A hideg időszakban a friss levegő bevezetése fűtést igényel a helyiség megfelelő mikroklímájának biztosítása érdekében. A villamosenergia-költségek minimalizálása érdekében a hővisszanyeréssel ellátott és elszívott szellőztetést lehet felhasználni.
Működési elveinek megértése maximálisan csökkenti a hőveszteséget, miközben elegendő mennyiségű lecserélt levegőt tart fenn. Próbáljuk kitalálni ezt.
Energiamegtakarítás a szellőztető rendszerekben
Az őszi-tavaszi időszakban, amikor a szellőzés komoly problémát jelent, a bejövő és a belső levegő közötti nagy hőmérsékleti különbség. A hidegáram lelassul, és kedvezőtlen mikroklímát hoz létre az otthonokban, irodákban és a munkahelyen, vagy elfogadhatatlanul függőleges hőmérsékleti gradienst a raktárban.
A probléma általános megoldása a légfűtés beépítése a befúvó szellőzőbe, amellyel az áramlást melegítik. Egy ilyen rendszer energiafogyasztást igényel, míg a kimenő meleg levegő jelentős része jelentős hőveszteséghez vezet.
Az intenzív gőzzel való kijárat a jelentős hőveszteség jele, amely felhasználható a bejövő áram melegítésére
Ha a beszívott és a kilépő levegő csatornái a közelben helyezkednek el, akkor a kimenő áram hőjét részben a bejövőre lehet továbbvinni. Ez csökkenti a fűtőelem energiafogyasztását, vagy teljesen lemond annak. A hőcserét biztosító eszközt a különböző hőmérsékleti gázáramok között rekuperatornak nevezzük.
Meleg évszakban, amikor a külső hőmérséklet sokkal magasabb, mint a szobahőmérséklet, a beáramló áram hűtésére rekuperator használható.
Rekuperator egység
A beépített rekuperatorral ellátott ellátó- és elszívórendszer belső felépítése meglehetősen egyszerű, tehát külön megvásárolhatók és telepíthetők. Abban az esetben, ha az összeszerelés vagy az összeszerelés nehéz, megvásárolható kész megoldások tipikus monoblokkok vagy egyedi előregyártott szerkezetek formájában megrendelésre.
Az egy házban elhelyezkedő rekuperatorral ellátott bemeneti és elszívó szellőztető rendszer berendezésének tipikus kialakítása a felhasználó belátása szerint kiegészíthető más csomópontokkal
A fő elemek és azok paraméterei
A hő- és zajszigetelő tok általában acéllemezből készül. Falra szerelés esetén ellenállnia kell annak a nyomásnak, amely akkor keletkezik, amikor a rések habosodnak az egység körül, és meg kell akadályoznia a ventilátorok vibrációját is.
A különböző helyiségekben elosztott szívó- és légáramlás esetén egy csatornarendszer van csatlakoztatva a házhoz. Szelepekkel és csillapítókkal van ellátva az áramlás elosztásához.
Légcsatornák hiányában a helyiség oldaláról a bemenő levegő kimenetére rács vagy diffúzor van felszerelve, hogy elosztja a légáramot. Az utcai bemeneti nyíláshoz külső levegőbemeneti rács van felszerelve, hogy megakadályozzák a madarak, a nagy rovarok és az alom belépését a szellőzőrendszerbe.
A levegő mozgását két axiális vagy centrifugális ventilátor biztosítja. Rekuperator jelenlétében a természetes légáramlás elegendő térfogatban lehetetlen az egység által létrehozott aerodinamikai húzás miatt.
A rekuperator jelenléte magában foglalja a finom szűrők beépítését mindkét áramlás bemeneti nyílásánál. Ez szükséges a por- és zsírlerakódások eltömődésének csökkentéséhez a hőcserélő vékony csatornáin. Ellenkező esetben a rendszer teljes működéséhez a megelőző karbantartás gyakoriságát növelni kell.
A finom szűrőket rendszeresen cserélni vagy tisztítani kell. Ellenkező esetben a megnövekedett légáram-ellenállás miatt a ventilátorok eltörhetnek.
