Treść artykułu
- O zasadzie rekuperacji
- Rozwiązania technologiczne
- Definicja wydajności
- Sterowanie rekuperatorem
- Miejsce i sposób montażu
- Instalacja rekuperatora
Technologie energooszczędne interesują nie tylko tych, których zaintryguje stan ekosystemu, ale także tych, którzy po prostu chcą ratować ludzi. Powiemy Ci, jakie korzyści obiecują jednostki rekuperacyjne, jak działają i jaka jest specyfika instalacji takiego systemu we własnym domu.
O zasadzie rekuperacji
Termin rekuperacja pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego wymianę, transfer czegoś. W kontekście wentylacji koncepcja ta oznacza przenoszenie ciepła z powietrza wywiewanego do powietrza nawiewanego bez mieszania dwóch strumieni. Początkowo zainteresowanie urządzeniami do rekuperacji podyktowane było głównie trendami innowacyjności oraz perspektywami bezpieczeństwa środowiskowego. Później stało się jasne, że jest to naprawdę skuteczny sposób na optymalizację efektywności energetycznej budynku..
Zasada działania rekuperatora powietrza
Zasada wymiany ciepła w obie strony ma wyraz ilościowy. Efektywność wymiany ciepła rośnie wraz ze wzrostem różnic temperatur. Również ze względu na brak mieszania przepływów oczywiste jest, że pełna praca urządzenia jest możliwa tylko przy dostatecznie dużym stosunku powierzchni kontaktu termicznego do masy powietrza przepływającego przez rekuperator..
W istocie i zasadzie działania każdy rekuperator jest ekonomizerem, który zbiera odpady niskiej jakości energii i kieruje je do użytecznej pracy. Odzysk ciepła nie charakteryzuje się wysoką sprawnością, ale w dobrze ocieplonych budynkach do głównych strat zaliczają się ucieczki ciepła poprzez wentylację, dlatego ich redukcja jest najważniejszym zadaniem dla zapewnienia jak najniższego bilansu cieplnego..
Rozwiązania technologiczne
Rekuperatory ciepła posiadają wiele wdrożeń technicznych, wśród których znajdują się zarówno lokalne centrale wentylacyjne, jak i urządzenia do montażu w systemach scentralizowanych. W każdym konkretnym modelu programiści starają się przemyśleć każdą najmniejszą rzecz, ponieważ w przypadku takich urządzeń wzrost jednego ze wskaźników nieuchronnie powoduje pogorszenie innych parametrów..
Na przykład, aby mieć czas na oddanie maksymalnego ciepła, powietrze wywiewane musi przepływać możliwie jak najdłuższą ścieżką, co nieuchronnie zwiększa całkowity opór aerodynamiczny systemu wentylacyjnego. Okazuje się, że do poprawnej pracy wysokosprawnego rekuperatora wymagany jest albo odcinek przyspieszający o bardzo dużej długości, albo wymuszony ruch powietrza i wynikająca z tego zależność od zasilania..
Zgodnie z urządzeniem i zasadą działania wyróżnia się rekuperatory płytowe, rurowe i obrotowe – to trzy najpopularniejsze typy, które ze względu na prostą konstrukcję nadają się do zastosowania w sferze cywilnej.
Rekuperatory płytowe to zbiorniki ze złożonym labiryntem przegród, wzdłuż których dwa strumienie powietrza poruszają się w przeciwnych kierunkach. Jest to najprostsza konstrukcja, która jest najczęściej stosowana w domowych rekuperatorach. Główną wadą jest wzrost oporu aerodynamicznego w miejscu montażu.
Rekuperatory rurowe są bardziej złożone, w rzeczywistości stanowią jeden duży kanał, w którym ułożonych jest kilka rur o mniejszej średnicy. Aby uzyskać powierzchnię styku termicznego porównywalną do konstrukcji płytowej, wymagane jest zwiększenie długości kanałów, co prowadzi do zwiększenia zużycia materiału i ma negatywny wpływ na wymiary i koszt urządzenia. Ale jest też pozytywny aspekt: turbulencja powietrza przepływającego przez system rur sprzyja bardziej wydajnemu przenoszeniu ciepła bez spowalniania przepływu spalin..
Rekuperatory obrotowe wykorzystują do wymiany ciepła ciecz roboczą – zestaw cienkich wirujących dysków, które nagrzewają się podczas przejścia przez ciepły kanał i schładzają w zimnym. Wadą takich rekuperatorów są luki technologiczne między tarczami, które choć nieistotne nadal prowadzą do częściowego wymieszania przepływów.
Generalnie wszystkie konstrukcje mają prymitywne urządzenie, co wpływa na sprawność, dlatego wielu producentów uzupełnia klasyczny układ urządzeń kilkoma ciekawymi rozwiązaniami. Trwa wiele pracy, aby znaleźć materiały, które można dobrze przetworzyć i jak najlepiej przenosić ciepło. W rekuperatorach płytowych ściany wykonuje się falistą lub montuje się na nich lamele, rurowe wymienniki ciepła wykonane są z cienkościennych metali nieżelaznych.
Jednym z ciekawszych rozwiązań jest montaż elementów Peltiera, a ze względu na dodatni współczynnik COP ich liczba jest dosłownie nieograniczona. Ta sama zasada stosowana jest w rekuperatorach połączonych z systemem ogrzewania powietrznego: pompy ciepła w takich instalacjach mają znacznie szerszy zakres temperatur pracy i zwiększony przyrost mocy..
Najbardziej zaawansowane rekuperatory posiadają podwójny system rewersyjny. Ciepłe powietrze wywiewane jest początkowo doprowadzane do zimniejszej części wymiennika ciepła, gdzie ze względu na dużą różnicę temperatur obserwuje się znaczny wzrost sprawności wymiany ciepła. W procesie powstaje również kondensat, który jest podgrzewany i kierowany do parownika wewnątrz komory zasilającej. Pomaga to wyrównać osuszanie powietrza podczas ogrzewania, ponadto woda jako nośnik ciepła utajonego przyczynia się do jeszcze intensywniejszego transferu energii. Niektóre punkty są przemyślane w najdrobniejszych szczegółach: na przykład silniki są specjalnie umieszczone na początku wydechu i na końcu kanału zasilającego, a także są wyposażone w wysokiej jakości lamele, aby zapewnić całkowity zwrot pasożytniczego ciepła.
Definicja wydajności
Dla rekuperatora jako elementu wentylacji najważniejsze są trzy parametry: zmniejszony opór aerodynamiczny, dopuszczalny przepływ oraz sprawność wyrażona w postaci odzyskanego ciepła do całkowitej ilości energii zawartej w powietrzu przy delcie temperatury roboczej. Współczynnik ten nie jest stały: im zimniejsze powietrze nawiewane, tym generalnie rekuperator wydajniej pracuje, a zależność tych zmian nie jest liniowa. Dlatego tak ważne jest, aby zwracać uwagę na wykresy zmian głównych cech w zależności od innych warunków..
Q = S v 3600
Gdzie:
- Q – przepustowość kanału wentylacyjnego, m3/ h;
- S – powierzchnia przekroju kanału, wm2;
- v – prędkość przepływu, m / s.
K.t = (T.3 – T1) / (T.2 – T1)
Gdzie:
- K.t – współczynnik sprawności rekuperatora względem temperatury;
- T1 – temperatura zewnętrzna, ° C;
- T2 – temperatura powietrza w pomieszczeniu, ° С;
- T3 – temperatura powietrza nawiewanego, ° С.
Kryterium początkowe – dopuszczalne natężenie przepływu – określają parametry instalacji wentylacyjnej. Oczywiście wymiana powietrza nie może być niższa niż normy ustalone przez SNiP: 3 m3/ h m2 lub 30 m3/ h dla każdej osoby o wskaźniku udostępnienia przestrzeni mniejszym niż 20 m3/ osobę W takim przypadku całkowita częstotliwość wymiany powietrza na godzinę powinna wynosić co najmniej 0,35. Jeśli parametry systemu wentylacji w danym momencie nie odpowiadają normie, rekuperator dobiera się zgodnie z wymogami regulacyjnymi, a następnie dopracowuje się system wentylacji..
Jeżeli wydajność rekuperatora z wymuszonym ruchem powietrza przekracza wydajność instalacji wentylacyjnej o ponad 50%, nadmiar hałasu jest eliminowany poprzez zamontowanie tłumika. Należy również pamiętać, że wydajność wentylatora na kanale nawiewnym jest większa niż na kanale wywiewnym, różnicę należy dobrać stosownie do ilości dodatkowych punktów naturalnego usuwania powietrza..
Nie ma szczególnych wymagań co do efektywności energetycznej instalacji, generalnie parametr ten ma znaczenie dla określenia opłacalności zakupu. Sprawność warunkową urządzenia można oszacować korzystając z kalkulatorów online i danych od producenta, jako punkt odniesienia przyjmuje się różnicę temperatur powietrza nawiewanego. Dodatkowo należy zwrócić uwagę na ograniczenia dotyczące wilgotności powietrza i różnic temperatur, ze względu na rozbieżność pomiędzy tymi wskaźnikami rekuperator może zamarznąć zimą.
