Принципът на възстановяване. Вентилация с възстановяване на топлината

Във връзка с нарастването на тарифите за първични енергийни ресурси възстановяването става по-актуално от всякога. Следните видове топлообменници обикновено се използват във климатични камери с рекуперация на топлина:

пластинчат или топлообменник с напречен поток;
ротационен топлообменник;
рекуператори с междинен топлоносител;
Топлинна помпа;
рекуператор от камерен тип;
рекуператор с топлинни тръби.

Принцип на действие

Принципът на работа на всеки топлообменник във климатичните камери е следният. Той осигурява топлообмен (в някои модели - и студен обмен, както и обмен на влага) между потоците на захранващия и изходящия въздух. Топлообменният процес може да протича непрекъснато - през стените на топлообменника, с помощта на фреон или междинен топлоносител. Топлообменът може да бъде и периодичен, както при ротационен и камерен топлообменник. В резултат на това изтегленият изтеглен въздух се охлажда, като по този начин загрява пресния въздух. захранващ въздух. Процесът на обмен на студ в някои модели рекуператори се извършва през топлия сезон и ви позволява да намалите разходите за енергия за климатичните системи поради известно охлаждане на подавания въздух в помещението. Обменът на влага се извършва между изходящия и захранващия въздушен поток, което ви позволява да поддържате комфортна за човек влажност през цялата година, без да използвате допълнителни устройства - овлажнители и други.

Пластинчат или напречен топлообменник.

Топлопроводимите плочи на рекуперативната повърхност са изработени от тънко метално (материал - алуминий, мед, неръждаема стомана) фолио или ултратънък картон, пластмаса, хигроскопична целулоза. Потокът от захранващ и отработен въздух се движи през много малки канали, образувани от тези топлопроводими плочи, в противоточен модел. Контактът и смесването на потоци, тяхното замърсяване са практически изключени. В конструкцията на топлообменника няма движещи се части. Коефициент на полезно действие 50-80%. Влагата може да кондензира върху повърхността на плочите в топлообменник от метално фолио поради разликата в температурата на въздушните потоци. През топлия сезон трябва да се отклони към канализационната система на сградата чрез специално оборудван дренажен тръбопровод. При студено време има опасност от замръзване на тази влага в топлообменника и неговото механично увреждане (размразяване). Освен това образуваният лед значително намалява ефективността на топлообменника. Следователно топлообменниците с метални топлопроводими плочи изискват по време на работа през студения сезон периодично размразяване с поток от топъл отработен въздух или използването на допълнителен воден или електрически нагревател за въздух. В този случай захранващият въздух или не се подава изобщо, или се подава в помещението, заобикаляйки топлообменника през допълнителен клапан (байпас). Времето за размразяване е средно от 5 до 25 минути. Топлообменникът с топлопроводими плочи от ултратънък картон и пластмаса не подлежи на замръзване, тъй като обменът на влага също се осъществява чрез тези материали, но има друг недостатък - не може да се използва за вентилация на помещения с висока влажност, за да да ги изсушите. Пластинчатият топлообменник може да се монтира в захранващата и изпускателната система както във вертикално, така и в хоризонтално положение, в зависимост от изискванията за размерите на вентилационната камера. Пластинчатите топлообменници са най-често срещаните поради тяхната относителна простота на дизайн и ниска цена.

Ротационен рекуператор.

Този тип е вторият най-разпространен след ламеларния. Топлината от един въздушен поток към друг се прехвърля през цилиндричен кух барабан, въртящ се между изпускателната и захранващата секции, наречен ротор. Вътрешният обем на ротора е запълнен с плътно натъпкано метално фолио или тел, което играе ролята на въртяща се топлообменна повърхност. Материалът на фолиото или телта е същият като този на пластинчатия топлообменник - мед, алуминий или неръждаема стомана. Роторът има хоризонтална ос на въртене на задвижващия вал, завъртян от електродвигател със стъпково или инверторно регулиране. Моторът може да се използва за управление на процеса на възстановяване. Коефициент на полезно действие 75-90%. Ефективността на рекуператора зависи от температурите на потоците, тяхната скорост и скоростта на ротора. Чрез промяна на скоростта на ротора можете да промените ефективността. Изключва се замръзване на влага в ротора, но не може напълно да се изключи смесването на потоците, взаимното им замърсяване и пренасянето на миризми, тъй като потоците са в пряк контакт един с друг. Възможно е смесване до 3%. Ротационните топлообменници не изискват големи количества електроенергия, те ви позволяват да изсушите въздуха в помещения с висока влажност. Дизайнът на ротационните топлообменници е по-сложен от пластинчатите топлообменници и тяхната цена и експлоатационни разходи са по-високи. Въпреки това климатичните камери с ротационни топлообменници са много популярни поради високата си ефективност.

Рекуператори с междинен топлоносител.

Охлаждащата течност обикновено е вода или водни разтворигликоли. Такъв топлообменник се състои от два топлообменника, свързани помежду си с тръбопроводи с циркулационна помпа и фитинги. Един от топлообменниците е поставен в канал с изходящ въздушен поток и получава топлина от него. Топлината се пренася през топлоносителя с помощта на помпа и тръби към друг топлообменник, разположен в тръбопровода за подаване на въздух. Подаваният въздух абсорбира тази топлина и се нагрява. Смесването на потоците в този случай е напълно изключено, но поради наличието на междинен топлоносител коефициентът на полезно действие на този тип рекуператори е сравнително нисък и възлиза на 45-55%. Ефективността може да бъде повлияна от помпата, влияейки върху скоростта на охлаждащата течност. Основното предимство и разлика между топлообменник с междинен топлоносител и топлообменник с топлинна тръба е, че топлообменниците в изпускателния и захранващия блок могат да бъдат разположени на разстояние един от друг. Монтажната позиция на топлообменниците, помпата и тръбопроводите може да бъде вертикална или хоризонтална.

