Hővisszanyerős befúvó-elszívó szellőztetés: működési elv, előnyök és hátrányok áttekintése

A hideg időszakban a friss levegő utánpótlás szükségessé teszi annak fűtését a megfelelő beltéri mikroklíma biztosítása érdekében.Az energiaköltségek minimalizálása érdekében hővisszanyerős befúvó és elszívó szellőztetés alkalmazható.

A működési elvek megértése lehetővé teszi a hőveszteség leghatékonyabb csökkentését, miközben elegendő mennyiségű cserélt levegőt tart fenn. Próbáljuk megérteni ezt a kérdést.

Energiatakarékosság a szellőztető rendszerekben

Az őszi-tavaszi időszakban a helyiségek szellőztetésekor komoly probléma a beáramló levegő és a belső levegő közötti nagy hőmérsékletkülönbség. A hideg áramlás lefelé rohan, és kedvezőtlen mikroklímát hoz létre a lakóépületekben, irodákban és gyárakban, vagy elfogadhatatlan függőleges hőmérsékleti gradienst a raktárban.

A probléma általános megoldása az ellátó szellőztetésbe való beépítés légfűtő, melynek segítségével az áramlás felmelegszik. Egy ilyen rendszer energiafogyasztást igényel, míg a kifelé távozó jelentős mennyiségű meleg levegő jelentős hőveszteséggel jár.

A levegő intenzív gőzzel történő kilépése a jelentős hőveszteség jelzőjeként szolgál, amely felhasználható a bejövő áramlás felmelegítésére.

Ha a levegő bemeneti és kimeneti csatornái a közelben vannak, akkor lehetőség van a kimenő áramlás hőjének részleges átvitelére a bejövő csatornára.Ez csökkenti vagy teljesen megszünteti a fűtőelem energiafogyasztását. A különböző hőmérsékletű gázáramok közötti hőcserét biztosító berendezést rekuperátornak nevezzük.

A meleg évszakban, amikor a külső levegő hőmérséklete lényegesen magasabb, mint a szobahőmérséklet, rekuperátorral hűthető a bejövő áramlás.

Rekuperátoros egység kialakítása

Befúvó és elszívó szellőztető rendszerek belső felépítése integrált rekuperátor Meglehetősen egyszerűek, így elemenként egymástól függetlenül megvásárolhatók és telepíthetők. Ha az összeszerelés vagy az önszerelés nehézkes, akkor megrendelésre kész megoldásokat vásárolhat standard monoblokk vagy egyedi előregyártott szerkezetek formájában.

Az egy házban elhelyezett rekuperátorral ellátott befúvó és elszívó szellőztető rendszer tipikus kialakítása a felhasználó belátása szerint kiegészíthető más alkatrészekkel

Főbb elemek és paramétereik

A hő- és zajszigetelő test általában acéllemezből készül. Falra szerelés esetén el kell viselnie az egység körüli repedések habosításakor fellépő nyomást, valamint meg kell akadályoznia a ventilátorok működéséből adódó vibrációt.

Különböző helyiségekben elosztott levegő beszívás és áramlás esetén csatlakoztassa a házhoz légcsatorna rendszer. Szelepekkel és csappantyúkkal van felszerelve az áramlás elosztására.

Ha nincsenek légcsatornák, akkor a helyiség oldalán lévő befúvó nyíláson rácsot vagy diffúzort kell felszerelni a légáramlás elosztására. Az utca felőli bemeneti nyíláson külső típusú légbeömlő rács van felszerelve, hogy megakadályozza a madarak, nagyméretű rovarok és törmelék bejutását a szellőzőrendszerbe.

A légmozgást két axiális vagy centrifugális ventilátor biztosítja. Rekuperátor jelenlétében a megfelelő térfogatú természetes légáramlás lehetetlen az egység által létrehozott aerodinamikai ellenállás miatt.

A rekuperátor jelenléte magában foglalja a finom szűrők felszerelését mindkét áramlás bemeneténél. Erre azért van szükség, hogy csökkentsük a vékony hőcserélő csatornák eltömődésének intenzitását por- és zsírlerakódásokkal. Ellenkező esetben a rendszer teljes körű működéséhez növelni kell a megelőző karbantartás gyakoriságát.

A finomszűrőket rendszeresen cserélni vagy tisztítani kell. Ellenkező esetben a légáramlással szembeni fokozott ellenállás a ventilátor meghibásodását okozza.

Egy vagy több rekuperátor foglalja el az ellátó és kipufogó berendezés fő térfogatát. A szerkezet közepére vannak felszerelve.

A területre jellemző súlyos fagyok és a rekuperátor nem megfelelő hatékonysága esetén a külső levegő felmelegítésére, további fűtőberendezést is felszerelhet. Szükség esetén párásítót, ionizálót és egyéb eszközöket is felszerelnek, hogy kedvező mikroklímát teremtsenek a helyiségben.

A modern modellek elektronikus vezérlőegységet tartalmaznak. Az összetett módosításoknak a légkör fizikai paramétereitől függően funkciói vannak az üzemmódok programozására. A külső panelek tetszetős megjelenésűek, aminek köszönhetően bármilyen belső térbe jól illeszkednek.

A páralecsapódás problémájának megoldása

A helyiségből érkező levegő hűtése megteremti a nedvesség felszabadulásának és a páralecsapódás kialakulásának előfeltételeit. Nagy áramlási sebesség esetén a legtöbbnek nincs ideje felhalmozódni a rekuperátorban, és kimegy.Lassú légmozgás esetén a víz jelentős része a készülék belsejében marad. Ezért biztosítani kell a nedvesség összegyűjtését és eltávolítását a házon kívül. ellátó és kipufogó rendszer.

A kondenzátum összegyűjtésére és elvezetésére szolgáló elemi eszköz egy tálca, amely a hőcserélő alatt helyezkedik el, a lefolyónyílás felé lejtéssel

A nedvességet egy zárt edénybe távolítjuk el. Csak beltérben helyezik el, hogy elkerüljék a kifolyó csatornák fagyását nulla alatti hőmérsékleten. Nincs algoritmus a beérkező víz mennyiségének megbízható kiszámítására rekuperátoros rendszerek használatakor, ezért azt kísérleti úton határozzák meg.

A kondenzátum újrafelhasználása levegő párásítására nem kívánatos, mivel a víz számos szennyező anyagot felszív, például emberi verejtéket, szagokat stb.

Jelentősen csökkentheti a kondenzátum mennyiségét és elkerülheti az előfordulásával kapcsolatos problémákat, ha külön kipufogórendszert szervez a fürdőszobából és a konyhából. Ezekben a helyiségekben a legmagasabb a levegő páratartalma. Több kipufogórendszer esetén visszacsapó szelepek beépítésével korlátozni kell a légcserét a műszaki és a lakóterületek között.

Ha az elszívott levegő áramlását negatív hőmérsékletre hűtik a rekuperátorban, a kondenzátum jéggé alakul, ami az áramlás nyitott keresztmetszetének csökkenését és ennek következtében a térfogat csökkenését vagy a szellőzés teljes leállását okozza.

A rekuperátor időszakos vagy egyszeri leolvasztásához egy bypass kerül felszerelésre - egy bypass csatorna a befújt levegő mozgására. Amikor egy áramlás megkerüli a készüléket, a hőátadás leáll, a hőcserélő felmelegszik és a jég folyékony állapotba kerül. A víz a kondenzvízgyűjtő tartályba folyik, vagy elpárolog kívülről.

A bypass készülék elve egyszerű, ezért ha fennáll a jégképződés veszélye, célszerű ilyen megoldást biztosítani, mivel a rekuperátor más módon történő fűtése bonyolult és időigényes.

Amikor az áramlás áthalad a bypasson, a befújt levegő nem melegszik a rekuperátoron keresztül. Ezért, ha ez az üzemmód be van kapcsolva, a fűtésnek automatikusan be kell kapcsolnia.

Különböző típusú rekuperátorok jellemzői

A hideg és a fűtött légáramok közötti hőcsere megvalósítására számos szerkezetileg eltérő lehetőség kínálkozik. Mindegyiknek megvannak a saját jellegzetességei, amelyek meghatározzák az egyes típusú rekuperátorok fő célját.

Lemez keresztáramú rekuperátor

A lemezes rekuperátor kialakítása vékony falú paneleken alapul, amelyeket felváltva kapcsolnak össze oly módon, hogy a különböző hőmérsékletű áramlások 90 fokos szögben váltakoznak. Ennek a modellnek az egyik változata a légáteresztéshez bordázott csatornákkal ellátott eszköz. Magasabb hőátbocsátási tényezővel rendelkezik.

A meleg és hideg levegő váltakozó áthaladása a lemezeken a lemezek éleinek meghajlításával és az illesztések poliészter gyantával történő tömítésével valósul meg

A hőcserélő panelek különféle anyagokból készülhetnek:

• a réz, sárgaréz és alumínium alapú ötvözetek jó hővezető képességgel rendelkeznek, és nem érzékenyek a rozsdára;
• hidrofób polimer anyagból készült műanyag, magas hővezetési együtthatóval és kis tömeggel;
• A higroszkópos cellulóz lehetővé teszi, hogy a kondenzvíz áthatoljon a lemezen és vissza a helyiségbe.

Hátránya a páralecsapódás lehetősége alacsony hőmérsékleten.A lemezek közötti kis távolság miatt a nedvesség vagy a jég jelentősen növeli az aerodinamikai ellenállást. Fagyás esetén blokkolni kell a bejövő levegő áramlását a lemezek felmelegítéséhez.

A lemezes rekuperátorok előnyei a következők:

• alacsony költségű;
• hosszú élettartam;
• hosszú idő a megelőző karbantartás és a végrehajtás egyszerűsége között;
• kis méretek és súly.

Ez a fajta rekuperátor a leggyakoribb lakó- és irodahelyiségekben. Egyes technológiai folyamatokban is használják, például a tüzelőanyag elégetésének optimalizálására a kemencék működése során.

Dob vagy forgó típus

A forgó rekuperátor működési elve egy hőcserélő forgásán alapul, amelynek belsejében nagy hőkapacitású hullámos fémrétegek vannak. A kimenő áramlással való kölcsönhatás eredményeként a dob szektor felmelegszik, ami ezt követően hőt ad le a bejövő levegőnek.

A forgó rekuperátor finomhálós hőcserélője hajlamos az eltömődésre, ezért különös figyelmet kell fordítani a finomszűrők minőségi működésére

A rotációs rekuperátorok előnyei a következők:

• meglehetősen magas hatásfok a versengő típusokhoz képest;
• nagy mennyiségű nedvesség visszaadása, amely kondenzáció formájában marad a dobon, és a bejövő száraz levegővel érintkezve elpárolog.

Ezt a típusú rekuperátort ritkábban használják lakóépületekben lakások vagy nyaralók szellőztetésére. Gyakran használják nagy kazánházakban a hő visszavezetésére a kemencékbe vagy nagy ipari vagy kereskedelmi helyiségekben.

Ennek a típusú készüléknek azonban jelentős hátrányai vannak:

• viszonylag összetett kialakítás mozgó alkatrészekkel, beleértve az elektromos motort, dob- és szíjhajtást, amely állandó karbantartást igényel;
• megnövekedett zajszint.

Néha az ilyen típusú készülékeknél találkozhat a „regeneratív hőcserélő” kifejezéssel, amely helyesebb, mint a „rekuperátor”. A helyzet az, hogy a dobnak a szerkezet testéhez való laza illeszkedése miatt a távozó levegő egy kis része visszajut.

Ez további korlátozásokat ró az ilyen típusú eszközök használatára. Például a fűtőkályhákból származó szennyezett levegő nem használható hűtőfolyadékként.

Cső- és házrendszer

A cső alakú rekuperátor vékony falú, kis átmérőjű csövek rendszeréből áll, amelyek szigetelt burkolatban helyezkednek el, és amelyen keresztül külső levegő áramlik be. A burkolat eltávolítja a meleg levegőt a helyiségből, amely felmelegíti a bejövő áramlást.

A meleg levegőt a burkolaton keresztül kell kivezetni, nem pedig egy csőrendszeren keresztül, mivel lehetetlen eltávolítani belőlük a kondenzátumot.