Sterowanie rekuperatorem
Z reguły rekuperatory służą jako aktywny element systemu wentylacji wymuszonej lub przynajmniej implikują możliwość regulacji intensywności wymiany powietrza. Istnieje kilka sposobów ustalenia interakcji między rekuperatorem a pozostałymi komponentami..
W najprostszym przypadku rekuperator nie posiada urządzeń wymuszających przepływ, ale wyposażony jest w regulowaną przepustnicę. Konieczne jest zapewnienie odpowiedniego stosunku wydajności wymiennika ciepła do aktualnej mocy wentylatora w zależności od umiejscowienia tego ostatniego. W jednym przypadku jednostka sterująca wbudowana w rekuperator reguluje prędkość wentylatora, ale możliwe jest również użycie sterownika PLC ze zintegrowanym regulatorem proporcjonalnym, którego ustawienie odbywa się empirycznie.
W innym przypadku rekuperator służy jako jedyne urządzenie wymuszające przepływ i odpowiednio tylko prędkość jego wentylatorów determinuje szybkość wymiany powietrza. Dla takich urządzeń zapewnione jest ręczne przełączanie trybu, a także wewnętrzne algorytmy sterowania, które optymalizują przenoszenie ciepła w zależności od aktualnej różnicy temperatur. Najbardziej zaawansowane pod względem ergonomii urządzenia podłączane są do ogólnego systemu automatyki domowej i samodzielnie dostosowują wydajność w zależności od ilości osób lub na podstawie danych z pokojowych analizatorów gazów.
Miejsce i sposób montażu
Rekuperatory dostępne są w wersji podłogowej lub podwieszanej. Istnieje również trzecia opcja – punktowe rekuperatory ścienne, które montowane są w każdym pomieszczeniu przylegającym do ulicy i nie wymagają układania dodatkowej komunikacji.
Opcje montażu sufitowego są interesujące ze względu na możliwość ukrycia wyposażenia technicznego domu we wnęce sufitów podwieszanych lub napinanych. Takie urządzenia są nieco droższe ze względu na wymagania dotyczące zwartości, jednocześnie do ich podłączenia nie są wymagane dodatkowe kanały obejściowe. Oczywistą wadą tego typu rozmieszczenia jest zwiększony hałas spowodowany małą odległością pracujących silników od kratek wentylacyjnych..
Rekuperatory stojące (i naścienne) przeznaczone są do montażu w pomieszczeniach technicznych. Ich wydajność nie jest ograniczona wymiarami, ale wymagany jest wysokiej jakości system spinania. Z reguły urządzenia tej kategorii są używane w połączeniu z systemami ogrzewania powietrznego i klimatyzacji..
Instalacja rekuperatora
Montaż i podłączenie samego rekuperatora ogranicza jego mechaniczne mocowanie do powierzchni głównej i połączenie ze wspólnymi kanałami wylotowym i nawiewnym. Następnie złącza są uszczelniane, a sam rekuperator umieszczany jest w specjalnej obudowie, która jednocześnie pełni funkcję ochrony cieplnej i pochłaniania dźwięku.
Dużo bardziej skomplikowana jest sytuacja przy projektowaniu instalacji wentylacyjnych, jeśli przewidują one montaż rekuperatora. W przypadku rekuperatorów kanałowych wymagane jest ułożenie dwóch kanałów powietrznych w każdym pomieszczeniu do zasysania i nawiewu powietrza. Jednocześnie ważne jest, aby obliczyć wolny przekrój kratek wentylacyjnych i dobrać odpowiednie gniazda, aby uniknąć dodatkowego hałasu..
W konstrukcji wentylacji ogólnej w domu rekuperatory zapewniają wymianę powietrza tylko między pomieszczeniami mieszkalnymi. Kanały wyciągowe z kuchni i łazienek są zwykle układane z pominięciem wymiennika ciepła ze względu na jego wrażliwość na brudne powietrze i wysoką wilgotność. W takim przypadku można zalecić montaż dodatkowego zespołu filtrującego powietrze z filtrami przeciwtłuszczowymi i rozproszonymi. Można również zdecydować się na rekuperatory wielokanałowe, których konstrukcja przewiduje podłączenie obwodu wentylacji pomocniczej do pomieszczeń technicznych.
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis