Rekuperace tepla ve větracích systémech: princip činnosti a možnosti provedení

Při procesu větrání se recykluje nejen odpadní vzduch z místnosti, ale také část tepelné energie. V zimě to vede k vyšším účtům za energii.

Rekuperace tepla v centralizovaných a lokálních větracích systémech vám umožní snížit neodůvodněné náklady, aniž by byla ohrožena výměna vzduchu. K rekuperaci tepelné energie se používají různé typy výměníků tepla - rekuperátory.

Článek podrobně popisuje modely jednotek, jejich konstrukční vlastnosti, principy fungování, výhody a nevýhody. Uvedené informace pomohou při výběru optimální možnosti uspořádání ventilačního systému.

Koncept rekuperace: princip činnosti výměníku tepla

V překladu z latiny znamená rekuperace náhradu nebo návrat. S ohledem na reakce výměny tepla je rekuperace charakterizována jako částečná návratnost energie vynaložené na technologickou akci za účelem aplikace ve stejném procesu.

V ventilační systém Princip rekuperace slouží k úspoře tepelné energie.

Analogicky dochází k obnově chlazení v horkém počasí – teplé přítokové hmoty ohřívají odpadní odpad a jejich teplota klesá.

Proces rekuperace energie se provádí v rekuperačním výměníku tepla.Zařízení obsahuje teplosměnný prvek a ventilátory pro čerpání vícesměrných proudů vzduchu. Pro řízení procesu a kontrolu kvality přívodu vzduchu se používá automatizační systém.

Konstrukce je navržena tak, aby přívodní a výfukové toky byly v oddělených oddílech a nemíchaly se - zpětné získávání tepla se provádí přes stěny výměníku tepla.

Pochopit a pochopit, co to je větrání s rekuperací Pomůže vizuální schéma cirkulace vzduchu.

V mokrých místnostech (WC, koupelna, kuchyně) proudí odpadní vzduch ven přes digestoře. Před vyjmutím ven projde rekuperátorem a část tepla zanechá. Přiváděný vzduch se pohybuje v opačném směru, ohřívá se a vstupuje do obytných místností (+)

Proveditelnost rekuperátoru ve větrání

O proveditelnosti instalace rekuperačního větrání můžeme hovořit na základě posouzení účinnosti systému a porovnání jeho výhod s nevýhodami.

Část tepla se odebírá z odpadního vzduchu nasávaného ven a předává se nuceným proudům čerstvého vzduchu směřujícím dovnitř místnosti. To vám umožní snížit tepelné ztráty až o 70 % (+)

Potřeba využití rekuperace tepla je nejdůležitější v budovách s nuceným odvodem vzduchu. Zpravidla se jedná o stavby s nízkou setrvačností postavené pomocí inovativních tepelně izolačních technologií (domy ze sendvičových panelů, plynosilikátové desky, pěnové bloky).

V takových budovách stěny špatně akumulují teplo a přirozená výměna vzduchu je neúčinná.

Problémy s cirkulací vzduchu jsou však typické i pro „tradiční“ stavby z cihel a betonu.Přítomnost utěsněných tepelně a zvukově izolačních PVC oken blokuje cirkulaci přirozeným impulsem - proudění čerstvého vzduchu se zastaví a průvan ve ventilačním potrubí se převrátí nebo má tendenci k nule.

Řešením problému „eurooken“ je organizace nuceného větrání. Systém obnoví výměnu vzduchu, ale tepelné ztráty se zvýší až o 60 %. A zde se již bez rekuperace tepla neobejde.

Účinnost procesu výměny je vyjádřena v procentech a ukazuje množství tepla spotřebovaného z odpadního vzduchu na ohřev čerstvého „nasávaného“

Indikátor účinnosti rekuperace tepla větráním:

• 0% - otevřené okno - teplý vzduch je odváděn do atmosféry a vstupuje studený vzduch, což snižuje teplotu v místnosti;
• 100% - přiváděný vzduch je ohříván na „výfukovou“ teplotu - technicky nemožné realizovat;
• 30-90% - přijatelný parametr, rekuperace s účinností 60 % a více je považována za dobrou, účinnost nad 80 % je výborný přenos tepla.

Účinnost systému závisí na typu rekuperátoru, rozměrech místnosti a průtoku vzduchu. V každém případě je použití rekuperačního větrání i při účinnosti 30% výnosnější než jeho absence. Kromě výrazné úspory energetických zdrojů zlepšuje „regenerace“ tepla celkové mikroklima v místnosti.

Nevýhody použití výměníku tepla:

1. Energetická závislost. Nákup klimatizačního zařízení je opodstatněný, pokud je spotřeba elektrické energie výrazně menší než její úspora po instalaci rekuperátoru.
2. Kondenzace. V důsledku teplotních rozdílů může na stěnách výměníku tepla kondenzovat vlhkost. V zimním období hrozí námraza, která může vést k rychlému poklesu účinnosti nebo poruše rekuperátoru.
3. Hlučná práce. Některé modely během provozu vydávají hučení.Pokud během dne není tato nevýhoda zvláště patrná, pak v noci hluk způsobuje nepohodlí. Rekuperátory s vylepšenou izolací pracují tiše.

Vysoká počáteční investice je často hlavním argumentem proti energeticky účinnému větrání.

Je vhodné investovat peníze do systému, který se vrátí do 5-8 let. Je třeba vzít v úvahu, že na údržbu komplexu budou muset být vynaloženy dodatečné náklady, například pravidelná výměna ventilátorů

Vlastnosti různých typů výměníků tepla

Konstrukce rekuperátoru určuje průběh proudění chladiva, účinnost ventilačního systému, třídu spotřeby energie a cenu zařízení. Používá se pět typů výměníků tepla: deskové, rotační, tepelné trubice, komorová zařízení a modely s mezilehlým chladivem.

Deskový rekuperátor – jednoduchost provedení

Základem tepelného výměníku je utěsněná komora s mnoha paralelními vzduchovými kanály. Kanály jsou odděleny přepážkami - tepelně vodivými deskami z oceli nebo hliníku.

Desky ve tvaru vlny (60-70 kusů) jsou seskupeny do jednoho bloku tak, že vytvořené kanály jsou umístěny křížem k sobě - ​​vytvořená turbulence zlepšuje přenos tepla (+)

Toky plynů se pohybují k sobě, protínají se v kazetě rekuperátoru, ale nemísí se. Tepelná výměna se provádí současným chlazením a ohřevem desek z různých stran.

Výhody křížového výměníku tepla:

• snadná instalace a konfigurace zařízení;
• vyloučení kontaktu vzdušných hmot;
• dostupné náklady a kompaktní rozměry;
• absence třecích a pohyblivých částí.

Míra účinnosti se pohybuje v rozmezí 40-70%.

Hlavní nevýhodou deskového modelu je usazování kondenzátu ve výfukovém potrubí a tvorba ledu v zimě. Pro odmrazování jednotky je přiváděný proud přesměrován tak, aby obcházel výměník tepla, a teplý odcházející proud rozpouští led na deskách.

V režimu „odmrazování“ nedochází k úsporám energie, k ohřevu přiváděného vzduchu se používají ohřívače vzduchu o výkonu až 5 kW. Průměrná hodnota účinnosti klesne o 20 % (+)

Existují dva možné způsoby, jak problém vyřešit:

1. Předehřev proudu přiváděného vzduchu na teplotu, při které je vyloučena tvorba ledu.
2. Rekuperátor s deskami z hygroskopické celulózy. Materiál absorbuje vlhkost z odpadních vzduchových hmot a předává ji nově příchozím proudům.

Při výběru křížového výměníku tepla byste měli vzít v úvahu provozní vlastnosti desek.

Jejich vlastnosti závisí na materiálu výroby:

1. Alobal – dostupné náklady, ale omezený výkon v zimě. Kromě toho se nedoporučuje pro obytné prostory kvůli sušení na vzduchu. Úpravy s hliníkovou „náplní“ jsou nejlepší volbou pro vany a bazény.
2. Plastové příčky - cena podobná kovovým výrobkům, ale liší se zlepšenou provozní účinností.
3. Celulózový výměník tepla – zabraňte zamrznutí a udržujte v interiéru normální obsah vlhkosti.

Hygrocelulózový rekuperátor je nejekonomičtější a nejoptimálnější pro větrání obytných budov.

Rotační rekuperátor – vysoká účinnost systému

Výměník tepla je prezentován ve formě válce naplněného vrstvami vlnitého kovu. Jak se jednotka fotoválce otáčí, proudí teplý nebo studený vzduch střídavě do každé přihrádky.

Konstrukce rotačního rekuperátoru: rotační hřídel a dva vzduchové kanály.Jedna sekce rotoru se ohřívá „odpracováním“, buben se otáčí a teplo je přesměrováno na studené hmoty soustředěné v sousedním kanálu (+)

Účinnost přenosu tepla je dána rychlostí otáčení rotoru, provozní účinnost je nastavitelná.

Argumenty pro rotační rekuperátor:

• návrat tepla až 65-90 %;
• účinnost Spotřeba elektrické energie;
• částečná výměna vlhkosti – obejdete se bez zvlhčovače vzduchu;
• doba návratnosti – až 4 roky.

Navzdory vysoké účinnosti se bubnový výměník tepla nestal lídrem mezi podobnými instalacemi.

Nevýhody ventilačního systému:

1. Přidání znečištěného vzduchu do přívodu. Mikrokanály střídavě cirkulují výfukové a napájecí hmoty, takže asi 3–8 % „pracovního“ se vrací zpět. Buben často přenáší pach vycházejícího vzduchu.
2. Složitost designu. Rotující části rotoru vyžadují pravidelnou údržbu a periodickou výměnu. Pohyblivé prvky produkují během provozu hluk a vibrace.
3. Vysoká cena. Cena u rotačních modelů je vyšší než u deskových výrobků. To je způsobeno použitím složité mechaniky při konstrukci bubnového výměníku tepla.
4. Velké velikosti. Instalace se provádí v prostorné ventilační komoře.

Rotační jednotky se pro svou objemnost používají především v průmyslových podnicích.

Pro minimalizaci směšování proudů vzduchu jsou rotační výměníky doplněny o mezisektory - zde jsou mikrokanály vháněny čerstvým vzduchem, který proudí zpět do digestoře. Nevýhodou obvodu je pokles účinnosti (+)

Spřažené výměníky tepla – glykolový model

Vzhledem ke svým konstrukčním vlastnostem se rekuperační jednotka s vloženým chladivem často nazývá spřažené výměníky tepla nebo ledovcová jednotka. Jedná se o jeden z nejflexibilnějších systémů rekuperace tepla. Jeden výměník tepla se zařezává do přívodního potrubí a druhý do výfukového potrubí.

Schéma potrubí obsahuje: oběhové čerpadlo, expanzní nádobu, vzduchový ventil, regulátor, teplotní čidlo, pojistný ventil, indikátor tlaku (+)

Princip činnosti. Glykolová kompozice cirkuluje mezi výměníky tepla. Teplota chladicí kapaliny se zvyšuje v důsledku proudění ohřátých výfukových plynů a poté se tepelná energie přenáší na čerstvý vzduch. Uzavřený systém eliminuje míšení přicházejících vzduchových hmot.

Vlastnosti provozu výměníků tepla s chladicí kapalinou:

• Účinnost – 45-55 %;
• nastavení účinnosti pomocí čerpadla - je zvolena rychlost pohybu nemrznoucí směsi;
• možnost umístění potrubí přívodu a odvodu vzduchu vzdáleně od sebe (až 800 m);
• rekuperátor je instalován svisle nebo vodorovně;
• při silném mrazu povrch výfukového výměníku tepla zamrzne a objeví se led; použití nemrznoucí směsi umožňuje provozovat rekuperátor bez použití odmrazování;
• doba návratnosti systému – až 2 roky;
• kombinace 1 digestoře a několika přítoků nebo naopak je přípustná.

Objem výfukového a nasávaného vzduchu by měl být přibližně stejný. Takové rekuperátory se obvykle používají, pokud je přítok toxický nebo silně znečištěný, kdy je míchání proudů nepřijatelné.

Komorová jednotka – univerzálnost použití

Konstrukčně je komorový výměník tepla uzavřená skříň, uvnitř rozdělená pohyblivou klapkou.Otevírací přepážka určuje schéma provozu rekuperátoru.

Odtok prochází jedním kanálem a přítok vstupuje do druhé komory. Ve výměníku tepla ohřívají teplé hmoty stěny prvního oddělení. Po chvíli se klapka pohne a proud vzduchu změní směr

V důsledku toho se přítok pohybuje podél teplých stěn prvního vzduchového kanálu a „výfuk“ ohřívá povrch druhé komory. V určitém okamžiku se přepážka vrátí a cyklus se opakuje.

Výhody komorové teplosměnné jednotky:

• Účinnost – 80-90 %;
• v tandemu s vysoce kvalitní tepelnou izolací jsou náklady na vytápění sníženy na minimum;
• snadná instalace - při výběru parametrů ventilační jednotky bude nutná odborná pomoc;
• udržování úrovně vlhkosti;
• zamrznutí systému je vyloučeno.

Komorový výměník tepla je vynikající volbou pro regiony, kde je po dlouhou dobu v roce výrazná nerovnováha mezi vnitřní a venkovní teplotou.

Mezi nevýhody rekuperační jednotky patří:

• nutnost pravidelné údržby pohyblivých prvků;
• protiproudy vzduchu se částečně mísí - pachy a nečistoty mohou proudit zpět do budovy.

Pro snížení příměsí je systém vybaven filtrační prvek. Vzduch se stává čistším, ale snižuje se účinnost rekuperátoru.

Tepelné trubky – uzavřený systém výměny tepla

Rekuperátor se skládá z mnoha měděných nebo hliníkových trubek naplněných snadno se odpařující látkou, jako je freon. Princip činnosti trubkového výměníku tepla je založen na fyzikálních procesech - změnách skupenství látky při zahřívání.

Tepelná trubice je umístěna svisle – spodní konec tepelného výměníku je ve výfukovém potrubí a horní je v potrubí přiváděného vzduchu. Odcházející toky jdou kolem konce trubice - freon se zahřívá, vaří a odpařuje (+)

Plyn stoupá a uvolňuje tepelnou energii do přítoku, načež freon kondenzuje a stéká dolů rekuperátorem. Tepelný cyklus se opakuje v kruhu.

Technické a provozní vlastnosti trubkového výměníku tepla:

• účinnost zařízení – až 65 %;
• tichý provoz kvůli absenci pohyblivých prvků;
• jednoduchost designu a nízká údržba;
• kompaktnost — malé rozměry a nízká hmotnost;
• energetická nezávislost – chladicí kapalina přirozeně cirkuluje;

Významnou výhodou je, že se proudy přívodního a zpětného vzduchu nesměšují.

Nevýhody tepelných trubek:

• vysoká úroveň účinnosti je dosaženo v úzkém teplotním rozsahu - při náhlém přehřátí se veškerý freon odpaří a při nedostatečném zahřátí se intenzita odpařování zpomalí;
• nízká pevnost trubek – změna tvaru nebo odtlakování snižuje výkon zařízení.

Trubkové výměníky se používají v soukromé výstavbě, administrativních a kancelářských budovách a malých průmyslových areálech.

Metody organizace rekuperačního větrání

Obnova je uspořádána jedním z následujících způsobů: centralizovaná a decentralizovaná. V prvním případě ventilační toky z celé místnosti procházejí výměníkem tepla, ve druhém - z jedné místnosti.

Centralizovaný komplex – vzduchotechnická jednotka

Centralizovaný systém je instalován ve fázi výstavby nebo velké modernizace ventilačního systému.

Je zvolena jednotka nuceného přívodu a odvodu (PVU) s vestavěným rekuperátorem. Hlavním kritériem výběru je celkový výkon komplexu na základě celkového objemu vzduchu v konstrukci (+)

PVU s rekuperátorem zajišťuje dostatečnou výměnu vzduchu i v domech s utěsněnými okny. Současně jsou proudy vzduchu distribuovány rovnoměrně bez vytváření průvanu.

Komplex vzduchotechnické jednotky typ monoblok vybavený:

• fanoušků – nepřetržitý přísun čistého vzduchu a emise trysek nasycených oxidem uhličitým;
• ohřívače – předehřev přítoku;
• filtry – zachycovat prach a mikročástice;
• rekuperátor — lze použít různé typy instalací.

Funkčnost některých PVU je rozšířena o časovač zpoždění, regulátor výkonu, čidla úrovně vlhkosti atd.

Tělo monoblokových modelů je pokryto materiálem pohlcujícím hluk, díky čemuž je provoz PVU velmi tichý. Jsou možné vertikální, horizontální a závěsné verze větracích jednotek

Vyrobené rekuperační monoblokové PVU se dobře osvědčily: "průduchy" (Ukrajina), Dantherm (Dánsko), "daikin" (Japonsko), "Dantex" (Anglie).

Lokální jednotky - doplněk ke stávajícímu ventilačnímu systému

Pro obnovení cirkulace vzduchových hmot v používané místnosti jsou vhodné decentrální přívody vzduchu s rekuperací tepla.

Zařezávají se do fasády budovy nebo se montují přes okno. Jejich hlavním úkolem je zlepšovat se přívodní ventilace v domě.

Lokální rekuperátory jsou vybaveny ventilátorem a deskovým výměníkem. Vstupní „rukáv“ je izolován materiálem pohlcujícím zvuk.Řídící jednotka kompaktních větracích jednotek je umístěna na vnitřní stěně

Vlastnosti decentralizovaných větracích systémů s rekuperací:

• Účinnost – 60-96%;
• nízká produktivita – zařízení jsou určena k výměně vzduchu v místnostech do 20-35 m2;
• dostupná cena a široký výběr jednotek, od běžných nástěnných ventilů až po automatizované modely s vícestupňovým filtračním systémem a schopností upravovat vlhkost;
• snadnost instalace – pro uvedení do provozu nejsou potřeba žádné vzduchové kanály, nainstalujte nástěnný ventil můžete to udělat sami.

Populární výrobci místních rekuperátorů: prána (Ukrajina), O.Erre (Itálie), Vánice (Německo), Větrací otvory (Ukrajina), Aerovital (Německo).

Důležitá kritéria pro výběr stěnového vtoku: přípustná tloušťka stěny, výkon, účinnost rekuperátoru, průměr vzduchového kanálu a teplota čerpaného média

Závěry a užitečné video k tématu

Srovnání provozu přirozené ventilace a nuceného systému s rekuperací:

Princip činnosti centralizovaného rekuperátoru, výpočet účinnosti:

Návrh a postup provozu decentrálního výměníku tepla s nástěnným ventilem Prana jako příklad:

Asi 25-35% tepla odchází z místnosti ventilačním systémem. Rekuperátory slouží ke snížení ztrát a efektivní rekuperaci tepla. Klimatická zařízení umožňují využít energii odpadních hmot k ohřevu přiváděného vzduchu.

Máte co dodat, nebo máte dotazy k provozu různých ventilačních rekuperátorů? Zanechte prosím komentáře k publikaci a podělte se o své zkušenosti s provozováním takových zařízení. Kontaktní formulář se nachází ve spodním bloku.