Raikasta ilmaa imetään kylmällä ajanjaksolla johtaa lämmitystarpeeseen tilojen oikean mikroilmaston varmistamiseksi. Sähkökustannusten minimoimiseksi voidaan käyttää syöttö- ja poistoilmanvaihtoa lämmön talteenotolla.
Sen toimintaperiaatteiden ymmärtäminen vähentää lämpöhäviöitä maksimaalisesti pitäen samalla riittävästi tilalle vaihdettua ilmaa. Yritetään selvittää tämä.
Energiansäästö ilmanvaihtojärjestelmissä
Syksy-kevätjaksolla, kun ilmanvaihto on suuri ongelma, on suuri lämpötilaero tulevan ja sisäilman välillä. Kylmä virta kaatuu ja luo epäsuotuisan mikroilmaston kodeissa, toimistoissa ja työpaikoilla tai varastossa ei voida hyväksyä lämpötilagradienttia, jota ei voida hyväksyä.
Yleinen ratkaisu ongelmaan on integrointi ilmanlämmittimen tuloilmanvaihtoon, jolla virtaus lämmitetään. Tällainen järjestelmä vaatii energiankulutusta, kun taas huomattava määrä lähtevää lämmintä ilmaa johtaa merkittäviin lämpöhäviöihin.
Ulospääsy voimakkaalla höyryllä on osoitus merkittävästä lämpöhäviöstä, jota voidaan käyttää tulevan virran lämmittämiseen
Jos imu- ja poistoilmakanavat sijaitsevat lähellä, on mahdollista siirtää lähtevän virran lämpö osittain tulevaan. Tämä vähentää lämmittimen energiankulutusta tai luopuu siitä kokonaan. Laitetta lämmönvaihdon aikaansaamiseksi eri lämpötilojen kaasuvirtausten välillä kutsutaan rekuperaattoriksi.
Lämpiminä vuodenaikoina, kun ulkolämpötila on paljon korkeampi kuin huoneenlämpötila, rekuperaattoria voidaan käyttää tulevan virran jäähdyttämiseen.
Yksikkö rekuperaattorilla
Sisäänrakennettu imu- ja poistoilmanvaihtojärjestelmä integroidulla rekuperaattorilla on melko yksinkertainen, joten ne voidaan ostaa ja asentaa itsenäisesti. Siinä tapauksessa, että kokoonpano tai itsekokoonpano on vaikeaa, voit ostaa tilaukselta valmiita ratkaisuja tyypillisen yksiohjauksen tai yksittäisten esivalmistettujen rakenteiden muodossa.
Yhdessä kotelossa sijaitsevaa rekuperaattoria sisältävää syöttö- ja poistoilmanvaihtolaitteen tyypillistä mallia voidaan täydentää muilla solmukohdilla käyttäjän valinnan mukaan
Pääelementit ja niiden parametrit
Lämpö- ja melueristyskotelo on yleensä teräslevyä. Seinäkiinnityksen yhteydessä sen on kestettävä paine, joka syntyy vaahdotettaessa rakoja yksikön ympärille, ja estävä myös puhaltimien tärinä.
Jos sisäänmeno ja ilmavirta on jakautunut eri tilojen yli, koteloon on kytketty kanavajärjestelmä. Se on varustettu venttiileillä ja vaimentimilla virtauksen jakamiseksi.
Ilmakanavien puuttuessa grilli tai hajotin asennetaan tuloilman poistoaukkoon huoneen sivulta ilmavirran jakamiseksi. Kadun sisääntuloaukkoon on asennettu ulkoinen ilmanotto ritilä, joka estää lintuja, suuria hyönteisiä ja roskia pääsemästä tuuletusjärjestelmään.
Ilman liikettä aikaansaa kaksi aksiaalista tai keskipakopuhallinta. Rekuperaattorin läsnä ollessa luonnollinen ilmankierto riittävässä tilavuudessa on mahdotonta tämän yksikön luoman aerodynaamisen vetovoiman takia.
Rekuperaattorin läsnäolo edellyttää hienojen suodattimien asentamista molempien virtausten sisääntuloon. Tämä on tarpeen pölyn ja rasvan tukkeutumisen vähentämiseksi lämmönvaihtimen ohuissa kanavissa. Muutoin järjestelmän täyden toiminnan vuoksi joudutaan lisäämään ennalta ehkäisevän huollon tiheyttä.
Hienot suodattimet on vaihdettava tai puhdistettava säännöllisesti. Muutoin lisääntynyt ilmavirtausvastus aiheuttaa puhaltimien rikkoutumisen.
Yksi tai useampi rekuperaattori vievät syöttö- ja poistolaitteen päätilavuuden. Ne on asennettu rakenteen keskelle.
Alueelle tyypillisten vakavien pakkasten ja lämmönvaihtimen riittämättömän hyötysuhteen tapauksessa ulkoilman lämmittämiseen voidaan lisäksi asentaa ilmanlämmitin. Lisäksi tarvittaessa asennetaan kostutin, ionisaattori ja muut laitteet suotuisan mikroilmaston luomiseksi huoneeseen.
Nykyaikaiset mallit sisältävät elektronisen ohjausyksikön. Hienostuneilla modifikaatioilla on toimintojen toimintatapojen ohjelmointi ilman fysikaalisten parametrien mukaan. Ulkoisilla paneeleilla on houkutteleva ulkonäkö, minkä ansiosta ne voidaan integroida hyvin mihin tahansa huoneen sisustukseen.
Kondenssiveden ratkaiseminen
Huoneesta tulevan ilman jäähdytys luo edellytykset kosteuden purkamiselle ja kondenssiveden muodostumiselle. Suuren virtausnopeuden tapauksessa suurimmalla osalla sitä ei ole aikaa kerääntyä rekuperaattoriin ja se menee ulos. Hitaalla ilman liikkeellä huomattava osa vedestä jää laitteen sisään. Siksi on välttämätöntä varmistaa kosteuden kerääminen ja poistaminen syöttö- ja pakojärjestelmän kotelon ulkopuolelta.
Elementtilaite lauhteen keräämistä ja poistamista varten on rekuperaattorin alla oleva astia, jonka kaltevuus on tyhjennysreiän suuntaan
Kosteuden lopputulos tuotetaan suljetussa astiassa. Se sijoitetaan vain sisätiloihin, jotta vältetään ulosvirtauskanavien jäätyminen alle nollan lämpötiloissa. Rekuperaattorijärjestelmiä käytettäessä saadun vesimäärän laskemiseksi ei ole luotettavaa algoritmia, joten se määritetään kokeellisesti.
Lauhteen uudelleenkäyttö ilman kosteuttamiseksi ei ole toivottavaa, koska vesi imee monia epäpuhtauksia, kuten ihmisen hiki, hajut jne.
Vähennä merkittävästi lauhteen määrää ja välttää sen ulkonäköön liittyviä ongelmia järjestämällä erillinen pakokaasujärjestelmä kylpyhuoneesta ja keittiöstä. Näissä huoneissa ilman kosteus on suurin. Jos pakojärjestelmiä on useita, ilmanvaihto teknisen ja asuinalueen välillä on rajoitettava asentamalla vastaventtiilit.
Jos lähtevä ilmavirta jäähdytetään rekuperaattorin sisällä olevaan negatiiviseen lämpötilaan, lauhde muuttuu jääksi, mikä aiheuttaa virtauksen elävän poikkileikkauksen pienenemisen ja seurauksena tilavuuden pienenemisen tai ilmanvaihdon loppumisen kokonaan.
Rekuperaattorin säännöllistä tai kertaluonteista sulatusta varten asennetaan ohitus - ohituskanava tuloilman liikkeelle. Kun virtaus ohitetaan ohittamalla laite, lämmönsiirto pysähtyy, lämmönvaihdin lämpenee ja jää muuttuu nestemäiseksi. Vesi virtaa lauhteenkeräyssäiliöön tai haihtuu ulospäin.
Ohituslaitteen periaate on yksinkertainen, joten jos on olemassa jäämuodostuksen vaara, on suositeltavaa tarjota tällainen ratkaisu, koska lämmönvaihtimen lämmön talteenotto muilla tavoin on monimutkaista ja pitkää
Kun virtaus kulkee ohituksen läpi, tuloilmaa ei kuumennu rekuperaattorin läpi. Siksi, kun aktivoit tämän tilan, sinun on kytkettävä ilmanlämmitin automaattisesti päälle.
Erityyppisten rekuperaattoreiden ominaisuudet
Lämmönsiirron toteuttamiseksi kylmän ja lämmitetyn ilmavirran välillä on useita rakenteellisesti erilaisia vaihtoehtoja. Jokaisella niistä on omat erityispiirteensä, jotka määrittävät kunkin rekuperaattorin päätarkoituksen.
Levyn poikkivirtauslämmönvaihdin
Levylämmönvaihtimen rakenne perustuu ohutseinäisiin paneeleihin, jotka on kytketty vuorotellen siten, että vuorottelevat eri lämpötilavirtausten kulku niiden välillä 90 asteen kulmassa. Yksi tämän mallin muunnoksista on laite, jolla on ohuet kanavat ilman kulkua varten. Sillä on korkeampi lämmönsiirtokerroin.
Lämpimän ja kylmän ilmavirran vaihtoehtoinen kulku levyjen läpi toteutetaan taivuttamalla levyjen reunat ja sulkemalla yhdisteet polyesterihartsilla
Lämmönsiirtopaneelit voidaan valmistaa useista materiaaleista:
- kupari-, messinki- ja alumiinipohjaisilla seoksilla on hyvä lämmönjohtavuus ja ne eivät ole ruostumattomia;
- polymeerihydrofobisesta materiaalista valmistettu muovi, jolla on korkea lämmönjohtavuuskerroin, on kevyt;
- imukykyinen selluloosa antaa lauhteen tunkeutua levyn läpi ja palata huoneeseen.
Haittana on tiivistymismahdollisuus alhaisissa lämpötiloissa. Levyjen pienen etäisyyden vuoksi kosteus tai jää lisäävät merkittävästi aerodynaamista vetoa. Jäätymisen tapauksessa on välttämätöntä sulkea saapuva ilmavirta levyjen lämmittämiseksi.
Levyrekuperaattorien edut ovat seuraavat:
- halpa;
- pitkä käyttöikä;
- pitkä aika ennaltaehkäisevän huollon ja sen yksinkertaisuuden välillä;
- pienet mitat ja paino.
Tämän tyyppinen rekuperaattori on yleisin asuin- ja toimistotiloissa. Sitä käytetään myös joissain teknologisissa prosesseissa, esimerkiksi polttoaineen palamisen optimoimiseksi uunien käytön aikana.
Rumpu tai pyörivä tyyppi
Pyörivän lämmönvaihtimen toimintaperiaate perustuu lämmönvaihtimen pyörimiseen, jonka sisällä on aaltopahvin metallikerroksia, joilla on suuri lämmöntuottokyky. Jätevesien kanssa tapahtuvan vuorovaikutuksen seurauksena rummasektori lämmitetään, mikä myöhemmin antaa lämpöä tulevalle ilmalle.
Pyörivän lämmönvaihtimen hienoverkkoisella lämmönvaihtimella on taipumus tukkeutua, joten on erityisen tärkeää kiinnittää huomiota hienojen suodattimien korkeaan toimintaan
Pyörivien rekuperaattoreiden edut ovat seuraavat:
- melko korkea hyötysuhde verrattuna kilpaileviin tyyppeihin;
- suuren määrän kosteuden palautumista, joka kondensaatin muodossa jää rummulle ja haihtuu kosketettaessa saapuvaan kuivaan ilmaan.
Tämän tyyppisiä rekuperaattoreita käytetään harvemmin asuinrakennuksissa, joissa on ilmastointi. Usein sitä käytetään suurissa kattilahuoneissa lämmön palauttamiseksi uuneihin tai suuriin teollisuus- tai vähittäiskaupan tiloihin.
Tämän tyyppisellä laitteella on kuitenkin merkittäviä haittoja:
- suhteellisen monimutkainen rakenne liikkuvilla osilla, mukaan lukien sähkömoottori, rumpu ja hihnakäyttö, joka vaatii jatkuvaa huoltoa;
- kohonnut melutaso.
Joskus tämäntyyppisissä laitteissa voidaan löytää termi ”regeneratiivinen lämmönvaihdin”, mikä on oikeampaa kuin ”rekuperaattori”. Tosiasia, että pieni osa poistoilmasta virtaa takaisin, koska rumpu on löysästi sovitettu rakenteen runkoon.
Tämä asettaa lisärajoituksia mahdollisuudelle käyttää tämän tyyppisiä laitteita. Esimerkiksi lämmitysuunien saastuttamaa ilmaa ei voida käyttää lämmönsiirtonaineena.
Putki- ja kotelojärjestelmä
Putkityyppinen rekuperaattori koostuu ohutseinäisistä putkista, joiden halkaisija on pieni ja jotka sijaitsevat järjestelmän eristetyssä kotelossa ja joiden läpi ulkoinen ilma virtaa. Kotelon päällä tuottaa huoneesta lämmin ilmamassa, joka lämmittää tulevan virran.
Lämmin ilma tulee suorittaa tarkasti kotelon läpi, ei putkijärjestelmän kautta, koska niistä on mahdotonta poistaa kondensaattia.
Putkimaisten rekuperaattoreiden tärkeimmät edut ovat seuraavat:
- korkea hyötysuhde johtuen jäähdytysnesteen ja tulevan ilman vastavirtaperiaatteesta;
- Suunnittelun yksinkertaisuus ja liikkuvien osien puuttuminen tuottavat alhaisen melutason ja harvoin esiintyvän huoltotarpeen;
- pitkä käyttöikä;
- pienin poikkileikkaus kaikentyyppisistä palautuslaitteista.
Tämän tyyppisten laitteiden putket käyttävät joko kevytmetallimetallia tai harvemmin polymeeriä. Nämä materiaalit eivät ole hygroskooppisia, joten voimakkaan kondensaatin muodostuminen koteloon on mahdollista, koska virtausten lämpötilassa on huomattava ero, mikä vaatii rakentavan ratkaisun sen poistamiseksi. Toinen haitta on, että metallitäytteellä on huomattava paino pienistä mitoistaan huolimatta.
Putkimaisen rekuperaattorin suunnittelun yksinkertaisuus tekee tämän tyyppisestä laitteesta suositun itsevalmistuksessa. Ulkopuolisena kotelona käytetään yleensä ilmakanavien muoviputkia, jotka on eristetty polyuretaanivaahtokuorilla.
Keskimääräinen lämmönsiirtolaite
Joskus syöttö- ja poistoputket sijaitsevat jonkin etäisyyden päässä toisistaan. Tämä tilanne voi johtua rakennuksen teknisistä ominaisuuksista tai saniteettivaatimuksista ilmavirtojen luotettavaksi erottamiseksi.
Käytä tässä tapauksessa välijäähdytysnestettä, joka kiertää kanavien välillä eristetyn putken läpi. Väliaineena lämpöenergian siirtämiseen käytetään vettä tai vesiglykoliliuosta, jonka kierto varmistetaan lämpöpumpun toiminnalla.
Välijäähdytysnesteellä varustettu rekuperaattori on tilava ja kallis laite, jonka käyttö on taloudellisesti perusteltua suurten tilojen huoneissa
Jos on mahdollista käyttää erityyppistä toistolaitetta, on parempi olla käyttämättä välijäähdytysnestettä sisältävää järjestelmää, koska sillä on seuraavat merkittävät haitat:
- alhainen hyötysuhde verrattuna muun tyyppisiin laitteisiin, joten tällaisia laitteita ei käytetä pienissä huoneissa, joissa ilmavirta on alhainen;
- koko järjestelmän merkittävä tilavuus ja paino;
- ylimääräisen sähköpumpun tarve kiertävälle nesteelle;
- lisääntynyt melu pumpusta.
Tätä järjestelmää muutetaan, kun lämmönsiirtonesteen pakotetun kiertämisen sijasta käytetään väliainetta, jolla on alhainen kiehumispiste, kuten freonia. Tässä tapauksessa liikkuminen piiriä pitkin on mahdollista luonnollisella tavalla, mutta vain jos tuloilmakanava sijaitsee poistoputken yläpuolella.
Tällainen järjestelmä ei vaadi ylimääräisiä energiakustannuksia, mutta se toimii lämmitykseen vain huomattavassa lämpötilaerossa. Lisäksi on tarpeen hienosäätää lämmönsiirtonesteen aggregaatiotilan muutoskohtaa, joka voidaan toteuttaa luomalla haluttu paine tai tietty kemiallinen koostumus.
Tärkeimmät tekniset parametrit
Tietäen ilmanvaihtojärjestelmän vaadittua suorituskykyä ja lämmönvaihtimen lämmönsiirtotehokkuutta, on helppo laskea säästöt huoneen ilman lämmityksessä tietyissä ilmasto-olosuhteissa. Vertaamalla mahdollisia hyötyjä järjestelmän osto- ja ylläpitokustannuksiin voit kohtuudella tehdä valinnan rekuperaattorin tai tavallisen ilmanlämmittimen eduksi.
Laitevalmistajat tarjoavat usein mallisarjan, jossa samankaltaisilla toiminnoilla varustetut ilmanvaihtoyksiköt eroavat toisistaan ilmanvaihdon määrästä. Asuintilojen osalta tämä parametri on laskettava taulukon 9.1 mukaisesti. SP 54.13330.2016
Tehokkuus
Rekuperaattorin hyötysuhteella tarkoitetaan lämmönsiirtotehokkuutta, joka lasketaan seuraavalla kaavalla:
K = (TP - Tn) / (Tsisään - Tn)
Jossa:
- TP - huoneeseen tulevan ilman lämpötila;
- Tn - ulkolämpötila;
- Tsisään - ilman lämpötila huoneessa.
Tehokkuuden maksimiarvo normaaleissa ilmavirtauksissa ja tietyssä lämpötila-tilassa ilmoitetaan laitteen teknisissä asiakirjoissa. Sen reaalikorko on hiukan alhaisempi.
Levy- tai putkimaisen lämmönvaihtimen itsenäisen valmistuksen tapauksessa maksimaalisen lämmönsiirtotehokkuuden saavuttamiseksi on noudatettava seuraavia sääntöjä:
- Paras lämmönvaihto taataan vastavirtalaitteilla, sitten ristivirtauslaitteilla, ja pienin - kummankin virtauksen yksisuuntaisella liikkeellä.
- Lämmönsiirtonopeus riippuu materiaaleista ja virtauksia erottavien seinien paksuudesta, samoin kuin laitteen sisällä olevan ilman kestosta.
Tietäen rekuperaattorin tehokkuudesta on mahdollista laskea sen energiatehokkuus ulkoisen ja sisäisen ilman eri lämpötiloissa:
E (W) = 0,36 x P x K x (Tsisään - Tn)
missä P (m3/ tunti) - ilman kulutus.
Rekuperaattorin hyötysuhteen laskeminen rahallisesti ja vertailu sen hankinta- ja asennuskustannuksiin kaksikerroksisessa mökissä, jonka kokonaispinta-ala on 270 m2, osoittaa tällaisen järjestelmän asentamisen toteutettavuuden.
Korkean hyötysuhteen rekuperaattoreiden kustannukset ovat melko korkeat, niillä on monimutkainen rakenne ja huomattava koko. Joskus voit kiertää nämä ongelmat asentamalla useita yksinkertaisempia laitteita siten, että tuleva ilma kulkee niiden läpi peräkkäin.
Ilmanvaihtojärjestelmän suorituskyky
Ilmavirtauksen määrä määritetään staattisella paineella, joka riippuu puhaltimen tehosta ja pääkomponenteista, jotka luovat aerodynaamisen vetovoiman. Sen tarkka laskenta on yleensä mahdotonta matemaattisen mallin monimutkaisuuden takia, joten kokeelliset tutkimukset suoritetaan tyypillisille monoblokkirakenteille ja komponentit valitaan yksittäisille laitteille.
Tuulettimen teho on valittava ottaen huomioon minkä tyyppisten asennettujen rekuperaattoreiden läpimeno, joka ilmoitetaan teknisissä asiakirjoissa suositusvirtauksena tai laitteen kuljettaman ilmamääränä yksikköaikaa kohti. Yleensä sallittu ilmanopeus laitteen sisällä ei ylitä 2 m / s.
Muutoin suurilla nopeuksilla rekuperaattorin kapeissa osissa aerodynaaminen vetokyky kasvaa voimakkaasti. Tämä johtaa tarpeettomiin energiakustannuksiin, ulkoilman tehottomaan lämmitykseen ja lyhentää puhaltimien ikää.
Painehäviön graafinen suhde ilmanvirtausnopeuteen useiden korkealaatuisten lämmönvaihtimien malleissa osoittaa epälineaarisen resistanssin lisääntymisen, joten on välttämätöntä noudattaa laitteen teknisissä asiakirjoissa ilmoitettuja suositellun ilmanvaihtomäärän vaatimuksia.
Ilmavirran suunnan muuttaminen lisää aerodynaamista vetoa. Siksi sisäilmakanavan geometriaa mallinnettaessa on toivottavaa minimoida putken kierrosten lukumäärä 90 astetta. Ilman hajottamisessa käytettävät hajottajat lisäävät myös vastuskykyä, joten on suositeltavaa olla käyttämättä elementtejä, joilla on monimutkainen kuvio.
Saastuneet suodattimet ja ritilät häiritsevät merkittävästi virtausta, joten ne on puhdistettava tai vaihdettava säännöllisesti. Yksi tehokkaista tavoista tukkeutumisen arvioimiseksi on asentaa anturit, jotka seuraavat paineen laskua alueilla ennen ja jälkeen suodattimen.
Pyörivän ja levy-rekuperaattorin toimintaperiaate:
Levytyyppisen rekuperaattorin tehokkuuden mittaus:
Kotitalous- ja teollisuusilmanvaihtojärjestelmät, joissa on integroitu rekuperaattori, ovat osoittaneet energiatehokkuutensa lämmön pitämisessä sisätiloissa. Nyt on olemassa monia tarjouksia tällaisten laitteiden myynnistä ja asentamisesta, sekä valmiiden että testattujen mallien muodossa sekä yksittäisten tilausten muodossa. Voit laskea tarvittavat parametrit ja suorittaa asennuksen itse.
Jos sinulla on kysyttävää tietoja luettaessa tai jos sinulla on epätarkkuuksia materiaalistasi, jätä kommenttisi alla olevaan ruutuun.