m-gen.ru

Энергосбережение в системах вентиляции

В осенне-весенний период при вентиляции помещений серьезной проблемой является большая разность температур поступающего и находящегося внутри воздуха. Холодный поток устремляется вниз и создает неблагоприятный микроклимат в жилых домах, офисах и на производстве или недопустимый вертикальный градиент температуры в складе.

Распространенным решением проблемы является интеграция в приточную вентиляцию калорифера, с помощью которого происходит нагрев потока. Такая система требует затрат электроэнергии, в то время как значительный объем выходящего наружу теплого воздуха ведет к существенным потерям тепла.


Если каналы притока и отвода воздуха расположены рядом, то можно частично передать тепло выходящего потока входящему. Это позволит уменьшить потребление электроэнергии калорифером или вовсе отказаться от него. Устройство для обеспечения теплообмена между разнотемпературными потоками газов называется рекуператором.

В теплое время года, когда температура наружного воздуха значительно превышает комнатную, можно использовать рекуператор для охлаждения входящего потока.

Устройство блока с рекуператором

Внутреннее устройство систем приточно-вытяжной вентиляции с интегрированным рекуператором достаточно простое, поэтому возможна их самостоятельная поэлементная покупка и установка. В том случае если сборка или самостоятельный монтаж вызывает сложности можно приобрести готовые решения в виде типовых моноблочных или индивидуальных сборных конструкций под заказ.

Основные элементы и их параметры

Корпус с тепло- и шумоизоляцией выполняют как правило из листовой стали. В случае стенового монтажа он должен выдерживать давление, которое возникает при запенивании щелей вокруг блока, а также не допускать вибрацию от работы вентиляторов.

В случае распределенного забора и притока воздуха по различным помещениям к корпусу присоединяют систему воздуховодов. Ее оснащают клапанами и заслонками для распределения потоков.

При отсутствии воздуховодов на приточное отверстие со стороны помещения устанавливают решетку или диффузор для распределения потока воздуха. На приточное отверстие со стороны улицы монтируют воздухозаборную решетку наружного типа во избежание попадания в систему вентиляции птиц, крупных насекомых и сора.


Движение воздуха обеспечивают два вентилятора осевого или центробежного типов действия. При наличии рекуператора естественная циркуляция воздуха в достаточном объеме невозможна по причине создаваемого этим узлом аэродинамического сопротивления.

Наличие рекуператора предполагает установку фильтров мелкой очистки на входе обоих потоков. Это необходимо для уменьшения интенсивности засорения пылью и жировыми отложениями тонких каналов теплообменника. В противном случае для полноценного функционирования системы придется увеличить частоту проведения профилактических работ.

Один или несколько рекуператоров занимают основной объем приточно-вытяжного устройства. Их монтируют по центру конструкции.

В случае типичных для территории сильных морозов и недостаточного КПД рекуператора для нагрева наружного воздуха можно дополнительно установить калорифер. Также по необходимости монтируют увлажнитель, ионизатор и другие устройства для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Современные модели предусматривают наличие электронного блока управления. Сложные модификации имеют функции программирования режимов работы в зависимости от физических параметров воздушной среды. Внешние панели имеют привлекательный вид, благодаря чему хорошо могут быть вписаны в любой интерьер помещения.


Решение проблемы возникновения конденсата

Охлаждение поступающего из помещения воздуха создает предпосылки для разгрузки влаги и образования конденсата. В случае высокой скорости потока большая его часть не успевает скапливаться в рекуператоре и выходит наружу. При медленном движении воздуха значительная часть воды остается внутри устройства. Поэтому необходимо обеспечить сбор влаги и вывод ее за пределы корпуса приточно-вытяжной системы.

Вывод влаги производят в закрытую емкость. Ее размещают только внутри помещения во избежание перемерзания каналов оттока при минусовых температурах. Алгоритма надежного расчета объема получаемой воды при использовании систем с рекуператором нет, поэтому его определяют экспериментальным путем.

Повторное использование конденсата для увлажнения воздуха нежелательно, так как вода впитывает многие загрязнители, такие как человеческий пот, запахи и т.д.

Значительно уменьшить объем конденсата и избежать связанных с его появлением проблем можно организовав отдельную вытяжную систему из ванной комнаты и кухни. Именно в этих помещениях воздух имеет наибольшую влажность. При наличии нескольких вытяжных систем воздухообмен между технической и жилой зоной необходимо ограничить с помощью установки обратных клапанов.

В случае охлаждения выходящего потока воздуха до отрицательных температур внутри рекуператора происходит переход конденсата в наледь, что вызывает сокращение живого сечения потока и, как следствие, – уменьшение объема или полное прекращения вентиляции.


Для периодического или разового размораживания рекуператора устанавливают байпас – обходной канал для движения приточного воздуха. При пропуске потока в обход устройства происходит прекращение теплоотдачи, нагрев теплообменника и переход наледи в жидкое состояние. Вода стекает в емкость сбора конденсата или происходит ее испарение наружу.

При прохождении потока через байпас отсутствует нагрев приточного воздуха посредством рекуператора. Поэтому при активации данного режима необходимо автоматическое включение калорифера.

Особенности различных типов рекуператоров

Существует несколько конструктивно различающихся вариантов реализации теплообмена между холодным и нагретым воздушными потоками. Каждый из них имеет свои отличительные особенности, которые определяют основное предназначение для каждого типа рекуператора.

Пластинчатый перекрестноточный рекуператор

В основе конструкции пластинчатого рекуператора лежат тонкостенные панели, соединенные поочередно таким образом, чтобы чередовать пропуск между ними разнотемпературных потоков под углом 90 градусов. Одной из модификаций такой модели является устройство с оребренными каналами для прохода воздуха. Оно обладает более высоким коэффициентом теплообмена.

Теплообменные панели могут быть выполнены из различного материала:

  • медь, латунь и сплавы на основе алюминия обладают хорошей теплопроводностью и не подвержены ржавчине;
  • пластмасса из полимерного гидрофобного материала с высоким коэффициентом теплопроводности обладают малым весом;
  • гигроскопическая целлюлоза позволяет проникать конденсату через пластину и попадать обратно в помещение.

Недостатком является возможность образования конденсата при низких температурах. По причине небольшого расстояния между пластинами влага или наледь существенно увеличивают аэродинамическое сопротивление. В случае обмерзания необходимо перекрытие входящего потока воздуха для отогрева пластин.

Преимущества пластинчатых рекуператоров следующие:

  • низкая стоимость;
  • долгий срок службы;
  • длительный период между профилактическим обслуживанием и простота его проведения;
  • небольшие габариты и масса.

Такой тип рекуператора наиболее распространен для жилых и офисных помещений. Также его используют и в некоторых технологических процессах, например для оптимизации сгорания топлива при работе печей.

Барабанный или роторный тип

Принцип действия роторного рекуператора основан на вращении теплообменника, внутри которого расположены слои гофрированного металла, обладающего высокой теплоемкостью. В результате взаимодействия с выходящим потоком происходит нагрев сектора барабана, который впоследствии отдает тепло поступающему воздуху.

Преимущество роторных рекуператоров следующие:

  • достаточно высокий КПД по сравнению с конкурирующими типами;
  • возврат большого количества влаги, которая в виде конденсата остается на барабане и испаряется при контакте с поступающим сухим воздухом.

Этот тип рекуператора реже используют для жилых зданий при поквартирной или коттеджной вентиляции. Часто его применяют в крупных котельных для возврата тепла к печам или для обширных помещений промышленного или торгово-развлекательного назначения.

Однако у этого типа устройств есть существенные недостатки:

  • относительно сложная конструкция с наличием подвижных частей, включающая электромотор, барабан и ременной привод, что требует постоянного обслуживания;
  • повышенный уровень шума.

Иногда для устройств такого типа можно встретить термин «регенеративный теплообменник», что более правильно чем «рекуператор». Дело в том, что незначительная часть выходящего воздуха попадает обратно по причине неплотного прилегания барабана к корпусу конструкции.

Это накладывает дополнительные ограничения на возможность использования устройств такого типа. Например, в качестве теплоносителя нельзя использовать загрязненный воздух от печей отопления.

Система на основе трубок и кожуха

Рекуператор трубчатого типа состоит из расположенных в утепленном кожухе системы тонкостенных трубок небольшого диаметра, по которым происходит приток наружного воздуха. По кожуху производят вывод теплой воздушной массы из помещения, которая обогревает входящий поток.

Основные преимущества трубчатых рекуператоров следующие:

  • высокий КПД, благодаря противоточному принципу движения теплоносителя и поступающего воздуха;
  • простота конструкции и отсутствие подвижных частей обеспечивает низкий уровень шума и редко возникающую необходимость в обслуживании;
  • долгий срок службы;
  • наименьшее сечение среди всех типов устройств рекуперации.

Трубки для устройства такого типа используют или легкосплавные металлические или, что реже, – полимерные. Эти материалы не гигроскопичны, поэтому при значительной разнице температур потоков возможно образовании интенсивного конденсата в кожухе, что требует конструктивного решения по его удалению. Еще одним недостатком является то, что металлическая начинка обладает значительным весом, несмотря на небольшие габариты.

Простота конструкции трубчатого рекуператора делает этот тип устройств популярным для самостоятельного изготовления. В качестве внешнего кожуха обычно используют пластиковые трубы для воздуховодов, утепленные пенополиуретановой скорлупой.

Устройство с промежуточным теплоносителем

Иногда приточный и вытяжной воздуховоды расположены на некотором расстоянии друг от друга. Такая ситуация может возникнуть по причине технологических особенностей здания или санитарных требований по надежному разделению воздушных потоков.

В этом случае используют промежуточный теплоноситель, циркулирующий между воздуховодами по изолированному трубопроводу. В качестве среды для передачи тепловой энергии используют воду или водно-гликолевый раствор, циркуляцию которого обеспечивают работой насоса.

В том случае, если есть возможность использовать другой тип рекуператора, то лучше не применять систему с промежуточным теплоносителем, так как она обладает следующими существенными недостатками:


  • низкий КПД по сравнению с другими типами устройств, поэтому для небольших помещений с малым расходом воздуха такие устройства не применяют;
  • значительный объем и вес всей системы;
  • необходимость дополнительного электрического насоса для циркуляции жидкости;
  • повышенный шум от работы насоса.

Существует модификация этой системы, когда вместо принудительной циркуляции теплообменной жидкости используют среду с низкой точкой кипения, например фреон. В этом случае движение по контуру возможно естественным образом, но только в том случае если приточный воздуховод расположен над вытяжным.

Такая система не требует дополнительных затрат электроэнергии, но работает на обогрев только при значительном перепаде температур. Кроме того, необходима точная настройка точки изменения агрегатного состояния теплообменной жидкости, которая может быть реализована методом создания нужного давления или определенного химического состава.

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.


Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Тп – Тн) / (Тв — Тн)

В которой:

  • Тп – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
  • Тн – температура наружного воздуха;
  • Тв – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше. В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

  • Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
  • Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Тв – Тн)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Полезное видео по теме

Принцип работы роторного и пластинчатого рекуператора:

Замер КПД рекуператора пластинчатого типа:

Бытовые и промышленные системы вентиляции с интегрированным рекуператором доказали свою энергетическую эффективность по сохранению тепла внутри помещений. Сейчас существует множество предложений по продаже и установке таких устройств как в виде готовых и опробованных моделей, так и по индивидуальному заказу. Провести расчет необходимых параметров и выполнить монтаж можно самостоятельно.

sovet-ingenera.com

Тепло возвращается

Когда, как не зимой, мы вспоминаем теплые летние деньки и ждем возвращения тепла. Но, как говорил известный советский биолог Иван Владимирович Мичурин «мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее — наша задача». Этот лозунг, адресованный плодоводам, давно принят на вооружение производителями энергосберегающего оборудования, которые берут у природы максимум возможного, сводя к нулю наносимый ей урон. Сегодня в центре нашего внимания рекуператор — устройство, позволяющее возвращать тепло.

Recuperatio & ventilatio

В теплотехнике строительства темы рекуперации и вентиляции неразрывно связаны, потому что возврат тепла (recuperatio — «возвращение») происходит из нагретого в помещении и «выбрасываемого» в процессе вентиляции наружу воздуха.

В застройках советских времен вопрос организации вентиляции в жилых домах не стоял так остро, как сегодня. Несовершенство оконных конструкций, с одной стороны, вынуждало население заклеивать окна зимой, но с другой обеспечивало естественную циркуляцию воздуха. С заменой окон на пластиковые или более совершенные деревянные тема вентиляции становится все более актуальной.

При использовании естественной вентиляции для достижения необходимой интенсивности циркуляции воздушных масс окна должны быть открыты круглосуточно, что недостижимо в холодное время года. Именно поэтому более правильным и рациональным подходом считается устройство принудительной вентиляции. Иногда, например, в производственных помещениях, без нее просто невозможно обойтись.

Современное жилищное строительство все больше разворачивается в сторону энергоэффективности, но зачастую в погоне за экономией владельцы коттеджей, загородных домов или квартир вкладывают массу средств в утепление и герметизацию жилья, забывая об обратной стороне — необходимости притока свежего воздуха в помещение. Обеспечить и грамотный воздухообмен, и энергоэффективность позволяет принудительно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла.

Рекуператор — это…

По сути рекуператор воздуха представляет собой теплообменник, в котором выходящий из помещения нагретый воздух отдает большую часть своего тепла холодному воздуху, входящему с улицы. То есть выходящий воздух нагревает входящий.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

РЕКУПЕРАТОР ПОДОГРЕВАЕТ ПОСТУПАЮЩИЙ В ПОМЕЩЕНИЕ ХОЛОДНЫЙ ВОЗДУХ ЗА СЧЕТ ТЕПЛА, ПОЛУЧАЕМОГО ОТ ВЫТЯЖНОГО ВОЗДУХА. А ЛЕТОМ НАОБОРОТ – ОХЛАЖДАЕТ ПРИТОЧНЫЙ ВОЗДУХ. И ВСЕ ЭТО ПРАКТИЧЕСКИ БЕЗ ЗАТРАТ!

Важнейшая характеристика рекуператора определяется эффективностью рекуперации, или КПД. Зная КПД рекуператора, можно определить, насколько подогреется уличный воздух. Это зависит не только от КПД, но и от температур — наружной и внутренней.

Например, при КПД, равном 77%, температуре внутри помещения 20°C, на улице — 0°C температура рекупирируемого воздуха составит 15,4°C.

Приятный сюрприз — рекуператор способен не только нагревать приточный воздух, но и охлаждать его. Летом, когда в помещении работает кондиционер, при помощи рекуператора можно добиться того, чтобы с улицы поступал уже охлажденный воздух.

То есть при уличной температуре в 35°C и температуре в помещении 21°C рекуператор остудит поступающий воздух до 24°C.

Казалось бы, есть отопительный котел для обогрева, кондиционер для охлаждения, зачем еще один прибор, который все равно не сможет полностью обеспечить необходимый климат в помещении? Ответ прост: рекуператору для подогрева и охлаждения воздуха не нужен энергоноситель. Поэтому использование рекуператора — это в первую очередь реальная экономия средств.

Коэффициент полезного действия рекуператоров может колебаться в широком диапазоне: от 30 до 96%. Естественно, чем он выше, тем выше энергосберегающие свойства прибора. КПД рекуператора во многом определяется его конструкцией.

СУЩЕСТВУЕТ ПЯТЬ ОСНОВНЫХ ТИПОВ КОНСТРУКЦИЙ РЕКУПЕРАТОРОВ ВОЗДУХА. ИЗ НИХ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫМИ ЯВЛЯЮТСЯ ПРИБОРЫ ПЛАСТИНЧАТОГО ТИПА.

Видовое разнообразие

Несмотря на казалось бы небольшую распространенность рекуператоров, по принципу устройства выделяют несколько видов приборов:

1. Пластинчатые рекуператоры
2. Роторные рекуператоры
3. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем
4. Камерные рекуператоры
5. Тепловые трубы

Пластинчатый рекуператор — самый простой тип устройства. Теплообменник прибора представляет собой кассету, оснащенную множеством тонких листов, которые могут быть выполнены из различных материалов: оцинкованной стали, алюминиевой фольги, пластика или специальной бумаги. Листы могут быть как гладкими, так и гофрированными.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

В состав рекуперационной системы пластинчатого типа входят:

• основной блок с пластинами;
• вентилятор;
• система отвода конденсата, неизбежно образующегося на пластинах;
• специальный перепускной клапан, регулирующий интенсивность воздушных потоков.

Важной положительной конструктивной особенностью пластинчатого рекуператора является полное отсутствие подвижных деталей. КПД пластинчатых рекуператоров достаточно высок и зависит от вида используемых пластин:

• Алюминиевые пластины или теплообменники из оцинкованной стали пользуются достаточно высокой популярностью из-за относительно невысокой стоимости. Однако они регулярно нуждаются в использовании режима оттаивания.
• Пластиковые теплообменники обладают более высоким коэффициентом полезного действия, но и стоят значительно дороже.
• Пластины из специальной бумаги также отличаются высокой эффективностью, но такие теплообменники нельзя применять в помещениях с высоким уровнем влажности (бассейны, автомойки, некоторые промышленные помещения), поскольку конденсат довольно легко преодолевает стенки кассеты. Используются также и рекуператоры с двойной бумажной кассетой. Их КПД существенно выше, за счет дополнительного прогрева воздуха, но они также боятся большого уровня влажности воздуха.

Объективности ради нужно сказать, что в двадцатиградусные морозы пластинчатый рекуператор обмерзнет и заметно снизит свою эффективность. Для того, чтобы КПД рекуператора оставался на высоком уровне, поступающий наружный воздух должен быть не ниже –5… – 7°С. А так как на большей части территории России температура значительные периоды времени ниже этих отметок, то для сохранения КПД рекуператора требуется использование дополнительного оборудования, которое позволяет догревать воздух до нужных температур.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Следующий по популярности тип рекуператора — роторный. Основная часть данного прибора — роторный теплообменник, вращающийся с определенной скоростью. Вращаясь, теплообменник нагревается в зоне вытяжного канала, а затем охлаждается в зоне приточного канала. В итоге тепло из вытяжного воздуха передается в приточный. Также возвращается часть влаги в результате конденсации из вытяжного воздуха и испарения в потоке приточного воздуха с улицы. Роторные рекуператоры обладают более высоким КПД, чем пластинчатые. Кроме того, их можно применять при более низких температурах, вплоть до —20… —25°С, без установки дополнительных устройств.

Вместе с тем роторные рекуператоры имеют ряд недостатков. Первый — это передача вытяжного воздуха в приток. В микроканалах роторного рекуператора поочередно проходят то вытяжной, то приточный потоки воздуха — часть вытяжного воздуха попадает в приток. Для минимизации этого явления на роторные рекуператоры устанавливаются продувочные сектора, где микроканалы рекуператора продуваются приточным воздухом, который сразу отправляется обратно в вытяжку, но при таком действии снижается общий КПД.

Сложная конструкция роторного теплообменника включает в себя сам ротор, ремень, привод ротора. Чем больше составляющих, тем чаще техобслуживание и вероятность выхода из строя. Это второй недостаток роторных систем. Ну и наконец, привод роторного рекуператора потребляет электроэнергию, то есть снижает экономию ресурсов, ради которой, собственно, и используется рекуператор.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем устроены совершенно иначе. Вода или водно-гликолевый раствор циркулируют между двумя теплообменниками, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе, и отсутствует риск передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Такой тип рекуператора оптимально подходит для модернизации уже существующих раздельных систем вентиляции.

Но и этот тип устройства имеет недостаток — довольно невысокий КПД. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем позволяют вернуть от 25 до 55% тепла.

ВАЖНЕЙШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕКУПЕРАТОРА – КПД, ИЛИ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКУПЕРАЦИИ – ПОКАЗЫВАЕТ, КАКОЙ ПРОЦЕНТ ТЕПЛА ПРИБОР МОЖЕТ ИЗВЛЕЧЬ ИЗ ВЫТЯЖНОГО ВОЗДУХА. ДЛЯ РЕКУПЕРАТОРОВ NIBE ЭТОТ ПОКАЗАТЕЛЬ ДОСТИГАЕТ 96%.

Отличительной особенностью камерных рекуператоров является наличие заслонки, разделяющей камеру теплообменника на две части. Высокий КПД (70–80%) достигается благодаря возможности изменения направления воздушного потока путем движения заслонки. К недостаткам камерных рекуператоров можно отнести небольшое смешивание потоков, передачу запахов и наличие подвижных деталей.

И наконец, завершают типологию рекуператоров приборы, состоящие из закрытой системы трубок, заполненных фреоном. При нагревании удаляемым воздухом фреон испаряется. Когда приточный холодный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Эффективность такого типа рекуператоров составляет 50–70%.

NIBE выбирает пластинчатый

Вошедший в состав концерна NIBE в 2011 году датский завод Genvex был основан в 1974 году в Копенгагене. Именно тогда, в мае 1974 года, заводом была выпущена первая пассивная система утилизации тепла. За 40 лет развития Genvex существенно расширил линейку производимой продукции, однако системы вентиляции и рекуперации остаются ведущим направлением деятельности компании.

Разработанный в Дании рекуператор NIBE GV-HR110, который компания ЭВАН предлагает на российском рынке, это прибор пластинчатого типа с высочайшим КПД, достигающим 96%. В комплект поставки NIBE GV-HR110 входит противоточный теплообменник, энергосберегающие вентиляторы с загнутыми вперед лопастями, бесколлекторные электродвигатели, фильтр на всасывание и на откачку воздуха, контейнер для отвода конденсата, панель управления для полного контроля за системой.

В противоточном теплообменнике вытяжка и приток движутся в противоположных направлениях, при этом достигается максимальная площадь теплообмена и, соответственно, высокий КПД. Дополнительно NIBE GV-HR110 может быть укомплектован электрическим теплообменником для догрева воздуха с целью предотвращения обмерзания прибора при низких наружных температурах.

Рекуператор NIBE выпускается в двух модификациях: NIBE GV-HR110–250 (для домов площадью до 180 кв. м) и NIBE GV-HR110–400 (для домов площадью до 380 кв. м).

Рекуператор с промежуточным теплоносителем
NIBE GV-HR110

По различным оценкам от 50 до 70% утечек тепла из помещения приходится на вентиляцию. Можно утеплять фасады, ставить энергосберегающие окна, оптимизировать отопительную систему, но все усилия будут сведены на нет открытыми форточками. Применение рекуператоров, кардинально снижающих вентиляционные теплопотери, это совершенно необходимый элемент энергоэффективного строительства.

www.evan.ru

Принцип работы рекуператора с промежуточным теплоносителем

Существует тип вентиляции, когда приточный и вытяжной потоки циркулируют в разных местах помещения либо здания. В этом случае для рекуперации вентиляционной системы лучшим вариантом будет монтаж теплообменной установки с промежуточным теплоносителем.

Принцип работы такого рекуператора заключается в переносе тепловой энергии от одного воздушного потока к другому циркулирующим в системе жидким теплоносителем. Для передачи тепла могут использовать как обыкновенную воду, так и специальный состав, к примеру, водно-гликолевый раствор. В случаях, когда засасываемый снаружи воздух имеет минусовую температуру, могут использоваться антифризы с температурой кристаллизации от -35°С и ниже.

Рекуператор, имеющий промежуточный теплоноситель, предпочитают устанавливать в тех случаях, когда нет возможности разместить теплообменный узел другого вида. Это объясняется невысоким КПД установки – эффективность варьируется в пределах 45-60%.

 

Достоинства рекуперации с промежуточным теплоносителем

Рекуперативный узел, обладающий промежуточным теплоносителем, имеет ряд преимуществ:

  • При использовании такого рекуператора приток воздуха может размещаться в удалении от места размещения вытяжной вентиляции, и расстояние между ними может составлять до 800 м;
  • Благодаря разделению поступающего в помещение воздуха и удаляемой воздушной массы не происходит смешивание потоков, что исключает попадание назад в помещение вредных примесей и загрязнений;
  • Используя промежуточный теплоноситель, можно объединить несколько приточных и вытяжных вентиляций в одну систему;
  • Регулируя скорость циркуляции теплоносителя в системе, несложно менять у теплообменной установки эффективность рекуперации.

Использование антифризов позволяет применять рекуператор, имеющий промежуточный теплоноситель, в суровых зимних условиях.

 

Недостатки промежуточного теплоносителя в рекуперации

Имеются существенные недостатки такой рекуперативной установки, выражающиеся в следующем:

  • Присутствует специальная магистраль с насосом для обеспечения циркуляции теплоносителя и элементами автоматики, что значительно усложняет систему и делает необходимым ее частое техническое обслуживание;
  • При работе циркуляционный насос и автоматика потребуют значительное количество электроэнергии;
  • По достижении определенной удаленности теплообменников друг от друга, работа такого рекуператора становится нецелесообразной;
  • Рекуператор, имеющий промежуточный теплоноситель, обеспечивает только теплообмен, исключая возврат в помещение влаги, удаляемой с отсасываемым воздухом.

Применение теплообменного устройства с промежуточным теплоносителем не получило широкого распространения в силу указанной выше специфичности и сложности конструкции, а также из-за малой эффективности. Однако в условиях суровых зим, даже 50% КПД, принесут значительную экономию тепловых ресурсов, а значит, и облегчат вес счета за отопление.

Наибольшую экономию по содержанию загородного дома обеспечивает комплекс мер: герметизация окон, утепление всех конструктивных элементов (крыша, стены, пол, перекрытия). Обнаружить утечки тепла, нарушение теплоизоляции можно при помощи обследования дома тепловизором.

 

9999812.ru

Эти теплообменники, называемые иногда изготовителями кольцевыми змеевиками, состоят из двух теплообменных агрегатов, которые связаны друг с другом системой циркуляции жидкого теплоносителя. Основной принцип работы такого теплообменника показан на рис. 7.7. Теплоноситель, который выбирают исходя’из предела рабочих температур, нагревается при прохождении через теплообменник, расположенный в потоке отработанного горячего воздуха. Затем теплоноситель подается циркуляционным насосом в -теплообменник, расположенный в отдаленном воздуховоде для нагрева холодного воздуха. Далее теплоноситель вновь возвращается в теплообменник, расположенный в потоке отработанного горячего воздуха. При применении такого теплообменника в системах кондиционирования воздуха, когда имеет место небольшая разница рабочих температур теплоносителя, в качестве теплоносителя часто используют водный раствор гликоля.
В [7.9] дано теоретическое обоснование применения таких тепло» обменников, а ниже рассмотрены только параметры, определяющие КПД этой системы [7.10, 7.11], Установка утилизации теплоты этого типа была разработана фирмой АВ Svenska FIaktfabriken (Стокгольм). Наиболее важные элементы системы — теплообменники и насос — имеют стандартную и надежную конструкцию.
Принцип работы теплообменника с промежуточным теплоносителем
По сравнению с теплообменником с тепловыми трубами основное преимущество системы Ecotherm, как ее называют изготовители, состоит в том, что можно располагать всасывающий и вытяжной каналы на отдаленном расстоянии. Конечно, применение насоса в этой системе снижает надежность системы, а также требует затрат энергии на его привод, однако производители считают, что потребление энергии составляет около 1% утилизированной энергии.
Рис. 7.7. Принцип работы теплообменника с промежуточным теплоносителем:
1—фильтр; 2 — насос
Тепловой расчет. При расчете этой системы необходимо принять во внимание большое количество переменных, особенно в тех случаях, когда один тепловой контур предназначен более чем для одного всасывающего и вытяжного каналов. По этой причине потребителям рекомендуется обращаться к тем изготовителям, которые располагают программами оптимизации [7.121.
Для данной общей поверхности теплообмена энтальпия теплоноси. теля (представляющая собой произведение весового расхода и тепло.
Теплообменники с промежуточным теплоносителем, применяемые для утилизации теплоты на фабрике по изготовлению оболочки для колбасы
Рис. 7.8. Теплообменники с промежуточным теплоносителем, применяемые для утилизации теплоты на фабрике по изготовлению оболочки для колбасы
емкости), а также соотношение площадей поверхности должны выбираться с учетом максимального термического КПД на стороне подаваемого на нагрев воздуха.
Термический КПД теплообменника этого типа определяется как
где — температура поступающего воздуха на входе; t2 — температура воздуха на выходе; trB— температура отработанного воздуха на входе.
Термический КПД обычно составляет 45—65% и зависит также от содержания влаги в отработанном воздухе и соотношения потоков поступающего и отработанного воздуха.
Области применения. Области применения теплообменников о промежуточным теплоносителем в промышленности и в системах кондиционирования воздуха сходны с областями применения теплооб- 150 менников с тепловыми трубами. На рис. 7.8 представлена схема завода в Швеции по изготовлению оболочки для колбасы. Пять идентичных систем было использовано для утилизации сбросной теплоты, которая затем передавалась для нагрева поступающего технологического воздуха. Общая стоимость этой установки составила 70 тыс. долл., а период окупаемости — менее одного года.
Для многих промышленных процессов необходимая температура теплоносителя выше той, при которой технически возможно и экономически выгодно использовать в качестве него воду. В этом случае можно применять другие теплоносители, как, например, Dautherm или Thermex (смесь дифенила и дифенилоксида).
Преимуществом этих систем является возможность передачи теплоты на значительные расстояния внутри одного большого промышленного предприятия. Применение жидкого теплоносителя, поступающего по трубам с малым диаметром, сделает эту систему еще более экономически выгодной по сравнению с воздушными системами с точки зрения как экономии металла, так и теплоизоляции.
Эффективность применения теплообменников с промежуточным теплоносителем. В [7.10] приводится экономическое обоснование применения их в системе кондиционирования воздуха в одной из лондонских больниц.
Принято, что пар для целей отопления вырабатывается котлом, работающим на жидком топливе, цена топлива 36,7 ф. ст/м*. Это соответствует 0,46 пене/(кВт-ч). Энергия для привода насоса и воздушного вентилятора рассматривается как поступление теплоты во время отопительного сезона, а в остальное время года — как потери. При расчете капитальных затрат нормативный коэффициент эффективности принимался равным 0,163 (при 10%-ной норме на капитал в течение 10 лет) для всей установки.
Технические характеристики системы вентиляции приведены ниже;
Количество поступающего воздуха, м3/с              11
Количество отработанного воздуха, м8/с              11
Относительная влажность отработанного воздуха,              °С              55
Требуемая температура поступающего воздуха,              °С              18
Время работы, ч/год                8760
В результате применения системы Ecotherm снижение затрат на топливо составило 3456 ф. ст. в год. За счет системы утилизации теплоты мощность котла может быть снижена на 183 кВт. Соответствующее сокращение капитальных затрат составит 10 ф. ст. кВт, т. е. 1830 ф. ст.
Капитальные затраты на теплообменники, насос, трубопроводы, фильтр составляют 4180 ф. ст., а увеличение объема здания из расчета 25 ф. ст. на 1 м3 — 1000 ф. ст. Тогда общее увеличение капитальных затрат; 4180 + 1000 — 1830 = 3350 ф. ст.
Эксплуатационные расходы, связанные о увеличением капитальных затрат, составят 464 ф. ст., на энергию — 271 ф. ст. и прочие — 100 ф. ст. С учетом стоимости сэкономленного топлива экономия эксплуатационных расходов будет равна 3456 — (464 +271 + 100) = = 2621 ф. ст. Таким образом, период окупаемости при применении этой системы составляет 1,28 года. Если провести такие же расчеты для систем с шестью и десятью рядами змеевиков, то периоды окупаемости составят 1,41 и 1,54 года соответственно. Оптимальными в этом случае оказываются восемь рядов змеевиков.

    1. Теплообменники с промежуточным (газовым) теплоносителем

Такая система показана на рис. 7.9. Она может оказаться ие такой эффективной, как система с жидким теплоносителем. Однако стоимость самих газовых теплообменников низкая, и в тех случаях,
Использование теплообменника газ — газ при отдаленных друг от друга источниках и поглотителях теплоты
Рис. 7.9. Использование теплообменника газ — газ при отдаленных друг от друга источниках и поглотителях теплоты:
7 — ДЫМОХОД; 2 — рекуператор; 3 — печь (процесс I); 4 — сушилка (процесс 2); 5 — вентилятор; 6 — дополнительные нагреватели
когда не требуется воздухо или газопровода большой длины, такая система утилизации теплоты может оказаться экономически более эффективной.

scicenter.online



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector