W procesie wentylacji wykorzystywane jest nie tylko powietrze wywiewane z pomieszczenia, ale także część energii cieplnej. Zimą prowadzi to do wzrostu rachunków za energię.
Odzysk ciepła w systemach wentylacyjnych typu scentralizowanego i lokalnego pozwoli na ograniczenie nieuzasadnionych kosztów, a nie ze szkodą dla wymiany powietrza. Do odzysku energii cieplnej wykorzystywane są różne typy wymienników ciepła - rekuperatory.
W artykule szczegółowo opisano modele jednostek, ich cechy konstrukcyjne, zasady działania, zalety i wady. Podane informacje pomogą w wyborze najlepszej opcji aranżacji systemu wentylacji.
Rodzaje rekuperatorów
Odzysk ciepła w systemie wentylacji nawiewnej jest zjawiskiem stosunkowo nowym i nie jest jeszcze rozpowszechnione. Istnieje kilka typów urządzeń i duży wybór modeli dla każdego typu. Wentylacja nawiewno-wywiewna z ogrzewaniem i rekuperacją powietrza spełnia następujące funkcje:
- Odzysk ciepła;
- Oszczędność paliwa;
- Obniżenie kosztów sprzętu;
- Zapewnienie standardów środowiskowych;
- Zmniejszenie kosztów transportu;
- Obniżenie kosztów oczyszczania gazu;
- Obniżenie kosztów systemu grzewczego.
Obrotowy (bęben)
Wymiennik ciepła nadaje się do obszarów o surowym klimacie. Bęben wykonany jest z folii aluminiowej. Poprzez ruchy progresywne ciepło jest przekazywane z powietrza wywiewanego do powietrza nawiewanego:
- Ciepło jest przekazywane do nawiewanego powietrza;
- Mieszanie strumieni jest mniejsze niż 0,1%;
- Powraca ciepłe i nawilżone powietrze.
Pokoje mniej wysychają. Moc netto wynosi 92%.
Rekuperator krzyżowy lamelowy
Zaprojektowany dla obszarów o łagodnych warunkach pogodowych. Przeciwprądy rekuperatora płytowego są oddzielone folią aluminiową.
- Ciepło jest przekazywane do nawiewanego powietrza;
- Powstaje kondensacja;
- Wymagany odpływ wody.
Ciepło powietrza wywiewanego przez płyty aluminiowe ogrzewa powietrze nawiewane. Wilgoć skrapla się na płytach wymiennika ciepła pochodzącego z pomieszczeń.
Podczas nagrzewania sprawność wymiennika ciepła jest zerowa, odzysk ciepła nie występuje. Spada ogólna sprawność centrali wentylacyjnej. System odzyskuje do 95% ciepła.
Rury cieplne
Ten typ jest produkowany jako hermetycznie zamknięta rura z materiału o dobrej przewodności cieplnej. Freon wlewa się do środka. Rekuperator umieszcza się w kanale pionowo (dopuszcza się montaż w niewielkim stopniu). Dolny koniec znajduje się w kapturze, górny w wentylacji nawiewnej.
Ciepłe powietrze przepływa przez dolny kanał na dole rury. Freon wrze, opary przedostają się do górnej części i napotykają na powietrze nawiewane, pobierając ciepło z freonu. Kondensat osiada na dnie rury i cykl się powtarza. Zaleta: brak ruchomych części. Wada: słaba wydajność, system działa na freonie.
Pośrednie urządzenie do wymiany ciepła
Jako nośnik ciepła używana jest woda lub specjalne rozwiązanie.
- Dwa wymienniki ciepła są połączone rurociągami;
- Jeden z nich znajduje się w kanale, który zasysa powietrze i odbiera ciepło;
- Ciepło przechodzi przez czynnik chłodzący do drugiego wymiennika ciepła, znajdującego się w kanale powietrza nawiewanego, gdzie następuje ogrzewanie.
Strumienie nie mieszają się ze sobą, ale pośredni nośnik ciepła zmniejsza wydajność nawet o 50%. Dodatkowo wydajność można zwiększyć za pomocą pompy.Zaletą pośrednich nośników ciepła jest to, że wymienniki ciepła mogą być instalowane w pewnej odległości od siebie. Instalacja odbywa się w pionie i poziomie.
Gruntowy wymiennik ciepła
Koszt obsługi systemu zmniejsza się o 5-10%. W przypadku braku gruntowego wymiennika ciepła powietrze wchodzące do systemu rekuperacji wchodzi bezpośrednio z ulicy. Rurę układa się za pomocą gruntowego wymiennika ciepła na głębokości około dwóch metrów w ziemi. Temperatura powietrza poniżej zamarzania gleby zawsze pozostaje stabilna w zakresie + 10 ° C.
Powietrze przepływa przez rurę w ziemi i wchodzi do odzysku ciepła. O wiele łatwiej jest skompensować różnice temperatur. Grzałki włączają się rzadziej, oszczędność ciepła staje się większa.
Gruntowy wymiennik ciepła należy wykonać zgodnie z projektem. W zależności od powierzchni domu dobierany jest system rekuperacji, który pobiera określoną ilość powietrza z ulicy i przepuszczając przez cały gruntowy wymiennik ciepła, ogrzewa go. Ważne jest, aby skonsultować się z doświadczonym projektantem. To on będzie w stanie obliczyć długość i głębokość kanału.
Urządzenia elektryczne
Elektryczne nagrzewnice powietrza do wentylacji nawiewnej są bardzo skutecznymi, ale dość kosztownymi urządzeniami grzewczymi. Wzrost temperatury w kanale wentylacyjnym następuje w wyniku kontaktu powietrza z gorącymi spiralami lub płytami wykonanymi z ogniotrwałych metali.
Wzrost temperatury elementów grzejnych następuje z powodu zmiany rezystancji elektrycznej grzejników. Wymaga to dużej ilości energii elektrycznej.
Stopień nagrzania cewki lub płyty jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu przepływającego przez element. Zwiększając napięcie, można zmniejszyć natężenie prądu bez zmiany mocy elektrycznej.
Zalety i wady grzejników elektrycznych
Wśród głównych zalet, które charakteryzują elektryczne nagrzewnice powietrza, warto zwrócić uwagę na następujące.
Prosty proces instalacji. Tak więc znacznie łatwiej jest doprowadzić kabel do grzejnika niż cyrkulować w nim wodę lub inny płyn chłodzący.
Nie musisz martwić się izolacją przewodów. Strata mocy w kablu z powodu rezystancji elektrycznej jest znacznie mniejsza niż strata ciepła w jakimkolwiek rurociągu z płynem grzewczym.
Łatwa regulacja odpowiedniej temperatury powietrza. Aby móc ustawić temperaturę powietrza nawiewanego do pomieszczenia na wymaganym poziomie wystarczy w obwodzie zasilającym urządzenia grzewczego zamontować prosty czujnik temperatury. W przypadku podgrzewacza wody konieczne będzie skoordynowanie mocy kotła, temperatury chłodziwa i powietrza.
Jednocześnie elektryczny typ urządzeń ma również swoje wady. Przede wszystkim jest to koszt urządzenia, który jest wyższy w porównaniu z analogami wody. Czyli w przypadku mniej więcej tego samego poziomu mocy cena grzałki elektrycznej będzie około 2 razy wyższa niż urządzenia z ciekłym nośnikiem ciepła.
Dość wysokie koszty energii. Tak więc, aby zapewnić ogrzewanie powietrza w systemie wentylacyjnym nawet małego pomieszczenia, koszt energii elektrycznej będzie znaczny.
Specyfikacje, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze
- Urządzenia metalowe są skuteczne w pracy do -10 ° C. W niskich temperaturach wydajność jest zauważalnie zmniejszona. W rezultacie stosowane są elektryczne elementy podgrzewające;
- Wybierając, powinieneś przestudiować grubość obudowy, materiał zimnych mostów. Grubość 3 cm podlega dodatkowej izolacji, gdy temperatura zewnętrzna spadnie poniżej -5 ° C. Będziesz musiał podwoić użycie materiału izolacyjnego, jeśli rama jest wykonana z aluminium;
- Zwróć szczególną uwagę na wartości swobodnego przepływu wentylatorów. Może się zdarzyć, że głowica może być całkowicie nieobecna przy 500 m3. Konsumenci dowiadują się o tym z reguły w przypadku awarii rekuperatora;
- Duży plus, gdy dodatkowe funkcje można podłączyć do systemu automatycznego. Dzięki ulepszonej automatyzacji obniżone zostają koszty eksploatacji i zwiększona zostaje praca całego urządzenia;
- Głównym wskaźnikiem decydującym o wyborze rekuperatora jest ciśnienie i moc wentylacji. Dokonuje się wstępnego obliczenia, ile powietrza powinno dostać się do domu w ciągu jednej godziny.
Produkcja bezkanałowego wymiennika ciepła
bezkanałowy gruntowy wymiennik ciepła
Bezkanałowy gruntowy wymiennik ciepła polega na wykonaniu studni o długości około 3-4 metrów i głębokości 80 centymetrów. Dół jest wypełniony warstwą żwiru, a wierzch pokryty pianobetonem. Taka konstrukcja pozwala na uzyskanie temperatury wewnątrz specjalnej warstwy, która nie będzie się różnić od temperatury panującej w gruncie na głębokości 5 metrów. Po wykonaniu dołu należy wyjąć z niego rurę, aby zapewnić dopływ świeżego powietrza.
Ta rura odgałęziona jest wykonana według tego samego schematu, co w rurowym wymienniku ciepła. Kolejna rura powinna przejść ze specjalnej warstwy do systemu wentylacji pomieszczenia. W prostym schemacie powietrze zaczyna krążyć. Jest nie tylko nawilżony, ale także oczyszczony. Zaletą konstrukcji jest zwiększona filtracja. Wadą jest niższa wydajność niż w systemie rurowym.
Rekuperatory dachowe
Te centrale wentylacyjne znajdują zastosowanie w obiektach o dużej powierzchni roboczej. Filtrują, ogrzewają i dostarczają powietrze do budynku. Temperaturę powietrza reguluje nagrzewnica kanałowa lub chłodnica. Jego dopływ odbywa się częściowo lub w całości przez konstrukcję płytową rekuperatora.
Charakterystyka
Takie systemy wentylacji nawiewno-wywiewnej montuje się na stropach dachowych budynków poprzez wykonane w nich otwory. Rekuperatory pobierają zużyte powietrze zebrane z sufitu i wypuszczają je do atmosfery, a jego ciepło jest przekazywane do silnego strumienia napływającego. Nawiew powietrza kierowany jest bezpośrednio na sufit lub kierowany na miejsce pracy. Rekuperator może stanowić integralną jednostkę w ogólnym schemacie wentylacji całego obiektu. Urządzenie jest łatwe w obsłudze.
Projekt
Modele jednostek są wykonane o różnej mocy, którą mierzy się ilością przepływającego powietrza w metrach sześciennych na godzinę. Podstawą urządzenia jest konstrukcja ramowo-panelowa wykonana z profili aluminiowych. Optymalna grubość blach wymiennika ciepła wynosi około 0,2 mm. W celu izolacji akustycznej i termicznej ściany obudowy układane są wełną mineralną. Rekuperatory wyposażone są w sekcję elektryczną, wodną i gazową do ogrzewania. Osiągnięta sprawność to około 65%. Montaż wentylacji nawiewno-wywiewnej nie nastręcza trudności. W tym celu konieczne jest wykonanie okna w dachu i wzmocnienie konstrukcji - „szyby” dla prawidłowego rozłożenia obciążenia. Montaż rekuperatora na dachu nie zabiera użytecznej objętości budynku.
Zasada działania i cechy konstrukcyjne
Uniwersalne urządzenia działające na wodzie są instalowane w miejscach z ugruntowanym systemem zaopatrzenia w ciepło. Proste, ale dość efektywne rozwiązanie konstrukcyjne pozwala na ogrzanie powietrza w zakresie od + 70 ° C do + 100 ° C i jest odpowiednie dla hangarów, siłowni, supermarketów, szklarni, magazynów, dużych pawilonów - czyli dużych pomieszczeń, które wymagają dodatkowe ogrzewanie.
Przykład zastosowania nagrzewnicy powietrza VOLCANO w szklarni. Ogrzewanie odbywa się dzięki rozprowadzaniu ciepłego powietrza (temperatura wody - + 90 ° C) za pomocą wentylatora i regulowanych żaluzji
Jeśli kiedykolwiek korzystałeś z domowego wymiennika ciepła, z łatwością zrozumiesz zasadę działania urządzenia wodnego. Ogrzewa również powietrze, ale rolę spirali elektrycznej zamkniętej w małej obudowie pełni zespół metalowych rurek, przez które krąży podgrzane chłodziwo.
Proces nagrzewania przebiega następująco:
- gorąca woda, podgrzana do wymaganej temperatury (średnio od + 80 ° C do + 180 ° C), z rur grzewczych wchodzi do wymiennika ciepła, składającego się z małych rur aluminiowych, stalowych, bimetalicznych lub miedzianych;
- rurki ogrzewają powietrze przepływające przez urządzenie;
- wbudowany wentylator rozprowadza ogrzane powietrze po całym pomieszczeniu i stymuluje jego ruch w kierunku przeciwnym - do urządzenia.
Nie ma potrzeby specjalnego podgrzewania wody, ponieważ jest ona częścią systemu grzewczego, dzięki czemu uzyskuje się znaczną oszczędność kosztów.
Konstrukcja nagrzewnicy wodnej kanałowej typu 60-35-2 ze stali ocynkowanej, przeznaczonej do instalacji wentylacji i klimatyzacji. Typowy rozmiar kanału - 60 cm x 35 cm, rzędy - 2, maksymalne ciśnienie robocze - 1,5 MPa, maksymalna temperatura płynu chłodzącego - + 170 ºС
Standardowy obwód podgrzewacza wody jest połączeniem wymiennika ciepła, wentylatora i konwektora. Jest skuteczny do ogrzewania dużych pomieszczeń przemysłowych, a przy wyborze odpowiedniego orurowania - do domków z ugruntowanym systemem wentylacji.
Rekuperator z cyrkulacją wody
Charakterystyka
Nośnikiem energii cieplnej jest woda lub płyn niezamarzający dostarczany do jednostki zasilającej z oddzielnie umieszczonego wymiennika ciepła spalin. Działanie rekuperatora z obiegiem wody jest podobne do działania podgrzewacza wody. Sprawność działania płytowego wymiennika ciepła z cyrkulacją wody sięga 50-65%. Wentylacja nawiewno-wywiewna z rekuperatorami tego typu jest rzadko stosowana, gdy istnieje możliwość wykonania linii wymiany ciepła. Działanie tego systemu wymaga częstego monitorowania. Słabym punktem jest obecność pompy, która krąży w wymienniku ciepła. A także dodatkowe węzły, które regulują działanie systemu. Zwiększają zużycie energii. Przy dużej odległości między wymiennikami ciepła nawiewanego i wywiewanego niepraktyczne jest stosowanie tej opcji. Rekuperator pełni jedynie funkcję wymiany ciepła bez przemiany wilgoci.
Projekt
Głównymi jednostkami systemu wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła są dwa wymienniki ciepła. Instalowane są oddzielnie w kanałach powietrza nawiewanego i wywiewanego. Połącz je izolowaną elastyczną rurą. Pozwala na łatwiejszy wybór lokalizacji węzłów i instalację systemu. Rekuperator z cyrkulacją wody wyposażony jest w pompę, naczynie wzbiorcze, sterownik, wskaźnik ciśnienia. Czujniki temperatury. Zawory powietrzne, bezpieczeństwa i sterujące. Podczas instalacji jednego systemu rekuperacji można podłączyć kilka nośników ciepła. Różne drogi wylotu i przepływu powietrza zapewniają pracę rekuperatora bez tworzenia się śladów oblodzenia. Przeniesienie zanieczyszczeń przez wydostające się powietrze do strumienia wlotowego jest wykluczone.
Wymienniki ciepła z pośrednim nośnikiem ciepła
Zasada działania tego urządzenia jest praktycznie zbliżona do działania rekuperatora płytowego. Tutaj wymiennik ciepła jest zamkniętą pętlą wykonaną z rury. Jest to stale krążąca woda lub roztwór wodno-glikolowy. Efektywność procesów wymiany ciepła zależy bezpośrednio od prędkości cyrkulacji w zamkniętym obiegu płynu.
W takim urządzeniu mieszanie strumieni powietrza jest całkowicie wykluczone. Jedyne wady to niewystarczająca wydajność. Takie urządzenie jest w stanie oddać około 50% ciepła pobranego z pomieszczenia.
Problemy z instalacją systemu
Praktycznie nie ma potencjalnych problemów związanych z używaniem takiego sprzętu.O niektórych decyduje producent, inne przyprawiają kupującego o ból głowy. Główne problemy to:
- Tworzenie się kondensatu. Prawa fizyki określają, że kiedy powietrze o wysokiej temperaturze przechodzi przez zimne, zamknięte środowisko, tworzy się kondensacja. Jeśli temperatura otoczenia spadnie poniżej zera, żebra zaczną zamarzać. Wszystkie informacje podane w tym paragrafie określają znaczny spadek wydajności urządzenia.
- Efektywności energetycznej. Wszystkie systemy wentylacyjne współpracujące z rekuperatorem są zależne od energii. Z przeprowadzonej kalkulacji ekonomicznej wynika, że przydatne będą tylko te modele rekuperatorów, które pozwolą zaoszczędzić więcej energii niż wydać.
- Okres zwrotu. Jak wcześniej wspomniano, urządzenie zostało zaprojektowane z myślą o oszczędzaniu energii. Ważnym czynnikiem determinującym jest to, ile lat trwa zakup i instalacja rekuperatorów, aby się opłacić. Jeśli rozważany wskaźnik przekroczy 10-letni znak, instalacja nie ma sensu, ponieważ w tym czasie inne elementy systemu będą wymagały wymiany. Jeżeli z obliczeń wynika, że okres zwrotu wynosi 20 lat, wówczas nie należy brać pod uwagę możliwości zainstalowania urządzenia.
Powyższe problemy należy wziąć pod uwagę przy wyborze wymiennika ciepła, którego jest kilkadziesiąt typów.
Rodzaje gruntowych wymienników ciepła
Obecnie znane są dwa typy:
- Channelless. Stosowana jest warstwa podziemna, przez którą przepływa powietrze w celu wymiany ciepła.
- Rura (kanał). Tutaj wymiana ciepła odbywa się za pomocą zestawu rur (kanału) zakopanych pod ziemią.
Niezależnie od typu, główny kanał nawiewny mocowany jest do rur instalacji wentylacyjnej. Świeże powietrze dostarczane jest do niego najczęściej przez otwór w ścianie. Ważnym punktem będzie instalacja mechanizmu, za pomocą którego będzie można przełączać się między dwoma pozycjami: po pierwsze - do systemu dostaje się świeże powietrze z ulicy, po drugie - działa system gruntowy. W prostych słowach - musisz własnoręcznie wykonać gruntowy wymiennik ciepła z zamykającymi się otworami do nawiewu powietrza z ziemi i ulicy.
