Pri vetraní sa z miestnosti nevyužíva iba odpadový vzduch, ale aj časť tepelnej energie. V zime to vedie k zvýšeniu účtov za energiu.
Rekuperácia tepla vo ventilačných systémoch centralizovaného a miestneho typu umožní znížiť neoprávnené náklady, a to na úkor výmeny vzduchu. Na spätné získavanie tepelnej energie sa používajú rôzne typy výmenníkov tepla - rekuperátory.
Článok podrobne popisuje modely jednotiek, ich konštrukčné vlastnosti, prevádzkové princípy, výhody a nevýhody. Poskytnuté informácie pomôžu pri výbere najlepšej možnosti usporiadania ventilačného systému.
Typy rekuperačných jednotiek
Rekuperácia tepla v systéme prívodu vzduchu je relatívne nový fenomén a ešte nie je rozšírený. Pre každý typ existuje niekoľko typov zariadení a veľký výber modelov. Prívodné a odsávacie vetranie s ohrevom vzduchu a rekuperáciou vykonáva tieto funkcie:
- Spätné získavanie tepla;
- Spotreba paliva;
- Zníženie nákladov na vybavenie;
- Zabezpečenie environmentálnych noriem;
- Zníženie nákladov na prepravu;
- Zníženie nákladov na čistenie plynu;
- Zníženie nákladov na vykurovací systém.
Rotačný (bubon)
Výmenník tepla je vhodný pre oblasti s drsným podnebím. Buben je vyrobený z hliníkovej fólie. Postupnými pohybmi sa teplo prenáša z odvádzaného vzduchu na privádzaný vzduch:
- Teplo sa prenáša na privádzaný vzduch;
- Miešanie prúdov je menej ako 0,1%;
- Vráti sa teplý a zvlhčený vzduch.
Izby menej vysychajú. Čistý výkon je 92%.
Lamelový krížový rekuperátor
Určené pre oblasti s miernym počasím. Protiprúdy doskového rekuperátora sú oddelené hliníkovou fóliou.
- Teplo sa prenáša na privádzaný vzduch;
- Vytvára sa kondenzácia;
- Vyžaduje sa odtok vody.
Teplo odvádzaného vzduchu cez hliníkové dosky ohrieva privádzaný vzduch. Vlhkosť kondenzuje na doskách výmenníka tepla, ktorý pochádza z areálu.
Počas zahrievania je účinnosť výmenníka tepla nulová, nedochádza k spätnému získavaniu tepla. Celková účinnosť vzduchotechnickej jednotky klesá. Systém rekuperuje až 95% tepla.
Tepelné rúrky
Tento typ sa vyrába ako hermeticky uzavretá trubica z materiálu s dobrou tepelnou vodivosťou. Vo vnútri sa naleje freón. Rekuperátor je umiestnený zvisle v potrubí (je povolené ho inštalovať v malom rozsahu). Spodný koniec je umiestnený v kapote, horný koniec v prívodnom vetraní.
Teplý vzduch prúdi spodným vedením v spodnej časti trubice. Freón vrie, pary vstupujú do hornej časti a stretávajú sa s privádzaným vzduchom, pričom odoberajú teplo z freónu. Kondenzát sa usadzuje na dne trubice a cyklus sa opakuje. Výhoda: žiadne pohyblivé časti. Nevýhoda: slabý výkon, systém beží na freóne.
Medziľahlé zariadenie na prenos tepla
Ako nosič tepla sa používa voda alebo špeciálne riešenie.
- Dva výmenníky tepla sú vzájomne prepojené potrubím;
- Jeden z nich je v kanáli, ktorý nasáva vzduch a prijíma teplo;
- Teplo prechádza chladiacim médiom do druhého výmenníka tepla, ktorý sa nachádza v kanáli privádzaného vzduchu, kde dochádza k ohrevu.
Prúdy sa navzájom nemiešajú, ale medziľahlý nosič tepla znižuje účinnosť až o 50%. Účinnosť sa dá navyše zvýšiť pomocou čerpadla.Výhodou kvapalín na stredný prenos tepla je, že výmenníky tepla je možné inštalovať vo vzájomnej vzdialenosti. Inštalácia sa vykonáva vertikálne a horizontálne.
Zemný výmenník tepla
Náklady na prevádzku systému sa znižujú o 5-10%. Ak nie je k dispozícii zemný výmenník tepla, vstupuje vzduch vstupujúci do rekuperačného systému priamo z ulice. Rúrka je položená so zemným výmenníkom tepla v hĺbke asi dvoch metrov v zemi. Teplota vzduchu pod bodom mrazu pôdy zostáva vždy stabilná v rozmedzí +10 ° C.
Vzduch prechádza potrubím v zemi a vstupuje do spätného získavania tepla. Je oveľa jednoduchšie vyrovnať teplotné rozdiely. Vykurovacie články sa zapínajú menej často, úspora tepla sa zvyšuje.
Zemný výmenník tepla musí byť vyrobený podľa projektu. Podľa plochy domu sa vyberie rekuperačný systém, ktorý z ulice odoberá určitý objem vzduchu a pri prechode cez celý zemný výmenník tepla ho ohrieva. Je dôležité poradiť sa so skúseným dizajnérom. Je to on, kto bude schopný vypočítať dĺžku a hĺbku kanálu.
Elektrické zariadenia
Elektrické ohrievače vzduchu na prívodné vetranie sú veľmi účinné, ale dosť nákladné vykurovacie zariadenia. Zvyšovanie teploty vo ventilačnom potrubí sa uskutočňuje v dôsledku kontaktu vzduchu s horúcimi špirálami alebo doskami vyrobenými zo žiaruvzdorných druhov kovov.
V takom prípade dôjde k zvýšeniu teploty vykurovacích telies v dôsledku zmeny elektrického odporu ohrievačov. To si vyžaduje veľa elektrickej energie.
Stupeň ohrevu cievky alebo dosky je priamo úmerný sile prúdu, ktorý preteká prvkom. Zvýšením napätia môžete znížiť prúdovú intenzitu bez zmeny elektrickej energie.
Výhody a nevýhody elektrických ohrievačov
Medzi hlavné výhody, ktoré charakterizujú elektrický ohrievač vzduchu, stojí za to zdôrazniť nasledujúce.
Jednoduchý proces inštalácie. Je teda oveľa jednoduchšie priviesť kábel k ohrievaču, ako cirkulovať vodu alebo inú chladiacu kvapalinu v jeho vnútri.
Nemusíte sa báť izolovať rozvody. Strata výkonu v kábli v dôsledku elektrického odporu je oveľa nižšia ako strata tepla v akomkoľvek potrubí s kvapalinou na prenos tepla.
Jednoduché nastavenie vhodnej teploty vzduchu. Aby bolo možné nastaviť teplotu vzduchu dodávaného do miestnosti na požadovanej úrovni, stačí do napájacieho obvodu vykurovacieho zariadenia nainštalovať jednoduchý snímač teploty. V prípade ohrievača vody bude potrebné koordinovať výkon kotla, teplotu chladiacej kvapaliny a vzduch.
Súčasne má elektrický typ zariadení aj svoje nevýhody. Najskôr ide o náklady na zariadenie, ktoré sú vyššie v porovnaní s vodnými analógmi. Takže v prípade približne rovnakej úrovne výkonu bude cena elektrického ohrievača približne 2-krát vyššia ako cena zariadenia s kvapalným nosičom tepla.
Celkom vysoké náklady na energiu. Takže na zabezpečenie ohrevu vzduchu vo ventilačnom systéme aj malej miestnosti budú náklady na elektrickú energiu značné.
Špecifikácie, ktorým je potrebné venovať pozornosť pri výbere
- Kovové zariadenia sú účinné v prevádzke do -10 ° C. Pri nízkych teplotách sa výkon znateľne zníži. Vďaka tomu sa používajú elektrické predhrievacie články;
- Pri výbere by ste mali študovať hrúbku puzdra, materiál studených mostov. Hrúbka 3 cm podlieha dodatočnej izolácii, keď vonkajšia teplota klesne pod -5 ° C. Ak je rám vyrobený z hliníka, budete musieť zdvojnásobiť použitie izolačného materiálu;
- Venujte zvláštnu pozornosť hodnotám voľného prietoku ventilátorov. Môže sa stať, že pri 500 m3 môže hlava úplne chýbať. Spotrebitelia sa o tom dozvedia spravidla vtedy, keď zlyhá rekuperátor;
- Veľké plus, keď je možné k automatickému systému pripojiť ďalšie funkcie. Vďaka vylepšenej automatizácii sa znižujú prevádzkové náklady a zvyšuje sa prevádzka celého zariadenia;
- Hlavným indikátorom pri rozhodovaní, ktorý rekuperátor zvoliť, je ventilačný tlak a výkon. Vykoná sa predbežný výpočet, koľko vzduchu by malo vstúpiť do domu za jednu hodinu.
Výroba bez kanálového výmenníka tepla
bezdušový zemný výmenník tepla
Bezkanálový zemný výmenník tepla znamená výrobu jamy s dĺžkou asi 3 - 4 metre a hĺbkou 80 centimetrov. Jama je vyplnená vrstvou štrku a vrchná časť je pokrytá penovým betónom. Táto konštrukcia umožňuje získať teplotu vo vnútri špeciálnej vrstvy, ktorá sa nebude líšiť od teploty v zemi v hĺbke 5 metrov. Po vytvorení jamy z nej musíte odstrániť potrubie na prívod čerstvého vzduchu.
Toto odbočné potrubie je vyrobené podľa rovnakej schémy ako v rúrkovom výmenníku tepla. Ďalšia rúra by mala ísť zo špeciálnej vrstvy do ventilačného systému priestorov. V jednoduchej schéme začne vzduch cirkulovať. Je nielen zvlhčený, ale aj očistený. Výhodou konštrukcie je zvýšená filtrácia. Nevýhodou je nižšia účinnosť ako v potrubnom systéme.
Strešné rekuperátory
Tieto vetracie jednotky sa používajú v zariadeniach s veľkým pracovným priestorom. Filtrujú, ohrievajú a dodávajú vzduch do budovy. Teplota vzduchu je regulovaná potrubným ohrievačom alebo chladičom. Jeho prítok sa uskutočňuje čiastočne alebo úplne cez doskovú štruktúru rekuperátora.
Charakteristické
Takéto napájacie a odsávacie ventilačné systémy sú inštalované na strešných stropoch budov cez otvory v nich vyrobené. Rekuperátory extrahujú použitý vzduch zhromaždený zo stropu a uvoľňujú ho do atmosféry a jeho teplo sa prenáša do silného prichádzajúceho prúdu. Prívod vzduchu smeruje priamo na strop alebo do pracovnej oblasti. Rekuperátor môže byť integrálnou jednotkou do celkovej ventilačnej schémy celého zariadenia. Zariadenie sa ľahko ovláda.
Dizajn
Modely jednotiek sú vyrobené z rôzneho výkonu, ktorý sa meria objemom prechádzajúceho vzduchu v kubických metroch za hodinu. Základom zariadenia je rámovo-panelová konštrukcia vyrobená z hliníkových profilov. Optimálna hrúbka listov výmenníka tepla je asi 0,2 mm. Pre zvukovú a tepelnú izoláciu sú steny puzdra položené minerálnou vlnou. Rekuperátory sú vybavené elektrickými, vodnými a plynovými sekciami na vykurovanie. Dosiahnutá účinnosť je asi 65%. Inštalácia prívodného a odvodného vetrania nespôsobuje žiadne ťažkosti. K tomu je potrebné urobiť okno v streche a posilniť konštrukciu - "sklo" pre správne rozloženie zaťaženia. Inštalácia rekuperátora na strechu nezaberie užitočný objem budovy.
Princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti
Univerzálne zariadenia pracujúce na vode sú inštalované na miestach s dobre zavedeným systémom zásobovania teplom. Jednoduché, ale celkom efektívne konštrukčné riešenie umožňuje ohriať vzduch v rozmedzí od + 70 ° C do + 100 ° C a je relevantné pre hangáre, telocvične, supermarkety, skleníky, sklady, veľké pavilóny - to znamená veľké miestnosti, ktoré vyžadujú prídavné kúrenie.
Príklad použitia ohrievača vzduchu VOLCANO v skleníku. Kúrenie sa vykonáva z dôvodu distribúcie teplého vzduchu (teplota vody - + 90 ° C) pomocou ventilátora a nastaviteľných žalúzií
Ak ste niekedy používali domáci výmenník tepla, ľahko pochopíte princíp fungovania vodného zariadenia. Tiež ohrieva vzduch, ale úlohu elektrickej špirály uzavretej v malom puzdre zohráva sada kovových rúrok, cez ktoré cirkuluje ohriata chladiaca kvapalina.
Proces ohrevu je nasledovný:
- horúca voda, ohriata na požadovanú teplotu (v priemere od + 80 ° C do + 180 ° C), z vykurovacích potrubí vstupuje do výmenníka tepla, pozostávajúceho z malých hliníkových, oceľových, bimetalických alebo medených rúr;
- rúrky ohrievajú vzduch prechádzajúci zariadením;
- zabudovaný ventilátor cirkuluje ohriaty vzduch v celej miestnosti a stimuluje jeho pohyb v opačnom smere - k zariadeniu.
Nie je potrebné špeciálne ohrievať vodu, pretože je súčasťou vykurovacieho systému, a preto dochádza k výrazným úsporám nákladov.
Konštrukcia ohrievača vody typu 60-35-2 z pozinkovanej ocele, určená pre ventilačné a klimatizačné systémy. Typická veľkosť vzduchového potrubia - 60 cm x 35 cm, rady - 2, maximálny pracovný tlak - 1,5 MPa, maximálna teplota chladiacej kvapaliny - + 170 ° C
Štandardný okruh ohrievača vody je hybrid výmenníka tepla, ventilátora a konvektora. Je efektívny na vykurovanie veľkých priemyselných priestorov a pri výbere správneho potrubia - pre chaty s dobre zavedeným ventilačným systémom.
Rekuperátor s cirkuláciou vody
Charakteristické
Nosičom tepelnej energie je voda alebo nemrznúca zmes dodávaná do napájacej jednotky zo samostatne umiestneného výmenníka tepla. Činnosť rekuperátora na cirkuláciu vody je podobná ako pri ohreve vody. Účinnosť pôsobenia doskového výmenníka tepla s cirkuláciou vody dosahuje 50 - 65%. Ak je možné zostaviť vedenie výmeny tepla, prívodné a odvodné vetranie s rekuperátormi tohto typu sa používa zriedka. Fungovanie tohto systému vyžaduje časté sledovanie. Slabým miestom je prítomnosť čerpadla, ktoré cirkuluje vo výmenníku tepla. Rovnako ako ďalšie uzly, ktoré regulujú činnosť systému. Zvyšujú spotrebu energie. Pri veľkej vzdialenosti medzi prívodným a výfukovým výmenníkom tepla je použitie tejto možnosti nepraktické. Rekuperátor vykonáva iba funkciu výmeny tepla bez premeny vlhkosti.
Dizajn
Hlavnými jednotkami napájacieho a výfukového vetracieho systému so spätným získavaním tepla sú dva výmenníky tepla. Inštalujú sa osobitne do potrubí pre prívod a odvod vzduchu. Spojte ich s izolovanou ohybnou rúrou. Umožňuje ľahšiu voľbu umiestnenia uzlov a inštaláciu systému. Rekuperátor s cirkuláciou vody je vybavený čerpadlom, expanznou nádržou, regulátorom, indikátorom tlaku. Teplotné senzory. Vzduchové, bezpečnostné a regulačné ventily. Pri inštalácii jedného rekuperačného systému je možné pripojiť niekoľko nosičov tepla. Rôzne cesty výfuku vzduchu a prúdenia vzduchu zaisťujú, že rekuperátor pracuje bez tvorby stôp po námraze. Prenos znečisťujúcich látok odchádzajúcim vzduchom do vstupného prúdu je vylúčený.
Medzistupňové výmenníky tepla
Princíp činnosti tohto zariadenia je prakticky podobný ako pri doskovom rekuperátore. Tu je výmenníkom tepla uzavretá slučka vyrobená z trubice. Neustále cirkuluje voda alebo roztok voda-glykol. Účinnosť procesov prenosu tepla priamo závisí od rýchlosti cirkulácie v uzavretom okruhu kvapaliny.
V takomto zariadení je zmiešanie prúdov vzduchu úplne vylúčené. Jedinou nevýhodou je nedostatočná účinnosť. Takéto zariadenie je schopné vrátiť asi 50% tepla odobratého z miestnosti.
Problémy s inštaláciou systému
S používaním tohto zariadenia nie sú spojené prakticky žiadne potenciálne problémy.O niektorých rozhodne výrobca, z iných kupujúceho rozbolí hlava. Medzi hlavné problémy patrí:
- Tvorba kondenzácie. Fyzikálne zákony určujú, že ku kondenzácii dochádza pri prechode vysokoteplotného vzduchu cez chladné uzavreté prostredie. Ak je teplota okolia pod bodom mrazu, rebrá začnú mrznúť. Všetky informácie uvedené v tomto odseku definujú významné zníženie účinnosti zariadenia.
- Energetická účinnosť. Všetky ventilačné systémy pracujúce v spojení s rekuperátorom sú energeticky závislé. Vykonaný ekonomický výpočet určuje, že užitočné budú iba tie modely rekuperátorov, ktoré ušetria viac energie ako minú.
- Doba návratnosti. Ako už bolo uvedené, zariadenie je navrhnuté tak, aby šetrilo energiu. Dôležitým určujúcim faktorom je, koľko rokov trvá, kým sa vyplatí nákup a inštalácia rekuperátorov. Ak posudzovaný ukazovateľ prekročí 10-ročnú známku, potom nemá zmysel inštalácia, pretože počas tejto doby bude potrebné vymeniť ďalšie prvky systému. Ak výpočty ukazujú, že doba návratnosti je 20 rokov, potom by sa nemala brať do úvahy možnosť inštalácie zariadenia.
Vyššie uvedené problémy by sa mali brať do úvahy pri výbere výmenníka tepla, ktorého existuje niekoľko desiatok druhov.
Typy zemných výmenníkov tepla
Dnes sú známe dva typy:
- Bezkanálové. Používa sa podzemná vrstva, cez ktorú prechádza vzduch na výmenu tepla.
- Potrubie (kanál). Tu dochádza k výmene tepla pomocou sústavy potrubí (kanálov) zakopaných pod zemou.
Bez ohľadu na typ je hlavné napájacie potrubie namontované na potrubiach ventilačného systému. Čerstvý vzduch k nej je privádzaný najčastejšie otvorom v stene. Dôležitým bodom bude inštalácia mechanizmu, pomocou ktorého bude možné prepínať medzi dvoma polohami: prvá - do systému vstupuje čerstvý vzduch z ulice, druhá - pôdny systém funguje. Jednoducho povedané - musíte si vyrobiť pôdny výmenník tepla vlastnými rukami s uzatváracími otvormi pre prívod vzduchu zo zeme a z ulice.
