Устройство рекуператора воздуха: Рекуператор что это такое? Назначение, преимущества, устройство рекуператора воздуха

Рекуператор что это такое? Назначение, преимущества, устройство рекуператора воздуха

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.

«Рынок рекуператоров в нашей стране довольно молод и долгое время был ориентирован исключительно на производство крупных установок мощностью 3 000–20 000 куб. м для промышленного сектора, а также для крупных деловых комплексов и бассейнов, где механическая вентиляция всегда была необходима по нормам. Но чаще эти установки работали лишь на автоматическую подачу и удаление воздуха, а догревался он централизованными системами отопления. Что касается жилищного и коммерческого строительства (в т.ч. и малоэтажного), то еще пять лет назад «Яндекс. Поиск» не выдавал практически ни одного реального предложения по рекуператорам этого типа (кроме шведских роторных), и путь к поставщику был долог и тернист. Теперь ситуация постепенно меняется, и купить рекуператор больше не проблема» (Светлана Дувинг, http://green-city.su).

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.

t (после рекуператора) = (t (внутри помещения) — t (на улице)) x K (КПД рекуператора) + t (на улице)

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.

t (после рекуператора) = t (на улице) + (t (внутри помещения) — t (на улице)) x K (КПД рекуператора)

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.

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.

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.

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).

NIBE GV-HR110

КПД рекуператора (эффективность теплопередачи) — величина непостоянная и зависит от температуры приточного воздуха, температуры вытяжного воздуха, скорости воздушного потока и даже влажности в помещении. Зависимость КПД рекуператора NIBE GV-HR110 от скорости воздушного потока проиллюстрирована на рис. 1.

Рис. 1. Эффективность рекуперации тепла согласно сертификату EN 308 при равномерном потоке на стороне приточного и вытяжного воздуха*, при следующих условиях:

• температуре приточного воздуха 5°С
• температуре вытяжного воздуха 25°С
• влажности вытяжного воздуха

---

*без учета возможного обледенения при низких наружных температурах

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.

Рекуператоры воздуха. Виды и принцип работы

С развитием технологий энергосбережения на рынке систем вентиляции и кондиционирования особую популярность получили рекуператоры воздуха – устройства для передачи тепловой энергии от вытяжного воздуха к приточному. В рамках данной статьи мы расскажем о принципе работы, видах и устройстве рекуператоров, их преимуществах и недостатках и критериях подбора.

Что такое рекуператор и каковы его функции

Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.

Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от  удаляемого воздуха из помещения. Эта функция дополняется условием: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.

В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».

Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.

При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

Виды, устройство и принцип работы рекуператоров

Какого бы вида он ни был, рекуператор по своей сути – это теплообменник. Это может быть один теплообменник, в котором приточный и вытяжной потоки воздуха обмениваются теплом через тонкие стенки, или два теплообменника. Во втором случае в первом теплообменнике вытяжной воздух отдаёт своё тепло некоторому промежуточному теплоносителю, а во втором теплообменнике этот промежуточный теплоноситель отдаёт своё тепло приточному воздуху.

Выделим основные виды рекуператоров и рассмотрим каждый из них в отдельности:

• Роторный рекуператор
• Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
• Рекуператор с промежуточным теплоносителем
• Камерный рекуператор
• Фреоновый рекуператор

Роторный рекуператор

Роторные рекуператоры DANTEX имеют одни из самых высоких показателей эффективности на рынке. Они представляют собой большое колесо (ротор), ось вращения которого совпадает с линиями движения воздуха, а расположена она между потоками таким образом, что половина ротора находится в зоне вытяжного воздуха, а вторая половина – в зоне приточного воздуха.

Ротор не является сплошным и представляет собой набор соединенных между собой пластин. Воздух может свободно проходить между пластинами, в буквальном смысле, сквозь ротор.

 

Роторный рекуператор

Медленно вращаясь, некоторая часть ротора сначала контактирует с вытяжным воздухом, который её нагревает. Спустя некоторое время эта часть ротора переходит в зону приточного воздуха, где нагревает его, отдавая накопленное ранее тепло. Сразу после этого она вновь переходит в зону вытяжного воздуха и нагревается. Цикл замыкается.

Во время перехода из зоны вытяжного воздуха в зону приточного и обратно, ротор между пластинами увлекает за собой некоторое количество воздуха, то есть, наблюдается смешивание потоков. Однако на практике смешивание потоков в роторных рекуператорах DANTEX настолько мало, что им обычно пренебрегают (составляет около 5%).

Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор

Ещё один вид рекуператоров, предназначенных для применения в моноблочных приточно-вытяжных установках – это перекрестно-точные рекуператоры на базе пластинчатого теплообменника.

В отличие от роторных, данные аппараты не имеют движущихся частей. Они представляют собой пластинчатый теплообменник, по каналам которого движется приточный и вытяжной потоки воздуха. Эти каналы чередуются. Таким образом, каждый поток вытяжного воздуха через стенки контактирует с двумя потоками приточного воздуха, а каждый поток приточного – с двумя потоками вытяжного.

 

Приточно-вытяжные установки с пластинчатым рекуператором

Перекрестно-точные рекуператоры DANTEX спроектированы таким образом, чтобы максимизировать площадь контакта между потоками. Именно этим и объясняется высокая эффективность теплообмена и, как следствие, высокая эффективность рекуперации тепла (до 70%).

Помимо обычных перекрестно-точных, в вентустановках DANTEX также применяются гексагональные рекуператоры. Они представляют собой смесь перекрестно-точного и противоточного теплообменников. Противоточные аппараты имеют более высокую эффективность, поэтому такой симбиоз идёт на пользу, и эффективность рекуперации вырастает до 77%.

 

Гексагональные пластинчатые рекуператоры в приточно-вытяжных установках

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Третий вид рекуператоров – аппараты с промежуточным теплоносителем. Такие установки имеют два ключевых преимущества. Во-первых, они позволяют реализовать принципы рекуперации для раздельных и даже удалённых друг от друга приточных и вытяжных установок. Во-вторых, ими могут быть дополнены существующие системы вентиляции, которые изначально не предполагали рекуперацию тепла.

Итак, рекуператор с промежуточным теплоносителем представляет собой два теплообменника, устанавливаемых, соответственно, в приточной и вытяжной системах вентиляции, которые соединены трубопроводами с теплоносителем.

 

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Зимой вытяжной воздух нагревает теплоноситель. Далее он при помощи насоса перекачивается в теплообменник приточной установки, где отдаёт своё тепло, нагревая приточный воздух. После этого он вновь направляется в теплообменник вытяжной установки.

Расстояние, на которое может перемещаться теплоноситель, практически не ограничено, поэтому вентустановки могут находиться на значительном удалении друг от друга, например, одна в подвале здания, а вторая – на кровле. Не стоит забывать, что увеличение трассы теплоносителя требует установки более мощного насоса, повышает стоимость трубопроводов и их монтажа, а также повышает потери тепла. Таким образом, чрезмерное увеличение трассы ведёт к удорожанию системы и снижению её эффективности. Тем не менее, в рамках здания такие системы достаточно широко распространены и окупают себя.

Камерный рекуператор

В рекуператорах камерного типа роль теплопередающей поверхности играет стенка камеры. При помощи специальной заслонки траектория движения вытяжного воздуха регулируется таким образом, что он проходит через одну половину камеры и нагревает её, а приточный воздух – через другую половину камеры.

Вскоре заслонка поворачивается, и теперь приточный воздух проходит через первую (нагретую) половину камеры, за счёт чего нагревается сам. В свою очередь вытяжной воздух проходит через вторую (остывшую) половину камеры и нагревает её. Далее заслонка возвращается в прежнее положение, и процессы повторяются.

Фреоновый рекуператор

Во фреоновых рекуператорах задействованы сразу два физических явления – смена агрегатного состояния вещества, и тот факт, что жидкость имеет более высокую плотность, нежели пар, вследствие чего жидкость всегда оказывается в нижней части ёмкости. Рассмотрим эти явления более подробно.

Во фреоновом рекуператоре между потоками вытяжного и приточного воздуха расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. Поток вытяжного воздуха всегда должен быть ниже приточного и контактировать с нижней частью трубок. В них накапливается жидкий хладагент, который забирает тепло из вытяжного воздуха, выкипает и поднимается наверх, в зону приточного воздуха. Там он отдаёт своё тепло, конденсируется и опускается вниз.

