Tulo- ja poistoilmanvaihto lämmöntalteenotolla: toimintaperiaate, etujen ja haittojen katsaus

Raitisilman saaminen kylmänä aikana johtaa siihen, että sitä on lämmitettävä oikean sisäilman varmistamiseksi.Energiakustannusten minimoimiseksi voidaan käyttää tulo- ja poistoilmanvaihtoa lämmön talteenotolla.

Sen toimintaperiaatteiden ymmärtäminen antaa sinun vähentää tehokkaimmin lämpöhäviöitä säilyttäen samalla riittävä määrä korvattua ilmaa. Yritetään ymmärtää tämä ongelma.

Energiansäästö ilmanvaihtojärjestelmissä

Syksy-kevätkaudella tiloja tuuletettaessa vakava ongelma on sisääntulevan ilman ja sisällä olevan ilman suuri lämpötilaero. Kylmä virtaus syöksyy alas ja luo epäsuotuisan mikroilmaston asuinrakennuksiin, toimistoihin ja tehtaisiin tai ei-hyväksyttävän pystysuoran lämpötilagradientin varastoon.

Yleinen ratkaisu ongelmaan on integrointi tuloilmanvaihtoon ilmanlämmitin, jonka avulla virtausta lämmitetään. Tällainen järjestelmä vaatii energiankulutusta, kun taas huomattava määrä lämmintä ilmaa, joka karkaa ulos, johtaa merkittävään lämpöhäviöön.

Ilman poistuminen ulos voimakkaalla höyryllä toimii indikaattorina merkittävästä lämpöhäviöstä, jota voidaan käyttää sisääntulevan virtauksen lämmittämiseen

Jos ilman tulo- ja poistokanavat sijaitsevat lähellä, on mahdollista siirtää lähtevän virtauksen lämpö osittain sisään tulevaan.Tämä vähentää lämmittimen energiankulutusta tai poistaa sen kokonaan. Laitetta, joka varmistaa lämmönvaihdon eri lämpötilojen kaasuvirtojen välillä, kutsutaan rekuperaattoriksi.

Lämpimänä vuodenaikana, kun ulkoilman lämpötila on merkittävästi korkeampi kuin huoneen lämpötila, voidaan käyttää rekuperaattoria jäähdyttämään tulevaa virtaa.

Rekuperaattorin yksikön suunnittelu

Tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmien sisäinen rakenne integroitu rekuperaattori Ne ovat melko yksinkertaisia, joten ne voidaan ostaa ja asentaa itsenäisesti elementti kerrallaan. Jos kokoaminen tai itseasennus on vaikeaa, voit tilata valmiita ratkaisuja vakiomonoblokkien tai yksittäisten esivalmistettujen rakenteiden muodossa.

Tyypillinen tulo- ja poistoilmanvaihtojärjestelmän malli, jossa rekuperaattori sijaitsee yhdessä kotelossa, voidaan täydentää muilla komponenteilla käyttäjän harkinnan mukaan

Pääelementit ja niiden parametrit

Lämpö- ja äänieristetty runko on yleensä valmistettu teräslevystä. Seinään asennettaessa sen on kestettävä paine, joka syntyy, kun vaahtoaa yksikön ympärillä olevia halkeamia, ja estettävä myös puhaltimien toiminnasta aiheutuva tärinä.

Jos ilmanotto ja virtaus on hajautettu eri huoneissa, liitä koteloon ilmakanavajärjestelmä. Se on varustettu venttiileillä ja pelleillä virtausten jakamiseksi.

Jos ilmakanavia ei ole, huoneen puoleiseen tuloaukkoon asennetaan säleikkö tai diffuusori ilmavirran jakamiseksi. Kadun puoleiseen imuaukkoon on asennettu ulkoinen ilmanottoritilä, joka estää lintujen, isojen hyönteisten ja roskien pääsyn ilmanvaihtojärjestelmään.

Ilmaliikenteestä huolehtii kaksi aksiaali- tai keskipakotuuletinta. Rekuperaattorin läsnäollessa luonnollinen ilmankierto riittävässä tilavuudessa on mahdotonta tämän laitteen luoman aerodynaamisen vastuksen vuoksi.

Rekuperaattorin olemassaolo edellyttää hienojen suodattimien asentamista molempien virtausten sisääntuloon. Tämä on tarpeen ohuiden lämmönvaihdinkanavien tukkeutumisen intensiteetin vähentämiseksi pöly- ja rasvakertymillä. Muussa tapauksessa, jotta järjestelmä toimisi täysin, on tarpeen lisätä ennaltaehkäisevän huollon tiheyttä.

Hienosuodattimet on vaihdettava tai puhdistettava säännöllisesti. Muuten lisääntynyt vastus ilmavirtaukselle aiheuttaa tuulettimen toimintahäiriön.

Yksi tai useampi rekuperaattori vie suurimman osan syöttö- ja poistolaitteistosta. Ne on asennettu rakenteen keskelle.

Alueelle tyypillisten vakavien pakkasten ja rekuperaattorin riittämättömän tehokkuuden yhteydessä ulkoilman lämmittämiseen voit asentaa lisäksi lämmittimen. Tarvittaessa asennetaan myös ilmankostutin, ionisaattori ja muut laitteet suotuisan mikroilmaston luomiseksi huoneeseen.

Nykyaikaisissa malleissa on elektroninen ohjausyksikkö. Monimutkaisilla muutoksilla on toimintoja toimintatilojen ohjelmointiin riippuen ilmaympäristön fyysisistä parametreista. Ulkopaneeleilla on houkutteleva ulkonäkö, minkä ansiosta ne sopivat hyvin mihin tahansa sisätilaan.

Kondensoitumisongelman ratkaiseminen

Huoneesta tulevan ilman jäähdyttäminen luo edellytykset kosteuden vapautumiselle ja kondenssiveden muodostumiselle. Suuren virtausnopeuden tapauksessa suurin osa siitä ei ehdi kerääntyä rekuperaattoriin ja menee ulos.Hitaalla ilman liikkeellä merkittävä osa vedestä jää laitteen sisään. Siksi on tarpeen varmistaa, että kosteus kerätään ja poistetaan kotelon ulkopuolelta. syöttö- ja pakojärjestelmä.

Peruslaite lauhteen keräämiseen ja poistamiseen on lämmönvaihtimen alla oleva allas, joka on kalteva kohti tyhjennysreikää

Kosteus poistetaan suljettuun astiaan. Se sijoitetaan vain sisätiloihin, jotta vältetään ulosvirtauskanavien jäätyminen pakkasessa. Rekuperaattorilla varustettuja järjestelmiä käytettäessä vastaanotetun veden määrän luotettavalle laskemiselle ei ole algoritmia, joten se määritetään kokeellisesti.

Lauhteen uudelleenkäyttö ilman kostuttamiseen ei ole toivottavaa, koska vesi imee itseensä monia epäpuhtauksia, kuten ihmisen hikeä, hajuja jne.

Voit vähentää merkittävästi lauhteen määrää ja välttää sen esiintymiseen liittyviä ongelmia järjestämällä erillisen pakojärjestelmän kylpyhuoneesta ja keittiöstä. Näissä huoneissa ilmassa on korkein kosteus. Jos pakojärjestelmiä on useita, ilmanvaihtoa teknisten ja asuinalueiden välillä on rajoitettava takaiskuventtiileillä.

Jos poistoilmavirta jäähdytetään negatiivisiin lämpötiloihin rekuperaattorin sisällä, kondenssivesi muuttuu jääksi, mikä aiheuttaa virtauksen avoimen poikkileikkauksen pienenemisen ja sen seurauksena tilavuuden pienenemisen tai ilmanvaihdon täydellisen pysähtymisen.

Rekuperaattorin säännöllistä tai kertaluonteista sulatusta varten asennetaan ohitus - ohituskanava tuloilman liikkeelle. Kun virtaus ohittaa laitteen, lämmönsiirto pysähtyy, lämmönvaihdin lämpenee ja jää muuttuu nestemäiseksi. Vesi virtaa kondenssiveden keräyssäiliöön tai haihtuu ulos.

Ohituslaitteen periaate on yksinkertainen, joten jos jään muodostumisvaara on olemassa, on suositeltavaa tarjota tällainen ratkaisu, koska rekuperaattorin lämmittäminen muilla tavoilla on monimutkaista ja aikaa vievää

Kun virtaus kulkee ohituksen läpi, rekuperaattorin kautta ei lämmitetä tuloilmaa. Siksi, kun tämä tila on aktivoitu, lämmittimen on kytkeydyttävä automaattisesti päälle.

Erityyppisten rekuperaattorien ominaisuudet

Lämmönvaihdon toteuttamiseen kylmän ja lämmitetyn ilmavirran välillä on useita rakenteellisesti erilaisia ​​vaihtoehtoja. Jokaisella niistä on omat erityispiirteensä, jotka määrittävät kunkin rekuperaattorityypin päätarkoituksen.

Levyristivirtausrekuperaattori

Levyrekuperaattorin suunnittelu perustuu ohutseinäisiin paneeleihin, jotka on kytketty vuorotellen siten, että eri lämpötilojen virtaukset vaihtelevat niiden välillä 90 asteen kulmassa. Yksi tämän mallin muunnelmista on laite, jossa on eväkanavat ilman kulkua varten. Sillä on korkeampi lämmönsiirtokerroin.

Lämpimän ja kylmän ilman virtauksen vuorottelu levyjen läpi toteutetaan taivuttamalla levyjen reunoja ja tiivistämällä liitokset polyesterihartsilla

Lämmönvaihtopaneelit voidaan valmistaa eri materiaaleista:

• kupari-, messinki- ja alumiinipohjaisilla seoksilla on hyvä lämmönjohtavuus eivätkä ne ole herkkiä ruosteelle;
• muovi, joka on valmistettu hydrofobisesta polymeerimateriaalista, jolla on korkea lämmönjohtavuuskerroin ja pieni paino;
• hygroskooppinen selluloosa mahdollistaa kondenssiveden tunkeutumisen levyn läpi ja takaisin huoneeseen.

Haittapuolena on kondenssiveden muodostumisen mahdollisuus matalissa lämpötiloissa.Levyjen pienestä etäisyydestä johtuen kosteus tai jää lisää merkittävästi aerodynaamista vastusta. Jäätymisen sattuessa on välttämätöntä estää tuleva ilmavirta levyjen lämmittämiseksi.

Levyrekuperaattorien edut ovat seuraavat:

• halpa;
• pitkä käyttöikä;
• pitkä aika ennaltaehkäisevän huollon ja sen toteuttamisen helppouden välillä;
• pienet mitat ja paino.

Tämän tyyppinen rekuperaattori on yleisin asuin- ja toimistotiloissa. Sitä käytetään myös joissakin teknologisissa prosesseissa, esimerkiksi optimoimaan polttoaineen palamista uunien käytön aikana.

Rumpu tai pyörivä tyyppi

Pyörivän rekuperaattorin toimintaperiaate perustuu lämmönvaihtimen pyörittämiseen, jonka sisällä on korkean lämpökapasiteetin omaavaa aallotettua metallia. Vuorovaikutuksen seurauksena lähtevän virtauksen kanssa rumpusektori lämpenee, mikä myöhemmin luovuttaa lämpöä sisääntulevaan ilmaan.

Pyörivän rekuperaattorin hienosilmäinen lämmönvaihdin on herkkä tukkeutumaan, joten hienosuodattimien laadukkaaseen toimintaan on kiinnitettävä erityistä huomiota

Pyörivien rekuperaattorien edut ovat seuraavat:

• melko korkea hyötysuhde verrattuna kilpaileviin tyyppeihin;
• suuren kosteusmäärän palauttaminen, joka jää kondenssiveden muodossa rummulle ja haihtuu joutuessaan kosketuksiin tulevan kuivan ilman kanssa.

Tämän tyyppistä rekuperaattoria käytetään harvemmin asuinrakennuksissa asuntojen tai mökkien ilmanvaihtoon. Sitä käytetään usein suurissa kattilahuoneissa lämmön palauttamiseksi uuneihin tai suuriin teollisuus- tai liiketiloihin.

Tämän tyyppisillä laitteilla on kuitenkin merkittäviä haittoja:

• suhteellisen monimutkainen rakenne liikkuvilla osilla, mukaan lukien sähkömoottori, rumpu ja hihnakäyttö, joka vaatii jatkuvaa huoltoa;
• lisääntynyt melutaso.

Joskus tämän tyyppisissä laitteissa voit kohdata termin "regeneratiivinen lämmönvaihdin", joka on oikeampi kuin "rekuperaattori". Tosiasia on, että pieni osa poistoilmasta pääsee takaisin rummun löysästi sovittamisen vuoksi rakenteen runkoon.

Tämä asettaa lisärajoituksia mahdollisuudelle käyttää tämäntyyppisiä laitteita. Esimerkiksi lämmitysuunien saastunutta ilmaa ei voida käyttää jäähdytysnesteenä.

Putki- ja kotelojärjestelmä

Putkimainen rekuperaattori koostuu järjestelmästä ohutseinäisiä, halkaisijaltaan pieniä putkia, jotka sijaitsevat eristetyssä kotelossa, jonka läpi virtaa ulkoilmaa. Kotelo poistaa huoneesta lämpimän ilman, joka lämmittää sisään tulevan virtauksen.