Топлинна помпа.

Сравнително наскоро се появи интересен тип топлообменник с междинна охлаждаща течност - т.нар. термодинамичен топлообменник, в който се играе ролята на течни топлообменници, тръби и помпа хладилникработещи в режим термопомпа. Това е един вид комбинация от топлообменник и термопомпа. Състои се от два фреонови топлообменника - изпарител-въздухоохладител и кондензатор, тръбопроводи, термостатен разширителен вентил, компресор и 4-пътен вентил. Топлообменниците са разположени в каналите за подаване и отработен въздух, компресорът е необходим, за да се осигури циркулацията на фреон, а вентилът превключва потоците на хладилния агент в зависимост от сезона и ви позволява да прехвърляте топлина от изходящия въздух към подавания въздух и обратно. В същото време захранващата и изпускателната система може да се състои от няколко захранващи и един изпускателен блок с по-висок капацитет, комбинирани от една хладилна верига. В същото време възможностите на системата позволяват едновременно работа на няколко климатични камери в различни режими (отопление/охлаждане). Коефициентът на преобразуване на термопомпата COP може да достигне стойности от 4,5-6,5.

Рекуператор с топлинни тръби.

Според принципа на работа топлообменник с топлинни тръби е подобен на топлообменник с междинен топлоносител. Единствената разлика е, че във въздушните потоци не се поставят топлообменници, а така наречените топлинни тръби или по-точно термосифони. Конструктивно това са херметически затворени участъци от медна оребрена тръба, напълнена отвътре със специално подбран нискокипящ фреон. Единият край на тръбата в изпускателния поток се нагрява, фреонът кипи на това място и пренася топлината, получена от въздуха, към другия край на тръбата, издухан от потока захранващ въздух. Тук фреонът вътре в тръбата кондензира и предава топлина на въздуха, който се нагрява. Взаимното смесване на потоци, тяхното замърсяване и пренасяне на миризми са напълно изключени. Няма подвижни елементи, тръбите се поставят в потоците само вертикално или под лек наклон, така че фреонът да се движи вътре в тръбите от студения край към горещия край поради гравитацията. Коефициент на полезно действие 50-70%. Важно условие за осигуряване на функционирането на неговата работа: въздуховодите, в които са монтирани термосифоните, трябва да са разположени вертикално един над друг.

Камерен тип рекуператор.

Вътрешният обем (камера) на такъв топлообменник е разделен на две половини с амортисьор. Амортисьорът се движи от време на време, като по този начин променя посоката на движение на изходящия и подавания въздушен поток. Отработеният въздух загрява едната половина на камерата, след което клапата насочва потока захранващ въздух тук и той се нагрява от нагрятите стени на камерата. Този процес се повтаря периодично. Коефициентът на полезно действие достига 70-80%. Но в дизайна има движещи се части и следователно има голяма вероятност от взаимно смесване, замърсяване на потоците и пренасяне на миризми.

Изчисляване на ефективността на рекуператора.

AT технически спецификациирекуперативните вентилационни агрегати на много производители като правило дават две стойности на коефициента на възстановяване - по температура на въздуха и неговата енталпия. Изчисляването на ефективността на топлообменника може да се извърши чрез температура или въздушна енталпия. Изчислението по температура взема предвид привидното топлосъдържание на въздуха, а по енталпия се взема предвид и съдържанието на влага във въздуха (неговата относителна влажност). Изчисляването на енталпията се счита за по-точно. За изчислението са необходими първоначални данни. Получават се чрез измерване на температурата и влажността на въздуха на три места: на закрито (където вентилационният агрегат осигурява въздухообмен), на открито и в сечението на решетката за подаване на въздух (откъдето в помещението постъпва обработеният външен въздух). Формулата за изчисляване на ефективността на оползотворяване на топлина по температура е следната:

Kt = (T4 – T1) / (T2 – T1), където

Kt– коефициент на ефективност на топлообменника по температура;
T1– температура на външния въздух, oC;
Т2е температурата на изходящия въздух (т.е. въздуха в помещението), °C;
Т4– температура на подавания въздух, oC.

Енталпията на въздуха е топлинното съдържание на въздуха, т.е. количеството топлина, съдържащо се в него, отнесено към 1 kg сух въздух. Енталпията се определя с документ за самоличностдиаграми на състоянието на влажния въздух, поставяйки върху него точки, съответстващи на измерената температура и влажност в помещението, на открито и подавания въздух. Формулата за изчисляване на ефективността на възстановяване на енталпията е следната:

Kh = (H4 - H1) / (H2 - H1), където

х– коефициент на полезно действие на топлообменника по енталпия;
H1– енталпия на външен въздух, kJ/kg;
H2– енталпия на отработения въздух (т.е. въздух в помещението), kJ/kg;
H4– енталпия на подавания въздух, kJ/kg.

Икономическата целесъобразност на използването на климатични камери с рекуперация.

Като пример, нека вземем проучване за осъществимост за използване на вентилационни модули с рекуперация в захранващи и изпускателни вентилационни системи за автокъщи.

