Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Приемът на свеж въздух в студения период води до необходимостта от нагряване, за да се гарантира правилния микроклимат на помещенията. За да се сведе до минимум цената на електроенергията може да се използва снабдяване и изсмукване на вентилация с възстановяване на топлината.

Разбирането на принципите на неговата работа ще ви позволи ефективно да намалите загубите на топлина, като същевременно запазите достатъчно количество заменен въздух. Нека се опитаме да разрешим този проблем.

Икономия на енергия в вентилационните системи

В есенно-пролетния период, когато вентилацията на помещенията е сериозен проблем, голяма температурна разлика между входящия и вътрешния въздух. Студен поток се втурва надолу и създава неблагоприятен микроклимат в домове, офиси и работни места или неприемлив вертикален температурен градиент в склада.

Общо решение на проблема е да се интегрира вентилацията на въздушния нагревател, с помощта на който се нагрява потокът. Такава система изисква разходи за енергия, докато значително количество топъл въздух, който излиза навън, води до значителни топлинни загуби.

Изходът на въздух отвън с интензивна пара служи като индикатор за значителни топлинни загуби, които могат да се използват за нагряване на постъпващия поток.

Ако входящите и изпускателните въздуховоди са разположени наблизо, тогава е възможно частично да се прехвърли топлината на изходящия поток към входящия. Това ще намали консумацията на електроенергия от нагревателя или дори ще го изостави. Устройство за осигуряване на топлообмен между температурните потоци на газовете се нарича рекуператор.

През топлия сезон, когато външната температура е много по-висока от стайната температура, можете да използвате топлообменник, за да охладите входящия поток.

Устройство с рекуператор

Вътрешната структура на захранващата и изпускателната вентилационни системи с вграден рекуператор е доста проста, така че е възможна тяхната самостоятелна покупка и монтаж. В случай, че монтажът или самостоятелното монтиране създадат затруднения, можете да закупите готови решения под формата на типични единични или индивидуални сглобяеми конструкции под поръчката.

Типична схема на захранваща и изпускателна вентилационна система с топлообменник, поставена в един калъф, може да бъде допълнена от други възли по преценка на потребителя.

Основни елементи и техните параметри

Тялото с топло- и звукоизолация обикновено е изработено от листова стомана. В случай на монтиране на стена, той трябва да издържа на налягането, което възниква при разпенване на процепите около уреда, както и за предотвратяване на вибрациите от работата на вентилаторите.

В случай на разпределен вход и въздушен поток в различни помещения, към корпуса е свързана тръбна система. Той е оборудван с клапани и амортисьори за разпределение на потоците.

При липса на въздуховоди, на входящата страна на помещението се монтира решетка или дифузор, за да се разпредели въздушният поток. Външната решетка за всмукване на въздух е монтирана на входа от улицата, за да се избегне влизането на птици, големи насекоми и отпадъци във вентилационната система.

Движението на въздуха се осигурява от два вентилатора на аксиално или центробежно действие. При наличието на топлообменник естествената циркулация на въздуха в достатъчен обем е невъзможна поради аеродинамичното съпротивление, създадено от това устройство.

Наличието на топлообменник предполага инсталирането на фини филтри на входа на двата потока. Това е необходимо, за да се намали интензивността на запушване от прах и мастни натрупвания на тънките канали на топлообменника. В противен случай за пълното функциониране на системата ще трябва да се увеличи честотата на превантивната поддръжка.

Фините филтри трябва периодично да се сменят или почистват. В противен случай повишената устойчивост на въздушен поток ще доведе до отказ на вентилаторите.

Един или повече рекуператори заемат основния обем на захранващото и изпускателното устройство. Монтирани са в центъра на конструкцията.

В случай на тежки замръзвания, характерни за територията и недостатъчна ефективност на топлообменника за отопление на външния въздух, е възможно допълнително да се монтира нагревател. Също така, ако е необходимо, инсталирайте овлажнител, йонизатор и други устройства, за да създадете благоприятен вътрешен климат.

Модерните модели включват електронно управление. Сложните модификации имат функции на режимите на програмиране в зависимост от физическите параметри на въздушната среда. Външните панели имат привлекателен външен вид, така че могат да бъдат добре вписани във всеки интериор на помещението.

Решаване на проблема с кондензацията

Охлаждането на входящия въздух от помещението създава предпоставки за изпускане на влага и образуване на конденз. В случай на висок дебит, по-голямата част от него няма време да се натрупва в рекуператора и излиза навън. При бавно движение на въздуха значителна част от водата остава вътре в устройството. Следователно е необходимо да се осигури събирането на влага и нейното изтегляне извън корпуса на захранващата и изпускателната система.

Елементарно устройство за събиране и източване на кондензат е палет, разположен под топлообменника с наклон към отвора за оттичане

Отстраняването на влага, произведена в затворен контейнер. Той се поставя само на закрито, за да се избегне замръзване на изходящите канали при температури под нулата. Няма алгоритъм за надеждно изчисляване на обема на водата, произведен при използване на системи с топлообменник, следователно се определя експериментално.

Повторното използване на кондензат за овлажняване на въздуха е нежелателно, тъй като водата абсорбира много замърсители, като човешка пот, миризми и др.

Възможно е значително да се намали количеството на кондензата и да се избегнат проблеми, свързани с неговия външен вид, като се организира отделна изпускателна система от банята и кухнята. В тези помещения въздухът е с най-висока влажност. Ако има няколко изпускателни системи, въздушният обмен между техническите и жилищните райони трябва да се ограничи чрез инсталиране на обратни клапани.

В случай на охлаждане на изходящия въздушен поток към отрицателни температури във вътрешността на топлообменника, кондензът навлиза в студа, което води до намаляване на жизненото напречно сечение на потока и в резултат на това намалява обема или пълното спиране на вентилацията.

За периодично или еднократно размразяване на топлообменника, монтирайте байпас - байпасен канал за движение на свеж въздух. При преминаване на поток за байпас на устройството, преносът на топлина спира, топлообменникът се загрява и ледът става течен. Водата постъпва в резервоара за събиране на кондензат или се изпарява.

Принципът на байпасното устройство е прост, така че ако съществува риск от образуване на лед, е препоръчително да се осигури такова решение, тъй като нагряването на топлообменника по други начини е сложно и дълготрайно.

Когато потокът преминава през байпаса, не се загрява подаваният въздух през топлообменника. Следователно, когато активирате този режим, трябва автоматично да включите нагревателя.

Характеристики на различни видове рекуператори

Има няколко структурно различни варианта за осъществяване на топлообмен между студен и нагрят въздушен поток. Всеки от тях има свои отличителни черти, които определят основната цел за всеки тип топлообменник.

Ламелен рекуператор с кръстосан поток

Конструкцията на плоския топлообменник се основава на тънкостенни панели, които се редуват по такъв начин, че да се редува преминаването между тях на различни температурни потоци под ъгъл от 90 градуса. Една от модификациите на този модел е устройство с оребрени канали за преминаване на въздух. Той има по-висок коефициент на топлопреминаване.

Алтернативното преминаване на топъл и студен поток през плочите се осъществява чрез огъване на ръбовете на плочите и уплътняване на фугите с полиестерна смола.

Топлопреносните панели могат да бъдат направени от различни материали:

  • мед, месинг и сплави на основата на алуминий имат добра топлопроводимост и не подлежат на ръжда;
  • пластмасов материал от хидрофобен полимерен материал с висок коефициент на топлопроводимост с ниско тегло;
  • хигроскопичната целулоза позволява кондензатът да проникне през плочата и обратно в помещението.

Недостатък е възможността от кондензация при ниски температури. Поради малкото разстояние между плочите, влагата или замръзването значително увеличават аеродинамичното съпротивление. В случай на замръзване е необходимо да се изключи входящия въздушен поток за нагряване на плочите.

Предимствата на плочите топлообменници са следните:

  • ниска цена;
  • дълъг експлоатационен живот;
  • дълъг период между превантивна поддръжка и лекота на изпълнение;
  • малки размери и тегло.

Този вид топлообменник е най-често срещан за жилищни и офис площи. Той се използва и в някои технологични процеси, например за оптимизиране на горенето на горивото по време на работа на пещите.

Барабан или ротационен тип

Принципът на работа на ротационния топлообменник се основава на въртенето на топлообменника, вътре в който са слоеве от гофриран метал с висока топлинна мощност. В резултат на взаимодействието с изходящия поток, секторът на барабана се нагрява, което впоследствие отделя топлина към входящия въздух.

Топлообменникът от топлообменник на роторния топлообменник е предразположен към запушване, така че трябва да обърнете специално внимание на висококачествената работа на фините филтри.

Предимството на ротационните топлообменници е следното:

  • сравнително висока ефективност в сравнение с конкурентните видове;
  • връщане на голямо количество влага, което остава под формата на конденз върху барабана и се изпарява при контакт с входящия сух въздух.

Този тип топлообменник е по-рядко използван за жилищни сгради с вентилация на апартамент или вила. Често се използва в големи котелни помещения за връщане на топлина в пещите или за големи индустриални или търговски помещения.

Този тип устройство обаче има значителни недостатъци:

  • относително сложен дизайн с наличие на подвижни части, включително електромотор, барабан и ремъчно задвижване, което изисква постоянна поддръжка;
  • повишено ниво на шума.

Понякога за устройства от този тип може да се намери терминът "регенеративен топлообменник", който е по-правилен от "рекуператор". Факт е, че малка част от изходящия въздух се връща поради хлабавото прилепване на барабана към тялото на конструкцията.

Това налага допълнителни ограничения върху възможността за използване на устройства от този тип. Например, замърсен въздух от отоплителни пещи не може да се използва като охладител.

Система, базирана на тръби и корпуси

Топлообменникът от тръбен тип се състои от тънкостенни тръби с малък диаметър, разположени в топлоизолиран корпус, през който протича външен въздух. На корпуса се произвежда топла въздушна маса от стаята, която загрява входящия поток.

Изходът на топъл въздух трябва да се извършва точно върху корпуса, а не през тръбната система, тъй като не е възможно да се отстрани кондензатът от тях.

Основните предимства на тръбните топлообменници са следните:

  • висока ефективност, благодарение на противоточния принцип на движение на охлаждащата течност и входящия въздух;
  • простотата на дизайна и липсата на движещи се части осигуряват ниски нива на шум и рядка нужда от поддръжка;
  • дълъг експлоатационен живот;
  • най-малката част от всички видове устройства за възстановяване.

Тръбите за такова устройство използват или метална сплав, или по-рядко полимер. Тези материали не са хигроскопични, следователно, със значителна разлика в температурите на потоците, е възможно образуването на интензивен кондензат в обвивката, което изисква конструктивно решение за неговото отстраняване. Друг недостатък е, че металният пълнеж има значително тегло, въпреки малкия си размер.

Простотата на конструкцията на тръбния рекуператор прави този тип устройство популярно за самостоятелно производство. Като външна обвивка обикновено се използват пластмасови тръби за въздуховоди, изолирани с полиуретанови черупки.

Междинно устройство за охлаждане

Понякога каналите за подаване и отвеждане на въздуха се намират на известно разстояние един от друг. Тази ситуация може да възникне поради технологичните особености на сградата или санитарните изисквания за надеждно разделяне на въздушния поток.

В този случай използвайте междинна охладителна течност, която циркулира между каналите през изолирана тръба. Като средство за пренос на топлинна енергия, използвайки вода или разтвор на вода-гликол, циркулацията на която осигурява работата на термопомпата.

Топлообменникът с междинен охладител е голямо и скъпо устройство, чието приложение е икономически обосновано за помещения с големи площи

В случай, че има възможност да се използва друг вид топлообменник, тогава е по-добре да не се използва система с междинен топлоносител, тъй като тя има следните съществени недостатъци:

  • ниска ефективност в сравнение с други видове устройства, поради което такива устройства не се използват за малки помещения с нисък въздушен поток;
  • значителен обем и тегло на цялата система;
  • необходимостта от допълнителна електрическа помпа за циркулиращ флуид;
  • повишен шум от помпата.

Налице е модификация на тази система, когато вместо принудителната циркулация на топлообменния флуид се използва среда с ниска точка на кипене, например фреон. В този случай движението по контура е възможно по естествен начин, но само ако всмукателният канал е разположен над изпускателния канал.

Такава система не изисква допълнителни разходи за енергия, но работи при отопление само със значителна температурна разлика. Освен това е необходимо да се прецизира точката на промяна в агрегатното състояние на топлообменния флуид, който може да се осъществи чрез създаване на желаното налягане или специфичен химичен състав.

Основни технически параметри

Познавайки необходимата производителност на вентилационната система и ефективността на топлообменника на топлообменника, лесно се изчисляват икономиите от нагряване на въздуха за помещение при специфични климатични условия. Сравнявайки потенциалните ползи с разходите за закупуване и поддържане на системата, можете разумно да направите избор в полза на топлообменник или стандартен нагревател.

Често производителите на оборудване предлагат моделна линия, в която вентилационните блокове с подобна функционалност се различават по обема на въздушния обмен. За жилищни помещения този параметър трябва да се изчисли съгласно таблица 9.1. SP 54.13330.2016

Коефициент на изпълнение

Под ефективността на топлообменника разбират ефективността на топлообмена, който се изчислява по следната формула:

K = (T p - T n ) / (T in - T n )

В която:

  • T p - температурата на входящия въздух в помещението;
  • T n - външна температура;
  • T in - температурата на въздуха в помещението.

Максималната ефективност при номинален дебит на въздуха и определен температурен режим е посочена в техническата документация на устройството. Реалната му фигура ще бъде малко по-малка.

В случай на самостоятелно производство на плосък или тръбен топлообменник, за да се постигне максимална ефективност на пренос на топлина, е необходимо да се спазват следните правила:

  • Най-добрият пренос на топлина се осигурява от противотокови устройства, след това от напречни, а най-малко - с еднопосочно движение на двата потока.
  • Интензивността на топлопредаването зависи от дебелината на материала и стената, разделящи потоците, както и от продължителността на въздуха вътре в устройството.

Познавайки ефективността на топлообменника, е възможно да се изчисли енергийната му ефективност при различни температури на външния и вътрешния въздух:

E (W) = 0.36 x P x K x (T in - T n )

където P (m 3 / час) е въздушният поток.

Изчисляването на ефективността на топлообменника в парично изражение и сравнение с разходите за неговото придобиване и инсталиране за двуетажна къща с обща площ от 270 м2 показва осъществимостта на инсталирането на такава система.

Цената на високоефективните топлообменници е доста висока, те имат сложна структура и значителни размери. Понякога можете да преодолеете тези проблеми, като инсталирате няколко по-прости устройства, така че входящият въздух да минава през тях последователно.

Работа на вентилационната система

Обемът на въздушния поток се определя от статичното налягане, което зависи от мощността на вентилатора и основните компоненти, които създават аеродинамично съпротивление. 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.

Заключения и полезно видео по темата

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.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория: