În procesul de ventilație, nu numai aerul evacuat este utilizat din cameră, ci și o parte din energia termică. Iarna, acest lucru duce la o creștere a facturilor la energie.
Recuperarea căldurii în sistemele de ventilație de tip centralizat și local va permite reducerea costurilor nejustificate, nu în detrimentul schimbului de aer. Diferite tipuri de schimbătoare de căldură sunt utilizate pentru recuperarea energiei termice - recuperatoare.
Articolul descrie în detaliu modelele unităților, caracteristicile lor de proiectare, principiile de funcționare, avantajele și dezavantajele. Informațiile furnizate vor ajuta la alegerea celei mai bune opțiuni pentru amenajarea unui sistem de ventilație.
Tipuri de unități de recuperare a căldurii
Recuperarea căldurii în sistemul de ventilație de alimentare este un fenomen relativ nou și nu este încă răspândită. Există mai multe tipuri de dispozitive și o gamă largă de modele pentru fiecare tip. Ventilația de alimentare și evacuare cu încălzire și recuperare a aerului îndeplinește următoarele funcții:
- Recuperare de căldură;
- Economie de combustibil;
- Reducerea costurilor echipamentelor;
- Asigurarea standardelor de mediu;
- Reducerea costurilor de transport;
- Reducerea costului curățării gazelor;
- Reducerea costului sistemului de încălzire.
Rotary (tambur)
Schimbătorul de căldură este potrivit pentru zonele cu climă dură. Tamburul este realizat din folie de aluminiu. Prin mișcări progresive, căldura este transferată din aerul extras în aerul furnizat:
- Căldura este transferată în aerul furnizat;
- Fluxurile de amestecare sunt mai mici de 0,1%;
- Revine aerul cald și umezit.
Camerele se usucă mai puțin. Puterea netă este de 92%.
Recuperator transversal lamelar
Proiectat pentru zone cu condiții meteorologice blânde. Contra curenții recuperatorului de plăci sunt separați de folie de aluminiu.
- Căldura este transferată în aerul furnizat;
- Se formează condens;
- Este necesară scurgerea apei.
Căldura aerului evacuat prin plăcile de aluminiu încălzește aerul furnizat. Umezeala se condensează pe plăcile schimbătorului de căldură, care provine din incintă.
În timpul încălzirii, eficiența schimbătorului de căldură este zero, recuperarea căldurii nu are loc. Eficiența generală a unității de tratare a aerului scade. Sistemul recuperează până la 95% din căldură.
Conducte de căldură
Acest tip este produs ca un tub închis ermetic dintr-un material cu o bună conductivitate termică. Freonul este turnat în interior. Recuperatorul este plasat vertical în conductă (este permisă instalarea acestuia la un grad mic). Capătul inferior este plasat în capotă, capătul superior în ventilația de alimentare.
Aerul cald curge prin conducta inferioară din partea de jos a tubului. Freonul fierbe, vaporii intră în partea superioară și întâlnesc aerul de alimentare, luând căldură din freon. Condensatul se așează la baza tubului și ciclul se repetă. Avantaj: fără piese în mișcare. Dezavantaj: performanță slabă, sistemul rulează pe freon.
Dispozitiv intermediar de transfer termic
Apa sau o soluție specială este utilizată ca purtător de căldură.
- Două schimbătoare de căldură sunt interconectate prin conducte;
- Una dintre ele se află în canalul care atrage aerul și primește căldură;
- Căldura trece prin lichidul de răcire către cel de-al doilea schimbător de căldură, situat în canalul de alimentare cu aer, unde are loc încălzirea.
Fluxurile nu se amestecă între ele, dar purtătorul de căldură intermediar reduce eficiența cu până la 50%. În plus, eficiența poate fi mărită cu o pompă.Avantajul fluidelor intermediare de transfer de căldură este că schimbătoarele de căldură pot fi instalate la distanță una de cealaltă. Instalarea se realizează vertical și orizontal.
Schimbător de căldură la sol
Costul de operare a sistemului este redus cu 5-10%. Dacă nu există schimbător de căldură la sol, aerul care intră în sistemul de recuperare intră direct din stradă. O țeavă este așezată cu un schimbător de căldură la sol la o adâncime de aproximativ doi metri în pământ. Temperatura aerului sub înghețarea solului rămâne întotdeauna stabilă în regiunea de + 10 ° C.
Aerul se deplasează prin conducta din pământ și intră în recuperarea căldurii. Este mult mai ușor să compensați diferențele de temperatură. Elementele de încălzire se aprind mai rar, economisirea căldurii devine mai mare.
Schimbătorul de căldură la sol trebuie realizat conform proiectului. În funcție de zona casei, este selectat un sistem de recuperare, care preia un anumit volum de aer din stradă și, trecându-l prin întregul schimbător de căldură din sol, îl încălzește. Este important să consultați un designer cu experiență. El este cel care va putea calcula lungimea și adâncimea canalului.
Dispozitive electrice
Încălzitoarele de aer electrice pentru ventilarea alimentării sunt dispozitive de încălzire foarte eficiente, dar destul de costisitoare. Creșterea temperaturii în conducta de ventilație se realizează ca urmare a contactului cu aerul cu spirale fierbinți sau plăci din tipuri de metale refractare.
În acest caz, o creștere a temperaturii elementelor de încălzire are loc din cauza unei modificări a rezistenței electrice a încălzitoarelor. Acest lucru necesită multă energie electrică.
Gradul de încălzire al bobinei sau al plăcii este direct proporțional cu puterea curentului care curge prin element. Prin creșterea tensiunii, puteți reduce amperajul fără a schimba puterea electrică.
Avantajele și dezavantajele încălzitoarelor electrice
Printre principalele avantaje care caracterizează un aeroterma electrică, merită subliniat următoarele.
Proces de instalare simplu. Deci, este mult mai ușor să aduceți un cablu la încălzitor decât să circulați apa sau alt lichid de răcire în interiorul acestuia.
Nu trebuie să vă faceți griji cu privire la izolarea cablurilor. Pierderea de energie din cablu datorită rezistenței electrice este mult mai mică decât pierderea de căldură din orice conductă cu un fluid de transfer de căldură.
Reglare ușoară a temperaturii adecvate a aerului. Pentru a putea seta temperatura aerului furnizat camerei la nivelul necesar, este suficient să instalați un senzor simplu de temperatură în circuitul de alimentare al dispozitivului de încălzire. În cazul unui încălzitor de apă, va fi necesară coordonarea puterii centralei, a temperaturii lichidului de răcire și a aerului.
În același timp, tipul de dispozitive electrice are și dezavantajele sale. În primul rând, acesta este costul dispozitivului, care este mai mare în comparație cu analogii apei. Deci, în cazul aproximativ același nivel de putere, prețul unui încălzitor electric va fi de aproximativ 2 ori mai mare decât un dispozitiv cu un purtător de căldură lichid.
Costuri energetice destul de ridicate. Deci, pentru a asigura încălzirea aerului în sistemul de ventilație chiar și a unei camere mici, costul energiei electrice va fi semnificativ.
Specificații la care trebuie să acordați atenție atunci când alegeți
- Dispozitivele metalice sunt eficiente în funcționare până la -10 ° C. La temperaturi scăzute, performanța este redusă semnificativ. Ca rezultat, se folosesc elemente electrice de preîncălzire;
- Atunci când alegeți, ar trebui să studiați grosimea carcasei, materialul podurilor reci. Grosimea de 3 cm este supusă unei izolații suplimentare atunci când temperatura exterioară scade sub -5 ° C. Va trebui să dublați utilizarea materialului izolant dacă rama este din aluminiu;
- Acordați o atenție deosebită valorilor fluxului liber al ventilatoarelor. Se poate întâmpla ca capul să fie complet absent la 500 m3. Consumatorii află despre aceasta, de regulă, atunci când recuperatorul eșuează;
- Un mare plus când funcțiile suplimentare pot fi conectate la sistemul automat. Datorită automatizării îmbunătățite, costurile de operare sunt reduse și funcționarea întregului dispozitiv este crescută;
- Principalul indicator pentru a decide ce recuperator să aleagă este presiunea și puterea de ventilație. Se face un calcul preliminar al cantității de aer care ar trebui să intre în casă într-o oră.
Fabricarea unui schimbător de căldură fără canale
schimbător de căldură la sol fără conducte
Un schimbător de căldură fără sol implică fabricarea unei gropi cu o lungime de aproximativ 3-4 metri și o adâncime de 80 de centimetri. Groapa este umplută cu un strat de pietriș, iar partea superioară este acoperită cu beton spumos. Acest design vă permite să obțineți o temperatură în interiorul unui strat special, care nu va diferi de temperatura din sol la o adâncime de 5 metri. După ce ați făcut groapa, trebuie să scoateți conducta din ea pentru a furniza aer proaspăt.
Această conductă de ramificație este realizată după aceeași schemă ca la un schimbător de căldură cu tub. O altă conductă ar trebui să treacă de la un strat special la sistemul de ventilație al spațiilor. Într-o schemă simplă, aerul începe să circule. Nu este doar hidratat, ci și curățat. Avantajul designului este filtrarea sporită. Dezavantajul este o eficiență mai mică decât într-un sistem de conducte.
Recuperatoare de acoperiș
Aceste unități de ventilație sunt utilizate în instalații cu un spațiu de lucru mare. Acestea filtrează, încălzesc și furnizează aer clădirii. Temperatura aerului este reglată de un încălzitor de conducte sau de un răcitor. Intrarea sa se realizează parțial sau complet prin structura plăcii recuperatorului.
Caracteristică
Astfel de sisteme de alimentare și ventilație prin evacuare sunt instalate pe tavanele acoperișului clădirilor prin găuri realizate în ele. Recuperatoarele extrag aerul folosit colectat din tavan și îl eliberează în atmosferă, iar căldura acestuia este transferată puternicului jet de intrare. Alimentarea cu aer este direcționată direct către tavan sau către zona de lucru. Recuperatorul poate fi o unitate integrală în schema de ventilație generală a întregii instalații. Dispozitivul este ușor de utilizat.
Proiecta
Modelele de unități sunt fabricate cu o putere diferită, care se măsoară prin volumul de aer care trece în metri cubi pe oră. Baza dispozitivului este o construcție de panou-cadru realizată din profile din aluminiu. Grosimea optimă a foilor schimbătorului de căldură este de aproximativ 0,2 mm. Pentru izolare fonică și termică, pereții carcasei sunt așezați cu vată minerală. Recuperatoarele sunt echipate cu secțiuni electrice, de apă și gaz pentru încălzire. Eficiența obținută este de aproximativ 65%. Instalarea alimentării și a ventilației de evacuare nu cauzează dificultăți. Pentru a face acest lucru, este necesar să se facă o fereastră în acoperiș și să se întărească structura - „sticlă” pentru distribuția corectă a sarcinii. Instalarea recuperatorului pe acoperiș nu ocupă volumul util al clădirii.
Principiul de funcționare și caracteristicile de proiectare
Dispozitivele universale care funcționează pe apă sunt instalate în locuri cu un sistem de alimentare cu căldură bine stabilit. O soluție de proiectare simplă, dar destul de eficientă, vă permite să încălziți aerul între + 70 ° C și + 100 ° C și este relevantă pentru hangare, săli de sport, supermarketuri, sere, depozite, pavilioane mari - adică camere mari care necesită încălzire suplimentară.
Un exemplu de utilizare a unui aeroterma VOLCANO într-o seră. Încălzirea se efectuează datorită distribuției aerului cald (temperatura apei - + 90 ° C) folosind un ventilator și jaluzele reglabile
Dacă ați folosit vreodată un schimbător de căldură de uz casnic, veți înțelege cu ușurință principiul de funcționare al unui dispozitiv de apă. De asemenea, încălzește aerul, dar rolul unei spirale electrice închise într-o carcasă mică este jucat de un set de tuburi metalice prin care circulă lichidul de răcire încălzit.
Procesul de încălzire este după cum urmează:
- apa fierbinte, încălzită la temperatura necesară (în medie de la + 80 ° C la + 180 ° C), din conductele de încălzire intră în schimbătorul de căldură, format din țevi mici din aluminiu, oțel, bimetalice sau din cupru;
- tuburile încălzesc aerul care trece prin dispozitiv;
- ventilatorul încorporat circulă aerul încălzit prin cameră și îi stimulează mișcarea în direcția opusă - către dispozitiv.
Nu este nevoie să încălziți în mod special apa, deoarece face parte din sistemul de încălzire, prin urmare se produc economii semnificative de costuri.
Construcția unui încălzitor pentru conducte de apă tip 60-35-2 din oțel zincat, destinat sistemelor de ventilație și aer condiționat. Dimensiunea tipică a conductei de aer - 60 cm x 35 cm, rânduri - 2, presiune maximă de lucru - 1,5 MPa, temperatură maximă a lichidului de răcire - + 170 ºС
Circuitul standard al încălzitorului de apă este un hibrid de schimbător de căldură, ventilator și convector. Este eficient pentru încălzirea spațiilor industriale mari și la alegerea conductelor potrivite - pentru cabane cu un sistem de ventilație bine stabilit.
Recuperator cu circulație a apei
Caracteristică
Purtătorul de energie termică este apă sau antigel furnizat unității de alimentare de la un schimbător de căldură de evacuare situat separat. Funcționarea unui recuperator de circulație a apei este similară cu cea a încălzirii apei. Eficiența acțiunii schimbătorului de căldură cu plăci cu circulația apei ajunge la 50-65%. Ventilația de alimentare și evacuare cu recuperatoare de acest tip este rar utilizată atunci când este posibilă asamblarea unei linii de schimb de căldură. Funcționarea acestui sistem necesită o monitorizare frecventă. Punctul slab este prezența unei pompe care circulă schimbătorul de căldură. La fel și noduri suplimentare care reglementează funcționarea sistemului. Acestea măresc consumul de energie. Cu o distanță mare între schimbătoarele de căldură de alimentare și evacuare, nu este practic să utilizați această opțiune. Recuperatorul îndeplinește doar funcția de schimb de căldură fără transformarea umezelii.
Proiecta
Principalele unități ale sistemului de alimentare și evacuare a aerului cu recuperare de căldură sunt două schimbătoare de căldură. Acestea sunt instalate separat în conductele de alimentare și extragerea aerului. Conectați-le cu o țeavă flexibilă izolată. Permite o alegere mai ușoară a locației nodurilor și instalarea sistemului. Recuperatorul cu circulație a apei este echipat cu pompă, rezervor de expansiune, controler, indicator de presiune. Senzori de temperatură. Supape de aer, siguranță și control. Când instalați un singur sistem de recuperare, este posibil să conectați mai mulți purtători de căldură. Diferite căi de evacuare a aerului și fluxul de aer asigură că recuperatorul funcționează fără formarea de urme de glazură. Transferul de contaminanți de către aerul de ieșire la fluxul de intrare este exclus.
Schimbătoare de căldură purtătoare intermediare
Principiul de funcționare al acestui dispozitiv este practic similar cu cel al unui recuperator de plăci. Aici schimbătorul de căldură este o buclă închisă dintr-un tub. Există o circulație constantă a apei sau a soluției de apă-glicol. Eficiența proceselor de transfer de căldură depinde în mod direct de rata de circulație într-un circuit de fluid închis.
Într-un astfel de dispozitiv, amestecul fluxurilor de aer este complet exclus. Singurele dezavantaje sunt eficiența insuficientă. Un astfel de dispozitiv este capabil să returneze aproximativ 50% din căldura luată din cameră.
Probleme de instalare a sistemului
Practic nu există probleme potențiale asociate cu utilizarea unor astfel de echipamente.Unele sunt hotărâte de producător, altele devin durerea de cap a cumpărătorului. Principalele probleme includ:
- Formarea condensului. Legile fizicii dictează faptul că condensul are loc atunci când aerul la temperatură înaltă trece printr-un mediu rece și închis. Dacă temperatura ambiantă este sub îngheț, atunci aripioarele vor începe să înghețe. Toate informațiile furnizate în acest paragraf definesc o scădere semnificativă a eficienței dispozitivului.
- Eficienta energetica. Toate sistemele de ventilație care funcționează împreună cu recuperatorul sunt dependente de energie. Calculul economic efectuat determină că numai acele modele de recuperatoare care vor economisi mai multă energie decât cheltuiesc vor fi utile.
- Perioada de rambursare. După cum sa menționat anterior, dispozitivul este conceput pentru a economisi energie. Un factor determinant important este câți ani trebuie să achite achiziționarea și instalarea recuperatorilor. Dacă indicatorul luat în considerare depășește marca de 10 ani, atunci nu are rost în instalare, deoarece în acest timp vor trebui înlocuite alte elemente ale sistemului. Dacă calculele arată că perioada de recuperare este de 20 de ani, atunci nu ar trebui luată în considerare posibilitatea instalării dispozitivului.
Problemele de mai sus trebuie luate în considerare la alegerea unui schimbător de căldură, care există câteva zeci de tipuri.
Tipuri de schimbătoare de căldură la sol
Astăzi, sunt cunoscute două tipuri:
- Fără șanse. Se folosește un strat subteran, prin care trece aerul pentru schimbul de căldură.
- Pipe (canal). Aici, schimbul de căldură are loc folosind un set de țevi (canal) îngropate sub pământ.
Indiferent de tip, conducta principală de alimentare este montată pe conductele sistemului de ventilație. Aerul proaspăt îi este furnizat cel mai adesea printr-o gaură în perete. Un punct important va fi instalarea unui mecanism cu care va fi posibilă comutarea între două poziții: în primul rând - aerul proaspăt de pe stradă intră în sistem, în al doilea rând - sistemul de sol funcționează. Cu cuvinte simple - trebuie să faceți un schimbător de căldură din sol cu propriile mâini, cu găuri de închidere pentru alimentarea cu aer de la sol și de pe stradă.
