Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Vdihovanje svežega zraka v hladnem obdobju povzroči potrebo po segrevanju, da se zagotovi pravilna mikroklima prostorov. Za zmanjšanje stroškov električne energije se lahko uporabi oskrba in izpušni prezračevanje z rekuperacijo toplote.

Razumevanje načel njegovega dela vam bo omogočilo, da učinkovito zmanjšate toplotne izgube ob ohranjanju zadostne količine zamenjanega zraka. Poskusimo rešiti to vprašanje.

Varčevanje z energijo v prezračevalnih sistemih

V jesensko-pomladnem obdobju, ko je prezračevanje prostorov resen problem, je velika temperaturna razlika med vhodnim in notranjim zrakom. Hladni tok teče navzdol in ustvarja neugodno mikroklimo v domovih, pisarnah in na delovnih mestih ali nesprejemljiv vertikalni temperaturni gradient v skladišču.

Skupna rešitev problema je vključitev prezračevanja grelnika zraka, s pomočjo katerega se pretok segreva. Takšen sistem zahteva stroške energije, medtem ko znatna količina toplega zraka, ki gre zunaj, vodi do znatnih toplotnih izgub.

Izhod zraka na zunaj z intenzivno paro služi kot indikator pomembnih toplotnih izgub, ki jih lahko uporabimo za ogrevanje vhodnega toka.

Če so dovodni in izpušni kanali v bližini, je mogoče delno prenesti toploto odhajajočega toka na vhodni tok. To bo zmanjšalo porabo električne energije grelnika ali ga celo opustilo. Naprava za zagotavljanje izmenjave toplote med temperaturnimi tokovi plinov se imenuje rekuperator.

V topli sezoni, ko je zunanja temperatura precej višja od sobne temperature, lahko uporabite toplotni izmenjevalec za hlajenje vhodnega toka.

Enota naprave z rekuperatorjem

Notranja zgradba dovodnega in odvodnega prezračevalnega sistema z integriranim rekuperatorjem je dokaj preprosta, zato je možen njihov neodvisen nakup in namestitev po posameznih elementih. V primeru, da montaža ali samostojna montaža povzroča težave, lahko po naročilu kupite že pripravljene rešitve v obliki tipičnih enodelnih ali posameznih montažnih konstrukcij.

Tipično shemo dovodnega in izpušnega prezračevalnega sistema s toplotnim izmenjevalnikom, ki je nameščen v enem primeru, lahko po lastni presoji uporabnik dopolni z drugimi vozlišči.

Glavni elementi in njihovi parametri

Telo s toplotno in zvočno izolacijo je običajno izdelano iz jeklene pločevine. V primeru montaže na steno mora prenesti tlak, ki se pojavi pri penjenju reže okoli enote, kot tudi za preprečevanje vibracij pri delovanju ventilatorjev.

Pri porazdeljenem dovodnem in zračnem toku v različnih prostorih je na ohišje priključen kanalski sistem. Opremljen je z ventili in dušilci za distribucijo tokov.

V odsotnosti zračnih kanalov je na vstopni strani prostora nameščena rešetka ali difuzor, ki razdeli pretok zraka. Na dovodu z ulice je nameščena zunanja rešetka za dovod zraka, da se prepreči vstop ptičev, velikih žuželk in odpadkov v prezračevalni sistem.

Gibanje zraka je zagotovljeno z dvema ventilatorjema aksialnega ali centrifugalnega delovanja. V prisotnosti toplotnega izmenjevalnika naravna cirkulacija zraka v zadostni prostornini ni mogoča zaradi aerodinamičnega upora, ki ga ustvari ta enota.

Prisotnost toplotnega izmenjevalnika pomeni vgradnjo finih filtrov na vhodu obeh potokov. To je potrebno za zmanjšanje intenzivnosti zamašitve s prahom in maščobami tankih kanalov izmenjevalnika toplote. V nasprotnem primeru bo treba za polno delovanje sistema povečati pogostost preventivnega vzdrževanja.

Fini filtri morajo biti občasno spremenjeni ali očiščeni. V nasprotnem primeru bo povečana odpornost na pretok zraka povzročila propad ventilatorjev.

En ali več rekuperatorjev zasede glavno prostornino napajalne in izpušne naprave. Nameščeni so v središču konstrukcije.

V primeru hudih zmrzali, ki so značilni za območje, in nezadostne učinkovitosti izmenjevalnika toplote za ogrevanje zunanjega zraka, je možno dodatno namestiti grelnik. Prav tako po potrebi namestite vlažilnik, ionizator in druge naprave, da ustvarite ugodno klimo v prostoru.

Sodobni modeli vključujejo elektronsko krmilno enoto. Zapletene spremembe imajo funkcije programiranja načinov delovanja, odvisno od fizikalnih parametrov zračnega okolja. Zunanje plošče imajo privlačen videz, zato se lahko dobro vpišejo v vsako notranjost prostora.

Reševanje problema kondenzacije

Hlajenje vhodnega zraka iz prostora ustvarja predpogoje za odvajanje vlage in nastajanje kondenzata. V primeru visoke stopnje pretoka večina nima časa za kopičenje v rekuperatorju in gre ven. Pri počasnem gibanju zraka ostane pomemben del vode v notranjosti naprave. Zato je potrebno zagotoviti zbiranje vlage in njen umik izven ohišja napajalnega in izpušnega sistema.

Elementarna naprava za zbiranje in odvajanje kondenzata je paleta, ki se nahaja pod toplotnim izmenjevalnikom z naklonom proti odtočni odprtini

Odstranjevanje vlage v zaprti posodi. Namesti se samo v zaprtih prostorih, da se prepreči zamrznitev odtočnih kanalov pri temperaturah pod ničlo. Ni algoritma za zanesljiv izračun količine vode, ki nastane pri uporabi sistemov z izmenjevalnikom toplote, zato jo določimo eksperimentalno.

Ponovna uporaba kondenzata za vlaženje zraka je nezaželena, saj voda absorbira veliko onesnaževalcev, kot so človeški znoj, vonjave itd.

Možno je bistveno zmanjšati količino kondenzata in se izogniti težavam, ki so povezane z njegovim videzom, z organizacijo ločenega izpušnega sistema iz kopalnice in kuhinje. V teh prostorih ima zrak najvišjo vlažnost. Če obstaja več izpušnih sistemov, je treba izmenjavo zraka med tehničnimi in stanovanjskimi območji omejiti z namestitvijo povratnih ventilov.

V primeru hlajenja izhodnega pretoka zraka na negativne temperature v izmenjevalniku toplote, kondenzat vstopi v zmrzal, kar povzroči zmanjšanje živega preseka toka in posledično zmanjšanje volumna ali popolno prenehanje prezračevanja.

Za občasno ali enkratno odtaljevanje izmenjevalnika toplote namestite obvod - obvodni kanal za premik svežega zraka. Pri prehodu toka, da obide napravo, preneha prenos toplote, se toplotni izmenjevalec segreje in led postane tekoč. Voda teče v zbiralnik za kondenzat ali izhlapi.

Načelo obvodne naprave je preprosto, zato, če obstaja nevarnost nastanka ledu, je priporočljivo, da se zagotovi takšna rešitev, saj je ogrevanje izmenjevalnika toplote na druge načine zapleteno in trajno.

Ko pretok teče skozi obvod, ne pride do segrevanja dovodnega zraka skozi prenosnik toplote. Ko aktivirate ta način, morate samodejno vklopiti grelec.

Značilnosti različnih vrst rekuperatorjev

Obstaja več strukturno različnih možnosti za izvedbo prenosa toplote med hladnim in ogrevanim zrakom. Vsak od njih ima svoje posebnosti, ki določajo glavni namen za vsak tip izmenjevalnika toplote.

Lamelarni rekuperator s križnim tokom

Konstrukcija ploščnega toplotnega izmenjevalnika temelji na tankostenskih panelih, ki so izmenično povezani tako, da izmenično prehajajo med njimi različni temperaturni tokovi pod kotom 90 stopinj. Ena od sprememb tega modela je naprava z ogrnjenimi kanali za prehod zraka. Ima višji koeficient toplotne prehodnosti.