A cső alakú rekuperátorok fő előnyei a következők:

• nagy hatékonyság a hűtőfolyadék és a bejövő levegő ellenáramú mozgásának elve miatt;
• a tervezés egyszerűsége és a mozgó alkatrészek hiánya alacsony zajszintet biztosít, és ritkán igényel karbantartást;
• hosszú élettartam;
• a legkisebb keresztmetszet az összes helyreállítási eszköz közül.

Az ilyen típusú eszközök csövei vagy könnyűötvözet fémet vagy ritkábban polimert használnak. Ezek az anyagok nem higroszkóposak, ezért jelentős előremenő hőmérséklet-különbség mellett intenzív páralecsapódás képződhet a házban, melynek eltávolítása konstruktív megoldást igényel.További hátránya, hogy a fém töltet kis méretei ellenére jelentős súlyú.

A cső alakú rekuperátor kialakításának egyszerűsége miatt az ilyen típusú készülékek népszerűek a saját gyártásban. Külső burkolatként általában poliuretán habhéjjal szigetelt műanyag csöveket használnak légcsatornákhoz.

Készülék köztes hűtőfolyadékkal

Néha a befúvó és elszívó légcsatornák bizonyos távolságra vannak egymástól. Ez a helyzet az épület technológiai sajátosságai vagy a légáramlások megbízható elválasztásának egészségügyi követelményei miatt merülhet fel.

Ebben az esetben egy közbenső hűtőfolyadékot használnak, amely egy szigetelt csővezetéken keresztül kering a légcsatornák között. A hőenergia átvitelének közegeként vizet vagy víz-glikol oldatot használnak, amelynek keringését működés biztosítja hő pumpa.

A köztes hűtőfolyadékkal ellátott rekuperátor egy terjedelmes és drága eszköz, amelynek használata gazdaságilag indokolt nagy területű helyiségekben

Ha lehetséges más típusú rekuperátor használata, akkor jobb, ha nem használ köztes hűtőközeggel rendelkező rendszert, mivel ennek a következő jelentős hátrányai vannak:

• alacsony hatásfok más típusú eszközökhöz képest, ezért az ilyen eszközöket nem használják kis légáramlású helyiségekben;
• a teljes rendszer jelentős térfogata és súlya;
• további elektromos szivattyú szükségessége a folyadék keringetéséhez;
• fokozott zaj a szivattyúból.

Ez a rendszer módosul, amikor a hőcserélő folyadék kényszerkeringtetése helyett alacsony forráspontú közeget, például freont használnak.Ebben az esetben a körvonal mentén történő mozgás természetesen lehetséges, de csak akkor, ha a befúvó légcsatorna az elszívó légcsatorna felett helyezkedik el.

Egy ilyen rendszer nem igényel további energiaköltségeket, de csak jelentős hőmérséklet-különbség esetén működik fűtésre. Ezenkívül finomhangolni kell azt a pontot, ahol a hőcserélő folyadék aggregációs állapota megváltozik, ami a szükséges nyomás vagy egy bizonyos kémiai összetétel létrehozásával érhető el.

Fő műszaki paraméterek

A szellőztető rendszer szükséges teljesítményének és a rekuperátor hőcserélő hatásfokának ismeretében könnyen kiszámítható a helyiség levegőfűtésének megtakarítása adott éghajlati viszonyok között. Ha összehasonlítja a lehetséges előnyöket a rendszer beszerzésének és karbantartásának költségeivel, ésszerűen dönthet a rekuperátor vagy a normál légfűtés mellett.

A berendezésgyártók gyakran kínálnak olyan modellsort, amelyben a hasonló funkcionalitású szellőztető egységek légcsere térfogata különbözik. Lakóhelyiségek esetében ezt a paramétert a 9.1. táblázat szerint kell kiszámítani. SP 54.13330.2016

Hatékonyság

A rekuperátor hatékonysága a hőátadás hatékonysága, amelyet a következő képlettel számítanak ki:

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

Ahol:

• T_P – a helyiségbe belépő levegő hőmérséklete;
• T_n – külső levegő hőmérséklete;
• T_V - szoba levegő hőmérséklete.

Maximális hatékonysági érték szabványon légáramlási sebesség és egy bizonyos hőmérsékleti rendszert a készülék műszaki dokumentációja jelez. A tényleges érték valamivel kisebb lesz.

Lemez vagy cső alakú rekuperátor saját gyártása esetén a maximális hőátadási hatékonyság elérése érdekében az alábbi szabályokat kell betartani:

• A legjobb hőátadást az ellenáramú készülékek, majd a keresztáramú készülékek biztosítják, a legkevesebbet pedig mindkét áramlás egyirányú mozgása.
• A hőátadás intenzitása az áramlásokat elválasztó falak anyagától és vastagságától, valamint a készülék belsejében lévő levegő időtartamától függ.

A rekuperátor hatékonyságának ismeretében kiszámíthatja energiahatékonyságát a külső és belső levegő különböző hőmérsékletein:

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

ahol P (m³/óra) – légáramlás.

A rekuperátor hatékonyságának pénzben kifejezett kiszámítása, valamint egy 270 m2 összterületű kétszintes nyaraló beszerzésének és telepítésének költségeivel való összehasonlítás megmutatja egy ilyen rendszer telepítésének megvalósíthatóságát.

A nagy hatásfokú rekuperátorok költsége meglehetősen magas, összetett felépítésűek és jelentős méretekkel rendelkeznek. Néha megkerülheti ezeket a problémákat, ha több egyszerűbb eszközt telepít, így a beáramló levegő egymás után halad át rajtuk.

A szellőzőrendszer teljesítménye

Az áthaladó levegő mennyiségét a statikus nyomás határozza meg, amely a ventilátor teljesítményétől és az aerodinamikai ellenállást létrehozó fő alkatrészektől függ. Ennek pontos kiszámítása a matematikai modell összetettsége miatt általában lehetetlen, ezért kísérleti vizsgálatokat végeznek szabványos monoblokk struktúrákra, és az egyes eszközökhöz komponenseket választanak ki.

A ventilátor teljesítményét a beépített bármilyen típusú hőcserélők áteresztőképességének figyelembevételével kell megválasztani, amely a műszaki dokumentációban a készüléken időegység alatt áthaladó ajánlott áramlási sebességként vagy levegőmennyiségként van feltüntetve. A készülék belsejében a megengedett légsebesség általában nem haladja meg a 2 m/s-ot.

Ellenkező esetben nagy sebességnél az aerodinamikai ellenállás meredek növekedése következik be a rekuperátor keskeny elemeiben. Ez szükségtelen energiaköltségekhez, a külső levegő nem hatékony fűtéséhez és a ventilátor élettartamának csökkenéséhez vezet.

A nyomásveszteség és a légáramlási sebesség grafikonja számos nagy teljesítményű rekuperátor modell esetében nemlineáris ellenállásnövekedést mutat, ezért be kell tartani a készülék műszaki dokumentációjában megadott ajánlott légcsere-térfogat követelményeit.

A légáramlás irányának megváltoztatása további aerodinamikai ellenállást eredményez. Ezért a beltéri légcsatorna geometriájának modellezésekor kívánatos a csőfordulatok számát 90 fokkal minimalizálni. A légdiffúzorok az ellenállást is növelik, ezért nem célszerű bonyolult mintázatú elemeket használni.

A szennyezett szűrők és rácsok jelentősen zavarják az áramlást, ezért azokat rendszeresen tisztítani vagy cserélni kell. Az eltömődés felmérésének egyik hatékony módja olyan érzékelők felszerelése, amelyek figyelik a nyomásesést a szűrő előtt és után.

Következtetések és hasznos videó a témában

A rotációs és lemezes rekuperátor működési elve:

A lemezes rekuperátor hatásfokának mérése:

A beépített rekuperátorral ellátott háztartási és ipari szellőztető rendszerek bebizonyították energiahatékonyságukat a beltéri hő fenntartásában. Most számos ajánlat létezik ilyen eszközök értékesítésére és telepítésére, mind kész és tesztelt modellek formájában, mind egyedi megrendelésekre. Kiszámolhatja a szükséges paramétereket, és saját maga végezheti el a telepítést.

Ha bármilyen kérdése van az információ olvasása közben, vagy pontatlanságokat talál anyagunkban, kérjük, írja meg észrevételeit az alábbi blokkban.