Първоначални данни:

обект - автосалон с РЗП 2000 м2;
средната височина на помещенията е 3-6 м, състои се от две изложбени зали, офис зона и станция Поддръжка(СТО);
за приточна и смукателна вентилация на тези помещения бяха избрани вентилационни агрегати от канален тип: 1 модул с дебит на въздуха 650 m3/час и консумация на енергия 0,4 kW и 5 агрегата с дебит на въздуха 1500 m3/час и консумация на енергия от 0,83 kW.
гарантираният диапазон на външните температури на въздуха за канални инсталации е (-15…+40) °C.

За да сравним консумацията на енергия, ще изчислим мощността на канален електрически нагревател за въздух, който е необходим за отопление на външния въздух през студения сезон в традиционен захранващ блок (състоящ се от възвратен клапан, канален филтър, вентилатор и електрически въздух нагревател) с дебит на въздуха съответно 650 и 1500 m3/h. В същото време цената на електроенергията се приема на 5 рубли за 1 kWh.

Външният въздух трябва да се затопли от -15 до +20°C.

Изчисляването на мощността на електрическия въздухонагревател се извършва съгласно уравнението на топлинния баланс:

Qn \u003d G * Cp * T, W, където:

Qn– мощност на въздухонагревателя, W;
Ж- масов въздушен поток през въздухонагревателя, kg/s;
сре специфичният изобарен топлинен капацитет на въздуха. Cp = 1000kJ/kg*K;
T- разликата между температурите на въздуха на изхода на въздухонагревателя и на входа.

T \u003d 20 - (-15) \u003d 35 ° C.

1. 650 / 3600 = 0,181 m3/s

p = 1,2 kg/m3 е плътността на въздуха.

G = 0,181*1,2 = 0,217 kg/s

Qn \u003d 0, 217 * 1000 * 35 \u003d 7600 W.

2. 1500 / 3600 = 0,417 m3/s

G=0.417*1.2=0.5kg/s

Qn \u003d 0,5 * 1000 * 35 \u003d 17500 W.

По този начин използването на канални инсталации с възстановяване на топлината през студения сезон вместо традиционните, използващи електрически нагреватели за въздух, позволява да се намалят разходите за енергия със същото количество подаден въздух повече от 20 пъти и по този начин да се намалят разходите и съответно да се увеличи печалбата на автокъща. В допълнение, използването на инсталации с рекуперация позволява да се намалят финансовите разходи на потребителя за енергийни носители за отопление през студения сезон и за климатизацията им през топлия сезон с около 50%.

За по-голяма яснота ще направим сравнителен финансов анализ на потреблението на енергия от системите за захранване и смукателна вентилация на помещенията на автокъщата, оборудвани с рекуператори на топлина от канален тип и традиционни инсталации с електрически въздухонагреватели.

Първоначални данни:

Система 1.

Инсталации с рекуперация на топлина с дебит 650 m3/h - 1 бр. и 1500 м3/час - 5 бр.

Общата консумация на електроенергия ще бъде: 0,4 + 5 * 0,83 = 4,55 kW * h.

Система 2.

Традиционни канални приточно-смукателни вентилационни агрегати - 1 бр. с дебит 650м3/час и 5 бр. с дебит 1500m3/час.

Общата електрическа мощност на инсталацията при 650 m3/h ще бъде:

вентилатори - 2 * 0,155 \u003d 0,31 kW * h;
автоматика и вентилни задвижвания - 0,1 kWh;
електрически нагревател за въздух - 7,6 kWh;

Общо: 8,01 kWh.

Общата електрическа мощност на инсталацията при 1500 m3/час ще бъде:

вентилатори - 2 * 0,32 \u003d 0,64 kW * час;
автоматика и вентилни задвижвания - 0,1 kWh;
електрически нагревател за въздух - 17,5 kWh.

Общо: (18,24 kW * h) * 5 \u003d 91,2 kW * h.

Общо: 91,2 + 8,01 \u003d 99,21 kWh.

Приемаме периода на използване на отоплението във вентилационните системи 150 работни дни годишно за 9 часа. Получаваме 150 * 9 = 1350 часа.

Консумацията на енергия от инсталации с рекуперация ще бъде: 4,55 * 1350 = 6142,5 kW

Оперативните разходи ще бъдат: 5 рубли * 6142,5 kW = 30712,5 рубли. или относително (на цялата зонаавтокъща 2000 m2) по отношение на 30172,5 / 2000 = 15,1 рубли / m2.

Консумацията на енергия на традиционните системи ще бъде: 99,21 * 1350 = 133933,5 kW Оперативните разходи ще бъдат: 5 рубли * 133933,5 kW = 669667,5 рубли. или относително (спрямо общата площ на автокъщата 2000 m2) израз 669667,5 / 2000 = 334,8 рубли / m2.

В къща, където вентилационната система работи добре, човек се чувства много комфортно и по-малко се разболява.

Въпреки това, за да се осигури традиционна добра вентилация, е необходимо значително да се увеличат разходите за отопление и климатизация (за поддържане на нормална температура на въздуха в къщата).

Какво е въздушен рекуператор?

Днес се използва подобрена вентилационна система с помощта на специални устройства, които могат значително да намалят топлинните загуби през зимата, когато се извлича отработен въздух и да предотвратят навлизането на топлина в къщата през лятото, когато прегрятият въздух се подава от улицата. Това устройствоНаречен въздушен рекуператор , снимка 1.

Снимка 1. Въздушен рекуператор във вентилационната система на къщата

При правилна инсталацияи работа, въздушният рекуператор е в състояние да „върне“ 2/3 от топлината, която напуска с рециклирания въздух. Всички рекуператори съдържат в структурата си филтри за почистване на подавания въздух и в зависимост от модификацията може да има различно качество на почистване.

Предимства на използването на въздушен рекуператор в обща вентилационна система:

Намалява разходите за отопление и вентилация (до 30...50%).
Комфортен микроклимат в къщата, постоянно чист въздух.
Намалява нивото на прах в къщата.
Ниски експлоатационни разходи.
Не е труден монтаж.
Оборудването е издръжливо.

Дизайн на въздушен рекуператор

Въздушният рекуператор се състои от две камери, разположени близо една до друга, снимка 2. Между камерите се осъществява топлообмен, което позволява зимно времезагрява подавания въздушен поток поради топлината на изходящия поток и обратно през лятото.

Снимка 2. електрическа схемаработа на въздушния рекуператор

Видове рекуператори

Въздушните рекуператори са от следните видове.

ламеларен;
ротационен;
вода;
покривни.

Пластинчат топлообменник

Пластинчат топлообменник представлява случаят, в който влизат и излизат тръби с правоъгълно сечение. От едната страна две тръби са в контакт, което осигурява топлообмен между тях. Вътре в тръбите има поцинковани плочи, които се нагряват, охлаждат и пренасят топлина, снимка 3. В пластинчатия топлообменник потоците захранващ и отработен въздух не се смесват.

Плочите са изработени от материал с висока топлопроводимост, като те включват:

специална пластмаса;
мед;
алуминий.

Снимка 3. Пластинчат въздушен топлообменник

Предимства на пластинчатия въздушен топлообменник :

компактен;
относително евтин;
безшумна работа;
висока производителност на устройството (ефективността е 45 ... 65%);
липса на електрическо задвижване и зависимост от електричество;
висок експлоатационен живот (практически не се счупи).

Недостатък на пластинчатия въздушен топлообменник:

През зимата, при студ, има голяма вероятност от замръзване на изпускателния механизъм.
Не се извършва обмен на влага.

снимка 4) се състои от следните основни елементи:

цилиндър;
въртящ се барабан (ротор);
кадър.

Вътре в цилиндъра има множество тънки гофрирани метални пластини (топлообменници).

Снимка 4. Ротационен топлообменник

С помощта на въртящ се барабан топлообменникът работи в два режима:

1 - преминаване на изпускателния поток от помещението;

2 - преминаване на потока захранващ въздух.

Работата на ротационния топлообменник се управлява от неговата електроника, която в зависимост от външната и вътрешната температура определя броя на оборотите и режима на работа. Така металните пластини или се нагряват, или отделят топлина.

Ротационният топлообменник може да има един или два ротора.

Предимства на ротационния топлообменник:

Устройство с висока ефективност. Ефективността достига до 87%.
През зимата устройството не замръзва.
Не изсушава въздуха. Частично връща влагата обратно в помещението.

Недостатъци на ротационния топлообменник:

Големи размери на оборудването.
Зависимост от електричество.

Област на приложение:

частен дом;
Офис помещения.
Гаражи.

Рекуператор на вода

Рекуператор на вода (рециркулация) - това е топлообменник, в който вода или антифриз служи като топлообменник, снимка 5. Този топлообменник е подобен по дизайн на традиционната отоплителна система. Топлообменната течност се нагрява от изходящия въздух, а захранващият въздух се нагрява от топлообменника.

Снимка 5. Воден рекуператор

Предимства на водния рекуператор:

Нормалният показател за ефективност на работа, ефективност - 50 ... 65%.
Възможност за инсталиране на отделните му части на различни места.

Недостатъци на водния рекуператор:

Сложен дизайн.
Не е възможен обмен на влага.
Зависимост от електричество.

е рекуператор промишлена употреба. Ефективността на този тип топлообменник е 55…68%.

Това оборудване не се използва за частни къщи и апартаменти.

Снимка 6. Въздушен рекуператор на покрива

Основни предимства:

Ниска цена.
Безпроблемна работа.
Лесна инсталация.

Рекуператор собствено производство

Ако имате желание, тогава можете да направите свой собствен рекуператор на въздух. За да направите това, можете внимателно да проучите схемите на рекуператорите, които са в интернет, и да определите основните размери на устройството.

Помислете за последователността на работа:

Изборът на материали за рекуператора.
Изработка на отделни елементи.
Производство на топлообменник.
Сглобяване на каросерията и нейната изолация.

Най-лесният начин е да направите пластинчат топлообменник.

За производството на кутията можете да използвате следните материали:

ламарина (стомана);
пластмаса;
дърво.

За да изолирате тялото, можете да използвате следните материали:

фибростъкло;
минерална вата;
стиропор.

Конев Александър Анатолиевич

В процеса на вентилация от помещението се оползотворява не само отработеният въздух, но и част от топлинната енергия. През зимата това води до увеличаване на сметките за енергия.

Намаляването на неоправданите разходи, не в ущърб на обмена на въздух, ще позволи възстановяване на топлината във вентилационни системи от централизиран и локален тип. За оползотворяване на топлинна енергия се използват различни видоветоплообменници - рекуператори.

Статията описва подробно моделите на единици, техните характеристики на дизайнапринципи на работа, предимства и недостатъци. Предоставената информация ще ви помогне при избора най-добрият вариантза подреждане вентилационна система.