 

Фреоновый рекуператор

Эффективность рекуператора

Важнейшей характеристикой рекуператора является его эффективность. Она показывает, как сильно рекуператор смог нагреть приточный воздух относительно идеального варианта. За идеальный вариант при этом принимается случай, когда приточный воздух нагрет до температуры вытяжного воздуха. На практике такой вариант недостижим, и нагрев происходит до некой промежуточной температуры Tп. Формула эффективности выглядит следующим образом:

K=  (T_П-Т_Н)/(T_В-Т_Н ), где:

• ТП – температура приточного воздуха после рекуператора, °С,
• ТН – температура наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
• ТВ – температура вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Данная формула учитывает изменение явного тепла в потоках воздуха. Однако у потоков может меняться и относительная влажность, и тогда лучше прибегать к расчёту эффективности рекуператора по полному теплу. Формула схожа по виду с предыдущей, но отталкивается от энтальпий потоков воздуха:

K=  (I_П-I_Н)/(I_В-I_Н ), где:

• IП – энтальпия приточного воздуха после рекуператора, °С,
• IН – энтальпия наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
• IВ – энтальпия вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Первая формула позволяет быстро оценить эффективность рекуперации. Для более точных результатов следует использовать вторую формулу.

Преимущества и недостатки рекуператоров разных типов

Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом.

Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

• Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.
• Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.
• Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.
• Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздухо-воздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников.

Выбор типа рекуператора

При выборе типа рекуператора следует учитывать несколько факторов:

• Возможность совмещения приточной и вытяжной установки в одном корпусе
• Габариты установки
• Желаемая эффективность
• Возможность небольших перетечек
• Цена

В прежние годы большое распространение имели рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Сегодня их всё чаще заменяют роторными. В небольших приточно-вытяжных установках (для квартиры, коттеджа или маленького офиса или магазина) применяются пластинчатые перекрестно-точные рекуператоры. Наконец, на объектах, где перетекание вытяжного воздуха в зону притока не допустимо, предпочтение следует отдавать рекуператорам с промежуточным теплоносителем или фреоновым рекуператорам.

Принцип работы вентиляции с рекуператором воздуха

Свежий воздух не только в промышленных, но и в жилых помещениях – это залог здоровья людей и безопасного микроклимата. Но, у классической вентиляции есть существенный недостаток – в зимний период вместе с воздухом уходит драгоценное тепло. В летние месяцы, если в помещении установлен кондиционер, он будет чаще включаться в работу. Чтобы не выбрасывать деньги вместе с потоком ветра, существует технология рекуперации воздуха.

Что такое рекуператор?

Простыми словами, это специальный теплообменник для воздуха. Он способен частично возвращать уходящее тепло в зимнее время, и охлаждать поступающий с улицы воздух в летний период. Рекуперация – простой и эффективный способ снизить затраты на подержание нормального микроклимата в помещениях.

Что такое рекуператор?

Это специальная труба с двумя стенками, в которой поступающий поток и вытяжной не смешиваются друг с другом. Но, так как они тесно взаимосвязаны тонкими стенками теплообменника, температура двух потоков выравнивается относительно друг друга. Кроме этого, теплообменник способен уменьшать влажность воздуха путем конденсации излишек влаги на холодных стенках рекуператора.

Технология, по сути, разновидность энергосберегающих систем, призванных уменьшить потери тепла. При этом сохраняется нормальная циркуляция воздуха в доме или любом другом помещении. Исследования показали, что грамотно продуманная система сохраняет до 70% уходящего тепла. Благодаря разнообразию конструкций, подобрать оптимальное устройство можно для любого помещения или целого здания.

Классифицировать рекуператоры можно по следующим различиям:

Роторный тип устройства с механическим приводом.

Прямоточные и противоточные теплоносители системы.

Пластинчатые, ребристые или трубчатые конструкции.

Для подогрева воздуха или жидкого теплоносителя.

Первая конструкция имеет самый высокий показатель КПД. Но, система имеет один значительный недостаток, большие размеры устройства требуют большие габариты приточно-вытяжной системы чтобы обеспечить эффективную работу пластинчатого ротора.

Пластинчатый рекуператор воздуха — одна из самых компактных и недорогих конструкций, не требующих значительных изменений в уже существующей системе вентиляции. Работает по принципу несмешиваемых потоков воздуха. Но, благодаря этому обладает одним существенным недостатком – в зимний период вытяжная труба очень часто обмерзает. Повышенная влажность мгновенно конденсируется на стенках трубы, и превращается в растущую корку льда. Тем не менее, рекуператор пользуется популярностью, и широко применяется практически во всех широтах.

Подробное устройство и принцип работы

Отсутствие трущихся и движущихся деталей делает устройство очень надёжным в повседневной эксплуатации. КПД достигает средних показателей 60% за счёт простого устройства теплообменника. Несмотря на некоторые недостатки, связанные с частым обмерзанием в зимний период, конструкция теплообменника достаточно простая. Чаще всего применяется в квартирах, жилых домах и отапливаемых гаражах.

Частично нивелировать обмерзание удаётся установкой вентилятора принудительного обдува. Который необходимо периодически включать в работу. Клапан байпас тоже может решить проблему обмерзания, но он немного усложнит конструкцию рекуператора.

Технология достаточно простая, и вполне реализуема своими силами. Для этого не потребуется покупать сложные материалы, и иметь сложный электрический и ручной инструмент.

Самодельный рекуператор

Любой современный дом просто обязан иметь качественную вентиляцию. Отделочные материалы и пластиковые окна делают его практически герметичным. Если не обеспечить нормальное движение воздушных масс, люди, проживающие в таком доме, будут страдать от повышенной влажности воздуха и частыми респираторными болезнями. Кроме этого, вопрос энергосбережения с каждым годом всё острее становится перед владельцами частной недвижимости. Поэтому вполне оправданно желание самостоятельно изготовить недорогой, но эффективный теплообменник.

Перед тем как приступить к изготовлению, необходимо купить 4 квадратных метра жести, можно оцинкованной, и разрезать её на пластины размером 30 х 20 см. Пластины должны быть максимально точными. Это необходимо для создания эффективного рекуператора с показателем КПД не ниже 50%.

Важно: лучше воспользоваться не ножницами по металлу, а болгаркой. Резка отрезным кругом ускорит процесс и даст большую точность, если сложить листы в несколько слоёв.

Пластины не должны создавать повышенного сопротивления воздуху, то есть, зазор между отдельно взятыми кусками жести минимум 4 мм. В идеальных условиях поток воздуха должен быть максимально близким к значению 1 м/с. При такой скорости как раз можно выйти на показатель эффективности в 50-60%. Уложенные пластины дополнительно герметизируют любым веществом с нейтральными характеристиками.

Основной корпус рекуператора делают из жести или более толстого металла. Дополнительно его упаковывают в деревянный короб из фанеры или ДВП. Между деревянной и стальной частью обязательно должна быть прослойка из утеплителя. На эту роль лучше использовать минеральную вату. Общая эффективная площадь пластин будет 3,3 м кубических, этого вполне достаточно для обмена воздуха 150 м3/ч.

Важно: в зимний период, когда температура будет опускаться ниже -10, выходной фланец будет частично обмерзать. Датчик изменения давления позволит своевременно направлять приточный воздух через байпас, давая возможность тёплому потоку избавить фланец от накопившегося льда.

Самодельный рекуператор для загородного дома с КПД 80% / Хабр

Наступила зима, и я решил усовершенствовать систему вентиляции в моем загородном доме. До этого момента ее практически не было, все вентилирование осуществлялось за счет открывания окон, выбрасывания теплого отработанного воздуха и впускания холодного свежего с улицы. Я что-то слышал о системах рекуперации (recuperatio — обратное получение, возвращение), позволяющих не просто выбрасывать тепло вместе с воздухом, а использовать его для нагревания входящего свежего воздуха с заметной экономией энергии на отоплении. Подумав — а почему бы и нет, я решил попробовать сделать такую систему самостоятельно.

Теоретическая часть очень проста.

Рекуператор — это ящик со слоями фольги или чего то подобного, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. По четным промежуткам между слоями из дома выходит теплый отработанный воздух, по нечетным заходит с улицы свежий холодный. Потоки идут навстречу друг другу, при этом теплый отработанный воздух из дома, проходя по промежуткам между фольгой, соприкасаясь через фольгу с холодным воздухом с улицы, постепенно отдает ему свое тепло и выходя из рекуператора остывает почти до температуры входящего. Входящий с улицы воздух, в свою очередь, поглотив тепло выходящего из дома воздуха, нагревается почти до температуры воздуха в помещении.

