Indblæsning og udsugning med varmegenvinding: funktionsprincip, gennemgang af fordele og ulemper

Tilførslen af ​​frisk luft i den kolde periode medfører behov for at opvarme den for at sikre det korrekte indendørs mikroklima.For at minimere energiomkostningerne kan der anvendes indblæsning og udsugning med varmegenvinding.

Forståelse af principperne for dens drift vil give dig mulighed for mest effektivt at reducere varmetabet, mens du opretholder en tilstrækkelig mængde udskiftet luft. Lad os prøve at forstå dette problem.

Energibesparelse i ventilationsanlæg

I efteråret-foråret, når man ventilerer rum, er et alvorligt problem den store temperaturforskel mellem den indkommende luft og luften indeni. Den kolde strøm suser ned og skaber et ugunstigt mikroklima i boligbyggerier, kontorer og fabrikker eller en uacceptabel lodret temperaturgradient i et lager.

En almindelig løsning på problemet er integration i forsyningsventilation luftvarmer, ved hjælp af hvilken flowet opvarmes. Et sådant system kræver energiforbrug, mens en betydelig mængde varm luft, der slipper ud udenfor, fører til et betydeligt varmetab.

Udgangen af ​​luft til ydersiden med intens damp tjener som en indikator for betydeligt varmetab, som kan bruges til at opvarme den indkommende strøm

Hvis luftindtags- og udgangskanalerne er placeret i nærheden, er det muligt delvist at overføre varmen fra den udgående strøm til den indgående.Dette vil reducere varmerens energiforbrug eller helt eliminere det. En anordning til at sikre varmeudveksling mellem gasstrømme med forskellige temperaturer kaldes en rekuperator.

I den varme årstid, hvor udelufttemperaturen er væsentligt højere end stuetemperaturen, kan en rekuperator bruges til at afkøle det indgående flow.

Design af en enhed med en recuperator

Indvendig opbygning af indblæsnings- og udsugningsventilationsanlæg med integreret recuperator De er ret enkle, så de kan købes og installeres selvstændigt element for element. Hvis montering eller selvinstallation er vanskelig, kan du købe færdige løsninger i form af standard monoblok eller individuelle præfabrikerede strukturer på bestilling.

Et typisk design af et indblæsnings- og udsugningsventilationssystem med en rekuperator placeret i et enkelt hus kan suppleres med andre komponenter efter brugerens skøn

Hovedelementer og deres parametre

Karrosseriet med varme- og støjisolering er normalt lavet af stålplade. I tilfælde af vægmontering skal den modstå det tryk, der opstår ved opskumning af revnerne omkring enheden, og også forhindre vibrationer fra driften af ​​ventilatorer.

Ved fordelt luftindtag og gennemstrømning i forskellige rum, tilsluttes huset luftkanalsystem. Den er udstyret med ventiler og spjæld til at fordele flows.

Hvis der ikke er luftkanaler, monteres et gitter eller diffusor på tilførselsåbningen på siden af ​​rummet for at fordele luftstrømmen. Et eksternt luftindtagsgitter er installeret på indløbsåbningen på gadesiden for at forhindre fugle, store insekter og affald i at trænge ind i ventilationssystemet.

Luftbevægelse leveres af to blæsere med aksial eller centrifugal virkning. I nærværelse af en recuperator er naturlig luftcirkulation i et tilstrækkeligt volumen umulig på grund af den aerodynamiske modstand skabt af denne enhed.

Tilstedeværelsen af ​​en rekuperator involverer installation af fine filtre ved indløbet af begge strømme. Dette er nødvendigt for at reducere intensiteten af ​​tilstopning af tynde varmevekslerkanaler med støv- og fedtaflejringer. Ellers vil det være nødvendigt at øge hyppigheden af ​​forebyggende vedligeholdelse for at systemet kan fungere fuldt ud.

Finfiltre skal skiftes eller rengøres med jævne mellemrum. Ellers vil øget modstand mod luftstrøm forårsage ventilatorfejl.

En eller flere recuperatorer optager hovedvolumenet af forsynings- og udstødningsanordningen. De er monteret i midten af ​​strukturen.

I tilfælde af alvorlig frost, der er typisk for territoriet og utilstrækkelig effektivitet af recuperatoren til at opvarme udeluften, kan du desuden installere en varmelegeme. Også om nødvendigt installeres en luftfugter, ionisator og andre enheder for at skabe et gunstigt mikroklima i rummet.

Moderne modeller inkluderer en elektronisk kontrolenhed. Komplekse modifikationer har funktioner til programmering af driftstilstande afhængigt af de fysiske parametre i luftmiljøet. Eksterne paneler har et attraktivt udseende, takket være hvilket de kan passe godt ind i ethvert interiør.

Løsning af problemet med kondens

Afkøling af luften, der kommer fra rummet, skaber forudsætningerne for frigivelse af fugt og dannelse af kondens. I tilfælde af en høj strømningshastighed når det meste af det ikke at samle sig i recuperatoren og går udenfor.Med langsom luftbevægelse forbliver en betydelig del af vandet inde i enheden. Derfor er det nødvendigt at sikre, at fugt opsamles og fjernes uden for huset. forsynings- og udstødningssystem.

En elementær anordning til opsamling og udledning af kondensat er en bakke placeret under varmeveksleren med en hældning mod afløbshullet

Fugt fjernes i en lukket beholder. Den placeres kun indendørs for at undgå frysning af udløbskanalerne ved minusgrader. Der er ingen algoritme til pålidelig beregning af mængden af ​​modtaget vand, når der bruges systemer med en rekuperator, så det bestemmes eksperimentelt.

Genbrug af kondensat til luftbefugtning er uønsket, da vand absorberer mange forurenende stoffer som menneskelig sved, lugte osv.

Du kan reducere mængden af ​​kondensat betydeligt og undgå problemer forbundet med dets forekomst ved at organisere et separat udstødningssystem fra badeværelset og køkkenet. Det er i disse rum, at luften har den højeste luftfugtighed. Er der flere udsugningsanlæg, skal luftskiftet mellem teknik- og boligområdet begrænses ved at montere kontraventiler.

Hvis udsugningsluftstrømmen afkøles til negative temperaturer inde i rekuperatoren, bliver kondensat til is, hvilket medfører en reduktion i det åbne tværsnit af flowet og som følge heraf et fald i volumen eller et fuldstændigt ophør af ventilation.

Til periodisk eller engangsafrimning af recuperatoren er der installeret en bypass - en bypass-kanal til bevægelse af tilluft. Når en strøm går uden om enheden, stopper varmeoverførslen, varmeveksleren opvarmes, og isen går over i en flydende tilstand. Vandet strømmer ind i kondensatopsamlingstanken eller fordamper udenfor.

Princippet for bypass-anordningen er simpelt, derfor, hvis der er risiko for isdannelse, er det tilrådeligt at tilvejebringe en sådan løsning, da opvarmning af rekuperatoren med andre midler er kompleks og tidskrævende

Når flowet passerer gennem bypasset, sker der ingen opvarmning af indblæsningsluften gennem rekuperatoren. Derfor, når denne tilstand er aktiveret, skal varmeren automatisk tænde.

Funktioner af forskellige typer recuperatorer

Der er flere strukturelt forskellige muligheder for at implementere varmeveksling mellem kolde og opvarmede luftstrømme. Hver af dem har sine egne karakteristiske træk, som bestemmer hovedformålet for hver type recuperator.

Pladekrydsstrømsrecuperator

Designet af pladerecuperatoren er baseret på tyndvæggede paneler, der er forbundet skiftevis på en sådan måde, at de skifter passage af strømme med forskellige temperaturer mellem dem i en vinkel på 90 grader. En af modifikationerne af denne model er en enhed med ribbede kanaler til luftpassage. Den har en højere varmeoverførselskoefficient.

Skiftende passage af varm og kold luftstrøm gennem pladerne opnås ved at bøje pladernes kanter og forsegle samlingerne med polyesterharpiks

Varmevekslerpaneler kan være lavet af forskellige materialer:

• kobber, messing og aluminium-baserede legeringer har god varmeledningsevne og er ikke modtagelige for rust;
• plast fremstillet af et hydrofobt polymermateriale med en høj varmeledningskoefficient og lav vægt;
• hygroskopisk cellulose tillader kondens at trænge gennem pladen og tilbage ind i rummet.

Ulempen er muligheden for kondensdannelse ved lave temperaturer.På grund af den lille afstand mellem pladerne øger fugt eller is det aerodynamiske luftmodstand betydeligt. I tilfælde af frysning er det nødvendigt at blokere den indgående luftstrøm for at opvarme pladerne.

Fordelene ved pladerecuperatorer er som følger:

• lavpris;
• lang levetid;
• lang periode mellem forebyggende vedligeholdelse og nem implementering;
• små dimensioner og vægt.

Denne type recuperator er mest almindelig til bolig- og kontorlokaler. Det bruges også i nogle teknologiske processer, for eksempel til at optimere brændstofforbrænding under driften af ​​ovne.

Tromle eller roterende type

Driftsprincippet for en roterende recuperator er baseret på rotationen af ​​en varmeveksler, inden i hvilken der er lag af bølgemetal med høj varmekapacitet. Som følge af samspil med det udgående flow opvarmes tromlesektoren, som efterfølgende afgiver varme til den indkommende luft.