Lämmin ilma on poistettava kotelon kautta, ei putkijärjestelmän kautta, koska kondenssivettä on mahdotonta poistaa niistä

Putkimaisten rekuperaattorien tärkeimmät edut ovat seuraavat:

• korkea hyötysuhde jäähdytysnesteen ja tuloilman vastavirtaperiaatteen ansiosta;
• suunnittelun yksinkertaisuus ja liikkuvien osien puuttuminen takaavat alhaiset melutasot ja vaativat harvoin huoltoa;
• pitkä käyttöikä;
• pienin poikkileikkaus kaikentyyppisistä palautuslaitteista.

Tämän tyyppisten laitteiden putket käyttävät joko kevytmetallia tai harvemmin polymeeriä. Nämä materiaalit eivät ole hygroskooppisia, joten virtauslämpötilojen merkittävällä erolla koteloon voi muodostua voimakasta kondensaatiota, joka vaatii rakentavan ratkaisun sen poistamiseen.Toinen haittapuoli on se, että metallitäytteen paino on pienistä mitoistaan ​​huolimatta.

Putkimaisen rekuperaattorin suunnittelun yksinkertaisuus tekee tämän tyyppisestä laitteesta suositun itsetuotantoon. Ulkovaipana käytetään yleensä muoviputkia ilmakanaville, jotka on eristetty polyuretaanivaahtokuorella.

Välijäähdytysnesteellä varustettu laite

Joskus tulo- ja poistoilmakanavat sijaitsevat tietyllä etäisyydellä toisistaan. Tämä tilanne voi johtua rakennuksen teknisistä ominaisuuksista tai ilmavirtojen luotettavaa erottamista koskevista saniteettivaatimuksista.

Tässä tapauksessa käytetään välijäähdytysnestettä, joka kiertää ilmakanavien välillä eristetyn putkilinjan kautta. Lämpöenergian siirtoväliaineena käytetään vettä tai vesi-glykoliliuosta, jonka kierto varmistetaan toiminnalla lämpöpumppu.

Välijäähdytysnesteellä varustettu rekuperaattori on tilava ja kallis laite, jonka käyttö on taloudellisesti perusteltua suuriin tiloihin

Jos on mahdollista käyttää muun tyyppistä rekuperaattoria, on parempi olla käyttämättä järjestelmää, jossa on välijäähdytysneste, koska sillä on seuraavat merkittävät haitat:

• alhainen tehokkuus verrattuna muuntyyppisiin laitteisiin, joten tällaisia ​​laitteita ei käytetä pienissä huoneissa, joissa on alhainen ilmavirta;
• koko järjestelmän merkittävä tilavuus ja paino;
• ylimääräisen sähköpumpun tarve nesteen kierrättämiseksi;
• lisääntynyt melu pumpusta.

Tässä järjestelmässä on muunnelma, kun lämmönvaihtonesteen pakkokierron sijaan käytetään väliainetta, jolla on alhainen kiehumispiste, kuten freonia.Tässä tapauksessa liike ääriviivaa pitkin on mahdollista luonnollisesti, mutta vain jos tuloilmakanava sijaitsee poistoilmakanavan yläpuolella.

Tällainen järjestelmä ei vaadi ylimääräisiä energiakustannuksia, vaan toimii vain lämmitykseen, kun lämpötilaero on merkittävä. Lisäksi on tarpeen hienosäätää pistettä, jossa lämmönvaihtonesteen aggregaatiotila muuttuu, mikä voidaan saavuttaa luomalla vaadittu paine tai tietty kemiallinen koostumus.

Tärkeimmät tekniset parametrit

Kun tiedät ilmanvaihtojärjestelmän vaaditun suorituskyvyn ja rekuperaattorin lämmönvaihdon tehokkuuden, on helppo laskea säästöjä huoneen ilmalämmityksessä tietyissä ilmasto-olosuhteissa. Vertaamalla mahdollisia hyötyjä järjestelmän hankinta- ja ylläpitokustannuksiin, voit järkevästi valita rekuperaattorin tai tavallisen ilmanlämmittimen.

Laitevalmistajat tarjoavat usein mallisarjan, jossa saman toiminnallisilla ilmanvaihtokoneilla on eroja ilmanvaihtotilavuudeltaan. Asuintiloissa tämä parametri on laskettava taulukon 9.1 mukaisesti. SP 54.13330.2016

Tehokkuus

Rekuperaattorin hyötysuhteella tarkoitetaan lämmönsiirron tehokkuutta, joka lasketaan seuraavalla kaavalla:

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

Jossa:

• T_P – huoneeseen tulevan ilman lämpötila;
• T_n – ulkoilman lämpötila;
• T_V - huoneen ilman lämpötila.

Suurin tehokkuusarvo vakiona ilman virtausnopeus ja tietty lämpötilajärjestelmä on ilmoitettu laitteen teknisissä asiakirjoissa. Sen todellinen luku on hieman pienempi.

Kun kyseessä on levy- tai putkirekuperaattorin itsevalmistus, sinun on noudatettava seuraavia sääntöjä, jotta saavutetaan mahdollisimman suuri lämmönsiirtotehokkuus:

• Paras lämmönsiirto saadaan aikaan vastavirtauslaitteilla, sitten ristivirtauslaitteilla ja vähiten molempien virtausten yksisuuntaisella liikkeellä.
• Lämmönsiirron intensiteetti riippuu virtauksia erottavien seinien materiaalista ja paksuudesta sekä laitteen sisällä olevan ilman kestosta.

Kun tiedät rekuperaattorin tehokkuuden, voit laskea sen energiatehokkuuden ulko- ja sisäilman eri lämpötiloissa:

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

missä P (m³/tunti) – ilmavirtaus.

Rekuperaattorin tehokkuuden laskeminen rahallisesti ja vertailu sen hankinta- ja asennuskustannuksiin kaksikerroksiseen mökkiin, jonka kokonaispinta-ala on 270 m2, osoittaa tällaisen järjestelmän asennuksen toteutettavuuden

Korkean hyötysuhteen omaavien rekuperaattorien hinta on melko korkea, niillä on monimutkainen rakenne ja merkittävät mitat. Joskus voit kiertää nämä ongelmat asentamalla useita yksinkertaisempia laitteita siten, että tuleva ilma kulkee niiden läpi peräkkäin.

Ilmanvaihtojärjestelmän suorituskyky

Läpi kulkevan ilman tilavuus määräytyy staattisen paineen mukaan, joka riippuu tuulettimen tehosta ja tärkeimmistä aerodynaamista vastusta luovista komponenteista. Sen tarkka laskeminen on pääsääntöisesti mahdotonta matemaattisen mallin monimutkaisuuden vuoksi, joten kokeellisia tutkimuksia tehdään standardinmukaisille monoblock-rakenteille ja komponentit valitaan yksittäisille laitteille.

Puhaltimen teho on valittava ottaen huomioon minkä tahansa tyyppisten asennettujen lämmönvaihtimien teho, joka on ilmoitettu teknisissä asiakirjoissa suositeltuna virtausnopeudena tai laitteen ohittaman ilmamääränä aikayksikköä kohti. Pääsääntöisesti sallittu ilmannopeus laitteen sisällä ei ylitä 2 m/s.

Muuten suurilla nopeuksilla rekuperaattorin kapeissa elementeissä tapahtuu jyrkkä aerodynaaminen vastuksen kasvu. Tämä johtaa tarpeettomiin energiakustannuksiin, tehottoman ulkoilman lämmittämiseen ja puhaltimen käyttöiän lyhenemiseen.

Kaavio painehäviöstä ilmavirtausnopeuden funktiona useille korkean suorituskyvyn rekuperaattorimalleille osoittaa epälineaarisen vastuksen kasvun, joten on välttämätöntä noudattaa laitteen teknisissä asiakirjoissa ilmoitettuja suositeltua ilmanvaihtotilavuutta koskevia vaatimuksia.

Ilmavirran suunnan muuttaminen lisää aerodynaamista vastusta. Siksi sisäilmakanavan geometriaa mallinnettaessa on toivottavaa minimoida putken kierrosten määrä 90 astetta. Ilmanhajottimet lisäävät myös vastusta, joten on suositeltavaa olla käyttämättä monimutkaisia ​​​​kuvioita.

Likaiset suodattimet ja säleiköt häiritsevät merkittävästi virtausta, joten ne on puhdistettava tai vaihdettava säännöllisesti. Yksi tehokas tapa arvioida tukkeutumista on asentaa antureita, jotka valvovat painehäviötä suodatinta edeltävillä ja jälkeisillä alueilla.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Pyörivän ja levyrekuperaattorin toimintaperiaate:

Levytyyppisen rekuperaattorin tehokkuuden mittaaminen:

Kotitalouksien ja teollisuuden ilmanvaihtojärjestelmät, joissa on integroitu rekuperaattori, ovat osoittaneet energiatehokkuutensa sisätilojen lämmön ylläpitämisessä. Nyt on olemassa monia tarjouksia tällaisten laitteiden myynnistä ja asennuksesta sekä valmiiden ja testattujen mallien muodossa että yksittäisistä tilauksista. Voit laskea tarvittavat parametrit ja suorittaa asennuksen itse.

Jos sinulla on kysyttävää lukiessasi tietoja tai löydät materiaalissamme epätarkkuuksia, jätä kommenttisi alla olevaan lohkoon.