляционных установок

Подтвердили себя моноблочные восстанавливающие ПВУ производства Вентс (Украина), Dantherm (Дания), Daikin (Япония), Dantex (Англия).

Местные блоки – дополнение к существующей системе вентиляции

Децентрализованные воздухозаборники с рекуперацией тепла подходят для восстановления циркуляции воздушных масс в операционной.

Они прорезают фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшить электрическую вентиляцию в доме.

Местные блоки рекуперации тепла оснащены вентилятором и пластинчатым теплообменником. «Рукав» входа утеплен звукопоглощающим материалом. Блок управления компактными вентиляционными установками расположен на внутренней стене

Характеристики децентрализованных систем вентиляции с рекуперацией:

  • КПД – 60-96%;
  • низкая производительность – устройства предназначены для обеспечения воздухообмена в помещениях площадью до 20-35 кв.м;
  • доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных настенных клапанов и заканчивая автоматизированными моделями с многоступенчатой ​​системой фильтрации и возможностью регулирования влажности;
  • простой монтаж: не нужно прокладывать водовод для ввода в эксплуатацию, вы можете самостоятельно установить задвижку на стену.

Популярные производители местных рекуператоров: Prana (Украина), O. Erre (Италия), Blizzard (Германия), Vents (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора пристенного воздухозаборника: допустимая толщина стенки, производительность, КПД теплообменника, диаметр воздуховода и температура перекачиваемой среды

Выводы и полезные видео по теме

Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:

Принцип работы централизованного рекуператора, расчет КПД:

Устройство и работа децентрализованного теплообменника на примере настенного клапана Prana:

Около 25-35% тепла уходит из помещения через систему вентиляции. Для уменьшения потерь и эффективной рекуперации тепла используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет использовать энергию масс отходов для нагрева поступающего воздуха.

У вас есть что добавить или у вас есть вопросы по работе различных рекуператоров вентиляции? Пожалуйста, оставляйте комментарии к публикации, поделитесь своим опытом использования таких установок. Форма обратной связи находится в нижнем блоке.

Источник – https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/rekuperaciya-tepla-v-sistemax-ventilyacii.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: