Siltuma atgūšana ventilācijas sistēmās: darbības princips un konstrukcijas iespējas

Ventilācijas procesā no telpas tiek pārstrādāts ne tikai izplūdes gaiss, bet arī daļa siltumenerģijas. Ziemā tas rada lielākus enerģijas rēķinus.

Siltuma atgūšana centralizētās un lokālās ventilācijas sistēmās ļaus samazināt nepamatotas izmaksas, neapdraudot gaisa apmaiņu. Siltumenerģijas atgūšanai tiek izmantoti dažāda veida siltummaiņi - rekuperatori.

Rakstā detalizēti aprakstīti vienību modeļi, to konstrukcijas īpatnības, darbības principi, priekšrocības un trūkumi. Sniegtā informācija palīdzēs izvēlēties optimālo ventilācijas sistēmas sakārtošanas iespēju.

Reģenerācijas jēdziens: siltummaiņa darbības princips

Tulkojumā no latīņu valodas atveseļošanās nozīmē kompensāciju vai atgriešanos. Attiecībā uz siltuma apmaiņas reakcijām rekuperāciju raksturo kā tehnoloģiskai darbībai iztērētās enerģijas daļēju atgriešanu, lai to izmantotu tajā pašā procesā.

IN ventilācijas sistēma Reģenerācijas princips tiek izmantots siltumenerģijas taupīšanai.

Pēc analoģijas dzesēšana tiek reģenerēta karstā laikā - siltās ieplūstošās masas sasilda izplūdes atkritumus un to temperatūra pazeminās.

Enerģijas reģenerācijas process tiek veikts rekuperatīvā siltummainī.Ierīce ietver siltuma apmaiņas elementu un ventilatorus daudzvirzienu gaisa plūsmu sūknēšanai. Lai kontrolētu procesu un kontrolētu gaisa padeves kvalitāti, tiek izmantota automatizācijas sistēma.

Konstrukcija ir veidota tā, lai pieplūdes un izplūdes plūsma būtu atsevišķos nodalījumos un nesajauktos - siltuma atgūšana tiek veikta caur siltummaiņa sienām.

Saprast un saprast, kas tas ir ventilācija ar rekuperāciju Palīdzēs vizuāla gaisa cirkulācijas diagramma.

Izplūdes gaiss izplūst caur nosūcējiem mitrās telpās (tualete, vannas istaba, virtuve). Pirms izņemšanas ārā tas iziet cauri rekuperatoram un atstāj daļu siltuma. Pievadītais gaiss pārvietojas pretējā virzienā, uzsilst un nonāk dzīvojamās telpās (+)

Rekuperatora iespējamība ventilācijā

Par rekuperatīvās ventilācijas ierīkošanas iespējamību varam runāt, izvērtējot sistēmas efektivitāti un salīdzinot tās priekšrocības ar trūkumiem.

Daļa siltuma tiek ņemta no izplūdes gaisa, kas tiek izvilkta ārā, un tiek pārnesta uz piespiedu svaigām strūklām, kas tiek virzītas telpā. Tas ļauj samazināt siltuma zudumus līdz pat 70% (+)

Nepieciešamība izmantot siltuma atgūšanu ir aktuālākā ēkās ar piespiedu gaisa izplūdi. Parasti tās ir zemas inerces ēkas, kas uzceltas, izmantojot novatoriskas siltumizolācijas tehnoloģijas (mājas no sendvičpaneļiem, gāzes silikāta plāksnēm, putuplasta blokiem).

Šādās ēkās sienas slikti uzkrāj siltumu, un dabiskā gaisa apmaiņa ir neefektīva.

Taču problēmas ar gaisa cirkulāciju ir raksturīgas arī “tradicionālajām” ķieģeļu un betona ēkām.Slēgtu siltumu un skaņu izolējošu PVC logu klātbūtne bloķē cirkulāciju ar dabisku impulsu - svaiga gaisa plūsma apstājas, un velkme ventilācijas kanālā apgāžas vai tiecas uz nulli.

“Eirologu” problēmas risinājums ir piespiedu ventilācijas organizēšana. Sistēma atjauno gaisa apmaiņu, bet siltuma zudumi palielinās līdz 60%. Un šeit vairs nevar iztikt bez siltuma atgūšanas.

Apmaiņas procesa efektivitāte ir izteikta procentos un parāda siltuma daudzumu, kas tiek iztērēts no izplūdes gaisa, lai sildītu svaigo “ieplūdi”

Ventilācijas siltuma atgūšanas efektivitātes rādītājs:

• 0% - atvērts logs - siltais gaiss tiek izvadīts atmosfērā, un auksts gaiss ieplūst, pazeminot temperatūru telpā;
• 100% - pieplūdes gaiss tiek uzsildīts līdz “izplūdes” temperatūrai - tehniski nav iespējams realizēt;
• 30-90% - pieņemams parametrs, reģenerācija ar efektivitāti 60% vai vairāk tiek uzskatīta par labu, efektivitāte virs 80% ir lieliska siltuma pārnese.

Sistēmas efektivitāte ir atkarīga no rekuperatora veida, telpas izmēriem un gaisa plūsmas. Jebkurā gadījumā rekuperācijas ventilācijas izmantošana pat ar 30% efektivitāti ir izdevīgāka nekā tās neesamība. Papildus ievērojamam energoresursu ietaupījumam siltuma “reģenerācija” uzlabo kopējo mikroklimatu telpā.

Siltummaiņa izmantošanas trūkumi:

1. Enerģijas atkarība. Klimata kontroles iekārtu iegāde ir attaisnojama, ja elektroenerģijas patēriņš ir ievērojami mazāks par tā ietaupījumu pēc rekuperatora uzstādīšanas.
2. Kondensāts. Temperatūras atšķirību dēļ uz siltummaiņa sienām var kondensēties mitrums. Ziemā iespējama apledojuma veidošanās, kas var izraisīt strauju lietderības samazināšanos vai rekuperatora atteici.
3. Trokšņains darbs. Daži modeļi darbības laikā izstaro dūkoņu.Ja dienas laikā šis trūkums nav īpaši pamanāms, tad naktī troksnis rada diskomfortu. Rekuperatori ar uzlabotu izolāciju darbojas klusi.

Liels sākotnējais ieguldījums bieži vien ir galvenais arguments pret energoefektīvu ventilāciju.

Naudu vēlams ieguldīt sistēmā, kas atmaksāsies 5-8 gadu laikā. Jāņem vērā, ka kompleksa uzturēšanai nāksies radīt papildu izmaksas, piemēram, periodiska ventilatoru nomaiņa

Dažādu veidu siltummaiņu īpašības

Rekuperatora konstrukcija nosaka dzesēšanas šķidruma plūsmas modeli, ventilācijas sistēmas efektivitāti, enerģijas patēriņa klasi un iekārtu izmaksas. Tiek izmantoti piecu veidu siltummaiņi: plākšņu, rotācijas, siltuma caurules, kameras ierīces un modeļi ar starpposma dzesēšanas šķidrumu.

Plākšņu rekuperators – dizaina vienkāršība

Siltummaiņa pamatā ir noslēgta kamera ar daudziem paralēliem gaisa vadiem. Kanāli ir atdalīti ar starpsienām - siltumvadošām plāksnēm, kas izgatavotas no tērauda vai alumīnija.

Viļņveida plāksnes (60-70 gab.) ir sagrupētas vienā blokā tā, lai izveidotie kanāli atrastos krusteniski viens otram - radītā turbulence uzlabo siltuma pārnesi (+)

Gāzes plūsmas virzās viena pret otru, krustojas rekuperatora kasetē, bet nesajaucas. Siltuma apmaiņa tiek veikta, pateicoties vienlaicīgai plākšņu dzesēšanai un sildīšanai no dažādām pusēm.

Šķērsveida siltummaiņa priekšrocības:

• aprīkojuma uzstādīšanas un konfigurēšanas vienkāršība;
• gaisa masu saskares izslēgšana;
• pieņemamas izmaksas un kompakti izmēri;
• berzes un kustīgu daļu trūkums.

Efektivitātes rādītājs svārstās 40-70% robežās.

Plākšņu modeļa galvenais trūkums ir kondensāta nosēšanās izplūdes kanālā un ledus veidošanās ziemā. Lai atkausētu iekārtu, ienākošā plūsma tiek novirzīta, lai apietu siltummaini, un siltā izejošā plūsma izkausē ledu uz plāksnēm.

“Atkausēšanas” režīmā enerģijas ietaupījums nenotiek, ienākošā gaisa sildīšanai tiek izmantoti gaisa sildītāji ar jaudu līdz 5 kW. Vidējā efektivitātes vērtība samazinās par 20% (+)

Ir divi iespējamie problēmas risināšanas veidi:

1. Ieplūstošā gaisa plūsmas uzsildīšana līdz temperatūrai, kurā ledus veidošanās ir izslēgta.
2. Rekuperators ar plāksnēm no higroskopiskas celulozes. Materiāls absorbē mitrumu no izplūdes gaisa masām un pārnes to uz tikko ienākošām plūsmām.

Izvēloties krustenisko siltummaini, jāņem vērā plākšņu darbības īpašības.

To īpašības ir atkarīgas no ražošanas materiāla:

1. Alumīnija folija – pieņemamas izmaksas, bet ierobežota veiktspēja ziemā. Turklāt tas nav ieteicams dzīvojamām telpām gaisa žāvēšanas dēļ. Modifikācijas ar alumīnija “pildījumu” ir labākais risinājums vannām un peldbaseiniem.
2. Plastmasas starpsienas - pēc cenas līdzīgas metāla izstrādājumiem, bet atšķiras ar uzlabotu darbības efektivitāti.
3. Celulozes siltummainis – novērst sasalšanu un uzturēt normālu mitruma saturu telpās.

Higrocelulozes rekuperators ir visekonomiskākais un optimālākais dzīvojamo ēku ventilācijai.

Rotējošais rekuperators – augsta sistēmas efektivitāte

Siltummainis ir cilindra formā, kas piepildīts ar gofrēta metāla slāņiem. Kad cilindrs griežas, siltas vai aukstas gaisa strūklas pārmaiņus ieplūst katrā nodalījumā.

Rotējošā rekuperatora konstrukcija: rotācijas vārpsta un divi gaisa kanāli.Viena rotora sekcija tiek uzkarsēta, "nostrādājot", trumulis griežas un siltums tiek novirzīts uz aukstām masām, kas koncentrētas blakus kanālā (+)

Siltuma pārneses efektivitāti nosaka rotora griešanās ātrums, darba efektivitāti var regulēt.

Argumenti par rotācijas rekuperatoru:

• siltuma atdeve līdz 65-90%;
• efektivitāti elektroenerģijas patēriņš;
• daļēja mitruma nomaiņa – var iztikt bez gaisa mitrinātāja;
• atmaksāšanās periods - līdz 4 gadiem.

Neskatoties uz augsto efektivitāti, bungas tipa siltummainis nav kļuvis par līderi līdzīgu iekārtu vidū.

Ventilācijas sistēmas trūkumi:

1. Piesārņota gaisa pievienošana padevei. Izplūdes un pieplūdes masas pārmaiņus cirkulē pa mikrokanāliem, tāpēc apmēram 3-8% no “strādājošā” tiek atgriezti atpakaļ. Bungas bieži pārraida izplūstošā gaisa smaržu.
2. Dizaina sarežģītība. Rotora rotējošajām daļām nepieciešama regulāra apkope un periodiska nomaiņa. Kustīgie elementi darbības laikā rada troksni un vibrāciju.
3. Augsta cena. Rotācijas modeļu cena ir augstāka nekā plākšņu izstrādājumiem. Tas ir saistīts ar sarežģītas mehānikas izmantošanu bungas siltummaiņa konstrukcijā.
4. Lieli izmēri. Uzstādīšana tiek veikta plašā ventilācijas kamerā.

To apjomīguma dēļ rotācijas blokus galvenokārt izmanto rūpniecības uzņēmumos.

Lai minimizētu gaisa plūsmu sajaukšanos, rotējošie siltummaiņi tiek papildināti ar starpsektoriem - šeit mikrokanāli tiek izpūsti ar svaigu gaisu, kas ieplūst atpakaļ pārsegā. Ķēdes trūkums ir efektivitātes samazināšanās (+)

Savienoti siltummaiņi – glikola modelis

Tā konstrukcijas īpatnību dēļ rekuperācijas bloku ar starpposma dzesēšanas šķidrumu bieži sauc par savienotajiem siltummaiņiem vai ledāja vienību. Šī ir viena no elastīgākajām siltuma atgūšanas sistēmām. Viens siltummainis iegriežas padeves kanālā, bet otrs - izplūdes kanālā.

Cauruļvadu diagramma satur: cirkulācijas sūkni, izplešanās tvertni, gaisa vārstu, regulatoru, temperatūras sensoru, drošības vārstu, spiediena indikatoru (+)

Darbības princips. Glikola sastāvs cirkulē starp siltummaiņiem. Dzesēšanas šķidruma temperatūra paaugstinās apsildāmās izplūdes plūsmas dēļ, un pēc tam siltumenerģija tiek pārnesta uz svaigu gaisu. Slēgtā sistēma novērš pretimnākošo gaisa masu sajaukšanos.

Siltummaiņu ar dzesēšanas šķidrumu darbības iezīmes:

• Efektivitāte – 45-55%;
• efektivitātes regulēšana, izmantojot sūkni - tiek izvēlēts antifrīza kustības ātrums;
• iespēja novietot pieplūdes un izplūdes gaisa kanālus attālināti vienu no otra (līdz 800 m);
• rekuperators ir uzstādīts vertikāli vai horizontāli;
• stipra sala gadījumā izplūdes siltummaiņa virsma sasalst un parādās ledus; antifrīza izmantošana ļauj darbināt rekuperatoru, neizmantojot atkausēšanu;
• sistēmas atmaksāšanās laiks – līdz 2 gadiem;
• ir pieļaujama 1 pārsega un vairāku pieplūdumu kombinācija vai otrādi.

Izplūdes un ieplūdes gaisa tilpumam jābūt aptuveni vienādam. Šādus rekuperatorus parasti izmanto, ja ieplūde ir toksiska vai stipri piesārņota, kad nav pieļaujama straumju sajaukšanās.

Kameras bloks – izmantošanas daudzpusība

Strukturāli kameras siltummainis ir slēgta kaste, kas iekšpusē sadalīta ar kustīgu slāpētāju.Atvēršanas nodalījums nosaka rekuperatora darbības shēmu.

Izplūde iet pa vienu kanālu, un ieplūde nonāk otrajā kamerā. Siltummainī siltās masas silda pirmā nodalījuma sienas. Pēc kāda laika aizbīdnis kustas un gaisa plūsma maina virzienu

Rezultātā ieplūde pārvietojas pa pirmā gaisa kanāla siltajām sienām, un "izplūdes" silda otrās kameras virsmu. Noteiktā brīdī starpsiena atgriežas un cikls atkārtojas.

Kameras siltummaiņas iekārtas priekšrocības:

• Efektivitāte – 80-90%;
• tandēmā ar augstas kvalitātes siltumizolāciju, apkures izmaksas tiek samazinātas līdz minimumam;
• uzstādīšanas vienkāršība - būs nepieciešama speciālistu palīdzība, izvēloties ventilācijas iekārtas parametrus;
• mitruma līmeņa uzturēšana;
• sistēmas iesaldēšana ir izslēgta.

Kameras siltummainis ir lielisks risinājums reģioniem, kur pastāv ievērojama iekštelpu un āra temperatūras nelīdzsvarotība ilgu gadalaiku.

Siltuma atgūšanas iekārtas trūkumi ietver:

• kustīgo elementu regulāras apkopes nepieciešamība;
• pretgaisa plūsmas daļēji sajaucas - smakas un piemaisījumi var ieplūst atpakaļ ēkā.

Lai samazinātu piejaukumu, sistēma ir aprīkota ar filtra elements. Gaiss kļūst tīrāks, bet rekuperatora efektivitāte samazinās.

Siltumvadi – slēgta siltummaiņas sistēma

Rekuperators sastāv no daudzām vara vai alumīnija caurulēm, kas pildītas ar viegli iztvaikojošu vielu, piemēram, freonu. Cauruļveida siltummaiņa darbības princips ir balstīts uz fizikāliem procesiem - vielas stāvokļa izmaiņām karsējot.

Siltuma caurule ir novietota vertikāli - siltummaiņa apakšējais gals atrodas izplūdes kanālā, bet augšējais - pieplūdes gaisa kanālā. Izejošās plūsmas iet ap caurules galu - freons uzsilst, uzvārās un iztvaiko (+)

Gāze paceļas un izdala siltumenerģiju ieplūdei, pēc tam freons kondensējas un plūst lejup pa rekuperatoru. Termiskais cikls atkārtojas aplī.

Cauruļveida siltummaiņa tehniskie un ekspluatācijas raksturlielumi:

• ierīces efektivitāte – līdz 65%;
• klusa darbība kustīgu elementu trūkuma dēļ;
• dizaina vienkāršība un zema apkope;
• kompaktums — mazi izmēri un mazs svars;
• enerģētiskā neatkarība – dzesēšanas šķidrums cirkulē dabiski;

Būtiska priekšrocība ir tā, ka pieplūdes un atgaitas gaisa plūsmas nesajaucas.

Siltuma cauruļu trūkumi:

• augsts efektivitātes līmenis tiek sasniegts šaurā temperatūras diapazonā - ar pēkšņu pārkaršanu viss freons iztvaiko, un ar nepietiekamu karsēšanu iztvaikošanas intensitāte palēninās;
• zema cauruļu izturība – formas maiņa vai spiediena samazināšana samazina iekārtas veiktspēju.

Cauruļveida siltummaiņi tiek izmantoti privātās celtniecībā, administratīvajās un biroju ēkās un mazās rūpniecības zonās.

Rekuperatīvās ventilācijas organizēšanas metodes

Atgūšana tiek organizēta vienā no šādiem veidiem: centralizēta un decentralizēta. Pirmajā gadījumā ventilācijas plūsmas no visas telpas iet caur siltummaini, otrajā - no vienas telpas.

Centralizēts komplekss – gaisa apstrādes iekārta

Ventilācijas sistēmas būvniecības vai kapitāla modernizācijas stadijā tiek uzstādīta centralizēta sistēma.

Tiek izvēlēts piespiedu padeves un izplūdes bloks (PVU) ar iebūvētu rekuperatoru. Galvenais atlases kritērijs ir kompleksa kopējā veiktspēja, pamatojoties uz visu gaisa tilpumu konstrukcijā (+)

PVU ar rekuperatoru nodrošina pietiekamu gaisa apmaiņu pat mājās ar hermetizētiem logiem. Tajā pašā laikā gaisa plūsmas tiek sadalītas vienmērīgi, neradot caurvēju.

Komplekss gaisa apstrādes iekārtas monobloka tips, kas aprīkots ar:

• fani – tīra gaisa padeve visu diennakti un ar oglekļa dioksīdu piesātinātu strūklu emisija;
• sildītāji – pieplūdes priekšsildīšana;
• filtri – aiztur putekļus un mikrodaļiņas;
• rekuperators — var izmantot dažāda veida instalācijas.

Dažu PVU funkcionalitāte ir paplašināta ar aizkaves taimeri, jaudas regulatoru, mitruma līmeņa sensoriem utt.

Monobloku modeļu korpuss ir pārklāts ar troksni absorbējošu materiālu, padarot PVU darbību ļoti klusu. Iespējamas ventilācijas iekārtu vertikālās, horizontālās un piekārtās versijas

Ražotie rekuperatīvie monobloku PVU ir sevi labi pierādījuši: "Vendes" (Ukraina), Dantherm (Dānija), "Daikins" (Japāna), "Dantex" (Anglija).

Vietējie mezgli - papildinājums esošajai ventilācijas sistēmai

Lai atjaunotu gaisa masu cirkulāciju izmantojamajā telpā, ir piemērotas decentralizētas gaisa ieplūdes ar siltuma atgūšanu.

Tie iegriežas ēkas fasādē vai tiek montēti caur logu. Viņu galvenais uzdevums ir pilnveidoties pieplūdes ventilācija mājā.

Vietējie rekuperatori ir aprīkoti ar ventilatoru un plākšņu siltummaini. Ieplūdes “uzmava” ir izolēta ar skaņu absorbējošu materiālu.Kompakto ventilācijas iekārtu vadības bloks atrodas uz iekšējās sienas

Decentralizēto ventilācijas sistēmu ar rekuperāciju īpašības:

• Efektivitāte – 60-96%;
• zema produktivitāte – iekārtas paredzētas gaisa apmaiņas nodrošināšanai telpās līdz 20-35 kv.m;
• pieejamu cenu un plaša agregātu izvēle, sākot no parastajiem sienas vārstiem līdz automatizētiem modeļiem ar daudzpakāpju filtrēšanas sistēmu un iespēju regulēt mitrumu;
• uzstādīšanas vienkāršība – nodošanai ekspluatācijā nav nepieciešami gaisa vadi, uzstādiet sienas vārstu jūs varat to izdarīt pats.

Populāri vietējo rekuperatoru ražotāji: Prāna (Ukraina), O.Ērre (Itālija), Putenis (Vācija), Ventilācijas atveres (Ukraina), Aerovital (Vācija).

Svarīgi kritēriji sienas ieplūdes izvēlei: pieļaujamais sienas biezums, veiktspēja, rekuperatora efektivitāte, gaisa kanāla diametrs un sūknējamās vides temperatūra

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Dabiskās ventilācijas un piespiedu sistēmas ar atkopšanu darbības salīdzinājums:

Centralizētā rekuperatora darbības princips, efektivitātes aprēķins:

Decentralizēta siltummaiņa projektēšana un darbības procedūra, piemēram, izmantojot Prana sienas vārstu:

Apmēram 25-35% siltuma atstāj telpu caur ventilācijas sistēmu. Rekuperatori tiek izmantoti, lai samazinātu zudumus un efektīvi atgūtu siltumu. Klimatiskais aprīkojums ļauj izmantot atkritumu masu enerģiju ienākošā gaisa sildīšanai.

Vai ir ko piebilst, vai ir jautājumi par dažādu ventilācijas rekuperatoru darbību? Lūdzu, atstājiet komentārus par publikāciju un dalieties pieredzē par šādu iekārtu darbību. Kontaktforma atrodas apakšējā blokā.