Til- och frånluftsventilation med värmeåtervinning: funktionsprincip, genomgång av för- och nackdelar

Tillförseln av frisk luft under den kalla perioden leder till att den behöver värmas upp för att säkerställa rätt inomhusmikroklimat.För att minimera energikostnaderna kan till- och frånluftsventilation med värmeåtervinning användas.

Att förstå principerna för dess funktion gör att du mest effektivt kan minska värmeförlusten samtidigt som du bibehåller en tillräcklig volym utbytt luft. Låt oss försöka förstå denna fråga.

Energibesparing i ventilationssystem

Under höst-vårperioden, när man ventilerar rum, är ett allvarligt problem den stora temperaturskillnaden mellan den inkommande luften och luften inuti. Det kalla flödet forsar ner och skapar ett ogynnsamt mikroklimat i bostadshus, kontor och fabriker eller en oacceptabel vertikal temperaturgradient i ett lager.

En vanlig lösning på problemet är integration i tillförselventilation luftvärmare, med vars hjälp flödet värms upp. Ett sådant system kräver energiförbrukning, medan en betydande volym varm luft som kommer ut utanför leder till betydande värmeförluster.

Utsläppet av luft till utsidan med intensiv ånga fungerar som en indikator på betydande värmeförlust, som kan användas för att värma det inkommande flödet

Om luftinlopps- och utloppskanalerna är placerade i närheten, är det möjligt att delvis överföra värmen från det utgående flödet till det inkommande.Detta kommer att minska värmarens energiförbrukning eller eliminera den helt. En anordning för att säkerställa värmeväxling mellan gasflöden med olika temperaturer kallas en rekuperator.

Under den varma årstiden, när uteluftens temperatur är betydligt högre än rumstemperaturen, kan en rekuperator användas för att kyla det inkommande flödet.

Design av en enhet med en rekuperator

Intern uppbyggnad av till- och frånluftssystem med integrerad recuperator De är ganska enkla, så de kan köpas och installeras oberoende element för element. Om montering eller självinstallation är svårt kan du köpa färdiga lösningar i form av standardmonoblock eller individuella prefabricerade strukturer på beställning.

En typisk utformning av ett till- och frånluftsventilationssystem med en rekuperator placerad i ett enda hus kan kompletteras med andra komponenter efter användarens gottfinnande

Huvudelement och deras parametrar

Karossen med värme- och ljudisolering är vanligtvis gjord av stålplåt. Vid vägginstallation måste den motstå trycket som uppstår när sprickorna runt enheten skummas och även förhindra vibrationer från driften av fläktar.

Vid fördelat luftintag och flöde i olika rum, anslut till huset luftkanalsystem. Den är utrustad med ventiler och spjäll för att fördela flöden.

Om det inte finns några luftkanaler installeras ett galler eller diffusor på tilloppsöppningen på sidan av rummet för att fördela luftflödet. Ett externt luftintagsgaller är installerat på inloppsöppningen på gatan för att förhindra att fåglar, stora insekter och skräp kommer in i ventilationssystemet.

Luftrörelse tillhandahålls av två fläktar med axiell eller centrifugalverkan. I närvaro av en rekuperator är naturlig luftcirkulation i tillräcklig volym omöjlig på grund av det aerodynamiska motståndet som skapas av denna enhet.

Närvaron av en rekuperator innebär installation av fina filter vid inloppet av båda flödena. Detta är nödvändigt för att minska intensiteten av igensättning av tunna värmeväxlarkanaler med damm och fettavlagringar. Annars, för att systemet ska fungera fullt ut, kommer det att vara nödvändigt att öka frekvensen av förebyggande underhåll.

Finfilter måste bytas eller rengöras med jämna mellanrum. Annars kommer ökat motstånd mot luftflödet att orsaka fläktfel.

En eller flera rekuperatorer upptar huvudvolymen på tillförsel- och avgasanordningen. De är monterade i mitten av strukturen.

Vid svår frost som är typisk för territoriet och otillräcklig effektivitet hos rekuperatorn för att värma utomhusluften, kan du dessutom installera en värmare. Vid behov installeras också en luftfuktare, jonisator och andra enheter för att skapa ett gynnsamt mikroklimat i rummet.

Moderna modeller inkluderar en elektronisk styrenhet. Komplexa modifieringar har funktioner för programmering av driftlägen beroende på luftmiljöns fysiska parametrar. Externa paneler har ett attraktivt utseende, tack vare vilket de kan passa bra in i alla interiörer.

Löser problemet med kondens

Kylning av luften som kommer från rummet skapar förutsättningar för frigöring av fukt och bildandet av kondens. Vid hög flödeshastighet hinner det mesta inte samlas i rekuperatorn och går ut.Med långsam luftrörelse blir en betydande del av vattnet kvar inuti enheten. Därför är det nödvändigt att se till att fukt samlas upp och avlägsnas utanför huset. tillförsel och avgassystem.

En elementär anordning för att samla upp och tömma kondensat är ett tråg placerat under värmeväxlaren med en lutning mot avloppshålet

Fukt avlägsnas i en sluten behållare. Den placeras endast inomhus för att undvika frysning av utflödeskanalerna vid minusgrader. Det finns ingen algoritm för tillförlitlig beräkning av volymen vatten som tas emot när man använder system med en rekuperator, så det bestäms experimentellt.

Återanvändning av kondensat för luftfuktning är oönskat, eftersom vatten absorberar många föroreningar som mänsklig svett, lukt, etc.

Du kan avsevärt minska volymen av kondensat och undvika problem i samband med dess förekomst genom att organisera ett separat avgassystem från badrummet och köket. Det är i dessa rum som luften har den högsta luftfuktigheten. Om det finns flera avgassystem ska luftutbytet mellan teknik- och bostadsområdet begränsas genom att installera backventiler.

Om frånluftsflödet kyls till negativa temperaturer inuti rekuperatorn, förvandlas kondensatet till is, vilket orsakar en minskning av flödets öppna tvärsnitt och, som en konsekvens, en minskning av volymen eller ett fullständigt upphörande av ventilationen.

För periodisk eller engångsavfrostning av rekuperatorn installeras en bypass - en bypass-kanal för rörelse av tilluft. När ett flöde går förbi enheten stoppas värmeöverföringen, värmeväxlaren värms upp och isen övergår i flytande tillstånd. Vattnet rinner in i kondensatuppsamlingstanken eller avdunstar utanför.

Principen för bypassanordningen är enkel, därför, om det finns risk för isbildning, är det tillrådligt att tillhandahålla en sådan lösning, eftersom uppvärmning av rekuperatorn med andra medel är komplex och tidskrävande

När flödet passerar genom bypass sker ingen uppvärmning av tilluften genom rekuperatorn. Därför, när detta läge är aktiverat, måste värmaren slås på automatiskt.

Funktioner hos olika typer av recuperatorer

Det finns flera strukturellt olika alternativ för att genomföra värmeväxling mellan kalla och uppvärmda luftflöden. Var och en av dem har sina egna särdrag, som bestämmer huvudsyftet för varje typ av recuperator.

Plattkorsflödesrecuperator

Utformningen av plattåtervinningsanordningen är baserad på tunnväggiga paneler, anslutna växelvis på ett sådant sätt att de växlar passagen av flöden med olika temperaturer mellan dem i en vinkel på 90 grader. En av modifieringarna av denna modell är en anordning med flänsförsedda kanaler för luftpassage. Den har en högre värmeöverföringskoefficient.

Alternativ passage av varmt och kallt luftflöde genom plattorna realiseras genom att böja kanterna på plattorna och täta fogarna med polyesterharts

Värmeväxlarpaneler kan vara gjorda av olika material:

• koppar, mässing och aluminiumbaserade legeringar har god värmeledningsförmåga och är inte mottagliga för rost;
• plast tillverkad av ett hydrofobt polymermaterial med en hög värmeledningskoefficient och låg vikt;
• Hygroskopisk cellulosa tillåter kondens att tränga in genom plattan och tillbaka in i rummet.

Nackdelen är möjligheten att kondens bildas vid låga temperaturer.På grund av det lilla avståndet mellan plattorna ökar fukt eller is avsevärt det aerodynamiska motståndet. Vid frysning är det nödvändigt att blockera det inkommande luftflödet för att värma plattorna.

Fördelarna med plåtrecuperatorer är följande:

• låg kostnad;
• lång livslängd;
• lång period mellan förebyggande underhåll och enkel implementering;
• små dimensioner och vikt.

Denna typ av rekuperator är vanligast för bostads- och kontorslokaler. Det används också i vissa tekniska processer, till exempel för att optimera bränsleförbränning under drift av ugnar.

Trumma eller roterande typ

Funktionsprincipen för en roterande rekuperator är baserad på rotationen av en värmeväxlare, inuti vilken det finns lager av korrugerad metall med hög värmekapacitet. Som ett resultat av samverkan med det utgående flödet värms trumsektorn upp, som därefter avger värme till den inkommande luften.

Den finmaskiga värmeväxlaren i en roterande rekuperator är känslig för igensättning, så du måste vara särskilt uppmärksam på kvaliteten på finfilter

Fördelarna med roterande recuperatorer är följande:

• ganska hög effektivitet jämfört med konkurrerande typer;
• återföring av en stor mängd fukt, som förblir i form av kondens på trumman och avdunstar vid kontakt med inkommande torr luft.

Denna typ av rekuperator används mindre ofta för bostadshus för lägenhets- eller stugventilation. Det används ofta i stora pannhus för att återföra värme till ugnar eller för stora industri- eller kommersiella lokaler.

Denna typ av enhet har dock betydande nackdelar:

• en relativt komplex design med rörliga delar, inklusive en elektrisk motor, trumma och remdrift, som kräver konstant underhåll;
• ökad ljudnivå.

Ibland för enheter av denna typ kan du stöta på termen "regenerativ värmeväxlare", vilket är mer korrekt än "recuperator". Faktum är att en liten del av frånluften kommer tillbaka på grund av trummans lösa passning till strukturens kropp.

Detta medför ytterligare begränsningar för möjligheten att använda enheter av denna typ. Till exempel kan förorenad luft från värmekaminer inte användas som kylvätska.

Rör- och höljesystem

En rekuperator av rörformig typ består av ett system av tunnväggiga rör med liten diameter placerade i ett isolerat hölje, genom vilket det finns ett inflöde av utomhusluft. Höljet tar bort varm luft från rummet, vilket värmer det inkommande flödet.

Varm luft måste släppas ut genom höljet och inte genom ett system av rör, eftersom det är omöjligt att ta bort kondensat från dem

De viktigaste fördelarna med rörformiga recuperatorer är följande:

• hög effektivitet på grund av motströmsprincipen för rörelse av kylvätskan och inkommande luft;
• enkel design och frånvaro av rörliga delar säkerställer låga ljudnivåer och kräver sällan underhåll;
• lång livslängd;
• det minsta tvärsnittet bland alla typer av återställningsenheter.

Rör för denna typ av anordning använder antingen lättlegerad metall eller, mindre vanligt, polymer. Dessa material är inte hygroskopiska, därför, med en betydande skillnad i flödestemperaturer, kan intensiv kondens bildas i höljet, vilket kräver en konstruktiv lösning för att avlägsna det.En annan nackdel är att metallfyllningen har betydande vikt, trots sina små dimensioner.

Enkelheten i utformningen av en rörformig rekuperator gör denna typ av anordning populär för egenproduktion. Plaströr för luftkanaler, isolerade med ett polyuretanskumskal, används vanligtvis som ett yttre hölje.

Apparat med mellankylvätska

Ibland är tillufts- och frånluftskanalerna placerade på något avstånd från varandra. Denna situation kan uppstå på grund av byggnadens tekniska egenskaper eller sanitära krav för tillförlitlig separation av luftflöden.

I detta fall används ett mellanliggande kylmedel som cirkulerar mellan luftkanalerna genom en isolerad rörledning. Vatten eller en vattenglykollösning används som medium för överföring av termisk energi, vars cirkulation säkerställs genom drift värmepump.

En rekuperator med ett mellankylmedel är en voluminös och dyr enhet, vars användning är ekonomiskt motiverad för lokaler med stora ytor

Om det är möjligt att använda en annan typ av rekuperator, är det bättre att inte använda ett system med en mellanliggande kylvätska, eftersom det har följande betydande nackdelar:

• låg effektivitet jämfört med andra typer av enheter, därför används sådana enheter inte för små rum med lågt luftflöde;
• betydande volym och vikt av hela systemet;
• behovet av en extra elektrisk pump för att cirkulera vätskan;
• ökat ljud från pumpen.

Det finns en modifiering av detta system när istället för forcerad cirkulation av värmeväxlingsvätskan används ett medium med låg kokpunkt, såsom freon.I detta fall är rörelse längs konturen möjlig naturligt, men endast om tilluftskanalen är placerad ovanför frånluftskanalen.

Ett sådant system kräver inga extra energikostnader, utan fungerar bara för uppvärmning när det finns en betydande temperaturskillnad. Dessutom är det nödvändigt att finjustera punkten vid vilken tillståndet för aggregation av värmeväxlingsvätskan ändras, vilket kan uppnås genom att skapa det erforderliga trycket eller en viss kemisk sammansättning.