Alternativni prehod toplega in hladnega zraka skozi plošče se doseže z upogibanjem robov plošč in zatesnitvijo spojev s poliestrsko smolo.

Plošče za prenos toplote so lahko izdelane iz različnih materialov:

  • baker, medenina in zlitine na osnovi aluminija imajo dobro toplotno prevodnost in niso predmet rje;
  • plastični material iz hidrofobnega polimernega materiala z visokim koeficientom toplotne prevodnosti majhne teže;
  • higroskopična celuloza omogoča, da kondenzat prodre skozi ploščo in nazaj v prostor.

Pomanjkljivost je možnost kondenzacije pri nizkih temperaturah. Zaradi majhne razdalje med ploščama se vlaga ali zmrzovanje bistveno poveča aerodinamični upor. V primeru zamrznitve je potrebno izklopiti dovod zraka za ogrevanje plošč.

Prednosti ploščnih prenosnikov toplote so:

  • nizki stroški;
  • dolga življenjska doba;
  • dolgo obdobje med preventivnim vzdrževanjem in enostavnim izvajanjem;
  • majhne dimenzije in teža.

Ta tip izmenjevalnika toplote je najpogostejši za stanovanjske in pisarniške prostore. Uporablja se tudi v nekaterih tehnoloških postopkih, na primer za optimizacijo izgorevanja goriva med delovanjem peči.

Boben ali rotacijski tip

Načelo delovanja rotacijskega toplotnega izmenjevalnika temelji na rotaciji toplotnega izmenjevalnika, znotraj katerega so plasti valovite kovine z visoko toplotno zmogljivostjo. Zaradi interakcije z izhodnim tokom se sektor bobna segreje, kar nato sprosti toploto do vhodnega zraka.

Toplotni izmenjevalec toplote rotorskega toplotnega izmenjevalnika je nagnjen k zamašitvi, zato morate posebno pozornost posvetiti visokokakovostnemu delovanju finih filtrov.

Prednost rotacijskih izmenjevalnikov toplote je naslednja:

  • precej visoka učinkovitost v primerjavi s konkurenčnimi tipi;
  • vrnitev velike količine vlage, ki ostane v obliki kondenzata na bobnu in izpari pri stiku z vhodnim suhim zrakom.

Ta tip izmenjevalnika toplote se manj pogosto uporablja za stanovanjske stavbe s prezračevanjem stanovanja ali koče. Pogosto se uporablja v velikih kotlovnicah za vračanje toplote v peči ali za velike industrijske ali komercialne prostore za zabavo.

Vendar pa ima ta vrsta naprave pomembne pomanjkljivosti:

  • relativno kompleksna zasnova s prisotnostjo gibljivih delov, vključno z elektromotorjem, bobnom in jermenskim pogonom, ki zahteva stalno vzdrževanje;
  • zvišana raven hrupa.

Včasih lahko za naprave tega tipa naletimo na izraz »regenerativni toplotni izmenjevalnik«, ki je pravilnejši kot »rekuperator«. Dejstvo je, da se manjši del odhajajočega zraka vrne zaradi ohlapnega prileganja bobna na telo konstrukcije.

To pomeni dodatne omejitve glede možnosti uporabe tovrstnih naprav. Na primer, onesnažen zrak iz ogrevalnih peči se ne more uporabljati kot hladilno sredstvo.

Sistem na osnovi cevi in ohišij

Cevasti toplotni izmenjevalec je sestavljen iz tankostenskih cevi majhnega premera, ki so razporejene v toplotno izoliranem ohišju, skozi katerega teče zunanji zrak. Na ohišju se proizvaja topla zračna masa iz prostora, ki ogreje vhodni tok.

Izhod toplega zraka mora biti izveden natančno na ohišju in ne skozi cevni sistem, ker je iz njih nemogoče odstraniti kondenzat.

Glavne prednosti cevnih toplotnih izmenjevalcev so:

  • visoka učinkovitost, zahvaljujoč načelu protitoka gibanja hladilnega sredstva in vhodnega zraka;
  • enostavnost zasnove in odsotnost gibljivih delov zagotavlja nizke ravni hrupa in redko potrebo po vzdrževanju;
  • dolga življenjska doba;
  • najmanjši del med vsemi vrstami naprav za obnovitev.

Cevi za napravo te vrste uporabljajo kovinsko zlitino ali, redkeje, polimer. Ti materiali niso higroskopični, zato je s pomembno razliko v temperaturah tokov možno tvorjenje intenzivnega kondenzata v ohišju, kar zahteva konstruktivno rešitev za njegovo odstranitev. Druga pomanjkljivost je, da ima kovinsko polnilo kljub svoji majhnosti veliko težo.

Zaradi enostavnosti oblikovanja cevastega rekuperatorja je ta tip naprave priljubljen za lastno izdelavo. Kot zunanje ohišje se običajno uporabljajo plastične cevi za zračne kanale, izolirane s poliuretanskimi lupinami.

Vmesna naprava za hladilno sredstvo

Včasih so vodovi za dovod in odvod zraka na oddaljenosti drug od drugega. To se lahko zgodi zaradi tehnoloških značilnosti stavbe ali sanitarnih zahtev za zanesljivo ločevanje pretoka zraka.

V tem primeru uporabite vmesno hladilno sredstvo, ki kroži med kanali skozi izolirano cev. Kot medij za prenos toplotne energije z uporabo vode ali vode-glikolne raztopine, katere kroženje zagotavlja delovanje toplotne črpalke.

Toplotni izmenjevalec z vmesnim hladilnim sredstvom je velika in draga naprava, katere uporaba je ekonomsko upravičena za prostore z velikimi površinami

V primeru, da obstaja možnost uporabe drugega tipa toplotnega izmenjevalnika, je bolje uporabiti sistem z vmesnim toplotnim nosilcem, saj ima naslednje pomembne pomanjkljivosti:

  • nizka učinkovitost v primerjavi z drugimi vrstami naprav, zato se takšne naprave ne uporabljajo za manjše prostore z nizkim pretokom zraka;
  • pomemben obseg in teža celotnega sistema;
  • potrebo po dodatni električni črpalki za kroženje tekočine;
  • povečan hrup črpalke.

Ta sistem je spremenjen, kadar se namesto prisilne cirkulacije tekočine za izmenjavo toplote uporabi medij z nizkim vreliščem, na primer freon. V tem primeru je gibanje po konturi možno na naraven način, vendar le, če je sesalni kanal nad izpušnim kanalom.

Takšen sistem ne zahteva dodatnih stroškov za energijo, vendar deluje na ogrevanje le s pomembno temperaturno razliko. Poleg tega je treba natančno nastaviti točko spremembe agregatnega stanja tekočine za izmenjavo toplote, ki jo lahko izvedemo z ustvarjanjem želenega tlaka ali specifične kemične sestave.

Glavni tehnični parametri

Zavedajoč se zahtevane zmogljivosti prezračevalnega sistema in učinkovitosti izmenjave toplote izmenjevalnika toplote, je enostavno izračunati prihranke pri segrevanju zraka za prostor v posebnih klimatskih pogojih. S primerjavo potencialnih koristi s stroški nakupa in vzdrževanja sistema lahko upravičeno izberete toplotni izmenjevalec ali standardni grelec.

Proizvajalci opreme pogosto ponujajo modelsko linijo, pri kateri se ventilacijske enote s podobno funkcionalnostjo razlikujejo po prostornini izmenjave zraka. Za stanovanjske prostore je treba ta parameter izračunati v skladu s tabelo 9.1. SP 54.13330.2016

Koeficient učinkovitosti

Pod učinkovitost toplotnega izmenjevalnika razumeti učinkovitost prenosa toplote, ki se izračuna po naslednji formuli:

K = (T p - T n ) / (T v - T n )

V kateri:

  • T p - temperatura vhodnega zraka v prostoru;
  • T n - zunanja temperatura;
  • T in - temperatura zraka v prostoru.

Največja vrednost učinkovitosti pri nazivnem pretoku zraka in določenem temperaturnem načinu je navedena v tehnični dokumentaciji naprave. Njegova prava številka bo malo manj.

V primeru neodvisne izdelave ploščnega ali cevnega izmenjevalnika toplote, da bi dosegli maksimalno učinkovitost prenosa toplote, je treba upoštevati naslednja pravila:

  • Najboljši prenos toplote omogočajo protitočne naprave, nato navzkrižne tokove, najmanj pa enosmerno gibanje obeh tokov.
  • Intenzivnost prenosa toplote je odvisna od materiala in debeline stene, ki ločuje tokove, kot tudi od trajanja zraka znotraj naprave.

Poznavanje učinkovitosti toplotnega izmenjevalnika omogoča izračun energetske učinkovitosti pri različnih temperaturah zunanjega in notranjega zraka:

E (W) = 0, 36 x P x K x (T v - T n )

kjer je P (m 3 / ura) pretok zraka.

Izračun učinkovitosti toplotnega izmenjevalnika v denarnem smislu in primerjava s stroški njegove pridobitve in namestitve za dvonadstropno kočo s skupno površino 270 m2 kaže izvedljivost namestitve takšnega sistema.

Stroški visoko zmogljivih izmenjevalnikov toplote so precej visoki, imajo kompleksno strukturo in veliko velikost. Včasih lahko te težave odpravite tako, da namestite nekaj enostavnejših naprav, tako da vhodni zrak zaporedno prehaja skozi njih.

Zmogljivost prezračevalnega sistema

Prostorninski pretok zraka je določen s statičnim tlakom, ki je odvisen od moči ventilatorja in glavnih komponent, ki ustvarjajo aerodinamični upor. Njegov pravilen izračun je praviloma nemogoč zaradi kompleksnosti matematičnega modela, zato se eksperimentalne študije izvajajo za tipične enodelne strukture, komponente pa so izbrane za posamezne naprave.

Moč ventilatorja je treba izbrati ob upoštevanju pretoka vseh vrst vgrajenih izmenjevalnikov toplote, kar je v tehnični dokumentaciji navedeno kot priporočena stopnja pretoka ali količina zraka, ki jo naprava prenaša na enoto časa. Praviloma dovoljena hitrost zraka v notranjosti naprave ne presega 2 m / s.

V nasprotnem primeru pri velikih hitrostih v ozkih elementih toplotnega izmenjevalnika pride do močnega povečanja aerodinamičnega upora. To povzroča nepotrebne stroške energije, neučinkovito segrevanje zunanjega zraka in skrajšanje življenjske dobe ventilatorjev.

Graf o izgubi tlaka v primerjavi s pretokom zraka za več modelov toplotnega izmenjevalnika z veliko zmogljivostjo kaže nelinearno povečanje odpornosti, zato je treba upoštevati zahteve za priporočeno prostornino izmenjave zraka, navedeno v tehnični dokumentaciji naprave.

Spreminjanje smeri pretoka zraka ustvarja dodaten aerodinamični upor. Zato je pri modeliranju geometrije kanala v prostoru zaželeno zmanjšati število obratov cevi za 90 stopinj. Tudi zračni difuzorji povečujejo odpornost, zato je priporočljivo, da ne uporabljate elementov s kompleksnim vzorcem.

Kontaminirani filtri in rešetke povzročajo precejšnje motnje v pretoku, zato jih je treba občasno očistiti ali zamenjati. Eden od učinkovitih načinov za oceno odpadkov je namestitev senzorjev, ki spremljajo padec tlaka v odsekih do filtra in za njim.

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Načelo delovanja rotacijskega in ploščnega toplotnega izmenjevalnika:

Merjenje učinkovitosti ploščnega toplotnega izmenjevalnika:

Domači in industrijski prezračevalni sistemi z integriranim rekuperatorjem so dokazali svojo energetsko učinkovitost pri ohranjanju notranje toplote. Zdaj obstaja veliko predlogov za prodajo in namestitev takšnih naprav v obliki ready-made in preizkušenih modelov, kot tudi za posamezna naročila. Zahtevane parametre lahko izračunate in izvedete sami.

Če med branjem informacij obstajajo vprašanja ali če v našem gradivu najdete netočnosti, prosim pustite svoje pripombe v spodnjem polju.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija: