Zasada działania i instalacji central wentylacyjnych z odzyskiem ciepła

Urządzenia wentylacyjne z odzyskiem ciepła pojawiły się stosunkowo niedawno, jednak szybko zyskały popularność i stały się dość popularne w systemie. Urządzenia są w stanie w pełni przewietrzyć pomieszczenie w okresie zimnym, utrzymując optymalną temperaturę powietrza nawiewanego.

Podczas korzystania z wentylacji nawiewno-wywiewnej w okresie jesienno-zimowym często pojawia się pytanie o utrzymanie ciepła w pomieszczeniu. Przepływ zimnego powietrza z wentylacji spływa na podłogę i przyczynia się do powstania niekorzystnego mikroklimatu. Najczęstszym sposobem rozwiązania tego problemu jest zainstalowanie grzejnika, który ogrzewa przepływ zimnego powietrza zewnętrznego, zanim zostaną one wprowadzone do pomieszczenia. Jednak ta metoda jest dość energochłonna i nie zapobiega utracie ciepła w pomieszczeniu.

Najlepszym rozwiązaniem tego problemu jest wyposażenie systemu wentylacyjnego w wymiennik ciepła. Rekuperator jest urządzeniem, w którym kanały odpływu i zasilania powietrzem znajdują się blisko siebie. Urządzenie odzyskujące pozwala na częściowe przeniesienie ciepła z powietrza opuszczającego pomieszczenie do napływającego powietrza. Dzięki technologii wymiany ciepła między wielokierunkowymi przepływami powietrza możliwe jest zaoszczędzenie do 90% energii elektrycznej, a latem urządzenie może być wykorzystywane do chłodzenia przychodzących mas powietrza.

Rekuperator ciepła składa się z korpusu, który jest pokryty materiałem izolującym ciepło i hałas i jest wykonany z blachy stalowej. Korpus urządzenia jest wystarczająco mocny i jest w stanie wytrzymać ciężar i wibracje. Na obudowie znajdują się otwory dopływowe i odpływowe, a ruch powietrza przez urządzenie jest zapewniony przez dwa wentylatory, zwykle typu osiowego lub odśrodkowego. Potrzeba ich instalacji wynika ze znacznego spowolnienia naturalnej cyrkulacji powietrza, co jest spowodowane wysokim oporem aerodynamicznym rekuperatora. Aby uniknąć zasysania opadłych liści, małych ptaków lub zanieczyszczeń mechanicznych, na wlocie znajdującym się po stronie ulicy zainstalowano kratkę wlotu powietrza. Ten sam otwór, ale z boku pomieszczenia, jest również wyposażony w grill lub dyfuzor, który równomiernie rozprowadza strumień powietrza. Podczas instalacji rozgałęzionych systemów kanały powietrzne są mocowane do otworów.

Ponadto wloty obu strumieni są wyposażone w delikatne filtry, które chronią system przed kurzem i kroplami tłuszczu. Chroni to kanały wymiennika ciepła przed zatkaniem i znacznie przedłuża żywotność urządzenia. Jednak instalacja filtrów jest skomplikowana ze względu na konieczność stałego monitorowania ich stanu, czyszczenia i, jeśli to konieczne, ich wymiany. W przeciwnym razie zatkany filtr będzie działał jako naturalna bariera dla przepływu powietrza, w wyniku czego opór na nie wzrośnie, a wentylator pęknie.

Oprócz wentylatorów i filtrów rekuperatory zawierają elementy grzewcze, które mogą być wodne i elektryczne. Każda nagrzewnica jest wyposażona w przekaźnik temperatury i jest w stanie automatycznie włączyć się, jeśli ciepło wychodzące z domu nie radzi sobie z ogrzewaniem napływającego powietrza. Moc grzałek dobierana jest ściśle według objętości pomieszczenia i wydajności pracy systemu wentylacyjnego. Jednak w niektórych urządzeniach elementy grzejne chronią wymiennik ciepła tylko przed zamarzaniem i nie mają wpływu na temperaturę powietrza wlotowego.