Huvudsakliga tekniska parametrar

Genom att känna till ventilationssystemets erforderliga prestanda och värmeväxlingseffektiviteten hos rekuperatorn är det lätt att beräkna besparingar på luftvärme för ett rum under specifika klimatförhållanden. Genom att jämföra de potentiella fördelarna med kostnaderna för inköp och underhåll av systemet kan du rimligen göra ett val till förmån för en rekuperator eller en vanlig luftvärmare.

Utrustningstillverkare erbjuder ofta en modelllinje där ventilationsaggregat med liknande funktionalitet skiljer sig åt i luftväxlingsvolym. För bostadslokaler ska denna parameter beräknas enligt tabell 9.1. SP 54.13330.2016

Effektivitet

Effektiviteten hos en rekuperator förstås som effektiviteten för värmeöverföring, som beräknas med hjälp av följande formel:

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

Vart i:

• T_P – temperaturen på luften som kommer in i rummet;
• T_n – utomhustemperatur;
• T_V – rumslufttemperatur.

Maximalt effektivitetsvärde som standard luftflödeshastighet och en viss temperaturregim anges i enhetens tekniska dokumentation. Dess faktiska siffra kommer att vara något mindre.

Vid egentillverkning av en plåt- eller rörformig återvinningsanordning, för att uppnå maximal värmeöverföringseffektivitet, måste du följa följande regler:

• Den bästa värmeöverföringen tillhandahålls av motströmsanordningar, sedan tvärflödesanordningar, och minst genom enkelriktad rörelse av båda flödena.
• Intensiteten av värmeöverföring beror på materialet och tjockleken på väggarna som skiljer flödena, såväl som på varaktigheten av luften inuti enheten.

Genom att känna till recuperatorns effektivitet kan du beräkna dess energieffektivitet vid olika temperaturer av extern och intern luft:

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

där P (m³/timme) – luftflöde.

Beräkning av recuperatorns effektivitet i monetära termer och jämförelse med kostnaderna för dess förvärv och installation för en tvåvåningsstuga med en total yta på 270 m2 visar möjligheten att installera ett sådant system

Kostnaden för recuperatorer med hög effektivitet är ganska hög, de har en komplex design och betydande dimensioner. Ibland kan man komma runt dessa problem genom att installera flera enklare enheter så att den inkommande luften passerar genom dem sekventiellt.

Ventilationssystemets prestanda

Mängden luft som passerar bestäms av statiskt tryck, vilket beror på fläktens kraft och huvudkomponenterna som skapar aerodynamiskt motstånd. Som regel är dess exakta beräkning omöjlig på grund av den matematiska modellens komplexitet, därför utförs experimentella studier för standardmonoblockstrukturer och komponenter väljs för individuella enheter.

Fläkteffekten måste väljas med hänsyn till genomströmningen av installerade värmeväxlare av vilken typ som helst, vilket anges i den tekniska dokumentationen som rekommenderad flödeshastighet eller volym luft som passerar enheten per tidsenhet. Som regel överstiger den tillåtna lufthastigheten inuti enheten inte 2 m/s.

Annars, vid höga hastigheter, sker en kraftig ökning av det aerodynamiska motståndet i de smala delarna av rekuperatorn. Detta leder till onödiga energikostnader, ineffektiv uppvärmning av uteluften och minskad fläktlivslängd.

Grafen över tryckförlust mot luftflödeshastighet för flera modeller av högpresterande recuperatorer visar en icke-linjär ökning av motståndet, så det är nödvändigt att följa kraven för den rekommenderade luftväxlingsvolymen som anges i enhetens tekniska dokumentation

Att ändra luftflödets riktning skapar ytterligare aerodynamiskt motstånd. När man modellerar geometrin för en inomhusluftkanal är det därför önskvärt att minimera antalet rörvarv med 90 grader. Luftspridare ökar också motståndet, så det är tillrådligt att inte använda element med komplexa mönster.

Smutsiga filter och galler skapar betydande störningar i flödet, så de måste regelbundet rengöras eller bytas ut. Ett effektivt sätt att bedöma igensättning är att installera sensorer som övervakar tryckfallet i områden före och efter filtret.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Funktionsprincip för roterande och plattåtervinnare:

Mätning av effektiviteten hos en rekuperator av platttyp:

Ventilationssystem för hem och industri med en integrerad rekuperator har bevisat sin energieffektivitet när det gäller att upprätthålla värmen inomhus. Nu finns det många erbjudanden för försäljning och installation av sådana enheter, både i form av färdiga och testade modeller och på individuella beställningar. Du kan beräkna de nödvändiga parametrarna och utföra installationen själv.

Om du har några frågor när du läser informationen eller hittar några felaktigheter i vårt material, vänligen lämna dina kommentarer i blocket nedan.