Värmeåtervinning i ventilationssystem: funktionsprincip och designalternativ

Under ventilationsprocessen återvinns inte bara frånluften från rummet utan även en del av värmeenergin. På vintern leder detta till högre energikostnader.

Värmeåtervinning i centraliserade och lokala ventilationssystem gör att du kan minska omotiverade kostnader utan att kompromissa med luftutbytet. För att återvinna värmeenergi används olika typer av värmeväxlare - rekuperatorer.

Artikeln beskriver i detalj enheternas modeller, deras designegenskaper, driftsprinciper, fördelar och nackdelar. Informationen som presenteras kommer att hjälpa till att välja det optimala alternativet för att arrangera ventilationssystemet.

Återvinningskonceptet: värmeväxlarens funktionsprincip

Översatt från latin betyder återhämtning kompensation eller återvändande. När det gäller värmeväxlingsreaktioner karakteriseras återvinning som en partiell återföring av energi som förbrukats på en teknisk åtgärd i syfte att tillämpas i samma process.

I ventilationssystem Återvinningsprincipen används för att spara värmeenergi.

I analogi återvinns kylning vid varmt väder - varma inflytande massor värmer upp avgasavfallet och deras temperatur minskar.

Energiåtervinningsprocessen utförs i en rekuperativ värmeväxlare.Enheten inkluderar ett värmeväxlarelement och fläktar för pumpning av flerriktade luftflöden. Ett automationssystem används för att styra processen och kontrollera kvaliteten på lufttillförseln.

Konstruktionen är utformad så att tillförsel- och avgasflöden är i separata fack och inte blandas - värmeåtervinning sker genom värmeväxlarens väggar.

Förstå och förstå vad det är ventilation med återhämtning Ett visuellt diagram över luftcirkulationen kommer att hjälpa.

Frånluft strömmar ut genom huvor i våtrum (toa, badrum, kök). Innan den tas ut utanför passerar den genom rekuperatorn och lämnar en del av värmen. Den tillförda luften rör sig i motsatt riktning, värms upp och kommer in i vardagsrummen (+)

Möjligheten av en rekuperator i ventilation

Vi kan prata om möjligheten att installera recuperativ ventilation genom att bedöma systemets effektivitet och jämföra dess fördelar med nackdelar.

En del av värmen tas från frånluften som sugs ut och överförs till forcerade friska strålar riktade in i rummet. Detta gör att du kan minska värmeförlusten med upp till 70 % (+)

Behovet av att använda värmeåtervinning är mest relevant i byggnader med forcerat luftutsläpp. Som regel är dessa byggnader med låg tröghet uppförda med innovativ värmeisoleringsteknik (hus gjorda av sandwichpaneler, gassilikatplattor, skumblock).

I sådana byggnader ackumulerar väggarna inte värme bra, och naturligt luftutbyte är ineffektivt.

Men problem med luftcirkulationen är också typiska för "traditionella" byggnader av tegel och betong.Närvaron av förseglade värme- och ljudisolerande PVC-fönster blockerar cirkulationen med en naturlig impuls - flödet av frisk luft stoppar, och draget i ventilationskanalen välter eller tenderar till noll.

Lösningen på problemet med "Euro-fönster" är organisationen av forcerad ventilation. Systemet återställer luftväxlingen, men värmeförlusten ökar med upp till 60 %. Och här går det inte längre att klara sig utan värmeåtervinning.

Effektiviteten av utbytesprocessen uttrycks i procent och visar mängden värme som förbrukas från frånluften för att värma upp det färska "intaget"

Effektivitetsindikator för ventilationsvärmeåtervinning:

• 0% - öppet fönster - varm luft tas ut i atmosfären och kall luft kommer in, vilket sänker temperaturen i rummet;
• 100% - tilluften värms upp till "avloppstemperatur" - tekniskt omöjlig att implementera;
• 30-90% - en acceptabel parameter, återvinning med en verkningsgrad på 60 % eller mer anses vara god, en verkningsgrad på över 80 % är utmärkt värmeöverföring.

Systemets effektivitet beror på typen av rekuperator, rumsdimensioner och luftflöde. I alla fall är användningen av återvinningsventilation, även med en effektivitet på 30%, mer lönsam än dess frånvaro. Förutom betydande besparingar på energiresurser, förbättrar värme "regenerering" det övergripande mikroklimatet i rummet.

Nackdelar med att använda en värmeväxlare:

1. Energiberoende. Köp av klimatutrustning är motiverat om elförbrukningen är betydligt mindre än dess besparingar efter installation av rekuperatorn.
2. Kondensation. På grund av temperaturskillnader kan fukt kondensera på värmeväxlarens väggar. På vintern finns det risk för isbildning, vilket kan leda till en snabb minskning av effektiviteten eller fel på recuperatorn.
3. Bullrigt arbete. Vissa modeller avger ett brum under drift.Om denna nackdel inte är särskilt märkbar under dagen, orsakar ljudet obehag på natten. Recuperatorer med förbättrad isolering fungerar tyst.

