Povrat topline u ventilacijskim sustavima: načelo rada, sorte, značajke

U procesu ventilacije ne koristi se samo ispušni zrak iz prostorije, već i dio toplinske energije. Zimi to dovodi do povećanja računa za energiju.

Povrat topline u ventilacijskim sustavima centraliziranog i lokalnog tipa omogućit će smanjenje neopravdanih troškova, ne na štetu izmjene zraka. Za rekuperaciju toplinske energije koriste se različite vrste izmjenjivača topline - rekuperatori.

Članak detaljno opisuje modele jedinica, njihove značajke dizajna, principe rada, prednosti i nedostatke. Navedene informacije pomoći će u odabiru najbolje opcije za uređenje ventilacijskog sustava.

Vrste jedinica za rekuperaciju topline

Oporavak topline u sustavu ventilacije opskrbe relativno je nov fenomen i još nije raširen. Postoji nekoliko vrsta uređaja i veliki izbor modela za svaku vrstu. Opskrbna i ispušna ventilacija s grijanjem i rekuperacijom zraka obavlja sljedeće funkcije:

• Oporavak od vrućine;
• Ušteda goriva;
• Smanjenje troškova opreme;
• Osiguravanje okolišnih standarda;
• Smanjenje troškova prijevoza;
• Smanjenje troškova čišćenja plina;
• Smanjenje troškova sustava grijanja.

Rotacijski (bubanj)

Izmjenjivač topline pogodan je za područja s oštrom klimom. Bubanj je izrađen od aluminijske folije. Progresivnim pokretima toplina se prenosi iz izvučenog zraka u dovodni zrak:

• Toplina se prenosi na dovodni zrak;
• Miješanje struja je manje od 0,1%;
• Vraća se topli i vlažni zrak.

Sobe se manje isušuju. Neto snaga iznosi 92%.

Lamelarni križni rekuperator

Dizajniran za područja s blagim vremenskim uvjetima. Protustruje pločnog rekuperatora odvojene su aluminijskom folijom.

• Toplina se prenosi na dovodni zrak;
• Stvara se kondenzacija;
• Potrebna odvodnja vode.

Toplina ispušnog zraka kroz aluminijske ploče zagrijava dovedeni zrak. Na pločama izmjenjivača topline koja dolazi iz prostorija kondenzira se vlaga.

Tijekom zagrijavanja, učinkovitost izmjenjivača topline je nula, povrat topline se ne događa. Ukupna učinkovitost jedinice za klimatizaciju pada. Sustav povrati do 95% topline.

Toplinske cijevi

Ova vrsta proizvodi se kao hermetički zatvorena cijev od materijala dobre toplinske vodljivosti. Freon se ulije unutra. Rekuperator je postavljen okomito u kanal (dopušteno ga je instalirati na malom stupnju). Donji kraj smješten je u napa, a gornji u dovodnu ventilaciju.

Topli zrak struji donjim kanalom na dnu cijevi. Freon kipi, pare ulaze u gornji dio i susreću se s dovodnim zrakom uzimajući toplinu iz freona. Kondenzat se taloži na dnu cijevi i ciklus se ponavlja. Prednost: nema pokretnih dijelova. Nedostatak: slabe performanse, sustav radi na freonu.

Srednji uređaj za prijenos topline

Kao nosač topline koristi se voda ili posebna otopina.

• Dva izmjenjivača topline međusobno su povezana cjevovodima;
• Jedan od njih je u kanalu koji crpi zrak i prima toplinu;
• Toplina prolazi kroz rashladnu tekućinu do drugog izmjenjivača topline, smještenog u kanalu dovodnog zraka, gdje se odvija grijanje.

Struje se ne miješaju jedna s drugom, ali srednji nosač topline smanjuje učinkovitost do 50%. Uz to, učinkovitost se može povećati pomoću pumpe.Prednost srednjih tekućina za prijenos topline je što se izmjenjivači topline mogu ugraditi međusobno udaljeni. Instalacija se izvodi okomito i vodoravno.

Prizemni izmjenjivač topline

Troškovi rada sustava smanjeni su za 5-10%. Ako nema zemaljskog izmjenjivača topline, zrak koji ulazi u sustav za oporavak ulazi izravno s ulice. Cijev se položi sa zemaljskim izmjenjivačem topline na dubini od oko dva metra u zemlji. Temperatura zraka ispod ledišta tla uvijek ostaje stabilna u području od + 10 ° C.

Zrak putuje kroz cijev u tlu i ulazi u povrat toplote. Puno je lakše nadoknaditi temperaturne razlike. Grijaći se elementi uključuju rjeđe, ušteda topline postaje veća.

