Pieplūdes un izplūdes ventilācija ar siltuma atgūšanu: darbības princips, priekšrocību un trūkumu apskats

Svaiga gaisa pieplūde aukstajā periodā rada nepieciešamību to sildīt, lai nodrošinātu pareizu iekštelpu mikroklimatu.Lai samazinātu enerģijas izmaksas, var izmantot pieplūdes un nosūces ventilāciju ar siltuma atgūšanu.

Izpratne par tā darbības principiem ļaus visefektīvāk samazināt siltuma zudumus, vienlaikus saglabājot pietiekamu aizvietotā gaisa daudzumu. Mēģināsim izprast šo jautājumu.

Enerģijas taupīšana ventilācijas sistēmās

Rudens-pavasara periodā, vēdinot telpas, nopietna problēma ir lielā temperatūras starpība starp ienākošo gaisu un gaisu iekšpusē. Aukstā plūsma plūst lejup un rada nelabvēlīgu mikroklimatu dzīvojamās ēkās, birojos un rūpnīcās vai nepieļaujamu vertikālu temperatūras gradientu noliktavā.

Izplatīts problēmas risinājums ir integrācija pieplūdes ventilācijā gaisa sildītājs, ar kuras palīdzību plūsma tiek uzkarsēta. Šāda sistēma prasa enerģijas patēriņu, savukārt ievērojams siltā gaisa daudzums, kas izplūst ārā, rada ievērojamus siltuma zudumus.

Gaisa izplūde uz āru ar intensīvu tvaiku kalpo kā ievērojamu siltuma zudumu indikators, ko var izmantot ienākošās plūsmas sildīšanai

Ja tuvumā atrodas gaisa ieplūdes un izplūdes kanāli, tad ir iespējams daļēji nodot izejošās plūsmas siltumu uz ienākošo.Tas samazinās sildītāja enerģijas patēriņu vai to vispār likvidēs. Ierīci siltuma apmaiņas nodrošināšanai starp dažādu temperatūru gāzes plūsmām sauc par rekuperatoru.

Siltajā sezonā, kad āra gaisa temperatūra ir ievērojami augstāka par istabas temperatūru, ienākošās plūsmas dzesēšanai var izmantot rekuperatoru.

Agregāta ar rekuperatoru projektēšana

Pieplūdes un izplūdes ventilācijas sistēmu iekšējā struktūra ar integrēts rekuperators Tie ir diezgan vienkārši, tāpēc tos var iegādāties un uzstādīt neatkarīgi elementam pa elementam. Ja montāža vai pašinstalācija ir sarežģīta, pēc pasūtījuma varat iegādāties gatavus risinājumus standarta monobloku vai atsevišķu saliekamo konstrukciju veidā.

Tipisku pieplūdes un izplūdes ventilācijas sistēmas konstrukciju ar rekuperatoru, kas atrodas vienā korpusā, var papildināt ar citiem komponentiem pēc lietotāja ieskatiem

Galvenie elementi un to parametri

Korpuss ar siltuma un trokšņa izolāciju parasti ir izgatavots no lokšņu tērauda. Sienas uzstādīšanas gadījumā tai jāiztur spiediens, kas rodas, putojot plaisas ap iekārtu, kā arī jānovērš vibrācija no ventilatoru darbības.

Ja gaisa ieplūde un plūsma ir sadalīta dažādās telpās, pievienojiet to korpusam gaisa vadu sistēma. Tas ir aprīkots ar vārstiem un aizbīdņiem, lai sadalītu plūsmas.

Ja nav gaisa vadu, gaisa plūsmas sadalīšanai uz padeves atveres telpas pusē ir uzstādīts režģis vai difuzors. Uz ieplūdes atveres ielas pusē ir uzstādīta ārējā tipa gaisa ieplūdes režģis, lai ventilācijas sistēmā neiekļūtu putni, lieli kukaiņi un gruži.

Gaisa kustību nodrošina divi aksiālās vai centrbēdzes darbības ventilatori. Rekuperatora klātbūtnē dabiskā gaisa cirkulācija pietiekamā apjomā nav iespējama šīs iekārtas radītās aerodinamiskās pretestības dēļ.

Rekuperatora klātbūtne ietver smalku filtru uzstādīšanu pie abu plūsmu ieejas. Tas ir nepieciešams, lai samazinātu plānu siltummaiņa kanālu aizsērēšanas intensitāti ar putekļu un tauku nogulsnēm. Pretējā gadījumā, lai sistēma pilnībā darbotos, būs jāpalielina profilaktiskās apkopes biežums.

Smalkie filtri ir periodiski jāmaina vai jātīra. Pretējā gadījumā paaugstināta pretestība gaisa plūsmai izraisīs ventilatora atteici.

Viens vai vairāki rekuperatori aizņem pieplūdes un izplūdes ierīces galveno tilpumu. Tie ir uzstādīti konstrukcijas centrā.

Teritorijai raksturīgo stipru salnu un nepietiekamas rekuperatora efektivitātes āra gaisa sildīšanai gadījumā papildus var ierīkot sildītāju. Tāpat, ja nepieciešams, tiek uzstādīts gaisa mitrinātājs, jonizators un citas ierīces, lai telpā radītu labvēlīgu mikroklimatu.

Mūsdienu modeļos ir iekļauts elektroniskais vadības bloks. Sarežģītām modifikācijām ir funkcijas darba režīmu programmēšanai atkarībā no gaisa vides fiziskajiem parametriem. Ārējiem paneļiem ir pievilcīgs izskats, pateicoties kuriem tie labi iederas jebkurā interjerā.

Kondensācijas problēmas risināšana

No telpas nākošā gaisa dzesēšana rada priekšnoteikumus mitruma izdalīšanai un kondensāta veidošanās. Liela plūsmas ātruma gadījumā lielākajai daļai nav laika uzkrāties rekuperatorā un iziet ārā.Ar lēnu gaisa kustību ievērojama ūdens daļa paliek ierīces iekšpusē. Tāpēc ir jānodrošina mitruma savākšana un izvadīšana ārpus korpusa. piegādes un izplūdes sistēma.

Elementāra ierīce kondensāta savākšanai un izvadīšanai ir paplāte, kas atrodas zem siltummaiņa ar slīpumu pret drenāžas atveri

Mitrums tiek noņemts slēgtā traukā. Tas ir novietots tikai iekštelpās, lai izvairītos no izplūdes kanālu aizsalšanas mīnusā temperatūrā. Nav algoritma drošai saņemtā ūdens tilpuma aprēķināšanai, izmantojot sistēmas ar rekuperatoru, tāpēc to nosaka eksperimentāli.

Kondensāta atkārtota izmantošana gaisa mitrināšanai nav vēlama, jo ūdens absorbē daudzus piesārņotājus, piemēram, cilvēka sviedru, smakas utt.

Jūs varat ievērojami samazināt kondensāta daudzumu un izvairīties no problēmām, kas saistītas ar tā rašanos, organizējot atsevišķu izplūdes sistēmu no vannas istabas un virtuves. Tieši šajās telpās gaisam ir visaugstākais mitrums. Ja ir vairākas izplūdes sistēmas, gaisa apmaiņa starp tehnisko un dzīvojamo rajonu jāierobežo, uzstādot pretvārstus.

Ja izplūdes gaisa plūsma rekuperatorā tiek atdzesēta līdz negatīvai temperatūrai, kondensāts pārvēršas ledū, kas izraisa plūsmas atvērtā šķērsgriezuma samazināšanos un līdz ar to tilpuma samazināšanos vai pilnīgu ventilācijas pārtraukšanu.

Rekuperatora periodiskai vai vienreizējai atkausēšanai tiek uzstādīts apvedceļš - apvada kanāls pieplūdes gaisa kustībai. Kad plūsma apiet ierīci, siltuma padeve apstājas, siltummainis uzsilst un ledus pāriet šķidrā stāvoklī. Ūdens ieplūst kondensāta savākšanas tvertnē vai iztvaiko ārpusē.

Apvedceļa iekārtas darbības princips ir vienkāršs, tādēļ, ja pastāv ledus veidošanās risks, vēlams nodrošināt šādu risinājumu, jo rekuperatora sildīšana ar citiem līdzekļiem ir sarežģīta un laikietilpīga.

Kad plūsma iet caur apvedceļu, pieplūdes gaisa sildīšana caur rekuperatoru nenotiek. Tāpēc, kad šis režīms ir aktivizēts, sildītājam ir automātiski jāieslēdzas.

Dažādu veidu rekuperatoru īpašības

Ir vairākas strukturāli atšķirīgas iespējas siltuma apmaiņas īstenošanai starp aukstā un apsildāmā gaisa plūsmām. Katram no tiem ir savas atšķirīgās iezīmes, kas nosaka katra veida rekuperatora galveno mērķi.

Plākšņu šķērsplūsmas rekuperators

Plākšņu rekuperatora konstrukcijas pamatā ir plānsienu paneļi, kas savienoti pārmaiņus tā, lai starp tiem mainītu dažādu temperatūru plūsmu pāreju 90 grādu leņķī. Viena no šī modeļa modifikācijām ir ierīce ar spurainiem kanāliem gaisa caurlaidībai. Tam ir augstāks siltuma pārneses koeficients.

Alternatīva siltā un aukstā gaisa plūsmas pāreja caur plāksnēm tiek realizēta, izliekot plākšņu malas un noblīvējot savienojumus ar poliestera sveķiem

Siltummaiņas paneļus var izgatavot no dažādiem materiāliem:

• vara, misiņa un alumīnija sakausējumiem ir laba siltumvadītspēja un tie nav jutīgi pret rūsu;
• plastmasa, kas izgatavota no hidrofoba polimērmateriāla ar augstu siltumvadītspējas koeficientu un mazu svaru;
• higroskopiskā celuloze ļauj kondensātam iekļūt caur plāksni un atgriezties telpā.

Trūkums ir kondensāta veidošanās iespēja zemā temperatūrā.Nelielā attāluma dēļ starp plāksnēm mitrums vai ledus ievērojami palielina aerodinamisko pretestību. Sasalšanas gadījumā ir nepieciešams bloķēt ienākošo gaisa plūsmu, lai uzsildītu plāksnes.

Plākšņu rekuperatoru priekšrocības ir šādas:

• lēts;
• ilgs kalpošanas laiks;
• ilgs laika posms starp profilaktisko apkopi un tās ieviešanas vieglumu;
• mazi izmēri un svars.

Šis rekuperatora veids ir visizplatītākais dzīvojamām un biroja telpām. To izmanto arī dažos tehnoloģiskos procesos, piemēram, lai optimizētu degvielas sadegšanu krāšņu darbības laikā.

Bungas vai rotācijas tips

Rotējošā rekuperatora darbības princips ir balstīts uz siltummaiņa rotāciju, kura iekšpusē atrodas gofrētā metāla slāņi ar augstu siltumietilpību. Mijiedarbības ar izejošo plūsmu rezultātā bungas sektors tiek uzkarsēts, kas pēc tam izdala siltumu ienākošajam gaisam.

Rotējošā rekuperatora smalkais siltummainis ir uzņēmīgs pret aizsērēšanu, tāpēc īpaša uzmanība jāpievērš smalko filtru kvalitatīvai darbībai

Rotācijas rekuperatoru priekšrocības ir šādas:

• diezgan augsta efektivitāte salīdzinājumā ar konkurējošiem veidiem;
• liela daudzuma mitruma atgriešana, kas paliek kondensāta veidā uz cilindra un iztvaiko, saskaroties ar ienākošo sauso gaisu.

Šāda veida rekuperatorus retāk izmanto dzīvojamām ēkām dzīvokļu vai kotedžu ventilācijai. To bieži izmanto lielās katlu mājās, lai atgrieztu siltumu krāsnīs vai lielām ražošanas vai tirdzniecības telpām.

Tomēr šāda veida ierīcēm ir ievērojami trūkumi:

• salīdzinoši sarežģīta konstrukcija ar kustīgām daļām, ieskaitot elektromotoru, trumuļu un siksnas piedziņu, kam nepieciešama pastāvīga apkope;
• paaugstināts trokšņa līmenis.

Dažreiz šāda veida ierīcēm var saskarties ar terminu “reģeneratīvais siltummainis”, kas ir pareizāks nekā “rekuperators”. Fakts ir tāds, ka neliela izplūdes gaisa daļa atgriežas, jo cilindrs ir brīvs pie konstrukcijas korpusa.

Tas uzliek papildu ierobežojumus iespējai izmantot šāda veida ierīces. Piemēram, piesārņoto gaisu no apkures krāsnīm nevar izmantot kā dzesēšanas šķidrumu.

Cauruļu un apvalku sistēma

Cauruļveida rekuperators sastāv no plānsienu maza diametra cauruļu sistēmas, kas atrodas izolētā korpusā, caur kuru notiek ārējā gaisa pieplūde. Korpuss izvada no telpas silto gaisu, kas silda ienākošo plūsmu.

Siltais gaiss ir jāizvada caur korpusu, nevis caur cauruļu sistēmu, jo no tiem nav iespējams noņemt kondensātu

Galvenās cauruļveida rekuperatoru priekšrocības ir šādas:

• augsta efektivitāte dzesēšanas šķidruma un ienākošā gaisa kustības pretstrāvas principa dēļ;
• dizaina vienkāršība un kustīgu daļu trūkums nodrošina zemu trokšņa līmeni un reti prasa apkopi;
• ilgs kalpošanas laiks;
• mazākais šķērsgriezums starp visu veidu atkopšanas ierīcēm.

Šāda veida ierīču caurulēs tiek izmantots vai nu viegls sakausējums, vai, retāk, polimērs. Šie materiāli nav higroskopiski, tādēļ pie ievērojamas plūsmas temperatūras atšķirības korpusā var veidoties intensīvs kondensāts, kura noņemšanai nepieciešams konstruktīvs risinājums.Vēl viens trūkums ir tas, ka metāla pildījumam ir ievērojams svars, neskatoties uz tā mazajiem izmēriem.

Cauruļveida rekuperatora dizaina vienkāršība padara šāda veida ierīces populāras pašražošanai. Kā ārējais apvalks parasti tiek izmantotas plastmasas caurules gaisa vadiem, kas izolētas ar poliuretāna putu apvalku.

Ierīce ar starpposma dzesēšanas šķidrumu

Dažreiz pieplūdes un izplūdes gaisa vadi atrodas zināmā attālumā viens no otra. Šāda situācija var rasties ēkas tehnoloģisko īpatnību vai sanitāro prasību dēļ drošai gaisa plūsmu atdalīšanai.

Šajā gadījumā tiek izmantots starpposma dzesēšanas šķidrums, kas cirkulē starp gaisa vadiem caur izolētu cauruļvadu. Par siltumenerģijas pārneses līdzekli izmanto ūdeni vai ūdens-glikola šķīdumu, kura cirkulāciju nodrošina darbība siltumsūknis.

Rekuperators ar starpdzesēšanas šķidrumu ir apjomīga un dārga iekārta, kuras izmantošana ir ekonomiski pamatota telpām ar lielām platībām

Ja ir iespējams izmantot cita veida rekuperatoru, tad labāk neizmantot sistēmu ar starpposma dzesēšanas šķidrumu, jo tai ir šādi būtiski trūkumi:

• zema efektivitāte salīdzinājumā ar cita veida ierīcēm, tādēļ šādas ierīces neizmanto nelielām telpām ar zemu gaisa plūsmu;
• ievērojams visas sistēmas tilpums un svars;
• nepieciešamība pēc papildu elektriskā sūkņa šķidruma cirkulācijai;
• palielināts sūkņa radītais troksnis.

Šī sistēma ir modificēta, kad siltuma apmaiņas šķidruma piespiedu cirkulācijas vietā tiek izmantota vide ar zemu viršanas temperatūru, piemēram, freons.Šajā gadījumā kustība pa kontūru ir iespējama dabiski, bet tikai tad, ja pieplūdes gaisa vads atrodas virs izplūdes gaisa kanāla.

Šāda sistēma neprasa papildu enerģijas izmaksas, bet darbojas tikai apkurei, ja ir ievērojama temperatūras atšķirība. Turklāt ir nepieciešams precīzi noregulēt siltummaiņas šķidruma agregācijas stāvokļa izmaiņu punktu, ko var realizēt, izveidojot nepieciešamo spiedienu vai noteiktu ķīmisko sastāvu.

Galvenie tehniskie parametri

Zinot nepieciešamo ventilācijas sistēmas veiktspēju un rekuperatora siltuma apmaiņas efektivitāti, ir viegli aprēķināt ietaupījumu uz gaisa apkuri telpai konkrētos klimatiskajos apstākļos. Salīdzinot iespējamos ieguvumus ar sistēmas iegādes un uzturēšanas izmaksām, var pamatoti izdarīt izvēli par labu rekuperatoram vai standarta gaisa sildītājam.

Iekārtu ražotāji bieži piedāvā modeļu līniju, kurā ventilācijas iekārtas ar līdzīgu funkcionalitāti atšķiras pēc gaisa apmaiņas apjoma. Dzīvojamām telpām šis parametrs jāaprēķina saskaņā ar 9.1. tabulu. SP 54.13330.2016

Efektivitāte

Ar rekuperatora efektivitāti saprot siltuma pārneses efektivitāti, ko aprēķina pēc šādas formulas:

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

Kurā:

• T_P – telpā ieplūstošā gaisa temperatūra;
• T_n – āra gaisa temperatūra;
• T_V – istabas gaisa temperatūra.

Maksimālā efektivitātes vērtība pie standarta gaisa plūsmas ātrums un noteikts temperatūras režīms ir norādīts ierīces tehniskajā dokumentācijā. Tā faktiskais skaitlis būs nedaudz mazāks.

Plākšņu vai cauruļveida rekuperatora pašražošanas gadījumā, lai sasniegtu maksimālu siltuma pārneses efektivitāti, jāievēro šādi noteikumi:

• Vislabāko siltuma pārnesi nodrošina pretplūsmas ierīces, pēc tam šķērsplūsmas ierīces un vismazāk abu plūsmu vienvirziena kustība.
• Siltuma pārneses intensitāte ir atkarīga no plūsmas atdalošo sienu materiāla un biezuma, kā arī no gaisa ilguma ierīces iekšpusē.

Zinot rekuperatora efektivitāti, varat aprēķināt tā energoefektivitāti dažādās ārējā un iekšējā gaisa temperatūrās:

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

kur P (m³/stunda) – gaisa plūsma.

Rekuperatora efektivitātes aprēķins naudas izteiksmē un salīdzinājums ar tā iegādes un uzstādīšanas izmaksām divstāvu kotedžai ar kopējo platību 270 m2 parāda šādas sistēmas uzstādīšanas iespējamību.

Augstas efektivitātes rekuperatoru izmaksas ir diezgan augstas, tiem ir sarežģīts dizains un ievērojami izmēri. Dažreiz šīs problēmas var apiet, uzstādot vairākas vienkāršākas ierīces, lai ienākošais gaiss izietu caur tām secīgi.

Ventilācijas sistēmas veiktspēja

Caurvadītā gaisa tilpumu nosaka statiskais spiediens, kas ir atkarīgs no ventilatora jaudas un galvenajām sastāvdaļām, kas rada aerodinamisko pretestību. Parasti tā precīzs aprēķins nav iespējams matemātiskā modeļa sarežģītības dēļ, tāpēc tiek veikti eksperimentālie pētījumi standarta monobloku konstrukcijām un tiek atlasīti komponenti atsevišķām ierīcēm.

Ventilatora jauda ir jāizvēlas, ņemot vērā uzstādīto jebkura veida siltummaiņu caurlaidspēju, kas tehniskajā dokumentācijā norādīta kā ieteicamais caurplūdums vai gaisa daudzums, ko ierīce šķērso laika vienībā. Parasti pieļaujamais gaisa ātrums ierīces iekšpusē nepārsniedz 2 m/s.

Pretējā gadījumā pie liela ātruma rekuperatora šaurajos elementos strauji palielinās aerodinamiskā pretestība. Tas rada nevajadzīgas enerģijas izmaksas, neefektīvu āra gaisa sildīšanu un samazina ventilatora kalpošanas laiku.

Spiediena zuduma un gaisa plūsmas ātruma grafiks vairākiem augstas veiktspējas rekuperatoru modeļiem parāda nelineāru pretestības pieaugumu, tāpēc ir jāievēro iekārtas tehniskajā dokumentācijā norādītās prasības par ieteicamo gaisa apmaiņas apjomu.

Gaisa plūsmas virziena maiņa rada papildu aerodinamisko pretestību. Tāpēc, modelējot iekštelpu gaisa vadu ģeometriju, ir vēlams samazināt cauruļu pagriezienu skaitu par 90 grādiem. Gaisa difuzori arī palielina pretestību, tāpēc nav ieteicams izmantot elementus ar sarežģītiem rakstiem.

Netīri filtri un režģi rada ievērojamus traucējumus plūsmai, tāpēc tie periodiski jātīra vai jānomaina. Viens efektīvs veids, kā novērtēt aizsērējumu, ir uzstādīt sensorus, kas uzrauga spiediena kritumu zonās pirms un pēc filtra.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Rotācijas un plākšņu rekuperatora darbības princips:

Plākšņu tipa rekuperatora efektivitātes mērīšana:

Sadzīves un rūpnieciskās ventilācijas sistēmas ar integrētu rekuperatoru ir pierādījušas savu energoefektivitāti siltuma uzturēšanā iekštelpās. Tagad ir daudz piedāvājumu šādu ierīču pārdošanai un uzstādīšanai gan gatavu un pārbaudītu modeļu veidā, gan pēc individuāla pasūtījuma. Jūs varat aprēķināt nepieciešamos parametrus un veikt uzstādīšanu pats.

Ja, lasot informāciju, jums ir kādi jautājumi vai atrodat kādas neprecizitātes mūsu materiālā, lūdzu, atstājiet savus komentārus zemāk esošajā blokā.