Hög initial investering är ofta huvudargumentet mot energieffektiv ventilation.

Det är lämpligt att investera pengar i ett system som kommer att betala sig inom 5-8 år. Det bör beaktas att ytterligare kostnader kommer att behöva uppstå för att upprätthålla komplexet, till exempel periodiskt byte av fläktar

Funktioner hos olika typer av värmeväxlare

Utformningen av rekuperatorn bestämmer kylvätskans flödesmönster, ventilationssystemets effektivitet, energiförbrukningsklassen och kostnaden för utrustningen. Fem typer av värmeväxlare används: plattor, roterande, värmerör, kammaranordningar och modeller med en mellanliggande kylvätska.

Tallrikrecuperator – enkel design

Grunden för värmeväxlaren är en förseglad kammare med många parallella luftkanaler. Kanalerna är åtskilda av skiljeväggar - värmeledande plattor av stål eller aluminium.

Vågformade plattor (60-70 stycken) är grupperade i ett block så att de bildade kanalerna är placerade korsvis mot varandra - den skapade turbulensen förbättrar värmeöverföringen (+)

Gasflöden rör sig mot varandra, skär varandra i rekuperatorkassetten, men blandas inte. Värmeväxling sker på grund av samtidig kylning och uppvärmning av plattorna från olika sidor.

Fördelar med en korsvärmeväxlare:

• enkel installation och konfiguration av utrustning;
• uteslutning av kontakt med luftmassor;
• överkomlig kostnad och kompakta dimensioner;
• frånvaro av gnidning och rörliga delar.

Effektiviteten varierar i intervallet 40-70%.

Den största nackdelen med plattmodellen är sättningen av kondensat i avgaskanalen och bildandet av is på vintern. För att avfrosta enheten omdirigeras den inkommande strömmen till att förbigå värmeväxlaren, och den varma utgående strömmen smälter isen på plattorna.

I läget "avfrostning" sker inga energibesparingar, luftvärmare med en effekt på upp till 5 kW används för att värma den inkommande luften. Det genomsnittliga effektivitetsvärdet sjunker med 20 % (+)

Det finns två möjliga sätt att lösa problemet:

1. Förvärmning av det inkommande luftflödet till en temperatur vid vilken isbildning är utesluten.
2. Recuperator med plattor av hygroskopisk cellulosa. Materialet absorberar fukt från frånluftsmassor och överför den till nya inkommande flöden.

När du väljer en korsvärmeväxlare bör du ta hänsyn till plattornas funktionsegenskaper.

Deras egenskaper beror på tillverkningsmaterialet:

1. Aluminiumfolie – överkomlig kostnad, men begränsad prestanda på vintern. Dessutom rekommenderas det inte för bostadslokaler på grund av lufttorkning. Modifieringar med "fyllning" av aluminium är det bästa alternativet för bad och simbassänger.
2. Skiljeväggar av plast - Prismässigt liknar metallprodukter, men skiljer sig i förbättrad driftseffektivitet.
3. Cellulosa värmeväxlare – förhindra frysning och bibehålla normal fukthalt inomhus.

Hygrocellulosarecuperatorn är den mest ekonomiska och optimala för ventilation av bostadshus.

Roterande recuperator – hög systemeffektivitet

Värmeväxlaren presenteras i form av en cylinder fylld med lager av korrugerad metall. När trumenheten roterar kommer varma eller kalla luftstrålar växelvis in i varje fack.

Design av en roterande rekuperator: rotationsaxel och två luftkanaler.En sektion av rotorn värms upp genom att "avverka", trumman roterar och värmen omdirigeras till kalla massor koncentrerade i den intilliggande kanalen (+)

Effektiviteten för värmeöverföringen bestäms av rotorns rotationshastighet; driftseffektiviteten kan justeras.

Argument för en roterande recuperator:

• värmeåterföring upp till 65-90%;
• effektivitet elförbrukning;
• partiell fuktersättning – du klarar dig utan luftfuktare;
• återbetalningsperiod – upp till 4 år.

Trots sin höga effektivitet har värmeväxlaren av trumtyp inte blivit ledande bland liknande installationer.

Nackdelar med ventilationssystemet:

1. Tillföra förorenad luft i tillförseln. Avgas- och tillförselmassorna cirkulerar växelvis genom mikrokanalerna, så cirka 3-8% av "arbetet" återförs tillbaka. Trumman förmedlar ofta lukten av den utgående luften.
2. Designens komplexitet. De roterande delarna av rotorn kräver regelbundet underhåll och periodiskt utbyte. Rörliga element producerar buller och vibrationer under drift.
3. Högt pris. Priset för roterande modeller är högre än för plåtprodukter. Detta beror på användningen av komplex mekanik i utformningen av trumvärmeväxlaren.
4. Stora storlekar. Installation utförs i en rymlig ventilationskammare.

På grund av deras skrymmande används roterande enheter huvudsakligen i industriföretag.

För att minimera blandningen av luftflöden kompletteras roterande värmeväxlare med mellansektorer - här blåses mikrokanalerna med frisk luft, som strömmar tillbaka in i huven. Nackdelen med kretsen är en minskning av effektiviteten (+)

Kopplade värmeväxlare – glykolmodell

På grund av dess designegenskaper kallas en återvinningsenhet med ett mellanliggande kylmedel ofta kopplade värmeväxlare eller en glaciärenhet. Detta är ett av de mest flexibla värmeåtervinningssystemen. En värmeväxlare skär in i tilloppskanalen och den andra i avgaskanalen.

Rördiagrammet innehåller: cirkulationspump, expansionskärl, luftventil, regulator, temperaturgivare, säkerhetsventil, tryckindikator (+)

Funktionsprincip. Glykolsammansättningen cirkulerar mellan värmeväxlarna. Temperaturen på kylvätskan ökar på grund av det uppvärmda avgasflödet, och sedan överförs den termiska energin till frisk luft. Det slutna systemet eliminerar blandning av mötande luftmassor.

Funktioner för drift av värmeväxlare med kylvätska:

• Effektivitet – 45-55%;
• effektivitetsjustering med hjälp av en pump - hastigheten på frostskyddsrörelsen är vald;
• möjlighet att placera tillufts- och frånluftskanaler på avstånd från varandra (upp till 800 m);
• rekuperatorn är installerad vertikalt eller horisontellt;
• i svår frost fryser ytan på avgasvärmeväxlaren och is uppstår; användningen av frostskyddsmedel gör att du kan använda recuperatorn utan att tillgripa avfrostning;
• återbetalningstid för systemet - upp till 2 år;
• en kombination av 1 huv och flera inflöden eller vice versa är tillåten.

Volymen av frånluft och insugningsluft bör vara ungefär lika stor. Sådana rekuperatorer används vanligtvis om inflödet är giftigt eller kraftigt förorenat, när blandning av strömmar är oacceptabel.

Kammarenhet – mångsidig användning

Strukturellt är kammarvärmeväxlaren en sluten låda, indelad inuti av ett rörligt spjäll.Öppningspartitionen bestämmer driftschemat för recuperatorn.

Utflödet passerar längs en kanal och inflödet går in i den andra kammaren. I värmeväxlaren värmer varma massor upp väggarna i det första facket. Efter ett tag rör sig spjället och luftflödet ändrar riktning

Som ett resultat rör sig inflödet längs de varma väggarna i den första luftkanalen, och "avgaserna" värmer ytan på den andra kammaren. Vid en viss tidpunkt kommer septum tillbaka och cykeln upprepas.

Fördelar med en kammarvärmeväxlare:

• Effektivitet – 80-90%;
• tillsammans med högkvalitativ värmeisolering reduceras uppvärmningskostnaderna till ett minimum;
• enkel installation - specialisthjälp kommer att behövas vid val av parametrar för ventilationsaggregatet;
• bibehålla fuktighetsnivåer;
• frysning av systemet är uteslutet.

En kammarvärmeväxlare är ett utmärkt alternativ för regioner där det finns en betydande obalans mellan inomhus- och utomhustemperaturer under en lång period av året.

Nackdelarna med värmeåtervinningsenheten inkluderar:

• behovet av regelbundet underhåll av rörliga element;
• motluftsströmmar blandas delvis - lukter och föroreningar kan strömma tillbaka in i byggnaden.

För att minska inblandningen är systemet utrustat med filterelement. Luften blir renare, men rekuperatorns effektivitet minskar.

Värmerör – slutet värmeväxlingssystem

Recuperatorn består av många koppar- eller aluminiumrör fyllda med ett lätt avdunstande ämne, som freon. Funktionsprincipen för en rörformig värmeväxlare är baserad på fysiska processer - förändringar i ett ämnes tillstånd när det värms upp.

Värmeröret placeras vertikalt - den nedre änden av värmeväxlaren är i frånluftskanalen, och toppen är i tilluftskanalen. De utgående flödena går runt änden av röret - freonet värms upp, kokar och avdunstar (+)

Gasen stiger och avger termisk energi till inflödet, varefter freonet kondenserar och rinner ner i rekuperatorn. Den termiska cykeln upprepar sig i en cirkel.

Tekniska och operativa egenskaper hos den rörformade värmeväxlaren:

• enhetens effektivitet – upp till 65 %;
• tyst drift på grund av frånvaron av rörliga element;
• enkel design och lågt underhåll;
• kompakthet — små dimensioner och låg vikt.
• energioberoende – kylvätskan cirkulerar naturligt;

En betydande fördel är att in- och returluftflödena inte blandas.

Svagheter med värmerör:

• hög effektivitetsnivå uppnås över ett smalt temperaturintervall - med plötslig överhettning avdunstar all freon, och med otillräcklig uppvärmning saktar intensiteten av förångningen ner;
• låg styrka hos rör – förändring i form eller tryckminskning minskar utrustningens prestanda.

Rörformade värmeväxlare används i privat konstruktion, administrations- och kontorsbyggnader och mindre industriområden.

Metoder för att organisera rekuperativ ventilation

Återställningen ordnas på något av följande sätt: centraliserad och decentraliserad. I det första fallet passerar ventilationsflöden från hela rummet genom värmeväxlaren, i det andra - från ett rum.

Centraliserat komplex – luftbehandlingsaggregat

Ett centraliserat system installeras vid konstruktionsstadiet eller större modernisering av ventilationssystemet.

En forcerad tillförsel- och avgasenhet (PVU) med inbyggd rekuperator väljs. Det huvudsakliga urvalskriteriet är komplexets totala prestanda baserat på hela luftvolymen i strukturen (+)

En PVU med rekuperator säkerställer tillräcklig luftväxling även i hus med täta fönster. Samtidigt fördelas luftflödena jämnt utan att skapa drag.

Komplex luftbehandlingsaggregat monoblock typ utrustad med:

• fans – Tillförsel av ren luft dygnet runt och utsläpp av strålar mättade med koldioxid;
• värmare – förvärmning av inflöde;
• filter – fånga damm och mikropartiklar;
• recuperator — Olika typer av installationer kan användas.

Funktionaliteten hos vissa PVU utökas med en fördröjningstimer, effektregulator, fuktnivåsensorer, etc.

Kroppen på monoblockmodeller är täckt med ljudabsorberande material, vilket gör driften av PVU mycket tyst. Vertikala, horisontella och hängande versioner av ventilationsaggregat är möjliga

Återhämtande monoblock PVU har visat sig väl: "Vents" (Ukraina), Dantherm (Danmark), "Daikin" (Japan), "Dantex" (England).

Lokala enheter - ett tillägg till det befintliga ventilationssystemet

För att återställa cirkulationen av luftmassor i rummet som används är decentraliserade luftintag med värmeåtervinning lämpliga.

De skär in i fasaden på en byggnad eller monteras genom ett fönster. Deras huvudsakliga uppgift är att förbättra tillföra ventilation i huset.

Lokala rekuperatorer är utrustade med en fläkt och en plattvärmeväxlare. Inloppets "hylsa" är isolerad med ljuddämpande material.Styrenheten för kompakta ventilationsaggregat är placerad på innerväggen

Funktioner hos decentraliserade ventilationssystem med återvinning:

• Effektivitet – 60-96%;
• låg produktivitet – enheterna är utformade för att ge luftväxling i rum upp till 20-35 kvm;
• överkomligt pris och ett brett urval av enheter, allt från konventionella väggventiler till automatiserade modeller med ett flerstegsfiltreringssystem och möjlighet att justera luftfuktigheten;
• enkel installation – inga luftkanaler krävs för idrifttagning, installera väggventil du kan göra det själv.

Populära tillverkare av lokala recuperatorer: Prana (Ukraina), O.Erre (Italien), Snöstorm (Tyskland), Ventiler (Ukraina), Aerovital (Tyskland).

Viktiga kriterier för val av vägginlopp: tillåten väggtjocklek, prestanda, rekuperatorns effektivitet, luftkanalens diameter och det pumpade mediets temperatur

Slutsatser och användbar video om ämnet

Jämförelse av driften av naturlig ventilation och ett forcerat system med återhämtning:

Principen för drift av en centraliserad recuperator, beräkning av effektivitet:

Design och driftprocedur för en decentraliserad värmeväxlare med Prana väggventil som exempel:

Cirka 25-35 % av värmen lämnar rummet genom ventilationssystemet. Recuperatorer används för att minska förluster och effektivt återvinna värme. Klimatutrustning låter dig använda energin från avfallsmassorna för att värma den inkommande luften.

Har du något att tillägga, eller har du frågor om driften av olika ventilationsåtervinnare? Lämna kommentarer om publikationen och dela din erfarenhet av att driva sådana installationer. Kontaktformuläret finns i nedre blocket.