Recuperació de calor en sistemes de ventilació: principi de funcionament i opcions de disseny
Durant el procés de ventilació, no només es recicla l'aire d'escapament de l'habitació, sinó també part de l'energia tèrmica. A l'hivern, això comporta més factures d'energia.
La recuperació de calor en sistemes de ventilació centralitzats i locals us permetrà reduir costos injustificats sense comprometre l'intercanvi d'aire. Per recuperar l'energia tèrmica s'utilitzen diferents tipus d'intercanviadors de calor: recuperadors.
L'article descriu detalladament els models d'unitats, les seves característiques de disseny, principis de funcionament, avantatges i desavantatges. La informació presentada ajudarà a escollir l'opció òptima per organitzar el sistema de ventilació.
El contingut de l'article:
El concepte de recuperació: el principi de funcionament de l'intercanviador de calor
Traduït del llatí, recuperació significa compensació o retorn. Pel que fa a les reaccions d'intercanvi de calor, la recuperació es caracteritza com un retorn parcial d'energia gastada en una acció tecnològica amb la finalitat d'aplicar-se en el mateix procés.
EN sistema de ventilació El principi de recuperació s'utilitza per estalviar energia tèrmica.
Per analogia, el refredament es recupera en temps càlid: les masses d'afluents càlides escalfen els residus d'escapament i la seva temperatura disminueix.
El procés de recuperació d'energia es realitza en un intercanviador de calor recuperador.El dispositiu inclou un element d'intercanvi de calor i ventiladors per bombejar fluxos d'aire multidireccionals. S'utilitza un sistema d'automatització per controlar el procés i controlar la qualitat del subministrament d'aire.
El disseny està dissenyat perquè els fluxos de subministrament i d'escapament estiguin en compartiments separats i no es barregin: la recuperació de calor es realitza a través de les parets de l'intercanviador de calor.
Entendre i comprendre què és ventilació amb recuperació Un diagrama visual de la circulació de l'aire ajudarà.
La viabilitat d'un recuperador en ventilació
Podem parlar de la viabilitat d'instal·lar ventilació recuperativa avaluant l'eficàcia del sistema i comparant-ne els avantatges amb els inconvenients.
La necessitat d'utilitzar la recuperació de calor és més rellevant en edificis amb sortida d'aire forçada. Per regla general, es tracta d'edificis de baixa inèrcia construïts amb tecnologies innovadores d'aïllament tèrmic (cases fetes amb panells sandvitx, lloses de silicat de gas, blocs d'escuma).
En aquests edificis, les parets no acumulen bé la calor i l'intercanvi d'aire natural és ineficaç.
Tanmateix, els problemes amb la circulació de l'aire també són típics dels edificis "tradicionals" fets de maó i formigó.La presència de finestres de PVC segellades aïllant la calor i el so bloqueja la circulació amb un impuls natural: el flux d'aire fresc s'atura i el corrent d'aire al conducte de ventilació es bolca o tendeix a zero.
La solució al problema de les "Eurofinestres" és l'organització de la ventilació forçada. El sistema restaura l'intercanvi d'aire, però la pèrdua de calor augmenta fins a un 60%. I aquí ja no és possible prescindir de la recuperació de calor.
Indicador d'eficiència de recuperació de calor de la ventilació:
- 0% - finestra oberta: l'aire càlid s'elimina a l'atmosfera i l'aire fred entra, reduint la temperatura a l'habitació;
- 100% - l'aire de subministrament s'escalfa a la temperatura "d'escapament", tècnicament impossible d'implementar;
- 30-90% - un paràmetre acceptable, la recuperació amb una eficiència del 60% o més es considera bona, una eficiència superior al 80% és una excel·lent transferència de calor.
L'eficiència del sistema depèn del tipus de recuperador, les dimensions de l'habitació i el flux d'aire. En qualsevol cas, l'ús de la ventilació de recuperació, fins i tot amb una eficiència del 30%, és més rendible que la seva absència. A més d'un estalvi important en recursos energètics, la "regeneració" de calor millora el microclima general de l'habitació.
Desavantatges d'utilitzar un intercanviador de calor:
- Dependència energètica. La compra d'equips de climatització es justifica si el consum elèctric és significativament inferior al seu estalvi després d'instal·lar el recuperador.
- Condensació. A causa de les diferències de temperatura, la humitat es pot condensar a les parets de l'intercanviador de calor. A l'hivern, hi ha una possibilitat de gel, que pot provocar una disminució ràpida de l'eficiència o una fallada del recuperador.
- Treball sorollós. Alguns models emeten un brunzit durant el funcionament.Si durant el dia aquest desavantatge no es nota especialment, a la nit el soroll causa molèsties. Els recuperadors amb un aïllament millorat funcionen en silenci.
L'alta inversió inicial és sovint el principal argument contra la ventilació eficient energèticament.
Característiques dels diferents tipus d'intercanviadors de calor
El disseny del recuperador determina el patró de flux del refrigerant, l'eficiència del sistema de ventilació, la classe de consum d'energia i el cost de l'equip. S'utilitzen cinc tipus d'intercanviadors de calor: plaques, rotatius, tubs de calor, dispositius de cambra i models amb un refrigerant intermedi.
Recuperador de plaques: senzillesa de disseny
La base de l'intercanviador de calor és una cambra segellada amb molts conductes d'aire paral·lels. Els canals estan separats per envans: plaques conductores de calor d'acer o alumini.
Els fluxos de gas es mouen entre si, es creuen al casset recuperador, però no es barregen. L'intercanvi de calor es realitza a causa del refredament i l'escalfament simultanis de les plaques des de diferents costats.
Avantatges d'un intercanviador de calor creuat:
- facilitat d'instal·lació i configuració de l'equip;
- exclusió del contacte de masses d'aire;
- cost assequible i dimensions compactes;
- absència de fregament i parts mòbils.
La taxa d'eficiència varia entre el 40 i el 70%.
El principal desavantatge del model de placa és la sedimentació del condensat al conducte d'escapament i la formació de gel a l'hivern. Per descongelar la unitat, el corrent entrant es redirigeix per evitar l'intercanviador de calor i el corrent de sortida càlid fon el gel de les plaques.
Hi ha dues maneres possibles de resoldre el problema:
- Preescalfament del flux d'aire entrant a una temperatura a la qual s'exclou la formació de gel.
- Recuperador amb plaques de cel·lulosa higroscòpica. El material absorbeix la humitat de les masses d'aire d'escapament i la transfereix als nous fluxos entrants.
Quan escolliu un intercanviador de calor creuat, heu de tenir en compte les característiques operatives de les plaques.
Les seves característiques depenen del material de fabricació:
- Paper d'alumini - cost assequible, però rendiment limitat a l'hivern. A més, no es recomana per a locals residencials a causa de l'assecat a l'aire. Les modificacions amb "farciment" d'alumini són la millor opció per a banys i piscines.
- Envans de plàstic - Preu similar als productes metàl·lics, però difereixen en una millora de l'eficiència operativa.
- Bescanviador de calor de cel·lulosa – Evitar la congelació i mantenir la humitat normal a l'interior.
El recuperador d'higrocel·lulosa és el més econòmic i òptim per a la ventilació d'edificis residencials.
Recuperador rotatiu: alta eficiència del sistema
L'intercanviador de calor es presenta en forma de cilindre ple de capes de metall ondulat. A mesura que la unitat de tambor gira, els raigs d'aire calent o fred entren alternativament a cada compartiment.
L'eficiència de la transferència de calor està determinada per la velocitat de rotació del rotor; l'eficiència operativa es pot ajustar.
Arguments per a un recuperador rotatiu:
- retorn de calor fins a un 65-90%;
- eficiència consum d'electricitat;
- substitució parcial d'humitat – pots prescindir d'un humidificador;
- període de devolució - fins a 4 anys.
Malgrat la seva alta eficiència, l'intercanviador de calor de tambor no s'ha convertit en un líder entre instal·lacions similars.
Desavantatges del sistema de ventilació:
- Afegir aire contaminat al subministrament. Les masses d'escapament i de subministrament circulen alternativament pels microcanals, de manera que es retorna al voltant del 3-8% del "funcionament". El tambor sovint transmet l'olor de l'aire que surt.
- Complexitat del disseny. Les parts giratòries del rotor requereixen un manteniment regular i una substitució periòdica. Els elements en moviment produeixen soroll i vibració durant el funcionament.
- Preu alt. El preu dels models rotatius és superior al dels productes de plaques. Això es deu a l'ús de mecàniques complexes en el disseny de l'intercanviador de calor de tambor.
- Mides grans. La instal·lació es realitza en una àmplia cambra de ventilació.
A causa del seu volum, les unitats rotatives s'utilitzen principalment en empreses industrials.
Intercanviadors de calor acoblats - Model de glicol
A causa de les seves característiques de disseny, una unitat de recuperació amb un refrigerant intermedi s'anomena sovint intercanviadors de calor acoblats o unitat de glacera. Aquest és un dels sistemes de recuperació de calor més flexibles. Un intercanviador de calor talla al conducte d'alimentació i el segon al conducte d'escapament.
Principi de funcionament. La composició de glicol circula entre els intercanviadors de calor. La temperatura del refrigerant augmenta a causa del flux d'escapament escalfat, i després l'energia tèrmica es transfereix a l'aire fresc. El sistema tancat elimina la barreja de masses d'aire que s'acosten.
Característiques de funcionament dels intercanviadors de calor amb refrigerant:
- Eficiència - 45-55%;
- ajust de l'eficiència mitjançant una bomba: es selecciona la velocitat del moviment anticongelant;
- possibilitat de col·locar conductes d'aire de subministrament i d'escapament a distància entre si (fins a 800 m);
- el recuperador s'instal·la verticalment o horitzontalment;
- en gelades severes, la superfície de l'intercanviador de calor d'escapament es congela i apareix gel; l'ús d'anticongelant permet fer funcionar el recuperador sense recórrer a la descongelació;
- període d'amortització del sistema: fins a 2 anys;
- s'admet una combinació d'1 campana i diverses entrades o viceversa.
El volum d'aire d'escapament i d'admissió ha de ser aproximadament igual. Aquests recuperadors s'utilitzen normalment si l'afluent és tòxic o molt contaminat, quan la barreja de corrents és inacceptable.
Unitat de cambra: versatilitat d'ús
Estructuralment, l'intercanviador de calor de cambra és una caixa tancada, dividida a l'interior per un amortidor mòbil.La partició d'obertura determina l'esquema de funcionament del recuperador.
Com a resultat, l'entrada es mou al llarg de les parets càlides del primer conducte d'aire i el "escapament" escalfa la superfície de la segona cambra. En un moment determinat, el septum torna i el cicle es repeteix.
Avantatges d'una unitat d'intercanvi de calor de cambra:
- Eficiència - 80-90%;
- juntament amb un aïllament tèrmic d'alta qualitat, els costos de calefacció es redueixen al mínim;
- facilitat d'instal·lació: es necessitarà ajuda especialitzada per triar els paràmetres de la unitat de ventilació;
- mantenir els nivells d'humitat;
- s'exclou la congelació del sistema.
Un intercanviador de calor de cambra és una opció excel·lent per a regions on hi ha un desequilibri important entre les temperatures interiors i exteriors durant un llarg període de l'any.
Els desavantatges de la unitat de recuperació de calor inclouen:
- la necessitat de manteniment regular dels elements mòbils;
- els corrents d'aire contraris es barregen parcialment: les olors i les impureses poden tornar a l'edifici.
Per reduir la barreja, el sistema està equipat element filtrant. L'aire es torna més net, però l'eficiència del recuperador disminueix.
Tubs de calor: sistema tancat d'intercanvi de calor
El recuperador consta de molts tubs de coure o alumini plens d'una substància que s'evapora fàcilment, com el freó. El principi de funcionament d'un intercanviador de calor tubular es basa en processos físics: canvis en l'estat d'una substància quan s'escalfa.
El gas puja i allibera energia tèrmica a l'entrada, després del qual el freó es condensa i baixa pel recuperador. El cicle tèrmic es repeteix en cercle.
Característiques tècniques i operatives de l'intercanviador de calor tubular:
- eficiència del dispositiu - fins al 65%;
- funcionament silenciós a causa de l'absència d'elements mòbils;
- senzillesa del disseny i baix manteniment;
- compacitat - petites dimensions i baix pes;
- independència energètica – el refrigerant circula de manera natural;
Un avantatge important és que els fluxos d'aire d'entrada i de retorn no es barregen.
Debilitats dels tubs de calor:
- alt nivell d'eficiència s'aconsegueix en un rang de temperatures estret: amb un sobreescalfament sobtat, tot el freó s'evapora i, amb un escalfament insuficient, la intensitat de la vaporització s'alenteix;
- baixa resistència dels tubs – el canvi de forma o la despresurització redueix el rendiment de l'equip.
Els intercanviadors de calor tubulars s'utilitzen a la construcció privada, edificis administratius i d'oficines i petites àrees industrials.
Mètodes per organitzar la ventilació recuperadora
La recuperació s'organitza d'una de les maneres següents: centralitzada i descentralitzada. En el primer cas, els fluxos de ventilació de tota l'habitació passen per l'intercanviador de calor, en el segon, des d'una habitació.
Complex centralitzat: unitat de tractament d'aire
S'instal·la un sistema centralitzat en l'etapa de construcció o modernització important del sistema de ventilació.
Una PVU amb recuperador garanteix un intercanvi d'aire suficient fins i tot a les cases amb finestres segellades. Al mateix temps, els fluxos d'aire es distribueixen uniformement sense crear corrents d'aire.
Complex unitats de tractament d'aire tipus monobloc equipat amb:
- ventiladors – subministrament d'aire net les 24 hores del dia i emissió de dolls saturats de diòxid de carboni;
- escalfadors - preescalfament de l'entrada;
- filtres – atrapa pols i micropartícules;
- recuperador — Es poden utilitzar diferents tipus d'instal·lacions.
La funcionalitat d'algunes PVU s'amplia amb un temporitzador de retard, un regulador de potència, sensors de nivell d'humitat, etc.
Els PVU monoblocs recuperatius produïts s'han demostrat bé: "Ventilacions" (Ucraïna), Dantherm (Dinamarca), "Daikin" (Japó), "Dantex" (Anglaterra).
Unitats locals: una addició al sistema de ventilació existent
Per restablir la circulació de masses d'aire a l'habitació que s'utilitza, són adequades les entrades d'aire descentralitzades amb recuperació de calor.
Es tallen a la façana d'un edifici o es munten a través d'una finestra. La seva tasca principal és millorar subministrament de ventilació a la casa.
Característiques dels sistemes de ventilació descentralitzat amb recuperació:
- Eficiència – 60-96%;
- baixa productivitat – els aparells estan dissenyats per proporcionar intercanvi d'aire en habitacions de fins a 20-35 m²;
- preu assequible i una àmplia selecció d'unitats, que van des de vàlvules de paret convencionals fins a models automatitzats amb un sistema de filtració multietapa i la capacitat d'ajustar la humitat;
- facilitat d'instal·lació - No calen conductes d'aire per a la posada en marxa, instal·lar vàlvula de paret pots fer-ho tu mateix.
Fabricants populars de recuperadors locals: Prana (Ucraïna), O.Erre (Itàlia), Tempesta de neu (Alemanya), Vents (Ucraïna), Aerovital (Alemanya).
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Comparació del funcionament de la ventilació natural i un sistema forçat amb recuperació:
El principi de funcionament d'un recuperador centralitzat, càlcul de l'eficiència:
Disseny i procediment de funcionament d'un intercanviador de calor descentralitzat amb la vàlvula de paret Prana com a exemple:
Al voltant del 25-35% de la calor surt de l'habitació a través del sistema de ventilació. Els recuperadors s'utilitzen per reduir les pèrdues i recuperar efectivament la calor. Els equips climàtics permeten utilitzar l'energia de les masses de residus per escalfar l'aire entrant.
Tens alguna cosa a afegir o tens dubtes sobre el funcionament de diferents recuperadors de ventilació? Si us plau, deixeu comentaris sobre la publicació i compartiu la vostra experiència en el funcionament d'aquestes instal·lacions. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.
Interessant article, gràcies per la informació útil. Els recuperadors són una cosa indispensable no només per als propietaris, sinó, en primer lloc, per als propietaris de grans locals. Per exemple, la nostra botiga és bastant gran i durant molt de temps hem hagut de gastar una quantitat important en la refrigeració quan fa calor i la calefacció a l'hivern. Després d'instal·lar el recuperador, vaig guanyar tant en temps (menys molèsties) com en diners: estalviant diners. Si esteu interessats, vaig comprar un recuperador en aquesta botiga https://aqua-life.ua/chto-takoe-rekuperator-vozdukha/