Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Příjem čerstvého vzduchu v chladném období vede k potřebě ohřát ho, aby byla zajištěna správná mikroklima v prostorách. Pro minimalizaci nákladů na elektrickou energii lze použít přívodní a odvodní ventilaci s rekuperací tepla.

Pochopení principů jeho práce vám umožní efektivně snížit tepelné ztráty při zachování dostatečného množství vyměněného vzduchu. Zkusme vyřešit tento problém.

Úspora energie ve ventilačních systémech

V období podzimu a jara, kdy je větrání místností vážným problémem, velký teplotní rozdíl mezi vstupujícím a vnitřním vzduchem. Studený proud spouští a vytváří nepříznivé mikroklima v domácnostech, kancelářích a na pracovištích nebo nepřijatelný vertikální teplotní gradient ve skladu.

Běžným řešením tohoto problému je integrace ventilace ohřívače vzduchu, pomocí kterého je proud ohříván. Takový systém vyžaduje náklady na energii, zatímco značné množství teplého vzduchu, který vychází ven, vede ke značným tepelným ztrátám.

Výstup vzduchu směrem ven s intenzivní parou slouží jako indikátor významných tepelných ztrát, které mohou být použity k ohřevu přiváděného proudu.

Jsou-li v blízkosti umístěny přívody vzduchu a výfukové kanály, je možné částečně přenést teplo odcházejícího proudu na vstupní. Tím se sníží spotřeba elektrické energie ohřívače nebo ho dokonce opustí. Zařízení pro zajištění výměny tepla mezi teplotními toky plynů se nazývá rekuperátor.

V teplém období, kdy je venkovní teplota mnohem vyšší než pokojová teplota, můžete použít výměník tepla k ochlazení příchozího proudu.

Jednotka zařízení s rekuperátorem

Vnitřní struktura přívodních a odtahových ventilačních systémů s integrovaným rekuperátorem je poměrně jednoduchá, takže je možné jejich samostatné zakoupení a instalace po jednotlivých prvcích. V případě, že montáž nebo samosestavení způsobí potíže, můžete si objednat hotová řešení ve formě typických jednodílných nebo individuálních prefabrikovaných konstrukcí dle objednávky.

Typické schéma systému přívodního a odtahového větrání s tepelným výměníkem umístěným v jednom případě může být doplněno dalšími uzly podle uvážení uživatele.

Hlavní prvky a jejich parametry

Těleso s tepelnou a zvukovou izolací je obvykle vyrobeno z ocelového plechu. V případě montáže na stěnu musí vydržet tlak, který vzniká při napěnění štěrbin kolem jednotky, a také zabránit vibracím při provozu ventilátorů.

V případě distribuovaného nasávání a proudění vzduchu v různých místnostech je k skříni připojen systém potrubí. Je vybaven ventily a tlumiči pro rozdělování průtoků.

V nepřítomnosti vzduchových kanálů je na vstupní straně místnosti instalována mřížka nebo difuzor pro rozdělování proudu vzduchu. Venkovní mřížka pro přívod vzduchu je namontována na vstupu z ulice, aby se zabránilo vniknutí ptáků, velkého hmyzu a podestýlky do ventilačního systému.

Pohyb vzduchu zajišťují dva ventilátory axiálního nebo odstředivého typu působení. V přítomnosti tepelného výměníku je přirozená cirkulace vzduchu v dostatečném objemu nemožná vzhledem k aerodynamickému odporu vytvořenému touto jednotkou.

Přítomnost výměníku tepla znamená instalaci jemných filtrů na vstupu obou proudů. To je nutné pro snížení intenzity ucpávání prachovými a tukovými usazeninami tenkých kanálů výměníku tepla. V opačném případě bude pro plné fungování systému nutné zvýšit frekvenci preventivní údržby.

Jemné filtry je třeba pravidelně měnit nebo čistit. V opačném případě by zvýšená odolnost proti proudění vzduchu způsobila selhání ventilátorů.

Jeden nebo více rekuperátorů zabírají hlavní objem přívodního a výfukového zařízení. Jsou namontovány ve středu konstrukce.

V případě silných mrazů typických pro území a nedostatečné účinnosti výměníku tepla pro ohřev venkovního vzduchu je možné dodatečně instalovat ohřívač. V případě potřeby také nainstalujte zvlhčovač, ionizátor a další zařízení pro vytvoření příznivého vnitřního prostředí.

Moderní modely zahrnují elektronickou řídicí jednotku. Komplikované modifikace mají funkce programovacích režimů provozu v závislosti na fyzikálních parametrech vzduchového prostředí. Vnější panely mají atraktivní vzhled, takže mohou být dobře napsány v každém interiéru místnosti.

Řešení problému kondenzace

Chlazení přiváděného vzduchu z místnosti vytváří předpoklady pro odvod vlhkosti a tvorbu kondenzátu. V případě vysokého průtoku nemá většina času čas na akumulaci v rekuperátoru a jde ven. Při pomalém pohybu vzduchu zůstává podstatná část vody uvnitř zařízení. Proto je nutné zajistit odběr vlhkosti a její odtah mimo skříň přívodního a výfukového systému.

Základním zařízením pro sběr a odvod kondenzátu je paleta umístěná pod výměníkem tepla se sklonem směrem k vypouštěcímu otvoru

Odstranění vlhkosti vytvořené v uzavřené nádobě. Je umístěn pouze uvnitř, aby nedošlo k zamrznutí výtokových kanálů při teplotách pod nulou. Neexistuje žádný algoritmus pro spolehlivý výpočet objemu vody vznikající při použití systémů s výměníkem tepla, proto je určen experimentálně.

Opětovné použití kondenzátu ke zvlhčování vzduchu je nežádoucí, protože voda absorbuje mnoho znečišťujících látek, jako jsou lidské poty, pachy atd.

Je možné výrazně snížit množství kondenzátu a vyhnout se problémům spojeným s jeho vznikem tím, že se z koupelny a kuchyně vytvoří oddělený výfukový systém. V těchto místnostech má vzduch nejvyšší vlhkost. Pokud existuje několik výfukových systémů, musí být výměna vzduchu mezi technickými a obytnými oblastmi omezena instalací zpětných ventilů.

V případě ochlazení proudu odcházejícího vzduchu na záporné teploty uvnitř výměníku tepla vstupuje kondenzát do mrazu, což způsobuje snížení živého průřezu průtoku a tím i snížení objemu nebo úplné zastavení ventilace.

Pro periodické nebo jednorázové odmrazování tepelného výměníku namontujte obtok - obtokový kanál pro pohyb čerstvého vzduchu. Při průchodu proudu, který obchází zařízení, přestává přenos tepla, výměník tepla se ohřívá a led se stává kapalným. Voda proudí do sběrné nádrže kondenzátu nebo se vypařuje.

Princip obtoku je jednoduchý, takže pokud existuje nebezpečí tvorby ledu, je vhodné poskytnout takové řešení, protože ohřev výměníku tepla jinými způsoby je komplikovaný a trvanlivý.

Když průtok prochází obtokem, nedochází k ohřevu přiváděného vzduchu přes výměník tepla. Když tedy aktivujete tento režim, musíte automaticky zapnout topení.

Vlastnosti různých typů rekuperátorů

Existuje několik konstrukčně odlišných možností provedení přenosu tepla mezi proudem studeného a teplého vzduchu. Každý z nich má své charakteristické rysy, které definují hlavní účel každého typu výměníku tepla.

Lamelární křížový rekuperátor

Konstrukce deskového výměníku tepla je založena na tenkostěnných panelech, které jsou střídavě spojeny takovým způsobem, že se střídají průchody mezi nimi o různých teplotních tocích v úhlu 90 stupňů. Jednou z modifikací tohoto modelu je zařízení s žebrovanými kanály pro průchod vzduchu. Má vyšší součinitel prostupu tepla.

Střídavý průtok teplého a studeného proudu vzduchu deskami je realizován ohýbáním okrajů desek a utěsňováním spojů polyesterovou pryskyřicí.

Panely pro přenos tepla mohou být vyrobeny z různých materiálů:

  • měď, mosaz a slitiny na bázi hliníku mají dobrou tepelnou vodivost a nepodléhají korozi;
  • plastový materiál z hydrofobního polymerního materiálu s vysokým koeficientem tepelné vodivosti s nízkou hmotností;
  • hygroskopická celulóza umožňuje průnik kondenzátu skrz desku a zpět do místnosti.

Nevýhodou je možnost kondenzace při nízkých teplotách. Vzhledem k malé vzdálenosti mezi deskami vlhkost nebo mráz výrazně zvyšuje aerodynamický odpor. V případě námrazy je nutné uzavřít přívod vzduchu, aby se desky ohřály.

Výhody deskových výměníků tepla jsou následující:

  • nízké náklady;
  • dlouhá životnost;
  • dlouhé období mezi preventivní údržbou a snadnou implementací;
  • malé rozměry a hmotnost.

Tento typ výměníku tepla je nejběžnější u obytných a kancelářských prostor. Používá se také v některých technologických procesech, například pro optimalizaci spalování paliva při provozu pecí.

Bubnové nebo rotační

Princip činnosti rotačního výměníku tepla je založen na rotaci tepelného výměníku, uvnitř kterého jsou vrstvy vlnitého kovu s vysokou tepelnou kapacitou. V důsledku interakce s odcházejícím proudem je sektor bubnu zahříván, což následně uvolňuje teplo do přiváděného vzduchu.

Tepelný výměník jemného pletiva tepelného výměníku rotoru je náchylný k ucpávání, proto byste měli věnovat zvláštní pozornost vysoce kvalitnímu provozu jemných filtrů.

Výhodou rotačních výměníků je:

  • poměrně vysoká účinnost ve srovnání s konkurenčními typy;
  • návrat velkého množství vlhkosti, která zůstává ve formě kondenzátu na bubnu a při kontaktu se vstupujícím suchým vzduchem se odpařuje.

Tento typ výměníku tepla je méně obyčejně používán pro obytné budovy s ventilací bytu nebo chaty. Často se používá ve velkých kotelnách k návratu tepla do pecí nebo pro velké průmyslové či komerční prostory.

Tento typ zařízení má však značné nevýhody:

  • relativně složitý design s přítomností pohyblivých částí, včetně elektromotoru, bubnu a řemenového pohonu, který vyžaduje neustálou údržbu;
  • zvýšená hladina hluku.

Někdy se u zařízení tohoto typu může setkat s termínem „regenerační výměník tepla“, který je správnější než „rekuperátor“. Faktem je, že malá část odcházejícího vzduchu se v důsledku uvolnění bubnu k tělu konstrukce vrátí zpět.

To představuje další omezení možnosti použití zařízení tohoto typu. Například znečištěný vzduch z topeniště nelze použít jako chladivo.

Systém trubek a bydlení

Trubkový výměník tepla sestává z tenkostěnných trubek malého průměru uspořádaných v tepelně izolovaném pouzdru, skrz které proudí vnější vzduch. Na skříni se vytváří teplý vzduch z místnosti, který ohřívá vstupní proud.

Výstup teplého vzduchu musí být prováděn přesně na skříni a ne přes potrubní systém, protože z nich nelze odstranit kondenzát.

Hlavní výhody trubkových výměníků tepla jsou následující:

  • vysoká účinnost díky protiproudému principu pohybu chladiva a přiváděného vzduchu;
  • jednoduchost konstrukce a absence pohyblivých částí zajišťuje nízkou hladinu hluku a vzácnou potřebu údržby;
  • dlouhá životnost;
  • nejmenší část mezi všemi typy zařízení pro obnovu.

Trubky pro zařízení tohoto typu používají buď kovovou slitinu, nebo více vzácně polymer. Tyto materiály nejsou hygroskopické, a proto s významným rozdílem v teplotách proudů je možná tvorba intenzivního kondenzátu v plášti, který vyžaduje konstruktivní řešení pro jeho odstranění. Další nevýhodou je, že kovová náplň má i přes svou malou velikost významnou hmotnost.

Jednoduchost konstrukce trubkového rekuperátoru činí tento typ zařízení populárním pro vlastní výrobu. Jako vnější pouzdro se obvykle používají plastové trubky pro vzduchové kanály, izolované polyuretanovými skořepinami.

Mezilehlé chladicí zařízení

Někdy jsou přívodní a výfukové kanály umístěny v určité vzdálenosti od sebe. Tato situace může nastat kvůli technologickým vlastnostem budovy nebo hygienickým požadavkům na spolehlivé oddělení proudění vzduchu.

V tomto případě použijte mezilehlé chladicí médium cirkulující mezi kanály přes izolovanou trubku. Jako médium pro přenos tepelné energie pomocí vody nebo roztoku vody a glykolu, jehož cirkulace zajišťuje provoz tepelného čerpadla.

Výměník tepla s mezilehlým chladivem je velké a drahé zařízení, jehož použití je ekonomicky odůvodněné pro místnosti s velkými plochami

V případě, že existuje možnost použít jiný typ výměníku tepla, je lepší nepoužívat systém s mezilehlým nosičem tepla, protože má následující významné nevýhody:

  • nízká účinnost ve srovnání s jinými typy zařízení, proto se tato zařízení nepoužívají pro malé místnosti s nízkým průtokem vzduchu;
  • významný objem a hmotnost celého systému;
  • potřeba dalšího elektrického čerpadla pro cirkulační kapalinu;
  • zvýšený hluk z čerpadla.

Je zde modifikace tohoto systému, když místo nucené cirkulace teplosměnné tekutiny se použije médium s nízkou teplotou varu, například freon. V tomto případě je pohyb podél obrysu možný přirozeným způsobem, ale pouze tehdy, když je sací potrubí umístěno nad výfukovým kanálem.

Takový systém nevyžaduje další náklady na energii, ale pracuje na vytápění pouze s výrazným teplotním rozdílem. Kromě toho je nutné doladit bod změny stavu agregace teplosměnné kapaliny, který může být realizován vytvořením požadovaného tlaku nebo specifického chemického složení.

Hlavní technické parametry

Znát potřebný výkon ventilačního systému a účinnost výměny tepla výměníku tepla umožňuje snadné spočítání úspor při ohřevu vzduchu v místnosti za specifických klimatických podmínek. Porovnáním potenciálních přínosů s náklady na nákup a údržbu systému můžete rozumně zvolit výměník tepla nebo standardní ohřívač.

Výrobci zařízení často nabízejí modelovou řadu, ve které se ventilační jednotky s podobnou funkčností liší v objemu výměny vzduchu. U obytných prostor musí být tento parametr vypočítán podle tabulky 9.1. SP 54.13330.2016

Koeficient výkonu

Pod účinností výměníku tepla rozumíme efektivnosti přenosu tepla, který se vypočítá podle následujícího vzorce:

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

Ve kterém:

  • T p - teplota přiváděného vzduchu uvnitř místnosti;
  • T n - venkovní teplota;
  • Teplota vzduchu v místnosti.

Maximální hodnota účinnosti při jmenovitém průtoku vzduchu a určitém teplotním režimu je uvedena v technické dokumentaci přístroje. Jeho skutečná postava bude o něco menší.

V případě nezávislé výroby deskového nebo trubkového výměníku tepla je pro dosažení maximální účinnosti přenosu tepla nutné dodržet následující pravidla:

  • Nejlepší přenos tepla je zajištěn protiproudými zařízeními, pak křížovými a nejméně jednosměrným pohybem obou proudů.
  • Intenzita přenosu tepla závisí na materiálu a tloušťce stěny oddělující proudění, jakož i na délce vzduchu uvnitř zařízení.

Znát účinnost výměníku tepla umožňuje vypočítat jeho energetickou účinnost při různých teplotách venkovního a vnitřního vzduchu:

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

kde P (m 3 / hodina) je průtok vzduchu.

Výpočet účinnosti výměníku tepla v peněžním vyjádření a porovnání s náklady na jeho pořízení a instalaci na dvoupodlažní chatu o celkové ploše 270 m2 ukazuje proveditelnost instalace takového systému

Náklady na vysoce účinné výměníky tepla jsou poměrně vysoké, mají složitou strukturu a značnou velikost. Někdy můžete tyto problémy obejít instalací několika jednodušších zařízení tak, aby je postupně procházel vzduch.

Výkon ventilačního systému

Objem proudu vzduchu je určen statickým tlakem, který závisí na výkonu ventilátoru a hlavních komponentech, které vytvářejí aerodynamický odpor. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Závěry a užitečné video na toto téma

Принцип работы роторного и пластинчатого рекуператора:

Замер КПД рекуператора пластинчатого типа:

Бытовые и промышленные системы вентиляции с интегрированным рекуператором доказали свою энергетическую эффективность по сохранению тепла внутри помещений. Сейчас существует множество предложений по продаже и установке таких устройств как в виде готовых и опробованных моделей, так и по индивидуальному заказу. Провести расчет необходимых параметров и выполнить монтаж можно самостоятельно.

Если при ознакомлении с информацией появились вопросы или вы нашли неточности в нашем материале, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Větrání