Egy vagy több rekuperátor foglalja el a betápláló és kipufogóberendezés fő térfogatát. A szerkezet közepére vannak felszerelve.
A területre jellemző súlyos fagyok és a hőcserélő elégtelen hatékonysága esetén a külső levegő melegítéséhez kiegészítő melegítő felszerelhető. Szükség esetén párásítót, ionizátort és más eszközöket is felszerelnek, hogy kedvező mikroklímát teremtsenek a helyiségben.
A modern modellek tartalmaznak elektronikus vezérlőegységet. A kifinomult módosítások funkciókkal rendelkeznek az üzemmódok programozására, a levegő fizikai paramétereitől függően. A külső panelek vonzó megjelenésűek, amelyek miatt jól beilleszthetők bármilyen helyiségbe.
A páralecsapódás problémájának megoldása
A helyiségből származó levegő hűtése előfeltételei a nedvesség kiszivárgásának és a kondenzátum képződésének. Nagy áramlási sebesség esetén a legtöbbnek nincs ideje felhalmozódni a rekuperátorban, és kimenni. Lassú légmozgással a víz jelentős része a készülék belsejében marad. Ezért biztosítani kell a nedvesség gyűjtését és elszívását az ellátó- és kipufogórendszer házán kívül.
A kondenzátum összegyűjtésére és eltávolítására szolgáló alapvető eszköz a rekuperator alatt elhelyezkedő edény, amelynek lejtője a lefolyó nyílás felé mutat
A nedvesség következtetése zárt tartályban készül. Csak beltérbe helyezzük, hogy elkerüljük a kiáramlási csatornák nulla alatti hőmérsékleten történő fagyását. Nincs megbízható algoritmus a vízmennyiség kiszámításához, amikor rekuperatorral ellátott rendszereket használnak, ezért kísérletileg határozzák meg.
Nem kívánatos a kondenzátum újrafelhasználása a levegő nedvesítésére, mivel a víz sok szennyező anyagot felszív, például emberi izzadságot, szagokat stb.
Jelentősen csökkentse a kondenzátum mennyiségét és kerülje el a megjelenésével kapcsolatos problémákat, ha a fürdõszobától és a konyhától külön elszívó rendszert szervez. Ezekben a helyiségekben van a legmagasabb a páratartalom. Ha több kipufogórendszer létezik, akkor a műszaki és a lakóövezetek közötti légcserét korlátozott szelepek beépítésével kell korlátozni.
A kilépő levegő áramlásának a rekuperator belsejében lévő negatív hőmérsékletre történő hűtése esetén a kondenzátum jégre alakul, ami csökkenti az áramlás élő keresztmetszetét, és ennek eredményeként csökkenti a térfogatot, vagy pedig teljesen megszünteti a szellőztetést.
A rekuperator időszakos vagy egyszeri leolvasztásához megkerülő vezeték van beépítve - a bemeneti levegő mozgásának megkerülő csatornája. Ha az áramlást átugorják, megkerülve a készüléket, a hőátadás leáll, a hőcserélő felmelegszik, és a jég folyékonyvá válik. A víz beáramlik a kondenzátumgyűjtő tartályba vagy kifelé párolog.
A megkerülő eszköz elve egyszerű, ezért ha fennáll a jégképződés veszélye, tanácsos ilyen megoldást nyújtani, mivel a hőcserélő más módon történő hevítése nehéz és időigényes.
Amikor az áramlás átkerül a bypasson, a beáramló levegő nem melegszik fel a rekuperatoron. Ezért, amikor ez az üzemmód be van kapcsolva, automatikusan be kell kapcsolnia a légmelegítőt.
Különböző típusú rekuperátorok jellemzői
Számos szerkezeti szempontból különféle lehetőség van a hőátadás megvalósítására a hideg és a melegített levegő között. Mindegyiknek megvannak a sajátos jellemzői, amelyek meghatározzák az egyes rekuperátorok fő célját.
Lemez keresztáramú hőcserélő
A lemezes hőcserélő kialakítása vékonyfalú paneleken alapul, amelyeket felváltva csatlakoztatnak oly módon, hogy váltakozva váltsanak közöttük a különböző hőmérsékleti áramlások 90 fokos szögben. Ennek a modellnek az egyik módosítása egy, a levegő átmenő csatornákkal ellátott eszköz. Magasabb hőátadási együtthatóval rendelkezik.
A meleg és hideg levegő áramlásának alternatív áthaladása a lemezeken úgy valósul meg, hogy a lemezek széleit meghajlítják és a poliészter gyantával tömítik
A hőátadó panelek különféle anyagokból készülhetnek:
- a réz, a sárgaréz és az alumínium alapú ötvözetek jó hővezető képességgel rendelkeznek és nem érzékenyek a rozsdára;
- nagy hővezetési együtthatóval rendelkező, polimer hidrofób anyagból készült műanyag könnyű;
- az abszorbens cellulóz lehetővé teszi, hogy a kondenzátum behatoljon a lemezen és visszatérjen a helyiségbe.
Hátránya, hogy alacsony hőmérsékleten kondenzálódhat. A lemezek közötti kis távolság miatt a nedvesség vagy a jég jelentősen növeli az aerodinamikai húzódást. Fagyás esetén le kell melegíteni a bejövő levegő áramlását a lemezek melegítéséhez.
A lemez-rekuperátorok előnyei a következők:
- alacsony költségű;
- hosszú élettartam;
- hosszú idő a megelőző karbantartás és az egyszerűség között;
- kis méretek és súly.
Ez a típusú rekuperátor a leggyakoribb lakó- és irodahelyiségekben. Bizonyos technológiai folyamatokban is használják, például az üzemanyag-égés optimalizálására a kemencék üzemeltetése során.
Dob vagy forgó típusú
A forgó hőcserélő működésének elve a hőcserélő forgásán alapszik, amelynek belsejében nagy hőkapacitású hullámosított fémrétegek vannak. A szennyvízzel való kölcsönhatás eredményeként a dob szektorát felmelegítik, amely ezt követően hőt bocsát ki a bejövő levegőbe.
A forgó hőcserélő szemcsés hőcserélője hajlamos az eltömődésre, ezért különös figyelmet kell fordítani a finomszűrők magas színvonalú működésére
A rotációs rekuperátorok előnyei a következők:
- meglehetősen nagy hatékonyság, összehasonlítva a versengő típusokkal;
- nagy mennyiségű nedvesség visszatérése, amely kondenzátum formájában marad a dobon, és a beáramló száraz levegővel érintkezve elpárolog.
Az ilyen típusú rekuperátort ritkábban használják lakásokban vagy házak szellőztetésével. Gyakran használják nagy kazánházakban hő visszatérítésére kemencékhez vagy nagy ipari vagy kiskereskedelmi létesítményekhez.
Az ilyen típusú eszközöknek azonban vannak jelentős hátrányai:
- egy viszonylag összetett szerkezet mozgó alkatrészekkel, beleértve egy villanymotorot, egy dobot és egy szíjhajtást, amely állandó karbantartást igényel;
- megnövekedett zajszint.
Ilyen típusú készülékeknél néha megtalálható a „regeneráló hőcserélő” kifejezés, amely helyesebb, mint a „rekuperator”. A tény az, hogy a kipufogó levegő kis része visszafolyik, mivel a dob laza illeszkedik a szerkezet testéhez.
Ez további korlátozásokat ró az ilyen típusú eszközök használatára. Például a kályhák szennyezett levegője nem használható hőhordozóként.
Cső- és házrendszer
A cső alakú rekuperator vékony falú, kis átmérőjű csövekből áll, amelyek a rendszer szigetelt házában vannak elhelyezve, amelyeken keresztül a külső levegő áramlik. A házon hozza létre a meleg levegő tömegének következtetését a helyiségből, amely melegíti a bejövő áramot.
A meleg levegő kibocsátását pontosan a házon keresztül kell végezni, nem pedig egy csőrendszeren keresztül, mivel lehetetlen eltávolítani tőlük a kondenzátumot.
A cső alakú rekuperátorok fő előnyei a következők:
- nagy hatékonyság, a hűtőfolyadék és a bejövő levegő áramlásának ellenáramának köszönhetően;
- a konstrukció egyszerűsége és a mozgó alkatrészek hiánya alacsony zajszintet és ritkán felmerülő karbantartási igényt biztosít;
- hosszú élettartam;
- a legkisebb keresztmetszet az összes helyreállítási eszköz közül.