Elementy podgrzewacza wody są bardziej ekonomiczne. Wynika to z faktu, że nośnik ciepła, który porusza się na cewce miedzianej, pochodzi z systemu ogrzewania domu. Z cewki są podgrzewane płyty, które z kolei oddają ciepło do strumienia powietrza. System regulacji podgrzewacza wody jest reprezentowany przez zawór trójdrożny, który otwiera i zamyka dopływ wody, zawór dławiący, który zmniejsza lub zwiększa jego prędkość, oraz zespół mieszający, który reguluje temperaturę. Podgrzewacze wody są instalowane w systemie kanałów o przekroju prostokątnym lub kwadratowym.

Nagrzewnice elektryczne są często instalowane na kanałach powietrznych o kołowym przekroju poprzecznym, a spirala działa jak grzejnik. Dla prawidłowej i wydajnej pracy spiralnej nagrzewnicy, natężenie przepływu powietrza powinno być większe lub równe 2 m / s, temperatura powietrza powinna wynosić 0-30 stopni, a wilgotność przepływających mas nie powinna przekraczać 80%. Wszystkie nagrzewnice elektryczne są wyposażone w timer i przełącznik termiczny, który wyłącza urządzenie w przypadku przegrzania.

Oprócz standardowego zestawu elementów, na życzenie konsumenta, w wymiennikach ciepła zainstalowane są jonizatory powietrza i nawilżacze, a najnowocześniejsze modele są wyposażone w elektroniczną jednostkę sterującą i funkcję programowania funkcji, w zależności od warunków zewnętrznych i wewnętrznych. Tablice przyrządów mają estetyczny wygląd, dzięki czemu rekuperatory dopasowują się organicznie do systemu wentylacyjnego i nie zakłócają harmonii pomieszczenia.

Aby lepiej zrozumieć, jak działa system regeneracyjny, należy odwołać się do tłumaczenia słowa „rekuperator”. Dosłownie oznacza „użyty zwrot”, w tym kontekście - transfer ciepła. W systemach wentylacyjnych wymiennik ciepła pobiera ciepło z powietrza wychodzącego z pomieszczenia i przekazuje je do strumieni wchodzących. Różnica temperatur między wielokierunkowymi strumieniami powietrza może osiągnąć 50 stopni. Latem urządzenie działa odwrotnie i chłodzi powietrze wychodzące z ulicy do temperatury opuszczania. Średnio wydajność urządzeń wynosi 65%, co pozwala na racjonalne wykorzystanie zasobów energetycznych i znacznie oszczędza energię elektryczną.

W praktyce wymiana ciepła w wymienniku ciepła jest następująca: Wentylacja wymuszona wprowadza nadmiar powietrza do pomieszczenia, w wyniku czego zanieczyszczone masy są zmuszane do opuszczenia pomieszczenia przez kanał wylotowy. Wychodzące ciepłe powietrze przechodzi przez wymiennik ciepła, ogrzewając ściany konstrukcji. Jednocześnie strumień zimnego powietrza przesuwa się w jego kierunku, który pobiera ciepło otrzymane przez wymiennik ciepła bez mieszania się z wyczerpanymi strumieniami.

Jednakże chłodzenie powietrza opuszczającego pomieszczenie prowadzi do powstawania kondensatu. Przy dobrych osiągach wentylatorów, które dają masom powietrza dużą prędkość, kondensat nie ma czasu upaść na ściany urządzenia i wychodzi na zewnątrz ze strumieniem powietrza. Ale jeśli prędkość powietrza nie była wystarczająco wysoka, woda zaczyna gromadzić się wewnątrz urządzenia. W tym celu paleta jest uwzględniona w konstrukcji wymiennika ciepła, który znajduje się przy niewielkim nachyleniu w kierunku otworu odpływowego.

Przez otwór spustowy woda wpływa do zamkniętego zbiornika, który jest instalowany z boku pomieszczenia. Jest to podyktowane faktem, że zgromadzona woda może zamarzać kanały odpływowe, a kondensat nie będzie miał miejsca do opróżnienia. Nie zaleca się używania zebranej wody do nawilżaczy: ciecz może zawierać dużą liczbę patogennych mikroorganizmów i dlatego musi być wlana do kanalizacji.

Jeśli jednak nadal tworzy się mróz z kondensacji, zaleca się zainstalowanie dodatkowego wyposażenia - obejścia. To urządzenie jest wykonane w postaci kanału obejściowego, przez który wpływające powietrze wchodzi do pomieszczenia. W rezultacie wymiennik ciepła nie podgrzewa napływających strumieni, ale zużywa ciepło wyłącznie do topienia lodu. Powietrze dopływające z kolei jest ogrzewane za pomocą grzejnika, który jest włączany synchronicznie z obejściem. Po stopieniu całego szronu i sprowadzeniu wody do zbiornika, obejście jest wyłączane, a rekuperator zaczyna pracować w trybie normalnym.

Oprócz instalacji obejścia, do zapobiegania oblodzeniu stosuje się miazgę higroskopijną. Materiał znajduje się w specjalnych kasetach i pochłania wilgoć, zanim zdąży wpaść do kondensatu. Pary wilgoci przepływają przez warstwę celulozową i wracają do pomieszczenia z napływającym strumieniem. Zalety takich urządzeń to prosta instalacja, opcjonalna instalacja kolekcji kondensatu i zbiornika magazynowego. Ponadto sprawność kasetowych wymienników ciepła nie zależy od warunków zewnętrznych, a sprawność wynosi ponad 80%. Wady obejmują brak możliwości używania w pomieszczeniach o nadmiernej wilgotności i wysokie koszty niektórych modeli.

Reprezentuje nowoczesny rynek urządzeń wentylacyjnych szeroki wybór wymienników ciepła różnych typów, różniących się między sobą zarówno konstrukcją, jak i metodą wymiany ciepła między strumieniami.

• Modele płytkowe są najprostszym i najczęstszym typem rekuperatorów, odznaczają się niskim kosztem i długą żywotnością. Wymiennik ciepła modeli składa się z cienkich płyt aluminiowych, które mają wysoką przewodność cieplną i znacznie zwiększają wydajność urządzeń, które w modelach płytowych mogą osiągnąć 90%. Wskaźniki wysokiej wydajności wynikają ze specyfiki struktury wymiennika ciepła, w której płyty są rozmieszczone w taki sposób, że oba strumienie zmieniają się między sobą pod kątem 90 stopni względem siebie. Sekwencja przepuszczania ciepłych i zimnych strumieni była możliwa dzięki wygięciu krawędzi na płytach i uszczelnieniu połączeń żywicami poliestrowymi. Oprócz aluminium do produkcji płyt ze stopów miedzi i mosiądzu, a także polimerowych tworzyw hydrofobowych. Jednak oprócz zalet płytowe wymienniki ciepła mają swoje własne słabości. Wadą tych modeli jest wysokie ryzyko kondensacji i tworzenia się lodu, które jest spowodowane zbyt bliskim układem płyt.

• Modele obrotowe Składają się z korpusu, wewnątrz którego obraca się cylindryczny wirnik, składający się z profilowanych płyt. Podczas obrotu wirnika, ciepło jest przekazywane z przepływów wychodzących do przychodzącego, w wyniku czego następuje niewielkie mieszanie mas. I chociaż szybkość mieszania nie jest krytyczna i zwykle nie przekracza 7%, takie modele nie są stosowane w instytucjach dziecięcych i medycznych. Poziom odzysku masy powietrza zależy całkowicie od prędkości obrotowej wirnika, która jest ustawiona w trybie ręcznym. Wydajność modeli wirników wynosi 75-90%, ryzyko tworzenia się lodu jest minimalne. To ostatnie wynika z faktu, że większość wilgoci jest zatrzymywana w bębnie, po czym odparowuje. Wady obejmują złożoność konserwacji, wysokie obciążenie hałasem, które jest spowodowane obecnością mechanizmów ruchomych, a także rozmiar urządzenia, niemożność instalacji na ścianie i prawdopodobieństwo powstawania zapachów i pyłu podczas pracy.

• Modele komorowe Składają się z dwóch komór, pomiędzy którymi znajduje się wspólny tłumik. Po rozgrzaniu zaczyna się obracać i wpuszczać zimne powietrze do ciepłej komory. Następnie ogrzane powietrze wchodzi do pomieszczenia, przepustnica zamyka się i proces powtarza się. Jednak komorowy wymiennik ciepła nie zyskał szerokiej popularności. Wynika to z faktu, że klapa nie jest w stanie zapewnić całkowitej szczelności komór, więc przepływ powietrza jest mieszany.

• Modele rurowe składa się z dużej liczby lamp zawierających freon. W procesie ogrzewania z przepływów wychodzących gaz unosi się do górnych części rur i ogrzewa napływające strumienie. Po uwolnieniu ciepła freon przybiera postać płynną i płynie do dolnych części rur. Zalety rurowych wymienników ciepła obejmują odpowiednio wysoką wydajność, osiągającą 70%, brak ruchomych części, brak szumu podczas pracy, mały rozmiar i długą żywotność. Wadą jest duża waga modeli, ze względu na obecność metalowych rur w projekcie.

• Modele z pośrednim płynem chłodzącym składają się z dwóch oddzielnych kanałów przechodzących przez wymiennik ciepła wypełniony roztworem woda-glikol. W wyniku przejścia przez węzeł cieplny, powietrze wylotowe oddaje ciepło do chłodziwa, a to z kolei ogrzewa napływający strumień. Zalety modelu obejmują jego trwałość, ze względu na brak ruchomych części, a wśród minusów zwróć uwagę na niską sprawność, sięgającą tylko 60%, oraz predyspozycje do tworzenia się kondensatu.

Ze względu na dużą różnorodność rekuperatorów prezentowanych konsumentom, nie jest trudno wybrać pożądany model. Ponadto każdy typ urządzenia ma własną wąską specjalizację i zalecane miejsce instalacji. Kupując urządzenie do mieszkania lub domu prywatnego, lepiej jest wybrać klasyczny model lamelowy z aluminiowymi płytkami. Takie urządzenia nie wymagają konserwacji, nie wymagają regularnej konserwacji i charakteryzują się długą żywotnością.

Ten model jest idealny do zastosowania w budynku mieszkalnym. Wynika to z niskiego poziomu hałasu podczas pracy i kompaktowych wymiarów. Modele rurowe okazały się również dobrym pomysłem na użytek prywatny: są małe i nie brzęczą. Jednak koszt takich wymienników ciepła nieznacznie przewyższa koszt produktów płytowych, więc wybór urządzenia zależy od możliwości finansowych i osobistych preferencji właścicieli.

Wybierając model dla warsztatu produkcyjnego, magazyn nieżywnościowy lub parking podziemny powinny skupiać się na urządzeniach obrotowych. Takie urządzenia mają dużą moc i wysoką wydajność, co jest jednym z głównych kryteriów pracy na dużych obszarach. Sprawdzają się również rekuperatory z pośrednim chłodziwem, ale ze względu na niską wydajność nie są tak popularne jak zestawy bębnowe.

Aby nie pomylić się z wyborem wymiennika ciepła, konieczne jest obliczenie wydajności i wydajności przyrządu. Aby obliczyć wydajność, użyj następującego wzoru: K = (Tn - Tn) / (Tv - Tn), gdzie Tp oznacza temperaturę strumienia przychodzącego, Tn to temperatura zewnętrzna, a Tv to temperatura pokojowa. Następnie musisz porównać swoją wartość z najwyższym możliwym wskaźnikiem efektywności zakupionego urządzenia. Zazwyczaj ta wartość jest podana w certyfikacie technicznym modelu lub w innej towarzyszącej dokumentacji.Porównując jednak pożądaną wydajność i wskazaną w paszporcie, należy pamiętać, że w rzeczywistości współczynnik ten będzie nieco niższy niż zapisany w dokumencie.

Znając skuteczność danego modelu, możesz obliczyć jego skuteczność. Można to zrobić według następującego wzoru: E (W) = 0,36 x PxKx (TV - Tn), gdzie P będzie przepływem powietrza i mierzone wm3 / h. Po dokonaniu wszystkich obliczeń koszty zakupu wymiennika ciepła należy porównać z jego wydajnością, przeliczoną na ekwiwalent pieniężny. Jeśli zakup się uzasadni, urządzenie można bezpiecznie kupić. W przeciwnym razie powinieneś rozważyć alternatywne metody ogrzewania przychodzącego powietrza lub zainstalować kilka prostszych urządzeń.

Przy samodzielnym projektowaniu urządzenia należy pamiętać, że urządzenia przeciwprądowe mają najwyższą wydajność wymiany ciepła. Po nich następuje precyzja krzyżowa, a jednokierunkowe kanały powietrzne znajdują się na ostatnim miejscu. Ponadto, jak intensywny będzie transfer ciepła, zależy bezpośrednio od jakości materiału, grubości ścianek działowych, a także od tego, jak długo masy powietrza znajdą się w urządzeniu.

Montaż i instalacja jednostki odzysku mogą być wykonywane niezależnie. Najprostszym rodzajem urządzenia domowego jest współosiowy wymiennik ciepła. Do jego produkcji należy wziąć dwumetrową rurę z tworzywa sztucznego o przekroju kanalizacyjnym 16 cm i pofałdowanie aluminiowe o długości 4 m, którego średnica powinna wynosić 100 mm. Na końcach dużej rury należy nosić adaptery, rozgałęźniki, za pomocą których urządzenie zostanie podłączone do przewodu, a wnętrze karbowania ułożone, skręcając go jednocześnie w spirali. Wymiennik ciepła jest podłączony do systemu wentylacyjnego w taki sposób, że ciepłe powietrze przepływa przez pofałdowanie, a zimne powietrze przechodzi przez rurę z tworzywa sztucznego.

W wyniku tego projektu nie występuje mieszanie przepływów, a powietrze zewnętrzne ma czas na rozgrzanie się, poruszając się wewnątrz rury. Aby poprawić wydajność urządzenia, można go połączyć z gruntowym wymiennikiem ciepła. W procesie testowania taki wymiennik ciepła daje dobre wyniki. Tak więc, przy temperaturze zewnętrznej -7 stopni i temperaturze wewnętrznej 24 stopni, wydajność przyrządu wynosiła około 270 metrów sześciennych na godzinę, a temperatura napływającego powietrza odpowiadała 19 stopniom. Średni koszt domowego modelu wynosi 5 tysięcy rubli.

Przy niezależnej produkcji i instalacji wymiennika ciepła należy pamiętać, że im dłuższy jest wymiennik ciepła, tym wyższa będzie wydajność instalacji. Dlatego doświadczeni rzemieślnicy zalecają montaż rekuperatora z czterech segmentów po 2 m każdy, po przeprowadzeniu wstępnej izolacji cieplnej wszystkich rur. Problem odprowadzania kondensatu można rozwiązać, instalując złączkę do odprowadzania wody, a samo urządzenie powinno być lekko przechylone.

Ogólnie rzecz biorąc, konsumenci dobrze mówią o rekuperatorach. Efektywne nagrzewanie przychodzącego powietrza i możliwość znacznego zaoszczędzenia na rachunkach za energię elektryczną. Spośród minusów należy zwrócić uwagę na wysoki koszt urządzeń, tworzenie się lodu z kondensatu i hałas podczas obsługi niektórych modeli.

Aby dowiedzieć się, jak zainstalować wentylację wymuszoną powietrzem własnymi rękami, zobacz poniższy film.