Prizemni izmjenjivač topline mora biti izveden prema projektu. Ovisno o površini kuće, odabire se sustav za rekuperaciju koji uzima određenu količinu zraka s ulice i, prolazeći kroz čitav prizemni izmjenjivač topline, zagrijava. Važno je konzultirati se s iskusnim dizajnerom. On je taj koji će moći izračunati duljinu i dubinu kanala.

Električni uređaji

Električni grijači zraka za dovodnu ventilaciju vrlo su učinkoviti, ali prilično skupi uređaji za grijanje. Porast temperature u ventilacijskom kanalu provodi se kao rezultat kontakta zraka s vrućim spiralama ili pločama izrađenim od vatrostalnih vrsta metala.
U tom slučaju dolazi do povećanja temperature grijaćih elemenata zbog promjene električnog otpora grijača. To zahtijeva puno električne energije.

Stupanj zagrijavanja zavojnice ili ploče izravno je proporcionalan jačini struje koja prolazi kroz element. Povećavanjem napona možete smanjiti struju bez promjene električne snage.

Prednosti i nedostaci električnih grijača

Među glavnim prednostima koje karakteriziraju električni grijač zraka, vrijedi istaknuti sljedeće.

Jednostavan postupak instalacije. Dakle, mnogo je lakše dovesti kabel do grijača nego cirkulirati vodu ili drugu rashladnu tekućinu unutar njega.

Ne morate brinuti o izolaciji ožičenja. Gubitak snage u kabelu zbog električnog otpora mnogo je manji od gubitka topline u bilo kojem cjevovodu s tekućinom za prijenos topline.

Jednostavno podešavanje prikladne temperature zraka. Da biste mogli postaviti temperaturu zraka koji se dovodi u prostoriju na potrebnu razinu, dovoljno je u krug napajanja uređaja za grijanje ugraditi jednostavan temperaturni senzor. U slučaju bojlera, bit će potrebno uskladiti snagu kotla, temperaturu rashladne tekućine i zraka.

Istodobno, električni tip uređaja također ima svoje nedostatke. Prije svega, ovo je trošak uređaja, koji je veći u usporedbi s analogama vode. Dakle, u slučaju približno iste razine snage, cijena električnog grijača bit će otprilike 2 puta veća od uređaja s tekućim nosačem topline.

Prilično visoki troškovi energije. Dakle, kako bi se osiguralo zagrijavanje zraka u ventilacijskom sustavu čak i male sobe, troškovi električne energije bit će značajni.

Specifikacije na koje treba obratiti pažnju prilikom odabira

• Metalni uređaji djelotvorni su u radu do -10 ° C. Na niskim temperaturama performanse su osjetno smanjene. Kao rezultat, koriste se električni elementi za prethodno zagrijavanje;
• Pri odabiru trebali biste proučiti debljinu kućišta, materijal mostova hladnjaka. Debljina od 3 cm podliježe dodatnoj izolaciji kada vanjska temperatura padne ispod -5 ° C. Ako je okvir izrađen od aluminija, morat ćete udvostručiti upotrebu izolacijskog materijala;
• Obratite posebnu pozornost na vrijednosti slobodnog protoka ventilatora. Može se dogoditi da glava može biti potpuno odsutna na 500 m3. Potrošači o tome u pravilu saznaju kad rekuperator zakaže;
• Veliki plus kada se dodatne funkcije mogu povezati s automatskim sustavom. Zahvaljujući poboljšanoj automatizaciji smanjuju se operativni troškovi i povećava rad cijelog uređaja;
• Glavni pokazatelj za odlučivanje o odabiru rekuperatora je ventilacijski tlak i snaga. Preliminarno se izračunava koliko zraka treba ući u kuću u jednom satu.

Izrada izmjenjivača topline bez kanala

zemljani izmjenjivač topline bez kanala

Izmjenjivač topline bez kanala podrazumijeva izradu jame duljine oko 3-4 metra i dubine od 80 centimetara. Jama je ispunjena slojem šljunka, a vrh je prekriven pjenom betonom. Ovaj dizajn omogućuje postizanje temperature unutar posebnog sloja koja se neće razlikovati od temperature u tlu na dubini od 5 metara. Nakon izrade jame, iz nje morate ukloniti cijev za dovod svježeg zraka.

Ova odvojna cijev izrađena je prema istoj shemi kao u cijevnom izmjenjivaču topline. Druga cijev treba ići od posebnog sloja do ventilacijskog sustava prostorija. U jednostavnoj shemi zrak počinje kružiti. Ne samo da je hidratiziran, već i pročišćen. Prednost dizajna je povećana filtracija. Loša strana je manja učinkovitost nego u cijevnom sustavu.

Krovni rekuperatori

Ove se ventilacijske jedinice koriste u objektima s velikim radnim prostorom. Oni filtriraju, zagrijavaju i dovode zrak u zgradu. Temperatura zraka regulira se kanalskim grijačem ili hladnjakom. Njegov dotok provodi se djelomično ili u cijelosti kroz pločastu strukturu rekuperatora.

Karakteristična

Takvi sustavi ventilacije za opskrbu i ispuh ugrađuju se na krovne stropove zgrada kroz rupe izrađene u njima. Rekuperatori vade iskorišteni zrak prikupljen sa stropa i ispuštaju ga u atmosferu, a njegova se toplina prenosi na snažni dolazni mlaz. Dovod zraka usmjeren je izravno na strop ili usmjeren na radno područje. Rekuperator može biti integralna jedinica u cjelokupnoj shemi ventilacije cijelog objekta. Uređajem je jednostavno rukovati.

Oblikovati

Modeli jedinica izrađeni su od različite snage, koja se mjeri volumenom prolaznog zraka u kubnim metrima na sat. Baza uređaja je konstrukcija okvira-ploče izrađena od aluminijskih profila. Optimalna debljina limova izmjenjivača topline je oko 0,2 mm. Za zvučnu i toplinsku izolaciju zidovi kućišta položeni su mineralnom vunom. Rekuperatori su opremljeni električnim, vodenim i plinskim dijelovima za grijanje. Postignuta učinkovitost je oko 65%. Ugradnja dovodne i ispušne ventilacije ne uzrokuje poteškoće. Da biste to učinili, potrebno je napraviti prozor na krovu i ojačati strukturu - "staklo" za ispravnu raspodjelu tereta. Postavljanje rekuperatora na krov ne zauzima korisni volumen zgrade.

Načelo rada i značajke dizajna

Univerzalni uređaji koji djeluju na vodu instalirani su na mjestima s dobro uspostavljenim sustavom opskrbe toplinom. Jednostavno, ali prilično učinkovito dizajnersko rješenje omogućuje vam zagrijavanje zraka u rasponu od + 70 ° C do + 100 ° C i relevantno je za hangare, teretane, supermarkete, plastenike, skladišta, velike paviljone - odnosno velike prostorije koje zahtijevaju dodatno grijanje.

Primjer upotrebe grijača zraka VOLCANO u stakleniku. Zagrijavanje se provodi zahvaljujući raspodjeli toplog zraka (temperatura vode - + 90 ° C) pomoću ventilatora i podesivih sjenila

Ako ste ikada koristili kućanski izmjenjivač topline, lako ćete razumjeti princip rada uređaja za vodu. Također zagrijava zrak, ali ulogu električne spirale zatvorene u malom kućištu igra niz metalnih cijevi kroz koje zagrijana rashladna tekućina cirkulira.

Postupak zagrijavanja je sljedeći:

• topla voda, zagrijana na potrebnu temperaturu (u prosjeku od + 80 ° C do + 180 ° C), iz cijevi za grijanje ulazi u izmjenjivač topline, koji se sastoji od malih aluminijskih, čeličnih, bimetalnih ili bakrenih cijevi;
• cijevi zagrijavaju zrak koji prolazi kroz uređaj;
• ugrađeni ventilator cirkulira zagrijani zrak kroz sobu i potiče njegovo kretanje u suprotnom smjeru - do uređaja.

Nije potrebno posebno zagrijavati vodu, budući da je ona dio sustava grijanja, stoga dolazi do značajnih ušteda troškova.

Izrada vodovodnog grijača tipa 60-35-2 izrađenog od pocinčanog čelika, namijenjenog ventilacijskim i klimatizacijskim sustavima. Tipična veličina zračnog kanala - 60 cm x 35 cm, redova - 2, maksimalni radni tlak - 1,5 MPa, maksimalna temperatura rashladne tekućine - + 170 ºS

Standardni krug bojlera hibrid je izmjenjivača topline, ventilatora i konvektora. Učinkovit je za grijanje velikih industrijskih prostorija, a pri odabiru pravih cjevovoda - za vikendice s dobro uspostavljenim ventilacijskim sustavom.

Rekuperator s cirkulacijom vode

Karakteristična

Nosač toplinske energije je voda ili antifriz koji se napajaju iz zasebno smještenog ispušnog izmjenjivača topline. Rad rekuperatora za cirkulaciju vode sličan je radu sustava za zagrijavanje vode. Učinkovitost djelovanja pločastog izmjenjivača topline s cirkulacijom vode doseže 50-65%. Opskrbna i ispušna ventilacija s rekuperatorima ove vrste rijetko se koristi kada je moguće sastaviti vod za izmjenu topline. Rad ovog sustava zahtijeva često praćenje. Slaba točka je prisutnost pumpe koja cirkulira izmjenjivač topline. Kao i dodatni čvorovi koji reguliraju rad sustava. Povećavaju potrošnju energije. Uz veliku udaljenost između izmjenjivača opskrbe i ispuha, nepraktično je koristiti ovu opciju. Rekuperator vrši samo funkciju izmjene topline bez pretvorbe vlage.

Oblikovati

Glavne jedinice opskrbnog i ispušnog ventilacijskog sustava s povratom topline su dva izmjenjivača topline. Instaliraju se zasebno u dovodni i odvodni kanal. Spojite ih izoliranom fleksibilnom cijevi. Omogućuje lakši odabir mjesta čvorova i instalaciju sustava. Rekuperator s cirkulacijom vode opremljen je pumpom, ekspanzijskim spremnikom, regulatorom, indikatorom tlaka. Senzori temperature. Zračni, sigurnosni i kontrolni ventili. Prilikom ugradnje jednog sustava za rekuperaciju moguće je spojiti nekoliko nosača topline. Različiti putovi ispuha i protoka zraka osiguravaju da rekuperator radi bez stvaranja tragova zaleđivanja. Isključen je prijenos onečišćenja odlaznim zrakom u ulazni tok.

Izmjenjivači topline srednjeg nosača

Načelo rada ovog uređaja praktički je slično onom kod pločastog rekuperatora. Ovdje je izmjenjivač topline zatvorena petlja izrađena od cijevi. Postoji stalna cirkulacija vode ili otopine vode i glikola. Učinkovitost procesa prijenosa topline izravno ovisi o brzini cirkulacije u zatvorenom krugu fluida.

U takvom uređaju potpuno je isključeno miješanje strujanja zraka. Jedini nedostaci su nedovoljna učinkovitost. Takav je uređaj sposoban vratiti oko 50% topline uzete iz prostorije.

Problemi s instalacijom sustava

Praktički nema potencijalnih problema povezanih s upotrebom takve opreme.O nekima odlučuje proizvođač, a drugima kupca muči glavobolja. Glavni problemi uključuju:

• Stvaranje kondenzacije. Fizički zakoni nalažu da se kondenzacija događa kada zrak s visokom temperaturom prolazi kroz hladno, zatvoreno okruženje. Ako je temperatura okoline ispod smrzavanja, peraje će se početi smrzavati. Sve informacije dane u ovom stavku definiraju značajno smanjenje učinkovitosti uređaja.
• Energetska učinkovitost. Svi ventilacijski sustavi koji rade zajedno s rekuperatorom ovise o energiji. Izvršeni ekonomski proračun određuje da će biti korisni samo oni modeli rekuperatora koji će uštedjeti više energije nego što će se potrošiti.
• Razdoblje povrata. Kao što je prethodno napomenuto, uređaj je dizajniran za uštedu energije. Važan čimbenik koji određuje je koliko je godina potrebno da se kupnja i ugradnja rekuperatora isplati. Ako razmatrani pokazatelj premašuje desetogodišnju oznaku, tada nema smisla u instalaciji, jer će tijekom tog vremena trebati zamijeniti ostale elemente sustava. Ako izračuni pokazuju da je razdoblje povrata 20 godina, tada se ne smije razmatrati mogućnost instaliranja uređaja.

Navedene probleme treba uzeti u obzir pri odabiru izmjenjivača topline, kojih ima nekoliko desetaka vrsta.

Vrste izmjenjivača topline u zemlji

Danas su poznate dvije vrste:

• Bez kanala. Koristi se podzemni sloj kroz koji zrak prolazi za izmjenu topline.
• Cijev (kanal). Ovdje se izmjena topline odvija pomoću skupa cijevi (kanala) zakopanih pod zemljom.

Bez obzira na vrstu, glavni dovodni kanal montiran je na cijevi ventilacijskog sustava. Svježi zrak do njega se dovodi najčešće kroz rupu u zidu. Važna točka bit će instalacija mehanizma pomoću kojeg će biti moguće prebacivanje između dva položaja: prvo - svježi zrak s ulice ulazi u sustav, drugo - sustav tla radi. Jednostavnim riječima - vlastitim rukama trebate izraditi izmjenjivač topline u tlu s rupama za zatvaranje za dovod zraka s tla i s ulice.