Az ilyen típusú készülékek csövei vagy könnyűfém fémet, vagy ritkábban polimert használnak. Ezek az anyagok nem higroszkóposak, ezért az áramlások hőmérséklete közötti jelentős különbséggel intenzív kondenzátum képződése lehetséges a házban, amely konstruktív megoldást igényel az eltávolításához. További hátrány, hogy a fém töltelék kis méretei ellenére jelentős súlyú.
A cső alakú rekuperátor egyszerű kialakítása miatt az ilyen típusú készülékek népszerűek az öngyártásban. Külső burkolatként általában a légcsatornák műanyag csöveit használják, amelyek poliuretán habhéjakkal vannak szigetelve.
Köztes hőátadó eszköz
Az ellátó- és a kipufogócsövek néha egymástól bizonyos távolságra vannak. Ez a helyzet az épület technológiai jellemzői vagy a légáramok megbízható elválasztására vonatkozó egészségügyi követelmények miatt fordulhat elő.
Ebben az esetben használjon egy közbenső hűtőközeget, amely a csövek között szigetelt csőön keresztül áramlik. A hőenergia átviteléhez közegként vizet vagy víz-glikol-oldatot használnak, amelynek keringését hőszivattyú működése biztosítja.
A közbenső hűtőfolyadékkal ellátott rekuperator egy térfogati és drága eszköz, amelynek használata gazdasági szempontból indokolt nagy területekre
Abban az esetben, ha lehetséges más típusú rekuperátor használata, akkor jobb, ha nem használunk közbenső hűtőfolyadékkal rendelkező rendszert, mivel ennek a következő jelentős hátrányai vannak:
- alacsony hatékonyság, mint más típusú készülékek, ezért ezeket az eszközöket nem használják kis légtérben kis helyiségekben;
- a teljes rendszer jelentős térfogata és súlya;
- szükség van további elektromos szivattyúra a folyadék keringésére;
- megnövekedett zaj a szivattyúból.
Ez a rendszer módosul, amikor a hőátadó folyadék kényszerített keringetése helyett alacsony forráspontú közeget, például freont használnak. Ebben az esetben az áramkör mentén való mozgás természetes módon lehetséges, de csak akkor, ha a beszívott légcsatorna a kipufogócsatorna fölött helyezkedik el.
Egy ilyen rendszer nem igényel további energiaköltségeket, de csak jelentős hőmérsékleti különbség mellett működik fűtésként. Ezenkívül finoman be kell állítani a hőátadó folyadék aggregációjának állapotában bekövetkező változás pontját, amelyet a kívánt nyomás vagy egy meghatározott kémiai összetétel létrehozásával lehet megvalósítani.
Fő műszaki paraméterek
Ismerve a szellőztető rendszer szükséges teljesítményét és a hőcserélő hőátadási hatékonyságát, könnyű kiszámítani a helyiség levegő melegítésével járó megtakarításokat adott éghajlati körülmények között. Ha összehasonlítja a lehetséges előnyöket a rendszer megvásárlásának és karbantartásának költségeivel, akkor ésszerűen dönthet úgy, hogy rekuperator vagy szokásos légfűtés mellett dönt.
A berendezésgyártók gyakran olyan modellt kínálnak, amelyben a hasonló funkciójú szellőztető egységek különböznek a levegőcsere mennyiségében. Lakóépületeknél ezt a paramétert a 9.1. Táblázat szerint kell kiszámítani. SP 54.13330.2016
Hatékonyság
A rekuperator hatékonyságát úgy értjük, mint a hőátadási hatékonyságot, amelyet a következő képlettel számítunk:
K = (TP - Tn) / (Tban ben - Tn)
ahol:
- TP - a helyiségbe beáramló levegő hőmérséklete;
- Tn - kültéri hőmérséklet;
- Tban ben - a szoba hőmérséklete.
A hatékonyság maximális értékét egy normál légáramlási sebességnél és egy bizonyos hőmérsékleti üzemmódnál a készülék műszaki dokumentációja tartalmazza. A reálkamat kissé alacsonyabb lesz.
Lemez vagy cső alakú hőcserélő önálló gyártása esetén a maximális hőátadási hatékonyság elérése érdekében be kell tartani a következő szabályokat:
- A legjobb hőcserét az ellenáramú eszközök, majd a keresztáramú eszközök, a legkisebb pedig mindkét áramlás egyirányú mozgásával biztosítják.
- A hőátadási sebesség az anyagtól és az áramlást elválasztó falak vastagságától, valamint a készüléken belüli levegő időtartamától függ.
Ismerve a rekuperator hatékonyságát, kiszámítható az energiahatékonysága a külső és a belső levegő különböző hőmérsékletein:
E (W) = 0,36 x P x K x (Tban ben - Tn)
ahol P (m3/ óra) - levegőfogyasztás.
A rekuperátor hatékonyságának számítása pénznemben és összehasonlítása a 270 m2 összterületű kétszintes ház megvásárlásának és beszerelésének költségeivel megmutatja egy ilyen rendszer telepítésének megvalósíthatóságát.
A nagy hatékonyságú rekuperátorok költsége meglehetősen magas, bonyolult felépítésűek és jelentős méretűek. Időnként megkerülheti ezeket a problémákat, ha több egyszerű eszközt telepít, így a bejövő levegő egymás után halad át.
A szellőztető rendszer teljesítménye
A légáramlás mennyiségét statikus nyomás határozza meg, amely a ventilátor teljesítményétől és az aerodinamikai húzást eredményező fő alkotóelemektől függ. Általában a pontos kiszámítása lehetetlen a matematikai modell bonyolultsága miatt, ezért a tipikus monoblokk szerkezetekre kísérleti vizsgálatokat végeznek, és az egyes készülékekhez kiválasztják az alkotóelemeket.
A ventilátor teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy figyelembe vegyék a beépített bármilyen típusú szivattyúk áteresztőképességét, amelyet a műszaki dokumentációban az ajánlott áramlási sebességként vagy az egység által időben átadott légmennyiségként jelölnek meg. Általános szabály, hogy a megengedett légsebesség a berendezésen belül nem haladja meg a 2 m / s-ot.
Ellenkező esetben nagy sebességgel a rekuperátor szűk elemeiben meredeken növekszik az aerodinamikai húzás. Ez szükségtelen energiaköltségekhez, a kültéri levegő nem megfelelő fűtéséhez és a ventilátorok élettartamának lerövidítéséhez vezet.
A nagy teljesítményű hőcserélők több modelljének nyomásveszteség és a légáram sebessége közötti ábra nemlineáris növekedést mutat, ezért be kell tartani az eszköz műszaki dokumentációjában megjelölt, az ajánlott légcserére vonatkozó követelményeket.
A légáramlás irányának megváltoztatása további aerodinamikai húzást eredményez. Ezért a beltéri csatorna geometriájának modellezésekor kívánatos, hogy a csőfordulások számát 90 fokkal minimalizálják. A légszórásos diffúzorok szintén növelik az ellenállást, ezért tanácsos nem használni összetett mintázatú elemeket.
A szennyezett szűrők és rácsok jelentősen befolyásolják az áramlást, ezért ezeket rendszeresen meg kell tisztítani vagy cserélni. Az eltömődések értékelésének egyik hatékony módja az érzékelők felszerelése, amelyek figyelik a nyomásesést a szűrő előtti és utáni területeken.
A forgó és a lemez rekuperátor működésének elve:
A lemez típusú rekuperator hatékonyságának mérése:
A háztartási és ipari szellőztető rendszerek beépített rekuperatorral bebizonyították energiahatékonyságukat a beltéri hőmegtartásban. Most már számos ajánlat létezik ilyen eszközök eladására és telepítésére, mind kész és tesztelt modellek formájában, mind egyedi megrendelések formájában. Kiszámolhatja a szükséges paramétereket, és maga is elvégezheti a telepítést.
Ha kérdései merülnek fel az információk olvasásakor, vagy ha pontatlanságokat talál az anyagunkban, kérjük, hagyja meg észrevételeit az alábbi mezőben.