В превод от латински рекуперацията означава възстановяване или обратна разписка. По отношение на реакциите на топлообмен възстановяването се характеризира като частично връщане на енергията, изразходвана за технологично действие, с цел използването й в същия процес.

Локалните рекуператори са оборудвани с вентилатор и пластинчат топлообменник. "Ръкавът" на входа е изолиран с шумопоглъщащ материал. Блокът за управление на компактните климатични камери е разположен на вътрешната стена

Характеристики на децентрализирани вентилационни системи с рекуперация:

ефективност – 60-96%;
ниска производителност- устройствата са предназначени за осигуряване на въздухообмен в помещения до 20-35 кв.м;
достъпна ценаи широка гама от агрегати, вариращи от конвенционални стенни вентили до автоматизирани модели с многостепенна система за филтриране и възможност за регулиране на влажността;
лекота на монтаж- за пускане в експлоатация не се изисква тръбопровод, можете да го направите сами.
Важни критерии за избор на стенен вход за въздух: допустима дебелина на стената, капацитет, ефективност на топлообменника, диаметър на въздушния канал и температура на изпомпваната среда
Изводи и полезно видео по темата
Сравнение на работата на естествена вентилация и принудителна система с рекуперация:

Принципът на работа на централизиран топлообменник, изчисляване на ефективността:

Устройството и работата на децентрализиран топлообменник, използвайки стенния вентил Prana като пример:

Около 25-35% от топлината напуска помещението през вентилационната система. За намаляване на загубите и ефективно възстановяване на топлината се използват рекуператори. Климатичното оборудване ви позволява да използвате енергията на отпадъчните маси за отопление на входящия въздух.
Имате ли нещо да добавите или имате въпроси относно работата на различни вентилационни рекуператори? Моля, оставете коментари за публикацията, споделете своя опит в работата с такива инсталации. Формата за контакт е в долния блок.

Специален тип система за принудителна вентилация е принудителна вентилацияс отопление и рециркулация на топлина, което осигурява частично нагряване на входящия въздушен поток поради топлия въздух, отстранен от помещението с помощта на специално устройство - топлообменник. В този случай основното отопление на външния въздух се извършва от конвенционален въздухонагревател.

Възстановяване на топлината в смукателна и смукателна вентилация- явлението не е ново, но все още е рядкост у нас. От техническа гледна точка рекуперацията е най-разпространеният процес на топлообмен. Самата дума „възстановяване” е от латински произход и означава „връщане на изразходваното”. Вентилационни рекуператоритоплината връща част от нея обратно в помещението чрез топлообмен между входящия и изходящия поток. Обратният процес се случва при горещо време, когато изходящият студен климатизиран въздух охлажда настъпващия топъл въздушен поток. В този случай трябва да се нарече студено възстановяване.

Защо е необходимо възстановяване?Очевидно, на първо място, за да пести енергия. Топлообменникът е устройство, в което топлообменът на входящия и изходящия въздушни маси. С нормално вентилация, температурната разлика между входящия и изходящия въздух в студения и горещия сезон е значителна. Ако например навън е -20°C, а на закрито +24°C, тогава разликата е повече от 40°C. Тази разлика ще трябва да се покрие от отоплителната система. През лятото разликата е по-малка, но и това ще натовари климатика. Рекуператорът ви позволява да намалите тази разлика до минимум. Правилно подбраното оборудване осигурява при 0°C външен въздух и +20°C на закрито разликата между входящия и изходящия поток е в рамките на 4°C, т.е. нарежете го пет пъти. Ефективността на регенерацията спада с понижаване на външната температура, но спестяванията все още са значителни. Освен това, когато има значителна разлика между вътрешната и външната температура, възстановяването е особено полезно.

Много съвременни строителни технологии включват херметични и паронепроницаеми ограждащи конструкции. За ефективна вентилация и отстраняване на водни пари от помещения с уплътнени стени и прозорци с двоен стъклопакет, принудително захранваща и смукателна вентилация. Възстановяването на топлината в този случай е ключът към удобния обмен на въздух с минимални топлинни загуби.

В САЩ и Канада, много преди появата на оборудване за оползотворяване на топлина, за да не вкарват твърде студен въздух в стаята през зимата и твърде топъл през лятото, те излязоха с идеята да използват земен топлообменник, който по-късно става известен като „канадския кладенец“. неговата идея

Състои се в това, че преди да влезе в помещенията, външният въздух преминава през вкопаните в земята въздуховоди за подаване, придобивайки температурна стойност, близка до + 10 ° C - постоянна температура на почвата на дълбочина 2 m или Повече ▼. Канадският кладенец всъщност не е рекуператор, но намалява разходите за енергия за отопление и климатизация. Вентилация на помещения в традиционен моделс канадски кладенец, естествен, но може и форсиран.

Рекуператорите като елемент от вентилационното оборудване се използват активно в европейските страни. Причината за тяхната популярност са икономическите ползи от връщането на топлина. Има два вида рекуператори: пластинчати и ротационни. Ротационните са по-ефективни, но и по-скъпи. Те са в състояние да върнат 70-90% от топлината. Ламелните са по-евтини, но спестяват по-малко, в рамките на 50-80%.

Един от факторите, влияещи върху ефективността на възстановяването, е типът на помещението. Ако температурата в него се поддържа над 23°C, тогава топлообменникът определено се изплаща. И колкото по-скъпа е цената на енергията, толкова по-кратък е периодът на изплащане. Срокът на експлоатация на рекуператорите е доста дълъг и при навременна поддръжка и подмяна на евтини консумативи теоретично е неограничен. Рекуператорите могат да се доставят като моноблок или няколко отделни модула.