Den finmaskede varmeveksler i en roterende recuperator er modtagelig for tilstopning, så du skal være særlig opmærksom på kvaliteten af ​​finfiltre

Fordelene ved roterende recuperatorer er som følger:

• ret høj effektivitet sammenlignet med konkurrerende typer;
• tilbageføring af en stor mængde fugt, som forbliver i form af kondens på tromlen og fordamper ved kontakt med indkommende tør luft.

Denne type recuperator bruges sjældnere til boligbyggerier til lejligheds- eller sommerhusventilation. Det bruges ofte i store kedelhuse til at returnere varme til ovne eller til store industrielle eller kommercielle lokaler.

Imidlertid har denne type enhed betydelige ulemper:

• et relativt komplekst design med bevægelige dele, herunder en elektrisk motor, tromle- og remdrev, som kræver konstant vedligeholdelse;
• øget støjniveau.

Nogle gange for enheder af denne type kan du støde på udtrykket "regenerativ varmeveksler", som er mere korrekt end "recuperator". Faktum er, at en lille del af udstødningsluften kommer tilbage på grund af tromlens løse pasform til konstruktionens krop.

Dette pålægger yderligere begrænsninger for muligheden for at bruge enheder af denne type. For eksempel kan forurenet luft fra varmeovne ikke bruges som kølemiddel.

Rør og kappesystem

En recuperator af rørformet type består af et system af tyndvæggede rør med lille diameter placeret i et isoleret hus, gennem hvilket der er en tilstrømning af udeluft. Huset fjerner varm luft fra rummet, som opvarmer det indkommende flow.

Varm luft skal udledes gennem huset og ikke gennem et system af rør, da det er umuligt at fjerne kondensat fra dem

De vigtigste fordele ved rørformede recuperatorer er som følger:

• høj effektivitet på grund af modstrømsprincippet om bevægelse af kølevæsken og indgående luft;
• enkel design og fravær af bevægelige dele sikrer lave støjniveauer og kræver sjældent vedligeholdelse;
• lang levetid;
• det mindste tværsnit blandt alle typer genoprettelsesenheder.

Rør til denne type enhed bruger enten letlegeret metal eller, mindre almindeligt, polymer. Disse materialer er ikke hygroskopiske, derfor kan der med en betydelig forskel i fremløbstemperaturer dannes intens kondens i huset, hvilket kræver en konstruktiv løsning for at fjerne det.En anden ulempe er, at metalfyldet har betydelig vægt på trods af dets små dimensioner.

Enkelheden af ​​designet af en rørformet recuperator gør denne type enhed populær til selvproduktion. Plastrør til luftkanaler, isoleret med en polyurethanskumskal, bruges normalt som udvendig beklædning.

Apparat med mellemkølemiddel

Nogle gange er indblæsnings- og udsugningskanalerne placeret i nogen afstand fra hinanden. Denne situation kan opstå på grund af bygningens teknologiske egenskaber eller sanitære krav til pålidelig adskillelse af luftstrømme.

I dette tilfælde anvendes et mellemkølemiddel, der cirkulerer mellem luftkanalerne gennem en isoleret rørledning. Vand eller en vandglykolopløsning bruges som medium til overførsel af termisk energi, hvis cirkulation sikres ved drift varmepumpe.

En recuperator med et mellemkølervæske er en omfangsrig og dyr enhed, hvis brug er økonomisk berettiget til lokaler med store arealer

Hvis det er muligt at bruge en anden type recuperator, er det bedre ikke at bruge et system med en mellemkøler, da det har følgende væsentlige ulemper:

• lav effektivitet sammenlignet med andre typer enheder, derfor bruges sådanne enheder ikke til små rum med lav luftstrøm;
• betydelig volumen og vægt af hele systemet;
• behovet for en ekstra elektrisk pumpe til at cirkulere væsken;
• øget støj fra pumpen.

Der er en modifikation af dette system, når der i stedet for tvungen cirkulation af varmevekslervæsken anvendes et medium med lavt kogepunkt, såsom freon.I dette tilfælde er bevægelse langs konturen naturligt mulig, men kun hvis indblæsningskanalen er placeret over aftræksluftkanalen.

Et sådant system kræver ikke ekstra energiomkostninger, men fungerer kun til opvarmning, når der er en væsentlig temperaturforskel. Derudover er det nødvendigt at finjustere det punkt, hvor aggregeringstilstanden af ​​varmevekslervæsken ændres, hvilket kan opnås ved at skabe det nødvendige tryk eller en bestemt kemisk sammensætning.

Vigtigste tekniske parametre

Ved at kende den påkrævede ydeevne af ventilationssystemet og varmeudvekslingseffektiviteten af ​​recuperatoren, er det nemt at beregne besparelser på luftopvarmning til et rum under specifikke klimatiske forhold. Ved at sammenligne de potentielle fordele med omkostningerne ved køb og vedligeholdelse af systemet, kan du med rimelighed træffe et valg til fordel for en rekuperator eller en standard luftvarmer.

Udstyrsproducenter tilbyder ofte en modellinje, hvor ventilationsenheder med lignende funktionalitet adskiller sig i luftudskiftningsvolumen. For boliger skal denne parameter beregnes i henhold til tabel 9.1. SP 54.13330.2016

Effektivitet

Effektiviteten af ​​en rekuperator forstås som effektiviteten af ​​varmeoverførsel, som beregnes ved hjælp af følgende formel:

K = (T_P - T_n) / (T_V - T_n)

Hvori:

• T_P - temperaturen på luften, der kommer ind i rummet;
• T_n - udendørs lufttemperatur;
• T_V – rumlufttemperatur.

Maksimal effektivitetsværdi ved standard luftstrømshastighed og et bestemt temperaturregime er angivet i enhedens tekniske dokumentation. Det faktiske tal vil være lidt mindre.

I tilfælde af selvfremstilling af en plade eller rørformet recuperator, for at opnå maksimal varmeoverførselseffektivitet, skal du overholde følgende regler:

• Den bedste varmeoverførsel leveres af modstrømsanordninger, derefter krydsstrømsanordninger, og mindst ved ensrettet bevægelse af begge strømme.
• Intensiteten af ​​varmeoverførslen afhænger af materialet og tykkelsen af ​​væggene, der adskiller strømmene, samt af varigheden af ​​luften inde i enheden.

Når du kender effektiviteten af ​​recuperatoren, kan du beregne dens energieffektivitet ved forskellige temperaturer af ekstern og intern luft:

E (B) = 0,36 x P x K x (T_V - T_n)

hvor P (m³/time) – luftstrøm.

Beregning af effektiviteten af ​​recuperatoren i monetære termer og sammenligning med omkostningerne ved dens erhvervelse og installation for et to-etagers sommerhus med et samlet areal på 270 m2 viser gennemførligheden af ​​at installere et sådant system

Omkostningerne til recuperatorer med høj effektivitet er ret høje; de ​​har et komplekst design og betydelige dimensioner. Nogle gange kan du omgå disse problemer ved at installere flere enklere enheder, så den indkommende luft passerer gennem dem sekventielt.

Ventilationssystemets ydeevne

Mængden af ​​luft, der passerer igennem, bestemmes af statisk tryk, som afhænger af ventilatorens effekt og hovedkomponenterne, der skaber aerodynamisk modstand. Som regel er dens nøjagtige beregning umulig på grund af kompleksiteten af ​​den matematiske model, derfor udføres eksperimentelle undersøgelser for standard monoblokstrukturer, og komponenter vælges til individuelle enheder.

Ventilatoreffekten skal vælges under hensyntagen til gennemstrømningen af ​​installerede varmevekslere af enhver type, hvilket er angivet i den tekniske dokumentation som den anbefalede flowhastighed eller volumen af ​​luft passeret af enheden pr. tidsenhed. Som regel overstiger den tilladte lufthastighed inde i enheden ikke 2 m/s.

Ellers sker der ved høje hastigheder en kraftig stigning i aerodynamisk modstand i de smalle elementer i rekuperatoren. Dette fører til unødvendige energiomkostninger, ineffektiv opvarmning af udeluften og reduceret ventilatorlevetid.

Grafen over tryktab i forhold til luftstrømningshastighed for flere modeller af højtydende recuperatorer viser en ikke-lineær stigning i modstanden, så det er nødvendigt at overholde kravene til det anbefalede luftudskiftningsvolumen specificeret i den tekniske dokumentation for enheden

Ændring af luftstrømmens retning skaber yderligere aerodynamisk modstand. Når man modellerer geometrien af ​​en indendørs luftkanal, er det derfor ønskeligt at minimere antallet af rørdrejninger med 90 grader. Luftdiffusorer øger også modstanden, så det er tilrådeligt ikke at bruge elementer med komplekse mønstre.

Snavsede filtre og gitre skaber betydelig interferens med flowet, så de skal regelmæssigt rengøres eller udskiftes. En effektiv måde at vurdere tilstopning på er at installere sensorer, der overvåger trykfaldet i områder før og efter filteret.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Driftsprincip for roterende og pladerecuperator:

Måling af effektiviteten af ​​en pladetype recuperator:

Huslige og industrielle ventilationssystemer med integreret genvindingsanlæg har bevist deres energieffektivitet til at opretholde varmen indendørs. Nu er der mange tilbud på salg og installation af sådanne enheder, både i form af færdige og testede modeller og på individuelle ordrer. Du kan beregne de nødvendige parametre og udføre installationen selv.

Hvis du har spørgsmål, mens du læser oplysningerne eller finder unøjagtigheder i vores materiale, bedes du skrive dine kommentarer i blokken nedenfor.