Топлообменникът е специален тип топлообменник, към който са свързани входовете и изходите на захранващите и изпускателните канали на вентилационната система. Изведеният от помещението замърсен въздух, преминавайки през топлообменника, отдава топлината си на постъпващия външен въздух, без директно да се смесва с него. Такова допълнително отопление на захранващата вентилация може значително да намали разходите за енергия за отопление на входящия въздух, особено през зимата.

Пластинчати топлообменници

Пластинчати топлообменнициса проектирани така, че въздушните потоци в тях да не се смесват, а да контактуват помежду си през стените на топлообменната касета. Тази касета се състои от много плочи, които разделят студения въздух от топлия въздух. Най-често плочите се изработват от алуминиево фолио, което има отлични топлопроводими свойства. Плочите могат да бъдат изработени и от специална пластмаса. Те са по-скъпи от алуминия, но повишават ефективността на оборудването.

Пластинчатите топлообменници имат значителен недостатък: в резултат на температурната разлика върху студените повърхности се образува кондензат, който се превръща в скреж. Покрит с лед топлообменник спира да работи ефективно. За да се размрази, входящият поток автоматично се прехвърля към байпас на топлообменника и се нагрява от нагревател. Изходящият топъл въздух междувременно разтопява скрежта по чиниите. В този режим, разбира се, няма икономия на енергия, а периодът на размразяване може да отнеме от 5 до 25 минути на час. За загряване на входящия въздух по време на фазата на размразяване се използват нагреватели с мощност 1-5 kW.

Някои пластинчати топлообменници предварително загряват входящия въздух до температура, която предотвратява образуването на лед. Това намалява ефективността на топлообменника с около 20%.

Друго решение на проблема със заледяването са хигроскопичните целулозни касети. Този материал абсорбира влагата от потока отработен въздух и я прехвърля към входящия, като по този начин връща влагата обратно. Такива рекуператори са оправдани само в сгради, където няма проблем с преовлажняване. Безспорното предимство на хидроцелулозните рекуператори е, че те не се нуждаят от електрическо отопление на въздуха, което означава, че са по-икономични. При рекуператори с двоен пластинчат топлообменник ефективността достига 90%. В тях не се образува лед, поради преноса на топлина през междинната зона.

Известни производители на пластинчати топлообменници:

SCHRAG (Германия),
MITSUBISHI (Япония),
ЕЛЕКТРОЛУКС,
SYSTEMAIR (Швеция),
SHUFT (Дания),
REMAK, 2W (Чехия),
MIDEA (Китай).

Ротационни топлообменници

За разлика от ламеларните, при тях има частично смесване на входящия и изходящия въздух. Основният им елемент е ротор, монтиран в тялото, което представлява цилиндър, запълнен със слоеве профилиран метал (алуминий, стомана). Преносът на топлина възниква по време на въртенето на ротора, чиито лопатки се нагряват от изходящия поток и отдават топлина на входящия поток, движейки се в кръг. Ефективността на топлообмен зависи от скоростта на ротора и е регулируема.

В ротационен топлообменник е технически невъзможно напълно да се елиминира смесването на входящия и изходящия въздух. Освен това този тип оборудване, поради наличието на движещи се части, се нуждае от по-честа и по-сериозна поддръжка. Независимо от това, ротационните модели са доста популярни поради високата степен на възстановяване на топлината (до 90%).

Производители на ротационни топлообменници:

DAIKIN (Япония),
КЛИНГЕНБУРГ (Германия),
SHUFT (Дания),
SYSTEMAIR (Швеция),
REMAK (Чехия),
ОБЩ КЛИМАТ (Русия-Великобритания).

От икономическа гледна точка рекуператорите на топлина рано или късно ще се оправдаят, но много зависи от това колко ефективно ще бъде организирано самото възстановяване. Оборудването е с висока надеждност и потребителят може да разчита на дълъг период на работа. Много компании произвеждат широка гама захранващи топлообменници, предназначени специално за апартаменти. Така захранващ блок с възстановяване на топлината за 2-3-стаен апартамент може да струва около 17 000 рубли. Производителността на вентилационната система в апартаментите е в диапазона 100-800 m³ / h. За селските вили тази цифра е около 1000-2000 m³ / h.

Рекуператори с междинен топлоносител

Този топлообменник се състои от две части. Едната част е разположена в изпускателния канал, другата в захранващия канал. Между тях циркулира вода или водно-гликолов разтвор. Отработеният въздух загрява охлаждащата течност, която от своя страна предава топлина на подавания въздух. В този топлообменник няма риск от прехвърляне на замърсители от изходящия въздух към подавания въздух. Промяната на скоростта на циркулация на охлаждащата течност може да контролира преноса на топлина. Тези рекуператори нямат движещи се части, но имат ниска ефективност (45-60%). Използва се предимно за промишлени съоръжения.

Камерни рекуператори

Затворът разделя камерата на две части чрез затвор. Една част се нагрява от отработения въздух, след което клапата променя посоката на въздушния поток. Поради това захранващият въздух се нагрява от топлите стени на камерата. Замърсяването и миризмите могат да се прехвърлят от отработения въздух към подавания въздух. Амортисьорът е единствената движеща се част на този топлообменник. Ефективността му е доста висока (70-80%).

топлинни тръби

Този топлообменник се състои от запечатана тръбна система. Те са пълни фреон или друг лесно изпаряващ се компонент. Тези вещества се изпаряват от нагряване от отстранения въздух. Парите кондензират в друга част на тръбата и отново преминават в течно състояние. В този топлообменник преносът на замърсители е изключен, няма движещи се части, ефективността е доста ниска (50-70%).

Много хора смятат, че РЕКУПЕРАТОРИТЕ са скъпи, обемисти устройства с кратък експлоатационен живот, които трудно се интегрират в технологичните процеси, а ремонтът им спира производството за дълъг период, което прави използването на топлообменник неефективно. Тези недостатъци позволяват на скептиците да се примирят с колосалните загуби на топлинна енергия и проблемите на околната среда. В резултат на това рекуператорите далеч не се монтират във всички предприятия, където е целесъобразно.

Решението може да бъде инсталирането на оребрени Пластинчати топлообменници(рекуператори тип OPT™)

Технически характеристики на рекуператори тип OPT

намаляване на разходите за покупката му с до 40% поради връщането на топлинната енергия;
намаляване на разхода на гориво чрез повишаване на температурата на горене на отработените газове (отоплителна схема за котелни, пещи и др.);
подобрявам качествени характеристикиизгаряне на гориво чрез използване на предварително загрят въздух, за намаляване на механичното недогаряне на горивото в цикъла на нагряване на пещта в котелни и други съоръжения;
охлаждане на димните газове в съответствие с екологичните изисквания и санитарните норми;
използвайте топлината на отпадъчните газове за отопление на помещения, затопляне на външния въздух;
за технологични процеси, изискващи ниски температури, охлаждане на димните газове;
намалете температурата димни газове, като по този начин се намаляват разходите за почистване на газ;
заменете рекуператорите, които изискват сложни ремонти, с по-надеждни;
успешно спазват изискванията на Закон № 261 FZ „За енергоспестяването“;

Предимства на пластинчатите топлообменници с ребра пред традиционните пластинчати, ротационни и кожухотръбни модели

възможност за използване в агресивни и абразивни среди, в среди със силно замърсяване с газ и прах;
повишени граници на работната температура - до 1250 C, докато експлоатационният живот на аналоговите рекуператори се намалява дори при 800 C;
оптимизирани размери и тегло - 4-8 пъти по-леки от аналоговите рекуператори;
значително по-ниска цена;
съкратени периоди на изплащане;
ниски показатели за съпротивление при преминаване на въздушни потоци по протежение на трактовете;
подобрен дизайн, предотвратяващ натрупването на шлака;
удължен експлоатационен живот;
удължен период на работа преди превантивни мерки;
подобрени тегловни и габаритни характеристики, улесняващи монтажа и транспортирането на рекуператори

Защо този тип топлообменник може да се счита за компетентен избор?

увеличаване на топлообменната повърхност на единица обем и маса;
висока надеждност на използвания топлообменник;
значително намаляване на възможността от повреда на топлообменника поради абразивно износване и термични деформации;
опростяване на процесите на ремонт и поддръжка на рекуператори;
Възможност за модулно проектиране и монтаж на рекуператори
Най-честите случаи на използване на рекуператор.

Топлообменниците газ-газ се използват в много области, които могат да бъдат разделени на следните категории:

Процеси с ниска температура на охлаждащата течност:

Интервал от 20 до 60°C

с малки обеми газове, например като утилизатор на димни газове при работа на газови котли в малка стая, където топлообменникът се използва във вентилационната система.
с големи количества газове, например във вентилационната система на работилници, концертни зали, закрити стадиони и други големи помещения.

Диапазон 60 до 200°C

при малки обеми газове, например за отстраняване на димния продукт от изгарянето на горивото, който се отделя като газ при различни технологични процеси.
с големи обеми газове, например, използването на газов топлообменник е възможно във вентилационната система на цеховете за сушене и боядисване.

Процеси със средно ниво на температура на охлаждащата течност.

Диапазонът е от 200 до 600°C, като пример е оползотворяването на топлината от димните газове по време на работа на котелни, а също така е възможно да се спестят въглища чрез пренасочване на излишната топлина към затопляне на въздуха, подаван към пещта.

Процеси с високо ниво на температура на охлаждащата течност.

Диапазонът е от 600 до 800°C, например в производството на пластмаси топлообменникът може да бъде полезен за охлаждане на газ или за възстановяване на топлината, пренасяна от димните газове.
Диапазонът е до 1000 ° C и повече, които се наблюдават при производството на стъкло, в металургията, преработката на нефт и газ и други области на производство, където топлообменникът ще стане основа за решаване на такъв проблем като спестяване на въглища, или действа като оползотворител на получените димни газове.

Трябва да се отбележи, че използването на топлообменник газ-газ при температура на димните газове 45-50 ° C изисква отделно изчисляване на ефективността.

заключения

Инсталациите с рекуперация на топлина могат да намалят разходите за енергия за отопление на помещения наполовина. Инсталирането им често се изплаща още на първия ден. отоплителен сезон. Инсталирането на рекуператори по време на строителството и реконструкцията позволява частично да се намали натоварването на отоплителната система на цялата сграда и да се изостави значителна част от традиционното отоплително оборудване. Разходите за инсталиране на рекуператори са инвестиция не само в намаляване на разходите за отопление, но и в осигуряване на оптимално климатични условияна закрито и в крайна сметка за човешкото здраве.

Уредите, способни да пестят топлина и други форми на енергия, стават все по-важни, тъй като цените на енергията непрекъснато се покачват. Освен това отдавна не се съмняваме в необходимостта от дишане на свеж чист въздух на закрито. Отрицателна роля в строителството изигра инсталирането на популярни пластмасови прозорции запечатани врати. Те нарушават въздухообмена и водят до нежелани последствия. На фона на всички тези фактори на помощ идват вентилационните системи с рекуперация на топлина. Те не само ни спестяват пари, но и пазят здравето ни.

Всеки знае, че има огромно разнообразие от системи за вентилация на помещението. Най-простите от тях са системи от отворен тип (естествени), например с помощта на прозорец или прозорец.

Но този метод на вентилация е абсолютно неикономичен. Освен това, за ефективна вентилация, трябва да имате постоянно отворен прозорец или наличие на течение. Следователно този тип вентилация ще бъде изключително неефективен. Приточната вентилация с възстановяване на топлината се използва все по-често за вентилация на жилищни помещения.

С прости думи, възстановяването е идентично с думата "запазване". Възстановяването на топлина е процес на съхраняване на топлинна енергия. Това се дължи на факта, че въздушният поток, който напуска помещението, охлажда или загрява въздуха, който влиза вътре. Схематично процесът на възстановяване може да бъде представен по следния начин:

Вентилацията с рекуперация на топлината се осъществява на принципа, че потоците трябва да бъдат разделени от конструктивните характеристики на топлообменника, за да се избегне смесването. Въпреки това, например, ротационните топлообменници не позволяват пълното изолиране на захранващия въздух от изходящия въздух.

Процентът на ефективност на топлообменника може да варира от 30 до 90%. За специални инсталации тази цифра може да бъде 96% икономия на енергия.

Какво е въздушен рекуператор

По своята конструкция топлообменникът въздух-въздух е устройство за оползотворяване на топлината на изходящата въздушна маса, което позволява най-рационалното използване на топлина или студ.

Защо да изберете вентилация с рекуперация на топлина

Вентилацията, която се основава на възстановяване на топлината, има много висока ефективност. Този показателсе изчислява чрез съотношението на топлината, която топлообменникът действително произвежда към максималното количество топлина, което може само да се съхранява.

Какви са видовете рекуператори на въздух

Към днешна дата вентилацията с възстановяване на топлината може да се извърши от пет вида рекуператори:

Плоча, която има метална конструкцияи има високо нивопропускливост на влага;
ротационен;
тип камера;
Рекуператор с междинен топлоносител;
Топлинни тръби.

Вентилацията на къща с възстановяване на топлината с помощта на първия тип топлообменници позволява на входящите въздушни потоци от всички страни да текат около много метални плочи с повишена топлопроводимост. Ефективността на рекуператорите от този тип варира от 50 до 75%.

Характеристики на устройството на пластинчатите топлообменници

Въздушните маси не влизат в контакт;
Всички детайли са фиксирани;
Без движещи се конструктивни елементи;
Не образува кондензат;
Не може да се използва като влагоуловител за помещения.

Характеристики на ротационните топлообменници

Ротационният тип рекуператори има конструктивни характеристики, с помощта на които се осъществява пренос на топлина между захранващите и изходните канали на ротора.

Ротационните топлообменници са покрити с фолио.

Ефективност до 85%;
Спестява електроенергия;
Да приложим за обезвлажняване на помещението;
Смесване на до 3% въздух от различни потоци, във връзка с което могат да се предават миризми;
Сложна механична конструкция.

Снабдяваща и смукателна вентилация с възстановяване на топлината, на базата на камерни рекуператори, се използва изключително рядко, тъй като има много недостатъци:

Ефективност до 80%;
Смесване на прииждащи потоци, във връзка с което се увеличава предаването на миризми;
подвижни части на конструкцията.

Рекуператорите, базирани на междинен топлоносител, имат в дизайна си водно-гликолов разтвор. Понякога обикновена вода може да действа като такава охлаждаща течност.

Характеристики на рекуператори с междинен топлоносител

Изключително ниска ставкаЕфективност до 55%;
Смесването на въздушните потоци е напълно изключено;
Обхват на приложение - мащабно производство.

Вентилацията с възстановяване на топлината, базирана на топлинни тръби, често се състои от обширна система от тръби, които съдържат фреон. Течността се изпарява при нагряване. В противоположната част на топлообменника фреонът се охлажда, в резултат на което често се образува кондензат.

Характеристики на рекуператори с топлинни тръби

Без движещи се части;
Възможността за замърсяване на въздуха от миризми е напълно изключена;
Средният индекс на ефективност е от 50 до 70%.

В момента издаден компактни единициза възстановяване на въздушната маса. Едно от основните предимства на мобилните топлообменници е липсата на необходимост от въздуховоди.

Основни цели на възстановяването на топлината

Вентилацията, базирана на възстановяване на топлината, се използва за поддържане на необходимото ниво на влажност и температура на закрито.
За здравето на кожата. Изненадващо, системите за възстановяване на топлината имат положителен ефект върху човешката кожа, която е постоянно овлажнена и рискът от изсушаване е сведен до минимум.
За да избегнете изсушаване на мебели и скърцане на подове.
За увеличаване на вероятността от статично електричество. Не всеки знае тези критерии, но при повишено статично напрежение мухълът и гъбичките се развиват много по-бавно.

Правилно избраната захранваща и смукателна вентилация с възстановяване на топлината за вашия дом ще ви позволи значително да спестите от отопление през зимата и климатизация през лятото. В допълнение, този тип вентилация има положителен ефект върху човешкото тяло, от което ще боледувате по-малко и рискът от гъбички в къщата ще бъде сведен до минимум.