Расчетная экономия на отоплении входящего с улицы воздуха ожидалась в районе 1-2 квт, при объеме циркуляции через вентиляцию с рекуператором около 100-150м3/час, что делало проект теоретически рентабельным и окупаемым.

Подумав и порисовав

я приступил к закупкам материалов и изготовлению устройства.

Для создания слоев я использовал фольгу для утепления парилки в бане толщиной 50 мкм, для проставок между слоями — трехмиллиметровый линолеум, разрезанный на полоски шириной 10-15мм. Для склеивания и герметизации — обычный хороший силиконовый герметик под пистолет, для звуко- и гидроизоляции внутри рекуператора — пластиковые сэндвич панели, для внешней стенки ящика — фанеру 12мм, а в качестве вентиляторов — обычные канальные вентиляторы диаметром 125мм производительностью до 188м3/ч.

Процесс изготовления состоял из двух основных этапов — изготовления ящика с внутренним слоем из пластиковой сэндвич панели

и приклеивания слоев фольги с проставками на силиконовый герметик. На одно только приклеивание слоев фольги с их вырезанием ушло дня четыре, не меньше.

Слоев вышло 43 штуки, общая площадь фольги в рекуператоре около 17 м2.

Дальше идет монтаж ящика на стену в топочной и подключение его к системе вентиляции.

Запуск, измерение температур воздуха в помещении, на улице, на выходе из рекуператора в дом и на выходе рекуператора на улицу, а также дальнейший расчет КПД по формуле КПД=(t[рек]-t[внешн])/(t[внутр]-t[внешн]) показали очень неплохой КПД — около 80%, притом что для коммерческих рекуператоров нормальным является КПД в районе 65-80%.

В чем секрет? В огромной площади теплообмена и удачной конструкции. 17м2 фольги против 4-5м2 у магазинных рекуператоров. Призматическая форма теплообменника вместо 2-3 квадратных теплообменников позволяет более эффективно использовать площадь и объем внутри рекуператора. Расчеты тепловой «мощности» рекуператора показали около полутора киловатт экономии энергии на обогрев воздуха.

Видео процесса создания рекуператора:

что это такое, применение, принцип работы

Рекуператор воздуха для квартиры — это небольшого размера, но очень эффективный теплообменный прибор, предназначенный не только для очистки воздуха, но и существенного снижения затрат на отопление.

Рекуператор в квартире выполняет одновременно две функции: притока и вытяжки воздуха. Многие, чего скрывать, считают это устройство ненужным излишеством, но те, кто уже им пользуется и оценил качества этого прибора, вряд ли уже смогут от него отказаться. Рекуператор воздуха — что это такое?

Это система вентиляции в вашей квартире или частном доме. Установка (монтаж) его становится еще более актуальной, если учесть то, что абсолютное число жителей нашей страны пользуются пластиковыми окнами и надежными металлическими дверями. Удобно, тихо, безопасно.

Но большим минусом этих современных атрибутов нашей жизни является плохая вентиляция наших квартир. Чистый воздух в квартиру практически не поступает. При наличии системы центрального отопления, он еще в добавок и очень сухой. Циркуляции воздушных потоков в помещении не происходит. Приобретая рекуператор для квартиры, вы решаете сразу несколько проблем:

— воздухообмен;
— увлажнение;
— обогащение воздуха кислородом.

Применение рекуператора воздуха для квартиры

А теперь давайте вспомним, как в холодное время года мы включаем разного рода обогреватели, а летом пользуемся кондиционерами, которые потребляют немалое количество электроэнергии совсем недешевой в наше рыночное время.

Рекуператор способен за короткое время полностью обновить воздух в вашей квартире, очистить его от пыли и других примесей, что особенно важно для людей, страдающих аллергией и для детей. К примеру, всего за каких то два часа он справится с этой задачей на площади типичной двухкомнатной квартиры.

Виды рекуператоров воздуха

Рекуператоры для квартиры бывают трех видов:

1. Пластинчатые.

Это устройство, состоящее из множества металлических пластинок, хорошо проводящих тепло. Приток и вытяжка в них осуществляется за счет того, при хорошем теплообмене воздух в пластинах не перемешивается. Рекуператоры данного вида лучше всего подходят для вентиляции больших по площади и высоте потолков квартир.

2. Роторные.

Этот вид рекуператоров отличается от пластинчатых устройств большим размером. Но, если кто-то сомневается, что громоздкие габариты могут нарушить интерьер его квартиры, то сомнения в этом случае совершенно не оправданы: современные модели роторных устройств хорошо вписываются в любое помещение. Приток и вытяжка воздуха в роторном рекуператоре осуществляется за счет крутящегося ротора (отсюда и его название), сделанного из гофрированной стали.

3. Этиленгликолевые.

Из-за сложности монтажа используются на больших объектах. Устройство этого вида состоит из двух теплообменников. Используемый теплоноситель, циркулирующий в них — этиленгликоль.

Роторный рекуператор воздуха

Преимущества рекуператора

1. Рекуператор воздуха для квартиры чаще всего выпускается производителями в форме цилиндра, состоящего из целого ряда трубочек или пластинок, изготовленных из керамики. Эти устройства удобны, компактны, не представляют сложностей при совершении монтажа.

2. Исходя из того, что рекуператор является прибором так называемой принудительной вентиляции, те же самые производители рекомендуют приобретать сразу два прибора: один из них будет работать на приток, другой на удаление уже отслуживших масс воздуха. Небольшие по размеру, рекуператоры для квартиры оснащены мощной системой очистки воздуха G4-F7.

3. Тепло в вашей квартире сохранится в зимние холода, прохлада и свежесть летом, при этом затраты за электроэнергию не очень сильно опустошат ваш бюджет. Это, пожалуй, является самым главным мотивом для приобретения рекуператора для вашей квартиры.

Принцип работы рекуператора воздуха

Недостатки рекуператоров воздуха

Но, конечно же, делая выбор, вам придется учесть и некоторые недостатки устройства, о которых надо знать еще до совершения покупки.

1. Рекуператор производит при работе много шума. Здесь надо заметить, что некоторые европейские фирмы научились бороться с этим недостатком: они встраивают в устройство приборы, способные подавлять шум.

2. Конструкция устройства допускает образование на его поверхности конденсата, по этой причине теплообменники могут обледенеть.

3. Цена данного товара зависит от многих факторов — от конкретной модели, от ее усовершенствования и т.д. Надо заметить, что некоторые виды рекуператоров для квартиры могут обойтись вам в несколько сотен евро, и это без учета оплаты его монтажа.

Рекуператор воздуха в частном доме: фото

Производители

Рекуператор для квартиры — это устройство, которое уже давно не вызывает споров о целесообразности его приобретения. Вопрос состоит лишь в том, какое устройство лучше, качественней, надежней, долговечнее.

Немецкая фирма по производству рекуператоров для квартир пришла на российский рынок относительно недавно, около пяти лет назад. Но за этот небольшой срок она продемонстрировала такое высокое качество своего товара, что многие потребители выбирают именно эту марку — Marley.

Вы можете выбрать здесь простенький электровентилятор и сложный агрегат для притока и вытяжки воздуха. Разнообразие ассортимента, высокое качество , доступная цена- вот что определяет лидирующие позиции фирмы Marley. Хочу представить лишь один пример рекуператора для квартиры — это рекуператор марки Marley MFnY-180.

Рекуператор фирмы Marley

При вполне доступной цене в пределах 24-25 тыс. руб устройство обладает следующими преимуществами:

1. Произведено в Германии.
2. Полная бесшумность.
3. Долговечность при эксплуатации.
4. Простота в монтаже.
5. Не требует обслуживания.
6. Фильтры, защищающие от пыли и других микрочастиц G3 и G4.
7. Исключается повышение влажности, а значит, исключается образование плесени и грибка.
8. Значительно сокращаются затраты на отопление.
9. Энергопотребление всего 3-7 Вт.
10. Имеется пульт ДУ.

Сегодня мы разобрали рекуператоры воздуха для квартиры и частного дома, что это такое. Рассмотрели их виды, устройство и применение, преимущества и недостатки. Смотрим видео отзыв.

Читайте также:

Рекуператор своими руками — теплообменник, рекуперация

Рекуператор – функциональное, практичное устройство, предназначенное для энергосбережения и экономии средств на отопление помещений. В результате рекуперации происходит передача тепла вытяжного воздуха, более теплого, холодным приточным массам. В теплообменнике наружному воздуху передается существенная часть накопленного в процессе эксплуатации помещений тепла, при этом тепловая энергия не теряется, выходя наружу, а работает на экономию энергии. Потоки входящего, чистого, и выходящего, использованного, воздуха, в устройстве не перемешиваются, благодаря наличию теплопроводящих пластин, разделяющих два потока.

Принцип рекуперации

Смонтировать рекуператор своими руками можно в виде самой простой и доступной конструкции пластинчатого типа. Такая модель самая распространенная и востребованная среди потребителей нашей страны. Более сложные устройства используются в промышленных целях или на крупных объектах.

Пластинчатый рекуператор можно сделать самому, даже не обладая обширными знаниями и познаниями в механике и инженерии. Любой автолюбитель, который умеет держать в руках отвертку, может собрать устройство самостоятельно.

Достоинства рекуператоров:

• Рекуператор Даже самые простые и доступные пластинчатые рекуператоры работают с КПД до 65%.
• Устройство редко ломается, так как теплообменник в этом типе агрегата устроен просто и надежно, не обладает трущимися и подвижными деталями.
• Рекуператор легок и в уходе и техническом обслуживании.
• В пластинчатом типе рекуператоров нет каких-либо расходующих электроэнергию частей, что значительно снижает затраты на содержание этого оборудования.

Следует отметить, чтов зимнее время года теплообменник пластинчатого рекуператора может обмерзать при низких температурах.

Технология изготовления

Внутреннее устройство рекуператора

Сначала необходимо приобрести 4 кв. м оцинковки для кровли. Примечание: пластики могут быть не только из оцинкованного металла. Допускается использование любого не толстого листового материала. Например, можно использовать текстолит. На эффективность работы рекуператора теплопроводность материала для пластин практически не влияет. Листы режутся на отдельные пластины размером 200х300 мм.

Внимание! Пластины необходимо резать идеально ровно. Если для их изготовления используется оцинкованный металл, то ножницы по металлу лучше не применять, так как потом будет сложно выпрямить каждую заготовку. Резать оцинковку рекомендуется электрическим лобзиком.

Для дистанционной рамки, устанавливаемой между пластинками, можно применить полоски из технической пробки. Толщина материала 2-3 мм. Между пластинками оставляются промежутки не менее 4 мм, иначе может в процессе эксплуатации возникнуть значительное сопротивление воздушным потокам.

Работа рекуператора

Для сбора конструкции следует использовать герметик нейтрального типа, так как обычный состав может со временем вызвать коррозию устройства. После полного высыхания герметика его укладывают в корпус, сделать который можно из прочной жестяной коробки, подходящей по размеру. Для рекуператора короб можно изготовить из шлифованного МДФ толщиной в 18 мм и деревянного бруса. Все стенки изнутри рекомендуется проложить утеплителем, минеральной ватой или стекловолокном толщиной в 50 мм.

В коробке необходимо сделать отверстия и вставить в них предварительно приобретенные пластиковые фланцы, параметры которых совпадают с сечением труб воздуховода. Наполненные щели нужно залить силиконом.

Готовая площадь пластин в рекуператоре должна приблизительно составлять 3 кв.м, тогда эффективность работы агрегата будет составлять около 60%. Другими словами, на выходе из устройства температура приточного воздуха будет выше, чем исходящего.

Дополнительные рекомендации

Устройство рекуператора В связи с тем, что пластинчатые рекуператоры в зимнее время имеют обыкновение обмерзать, необходимо провести дополнительные работы. Обычно теплообменник пластинчатых рекуператоров обмерзает при температуре воздуха менее 10 градусов. Для проведения периодического размораживания устройства в теплой части рекуператора нужно поставить датчик, фиксирующий перепад давления. Когда агрегат будет обмерзать, показатель перепада давления увеличится, и приточный воздух будет прогоняться сквозь байпас, а калорифер согреется вытяжным воздухом. У установленного датчика гистерезис должен составлять 30Па.

В месте, где находится выход гибкого воздуховода, нужно сделать из двух слоев влагостойкого гипсокартона короб и проложить в нем минеральную вату или стекловолокно. С помощью этого приема решается проблема шумоизоляции работающей системы. Необходимо отметить, что при качественно выполненном рекуператоре, правильной герметизации и изоляции короба в помещении можно сэкономить до 30% энергии.

Собираем пластинчатый рекуператор своими руками

Автор Евгений Апрелев На чтение 3 мин Просмотров 3.5к. Обновлено 26.01.2015

Проектируя приточно-вытяжную воздухозаборную систему важно понимать, что если не установить специальный подогреватель, помещение будет быстро остывать, особенно в осенне-зимний период. Отличным решением этой задачи является рекуператор, представляющий собой устройство, использующее тепло удаляемого воздуха для нагрева поступающего.

Несмотря на то, что сегодня достаточно много таких механизмов имеется в продаже, многих интересует вопрос – возможно ли сделать рекуператор воздуха своими руками? Оказывается, это вполне реально, поскольку все составные части можно приобрести в свободной продаже или же найти у себя дома.

Схема устройства рекуператора, а также используемые материалы

Для правильного изготовления рекуператора своими руками важно обратить особое внимание на теплообменник, который должен быть пластинчатого типа – так как он поможет сохранить до 65% тепла. Рекуператор воздуха сделать своими руками вполне под силу каждому, кто дружит со слесарным инструментом, поскольку для выполнения этой работы понадобятся молоток, плоскогубцы, ножовка по металлу, угловая шлиф машинка (болгарка), рулетка, уголок и дрель.

Очень важно изначально правильно начертить проект будущего устройства, после чего точно определить размеры всех необходимых деталей. Только после этого можно приступить к поиску нужного материала, а также непосредственному конструированию системы.

Нам понадобятся следующие материалы:

• Текстолит
• Кровельная оцинковка или любой другой материал плоского типа
• Пластиковые фланцы с наконечниками, соответствующие по диаметру с сечением труб воздуховода
• Деревянный брус для закрепления металлической основы в коробе
• Герметик
• Утеплитель
• Силикон

Основные этапы работ

1. Из металлического листа (вместо него можно использовать короб из МДФ) изготавливается небольшой ящик, стенки которого изнутри утепляются стекловолокном или пенопластом, толщиной не менее 50 мм. В коробе выполняются отверстия для входящего и исходящего патрубков холодного и теплого воздуха.
2. Из остатков жести или другого металлического материала нарезаются прямоугольные пластины 300х200 мм, после чего они устанавливаются параллельно друг другу. При этом в качестве заполнения и несущих элементов здесь используется техническая пробка.
3. Данная конструкция помещается внутрь короба, все ненужные отверстия и щели герметично заделываются силиконом, готовый рекуператор устанавливается на предназначенное для него место, все подающие и заборные воздуховоды присоединяются к своим патрубкам.

Существуют и готовые рекуператоры, которые можно свободно купить на рынке или в специализированных магазинах. Единственное, их стоимость достаточно большая, что и вынуждает многих самостоятельно заниматься изготовлением.

Можно сказать, что рекуператор для частного дома своими руками может сделать каждый при подходящих инструментах и материалах. Польза от рекуператора действительно большая, поскольку он гарантированно экономит денежные средства хозяина на отоплении, сберегая каждый джоуль тепла. Многочисленные отзывы тех людей, кто уже установил такую систему принудительного вентилирования с подогревом, свидетельствуют о том, что такая система действительно работает и приносит пользу.

Что такое рекуператор?

Рекуператор — это устройство, используемое для рекуперации тепловой энергии из систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) или промышленных процессов. Это устройство помогает повысить энергоэффективность, что может снизить затраты, связанные с отоплением или производством. В зависимости от области применения рекуператор может также называться теплообменником или рекуператором тепла.

Эти блоки обычно находятся в системах HVAC здания.Рекуператор устанавливается в воздуховоде непосредственно перед вытяжными отверстиями или решетками. Пара параллельных пластин внутри блока отделяет горячий воздух от холодного, направляя воздух в два разных места. Холодный воздух просто удаляется из здания через традиционные вытяжные системы, а горячий воздух направляется обратно в приточные каналы для повторного использования в системе отопления.

Различные типы конструкций рекуператоров могут повлиять на возможности рекуперации тепла этих систем.Вертикальные агрегаты наименее эффективны и состоят из вертикальных пластин внутри большого внешнего кожуха. Горизонтальные устройства, которые более компактны и используют горизонтальные пластины, как правило, более эффективны. Наиболее эффективные агрегаты имеют внутреннюю ячеистую структуру, которая утилизирует до 99 процентов тепловой энергии.

Рекуператор HVAC нельзя использовать круглый год в регионах с жарким летом и холодной зимой.Вместо этого пользователи полагаются на серию заслонок для обхода рекуператора, когда он не нужен. Например, летом заслонка будет закрыта, чтобы воздух не попадал в рекуператор. Вместо этого весь отработанный воздух просто выводится наружу, и нет необходимости или желания поддерживать циркуляцию тепловой энергии внутри здания.

Аналогичная технология используется для рекуперации тепловой энергии на производственных предприятиях.Многие из этих объектов полагаются на газотурбинный двигатель, который использует смесь горячего воздуха и топлива для обеспечения процесса сгорания. Как правило, воздух перед сжиганием необходимо нагреть с помощью дополнительного источника тепла. В зданиях с рекуператором горячий воздух, образующийся при сгорании, просто рециркулируется обратно в двигатель, чтобы смешаться с топливом и привести в действие следующий цикл сгорания. Это устраняет необходимость во втором источнике тепла, а также помогает снизить затраты на топливо, связанные с отоплением.

Рекуператоры

предлагают множество преимуществ домовладельцам, владельцам бизнеса и обществу в целом.Повышая энергоэффективность, они помогают сократить расходы на топливо и даже повысить комфорт в доме или коммерческом здании. Это повышение энергоэффективности также снижает зависимость от ископаемых видов топлива, таких как уголь и нефть. Ограничивая зависимость от этих видов топлива, устройства для рекуперации тепла помогают снизить загрязнение окружающей среды и выбросы парниковых газов, а также сохранить ограниченные ресурсы.

Рекуператоры

— обзор | Темы ScienceDirect

6.5.3 Рекуператоры тепла

Рекуператоры тепла — это оборудование, позволяющее утилизировать часть энергии кондиционированного воздуха внутри помещений, оборудованных системой механической вентиляции. Они состоят из теплообменника, который приводит вытяжной воздух в помещении в тепловой контакт с наружным воздухом для обновления. Зимой подогревают снаружи холодный воздух, а летом дают ему остыть; у них также есть фильтры, улучшающие качество воздуха. Таким образом, можно рекуперировать значительную часть энергии, используемой для нагрева или охлаждения воздуха в помещении, которая была бы полностью потеряна без рекуператора.Обычно они поставляются в виде коробок с несколькими мундштуками, которые устанавливаются в системе вентиляции, включая вентиляторы для приведения в действие и возврата, см. Рис. 6.25.

Рисунок 6.25. Внешний вид рекуператора тепла.

Рекуператоры бывают трех типов: с перекрестным потоком, , в котором горячий и холодный воздух циркулируют в перпендикулярных направлениях друг к другу, так что они пересекаются, с параллельным потоком и с вращающимся потоком , который имеет ротор с высокой теплоотдачей. инерция, которая вращается, приводимая в движение двигателем.

Технический кодекс устанавливает в своем Основном документе механическую или гибридную систему вентиляции жилых помещений. Следовательно, если вентиляция гибридного типа, размещение рекуператоров не может быть рассмотрено, так как приток не проходит через решетки и воздуховоды. Однако в третичном секторе, в тех местах, где поток воздуха, выбрасываемый наружу, превышает 0,5 м. ³ / с, RITE требует наличия блоков рекуперации тепла.

Рассмотрим рекуператор тепла, в котором мы используем 0 и 1 для состояний всасываемого воздуха на входе и выходе рекуператора и 2 и 3 для состояний вытяжного воздуха также на входе и выходе рекуператора.Использование V˙ для объемного расхода воздуха, который вводится в здание, который, как мы предполагаем, совпадает с расходом вытяжного воздуха (рекуператор уравновешен), где ρ ₀ , ρ _i — плотности внешнего и внутреннего воздуха соответственно, и, учитывая, например, некоторые зимние условия, из баланса энергии можно записать уравнение

(6,85) V˙ϱi (h3 − h4) + W˙v = V ˙ρ0 (h2 − h0) + Q˙l

, где мощность вентиляторов W˙v используется для преодоления потерь напора, а Q˙l — тепловые потери, которые приблизительно можно считать незначительными.

Работа рекуператора характеризуется его эффективностью , ASHRAE 1993 [48], которая, как мы знаем, определяется как теплообмен по отношению к максимуму, который мог быть передан. Учитывая, что коэффициент теплоемкости для двух воздушных потоков одинаков, эффективность рекуператора составляет

(6,86) ε = T1 − T0T2 − T0

Эффективность меняется от часа к часу, так как внешняя температура меняется, поэтому более привлекательно определить среднюю сезонную эффективность , которая составит

(6.87) ε¯ = ∑i = 1HεihiH

, где h _i — количество часов, в которых эффективность составляет ε _i и H — общее количество часов в период, например, нагрева. Обращаясь теперь к определению эффективности, если мы примем во внимание, что рекуператор является адиабатическим, поскольку уменьшение энтальпии вытяжного воздуха совпадает с увеличением энтальпии воздуха для обновления, то его энергоэффективность будет равна единице.Теперь мы также можем определить КПД, считая энергию воздуха в помещении единственно доступной, поскольку энергия в состоянии 3 является частью потерь, это

(6,88) η = V˙ρ0 (h2 − h0) V˙ρih3 + W˙v = 1 − V˙ρih4 + Q˙lV˙ρih3 + W˙v

Точно так же, как и для эффективности, наиболее интересным значением является средняя сезонная эффективность , которая рассчитывается аналогичным образом.

С другой стороны, беря баланс эксергии в рекуператоре, мы имеем

(6,89) V˙ρi (b2 − b3) + W˙v = V˙ϱ0 (b1 − b0) + I˙rec

, где термин I˙rec охватывает эксергию, связанную с потерями тепла и внутренними эксергетическими деструкциями из-за термической и механической необратимости.Фактически, поскольку эксергия воздуха в состоянии 3 окончательно разрушается, ее необходимо включить в понятие необратимости, а поскольку состояние 0 — это окружающий воздух, баланс эксергии дает

(6.90) V˙ρ2b2 + W˙v = V ˙ρ0b1 + I˙T, rec

с эксергетической эффективностью оборудования

(6,91) φ = V˙ρ0b1V˙ρ2b2 + W˙v = 1 − I˙T, recV˙ρ2b2 + W˙v

Таким же образом, что касается эффективности и энергоэффективности, мы рассчитаем средний сезонный эксергетический КПД рекуператора.

Как это работает: Вентилятор с рекуперацией тепла

Хотя необходимость может быть прародительницей изобретений, повышение эффективности приводит к увеличению затрат. До 70-х мы с радостью включали термостат, когда в доме было холодно. Однако, когда расходы на отопление резко выросли, мы все надели свитера и начали искать способы сэкономить. И, поскольку до 40 процентов нашего доллара за отопление идет на инфильтрацию воздуха — также известную как сквозняки, — герметизация места стала казаться лучшей защитой от высоких счетов за отопление.

Со временем в старых домах стали появляться новые плотные окна и двери, улучшенная изоляция и пароизоляция, современный сайдинг и герметик для каждой трещины, через которую мог проходить воздух. Новые дома оставили чертежную доску компактной, и строители познакомились с новыми материалами и навыками, необходимыми для удовлетворения рыночного спроса и обновленных правил. Дома, наконец, стали термически эффективными. Однако некоторые начали задаваться вопросом, пригодны ли они для жилья.

Оказывается, эти отнимающие тепло сквозняки сыграли свою роль в экосистеме дома — они давали свежий воздух для дыхания. Не осознавая этого, строители до энергетического кризиса устанавливали эффективную, хотя и случайную, систему вентиляции. Если бы вы могли оплачивать счета за отопление, это работало.

Зачем вентилировать?

Жизнь в сегодняшнем тесном доме генерирует как влагу, так и загрязняющие вещества. Влага возникает в результате приготовления пищи, стирки, душа и дыхания.При чрезмерном содержании на окнах конденсируется влага, что может привести к разрушению конструкции. Области чрезмерной влажности также являются рассадником плесени, грибка, пылевых клещей и бактерий. Вы знаете, что у вас проблемы, если вы обнаружите, что на ваших окнах скапливается влага, или если вы заметили черные пятна на стенах. Эти неприглядные пятна указывают на рост плесени. Споры плесени и пыль легко переносятся по воздуху и свободно циркулируют по дому, что может вызвать ряд симптомов и аллергических реакций.

Помимо чрезмерной влажности и биологических загрязнителей, приборы, использующие сжигание, могут допускать утечку в воздух газов, в том числе монооксида углерода и других загрязнителей. Некоторые общие источники могут включать газовые плиты и водонагреватели, невентилируемые обогреватели, негерметичные дымоходы и дровяные приборы. Даже дыхание может усугубить проблему, когда углекислый газ достигает чрезмерного уровня, создавая затхлый воздух.

И это еще не все, что попадает в воздух.Если ваш дом новый, то сами изделия, из которых он сделан, могут выделять газы, которые не соответствуют вашему комфорту и хорошему здоровью, и во многих районах страны есть опасения по поводу просачивания радона из-под земли.

Открыть окно?

Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) устанавливает стандарт для вентиляции жилых помещений на уровне минимум 0,35 воздухообмена в час и не менее 15 кубических футов в минуту на человека.Старый дом вполне может превышать эти значения, особенно в ветреный день. Однако в безветренный зимний день даже в доме с сквозняком может быть меньше рекомендованной минимальной вентиляции.

Существуют частичные решения проблемы качества воздуха в помещении. Например, электростатический фильтр, установленный в системе воздушного отопления, уменьшит количество переносимых по воздуху загрязняющих веществ, но не поможет с влажностью, затхлым воздухом или газообразными загрязняющими веществами. А местные вытяжные вентиляторы могут удалить лишнюю влагу на кухне, в ванной и прачечной, но создать отрицательное давление внутри дома.Когда они откачивают воздух, образующийся в результате вакуум медленно втягивает воздух в конструкцию дома и через нее, принося с собой запахи, пыль и загрязнения. В районах, где радон является проблемой, отрицательное давление может повышать уровень радона.

Лучшим решением для всего дома является сбалансированная вентиляция. Таким образом, один вентилятор выдувает из дома застоявшийся загрязненный воздух, а другой заменяет его свежим. Конечно, если свежий воздух холодный, его нужно согреть, а это стоит денег.

Удерживая тепло

Вентилятор с рекуперацией тепла (HRV) похож на систему сбалансированной вентиляции, за исключением того, что он использует тепло выходящего застоявшегося воздуха для подогрева свежего воздуха. Типичный блок оснащен двумя вентиляторами: один для отвода воздуха из дома, а другой — для подачи свежего воздуха. Что делает HRV уникальным, так это теплообменное ядро. Сердечник передает тепло от выходящего потока к входящему так же, как радиатор в вашем автомобиле передает тепло от охлаждающей жидкости двигателя наружному воздуху.Он состоит из серии узких чередующихся проходов, через которые проходят входящие и исходящие воздушные потоки. По мере прохождения потоков тепло передается с теплой стороны каждого прохода на холод, в то время как потоки воздуха никогда не смешиваются.

В зависимости от модели, HRV могут рекуперировать до 85 процентов тепла в исходящем воздушном потоке, что значительно упрощает использование этих вентиляторов для вашего бюджета, чем открытие нескольких окон. Кроме того, HRV содержит фильтры, предотвращающие попадание в дом твердых частиц, таких как пыльца или пыль.Однако вы обнаружите, что ваш счет за электроэнергию немного вырастет, чтобы оплатить замену тепла, которое не восстанавливается. Средняя стоимость установки HRV может составлять от 2000 до 2500 долларов США, но затраты будут сильно варьироваться в зависимости от конкретной ситуации.

Хотя HRV может быть эффективен в летние месяцы, когда он забирает тепло от поступающего свежего воздуха и передает его застоявшемуся отработанному воздуху с кондиционированным воздухом, он наиболее популярен в более холодном климате зимой. Однако, если температура упадет ниже примерно 20 ° F, внутри теплообменного ядра может накапливаться иней.Чтобы справиться с этим, заслонка перекрывает поток холодного воздуха и направляет теплый воздух через сердцевину. Через несколько минут таймер открывает порт свежего воздуха, и вентиляция продолжается.

Типичная HRV для использования в жилых помещениях может перемещать до 200 кубических футов воздуха в минуту, но скорость вентилятора можно настроить в соответствии с качеством воздуха в доме. Например, медленная или средняя скорость вентилятора может быть достаточной для нормальной жизни, в то время как для дома, полного гостей, может потребоваться максимальная скорость. Доступны элементы управления для прерывистой и удаленной работы.

Преобразователи частоты

идеально подходят для тесных домов с повышенной влажностью, поскольку они заменяют влажный воздух сухим свежим воздухом. В климате с чрезмерной влажностью на улице больше подходит вентилятор с рекуперацией энергии. Это устройство похоже на HRV, но осушает поступающий свежий воздушный поток.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Рекуперация энергии из воздуха в воздух

Мороз в Монреале

Вернитесь в Монреаль и подумайте, что происходит зимой. Возвратный воздух — это источник энергии, который можно использовать для обогрева наружного воздуха. По мере передачи энергии температура возвратного воздуха падает. В какой-то момент температура возвратного воздуха может достичь условий замерзания (32 ° F (0 ° C)). Если возвратный воздух насыщен (в точке росы), то на устройстве рекуперации начнет образовываться иней, что сделает его бесполезным и, возможно, повредит его.

На психрометрической диаграмме красная линия S _sa показывает явное тепловыделение в потоке приточного воздуха — это повышение температуры на 65 ° F (36 ° C). Если предположить, что потоки приточного и вытяжного воздуха равны, тогда температура возвратного воздуха упадет с 72 ° F (22 ° C) до 6,8 ° F (-14 ° C). Зеленая линия S _ra показывает явные тепловые потери в потоке возвратного воздуха. В этом примере относительная влажность возвратного воздуха составляет 20%. Это означает, что возвратный воздух достигнет насыщения по мере того, как он достигнет температуры замерзания, и возникнет изморозь.Если бы относительная влажность возвратного воздуха была ниже 5%, обмерзание не произошло. Очень трудно узнать, когда и произойдет ли обледенение, потому что оно очень чувствительно к уровню влажности в здании.

Красные линии E _sa и зеленые E _ra показывают тот же процесс, но с устройством для восстановления энтальпии. Ключевое отличие здесь заключается в том, что хотя температура возвратного воздуха будет падать, поскольку энергия передается так же, как разумное устройство, также передается влажность, что снижает точку насыщения (линии имеют наклон на психрометрической диаграмме).В зависимости от климата это может увеличить годовую экономию энергии на 5–15%, поскольку вы можете извлекать больше ощутимого тепла из потока возвратного воздуха без обледенения.

Технически ротор способен обеспечивать рекуперацию тепла зимой, но не выдерживает (замерзнет). Большинство программ выбора оборудования показывают полную способность рекуперации энергии, но предупреждают о возможном замораживании. В правильно спроектированной вентиляционной установке способность рекуперации будет регулироваться таким образом, чтобы блок не замерзал.Этот код не означает, что регенерация прекращается, это означает, что независимо от того, насколько холоднее становится снаружи, фиксированное количество энергии будет извлекаться из возвратного воздуха и использоваться для нагрева наружного воздуха. Поскольку температура наружного воздуха продолжает падать, температура приточного воздуха будет падать, но теплопередача останется постоянной.

Рекуператоры коммерческих отходов тепла

Коммерческие устройства для рекуперации отработанного тепла

8.5 Коммерческие устройства для рекуперации тепла

Рекуператоры

В рекуператоре происходит теплообмен между дымовыми газами и воздух через металлические или керамические стены.Воздуховод или трубки переносят воздух для предварительного нагрева сгорания другая сторона содержит отходящее тепло ручей. Показан рекуператор для утилизации отработанного тепла дымовых газов. на рисунке 8.1.

Самая простая конфигурация рекуператора — это металлическое излучение. рекуператор, состоящий из двух концентрических отрезков металлических трубок как показано на рисунке 8.2. По внутренней трубе проходят горячие выхлопные газы. внешнее кольцевое пространство переносит воздух для горения из атмосферы в воздухозаборники горелок топки.Горячие газы охлаждаются поступающий воздух для горения, который теперь несет дополнительную энергию в горение камера. Это энергия, которая не обязательно должна поступать из топлива; следовательно, при данной загрузке печи сжигается меньше топлива.

Рисунок 8.2 Металлический рекуператор излучения

Экономия топлива также означает уменьшение количества воздуха для горения и, следовательно, потери в дымовой трубе уменьшаются не только за счет снижения температуры дымовых газов но также за счет выпуска меньшего количества выхлопных газов.Радиация Рекуператор получил свое название от того факта, что значительная часть передача тепла от горячих газов к поверхности внутренней трубы происходит за счет лучистой теплопередачи. Однако холодный воздух однолетников, почти прозрачен для инфракрасного излучения, так что только конвекционное тепло передача происходит во входящий воздух. Как показано на диаграмме, два газовых потока обычно параллельны, хотя конфигурация будет проще и теплопередача более эффективна, если потоки были противоположными по направлению (или противотоку).Причина использования параллельного потока заключается в том, что рекуператоры часто выполняют дополнительную функцию охлаждения канал, отводящий выхлопные газы и, следовательно, расширяющий его срок службы.

Вторая распространенная конфигурация рекуператоров называется трубчатого типа. или конвективный рекуператор.

Горячие газы проходят через ряд параллельных труб малого диаметра. трубы, в то время как поступающий воздух, который нужно нагреть, входит в оболочку, окружающую трубы и проходит над горячими трубками один или несколько раз в направлении перпендикулярно их осям

Если трубки имеют перегородки, позволяющие газу проходить через них дважды, теплообменник называется двухходовым рекуператором; если используются две перегородки, трехходовой рекуператор и др.Хотя сбивает с толку и увеличивает стоимость теплообменника и падения давления в воздушном тракте горения, это увеличивает эффективность теплообмена. Рекуператоры кожухотрубного типа обычно более компактны и имеют более высокую эффективность, чем радиационные рекуператоров, поскольку большая площадь теплообмена стала возможной благодаря использование нескольких трубок и многократных проходов газов.

Радиационно-конвективный гибридный рекуператор:

Для максимальной эффективности теплопередачи, комбинации излучения используются конвективные конструкции, с рекуператором высокотемпературного излучения. сначала следует конвекционный тип.

Они дороже простых металлических рекуператоров излучения, но менее громоздки. Показан конвективный / радиационный гибридный рекуператор. на рисунке 8.4

Керамический рекуператор

Основное ограничение на рекуперацию тепла металлических рекуператоров сокращение срока службы футеровки при температурах на входе, превышающих 1100oC. Чтобы преодолеть температурные ограничения металлических рекуператоров, были разработаны керамические трубчатые рекуператоры, материалы которых позволяют работать на стороне газа до 1550 ° C и на стороне предварительно нагретого воздуха до 815 ° C на более-менее практическая основа.Ранние керамические рекуператоры были построены из черепица и соединенная с печным цементом, а термоциклирование вызвало растрескивание стыков и быстрое изнашивание трубок. Более поздние разработки представили различные виды коротких трубок из карбида кремния, которые можно соединять гибкими уплотнения, расположенные в коллекторах воздуха.

В более ранних конструкциях уровень утечки составлял от 8 до 60 процентов. Сообщается, что новые конструкции прослужат два года с температурой предварительного нагрева воздуха. до 700oC, с гораздо более низкими показателями утечки.

Регенератор

Регенерация, предпочтительная для больших мощностей, была очень широко используется в стекловаренных и сталеплавильных печах. Важные отношения существуют между размером регенератора, временем между реверсами, толщиной кирпича, теплопроводность кирпича и коэффициент теплоемкости кирпича.

В регенераторе время между реверсиями является важным аспектом. Длительные периоды означают более высокий запас тепла и, следовательно, более высокую стоимость.Также длительные периоды реверсирования приводят к более низкой средней температуре предварительного нагрева. и, как следствие, снизить расход топлива. (См. Рисунок 8.5).

Накопление пыли и шлаков на поверхностях снижает эффективность теплопередачи по мере старения печи. Тепловые потери от стенки регенератора и воздух в утечках во время газового периода и на утечках во время воздушного периода также снижает теплопередачу.

Тепловые колеса

Тепловое колесо находит все большее применение при низких и средних температурах системы утилизации отходящего тепла.Рисунок 8.6 — это эскиз, иллюстрирующий приложение. теплового колеса.

Это большой пористый диск, изготовленный из материала, имеющего довольно высокая теплоемкость, которая вращается между двумя соседними воздуховодами: одним один канал холодного газа, другой канал горячего газа. Ось диска расположена параллельно и на перегородке между двумя воздуховодами. Как диск медленно вращается, ощутимое тепло (влага, содержащая скрытое тепло) переносится на диск горячим воздухом и по мере вращения диска из диск на холодный воздух.Общая эффективность явной теплопередачи для этого типа регенератора может достигать 85 процентов. Колеса с подогревом были построены диаметром 21 метр с пропускной способностью воздуха до 1130 м3 / мин.

Вариантом теплового колеса является роторный регенератор, в котором матрица находится в цилиндре, вращающемся поперек потоков отработанного газа и воздуха. Жара или колесо рекуперации энергии представляет собой роторный регенератор тепла газа, который может передавать тепло от выхлопных газов к входящим газам.Его основная область применения — это где теплообмен между большими массами воздуха с небольшими перепадами температур требуется для. Системы отопления, вентиляции и рекуперация тепла от осушитель отработанного воздуха является типичным применением.

Тепловая трубка

Тепловая трубка может передавать до 100 раз больше тепловой энергии, чем медь, самый известный дирижер. Другими словами, тепловая труба — это тепловая энергия. абсорбирующая и передающая система и не имеют движущихся частей и, следовательно, требуют минимальное обслуживание.

Тепловая трубка состоит из трех элементов — герметичного контейнера и капилляра. фитиль и рабочая жидкость. Конструкция капиллярного фитиля является неотъемлемой частью встроен во внутреннюю поверхность трубки контейнера и запечатан под вакуумом. Тепловая энергия, приложенная к внешней поверхности тепла труба находится в равновесии с собственным паром, так как трубка контейнера герметизирована под вакуумом. Тепловая энергия, приложенная к внешней поверхности тепла труба вызывает мгновенное испарение рабочей жидкости у поверхности.Образовавшийся таким образом пар поглощает скрытую теплоту испарения, и эта часть тепловой трубы становится испарительной областью. Затем пар перемещается к другому концу трубы, где отводится тепловая энергия, вызывая пар снова конденсируется в жидкость, тем самым избавляясь от скрытых тепло конденсации. Эта часть тепловой трубы работает как конденсатор. область. Затем конденсированная жидкость течет обратно в испаренную область. Рисунок тепловой трубы показан на рисунке 8.7

Производительность и преимущество

Теплообменник с тепловыми трубками (HPHE) представляет собой легкий компактный рекуператор тепла. система. Практически не требует механического обслуживания, так как есть нет движущихся частей, которые изнашиваются. Для работы не требуется входная мощность и не содержит охлаждающей воды и систем смазки. Это также снижает требования к мощности вентилятора и увеличение общего теплового КПД системы. Системы рекуперации тепла с тепловыми трубками могут работать при 315oC.с возможностью рекуперации тепла от 60% до 80%.

Типичное приложение

Тепловые трубки используются в следующих промышленных приложениях:

1. От процесса к обогреву помещения: теплообменник с тепловыми трубками передает тепловая энергия от технологического выхлопа для отопления здания. В При необходимости можно подмешать предварительно нагретый воздух. Требование дополнительных значительно сокращается количество нагревательного оборудования для подачи нагретого подпиточного воздуха или устранены.
2. От процесса к процессу: теплообменники с тепловыми трубками утилизируют отходы. тепловую энергию от технологического выхлопа и передать эту энергию в поступающий технологический воздух. Поступающий воздух нагревается и может использоваться для того же процесса / других процессов и снижает потребление энергии потребление.
3. Приложения HVAC:

Охлаждение: Теплообменники с тепловыми трубками обеспечивают предварительное охлаждение конструкции здания. воздух летом и, таким образом, уменьшает общее количество холода в тоннах, кроме от оперативной экономии системы охлаждения.Термальная энергия приток восстанавливается из холодного выхлопа и передается в горячий подача подпиточного воздуха.

Обогрев: Зимой вышеописанный процесс меняется на обратный для предварительного нагрева. воздух для макияжа.

Другие области применения в промышленности:

• Подогрев воздуха для горения котла
• Утилизация отходящего тепла печей
• Подогрев свежего воздуха для сушилок горячего воздуха
• Рекуперация отработанного тепла оборудования каталитической дезодорации
• Повторное использование отработанного тепла печи в качестве источника тепла для другой печи
• Охлаждение закрытых помещений наружным воздухом
• Предварительный подогрев питательной воды котла с рекуперацией отходящего тепла из дымовых газов газы в тепловых трубках экономайзеров.
• Сушильные, сушильные и хлебопекарные печи
• Рекуперация отработанного пара
• Печи для обжига кирпича (вторичное извлечение)
• Отражательные печи (вторичная регенерация)
• Системы отопления, вентиляции и кондиционирования

Экономайзер

В случае котельной системы может быть предусмотрен экономайзер для использования тепло дымовых газов для предварительного нагрева питательной воды котла. С другой стороны, в воздухонагревателе отработанное тепло используется для нагрева воздуха для горения.В В обоих случаях наблюдается соответствующее снижение потребности в топливе. котла. Экономайзер показан на рисунке 8.8.

На каждые 220 ° C снижения температуры дымовых газов при прохождении через экономайзер или подогреватель, в котле экономия топлива 1%. Другими словами, на каждые 60 ° C повышение температуры питательной воды через экономайзер, или повышение температуры воздуха для горения на 200 ° C предпусковой подогреватель, экономия топлива в котле составляет 1%.

Кожухотрубный теплообменник:

Когда среда, содержащая отходящее тепло, представляет собой жидкость или пар, который нагревается другая жидкость, тогда необходимо использовать кожухотрубный теплообменник, так как оба пути должны быть загерметизированы, чтобы выдержать давление их соответствующих жидкости. Оболочка содержит пучок труб и обычно внутренние перегородки, для направления жидкости в кожухе по трубам за несколько проходов. В оболочка по своей природе более слабая, чем трубки, поэтому более высокое давление жидкость циркулирует в трубках, в то время как жидкость более низкого давления течет через оболочку.Когда пар содержит отходящее тепло, он обычно конденсируется, отдавая свою скрытую теплоту нагретой жидкости. В этом приложении пар почти всегда находится внутри оболочки. Если наоборот предпринята попытка конденсации паров в пределах малого диаметра параллельно трубки вызывают нестабильность потока. Доступны трубчатые и кожухотрубные теплообменники. в широком диапазоне стандартных размеров с множеством комбинаций материалов для трубок и гильз. Изображен кожухотрубный теплообменник. на рисунке 8.9.

Рисунок 8.9 Кожухотрубный теплообменник

Типичные области применения кожухотрубных теплообменников включают отопление жидкости с теплотой, содержащейся в конденсатах от холодильных и системы кондиционирования; конденсат технологического пара; охлаждающие жидкости из топочные дверцы, решетки и опоры для труб; охлаждающие жидкости двигателей, воздушных компрессоров, подшипники и смазочные материалы; и конденсаты от процессов дистилляции.

Пластинчатый теплообменник

Стоимость поверхностей теплообмена является основным фактором затрат, когда температура отличия не большие. Один из способов решения этой проблемы — пластина Тип теплообменника, который состоит из ряда отдельных параллельных пластин формирование тонкого прохода потока. Каждая пластина отделена от следующей прокладками. и горячий поток проходит параллельно через альтернативные пластины, в то время как Нагреваемая жидкость проходит параллельно между горячими плитами.К улучшают теплоотдачу пластины гофрированные.

Горячая жидкость, проходящая через нижнее отверстие в головке, может проходите вверх между каждой второй тарелкой, пока холодная жидкость находится наверху голова может проходить вниз между нечетными пластинами. Когда направления горячих и холодных жидкостей противоположны, расположение описано как противоток. Пластинчатый теплообменник показан на рисунке 8.10.

Типичные промышленные применения:

• Участок пастеризации цеха упаковки молока.
• Выпарные установки в пищевой промышленности.

Змеевиковый теплообменник

Принципиально очень похож на теплообменник с тепловыми трубками. Жара из горячей жидкости передается в более холодную жидкость через промежуточный жидкость, известная как жидкость-теплоноситель. Один виток этого замкнутого контура установлен в горячем потоке, а другой — в холодном потоке. Тираж Эта жидкость поддерживается с помощью циркуляционного насоса.

Это более полезно, когда горячая земля и холодные жидкости расположены далеко друг от друга и труднодоступны.

Типичные промышленные применения — рекуперация тепла от вентиляции, кондиционирование воздуха и низкотемпературная рекуперация тепла.

Котлы-утилизаторы

Котлы-утилизаторы — это обычно водотрубные котлы, в которых выхлопные газы газовых турбин, мусоросжигательных заводов и т. д. проходят через ряд параллельных трубок, содержащих воду.Вода испаряется в трубках и собирается в паровом барабане, из которого он отводится для использования в качестве нагревателя. или технологический пар.

Поскольку выхлопные газы обычно находятся в среднем диапазоне температур а в целях экономии места можно изготовить более компактный котел. если водяные трубы оребрены, чтобы увеличить эффективный нагрев зона передачи на газовой стороне. На рисунке 8.11 показан грязевой барабан, комплект труб, по которым горячие газы проходят двойной проход, и паровой барабан который собирает пар, образующийся над поверхностью воды.Давление при котором вырабатывается пар, и скорость производства пара зависит от температуры отходящего тепла. Давление чистого пара в наличие жидкости зависит от температуры жидкости из которого он испаряется. Таблицы пара отображают это соотношение. между давлением насыщения и температурой. Если отработанное тепло в выхлопных газов недостаточно для производства необходимого количества технологического паровые, вспомогательные горелки, сжигающие топливо в котле-утилизаторе или добавлены дожигатели в дымоходе выхлопных газов.Котлы-утилизаторы бывают встроенные мощности от 25 м3 почти 30 000 м3 / мин. выхлопных газов.

Типичное применение котлов-утилизаторов — рекуперация энергии из выхлопы газовых турбин, поршневых двигателей, мусоросжигательных заводов и печи.

Тепловые насосы:

В различных коммерческих вариантах, рассмотренных ранее, мы находим отходы тепло передается от горячей жидкости к жидкости с более низкой температурой.Тепло должно спонтанно течь «под гору», то есть от системы на высокой температура до единицы при более низкой температуре. Когда энергия передается многократно или преобразованный, он становится все менее и менее доступным для использования. В конце концов эта энергия имеет такую ​​низкую интенсивность (находится в среде при такой низкой температуре) что он больше не доступен для выполнения полезной функции.

Это было принято в качестве общего правила в промышленных операциях. что жидкости с температурой ниже 120oC (или, лучше, 150oC, чтобы обеспечить безопасный запас), как предел для рекуперации отходящего тепла из-за риска конденсация агрессивных жидкостей.Однако, поскольку расходы на топливо продолжают расти. повышается, даже такое отходящее тепло можно экономно использовать для отопления помещений и другие низкотемпературные приложения. Возможно отменить направление спонтанного потока энергии с помощью термодинамической системы известный как тепловой насос.

Большинство тепловых насосов работают по принципу сжатия пара. цикл. В этом цикле циркулирующее вещество физически отделяется от источника (отходящее тепло с температурой олова) и пользователя (тепло для использования в процессе (Tout), и повторно используется в циклических мода, поэтому называется «замкнутым циклом».В тепловом насосе следующие процессы проходят:

1. В испарителе тепло от источника тепла отбирается в прокипятить циркулирующее вещество;
2. Циркулирующее вещество сжимается компрессором, поднимая его давление и температура; Низкотемпературный пар сжимается компрессором, требующим внешних работ. Проделанная работа на пар повышает свое давление и температуру до уровня, при котором его энергия становится доступным для использования
3. Тепло отводится в конденсатор;
4. Давление циркулирующего вещества (рабочей жидкости) снижено обратно в состояние испарителя в дроссельном клапане, где цикл повторяется.

Тепловой насос был разработан как система отопления помещений с низкотемпературным энергия из окружающего воздуха, воды или земли передается в систему отопления температуры, выполняя работу по сжатию с помощью компрессора с электродвигателем. Расположение теплового насоса показано на рисунке 8.12.

Тепловые насосы могут увеличивать количество тепла до значения, превышающего вдвое больше энергии, потребляемой устройством. Возможности применения тепловых насосов растет, и ряд отраслей получили выгоду от рекуперация низкопотенциального отходящего тепла путем его модернизации и использования в основном технологический поток.

Применение теплового насоса наиболее перспективно, когда и отопление, и возможности охлаждения можно использовать в комбинации. Один из таких примеров этого завод по производству пластмасс, где охлажденная вода от тепла используется для охлаждения термопластавтоматы, в то время как тепловая мощность от теплового насоса используется для обогрева фабрики или офиса. Другие примеры теплового насоса установка включает сушку продукта, поддержание сухой атмосферы для хранения и осушение сжатым воздухом.

Термокомпрессор:

Во многих случаях пар очень низкого давления повторно используется в качестве воды после конденсации. из-за отсутствия лучшего варианта повторного использования. Во многих случаях это становится возможным для сжатия этого пара низкого давления паром очень высокого давления и повторного использования это как пар среднего давления. Основная энергия пара находится в его скрытой теплотворная способность и, следовательно, термокомпрессия дадут значительное улучшение утилизация отходящего тепла.

Термокомпрессор представляет собой простое оборудование с соплом, в котором пар высокого давления ускоряется в жидкость с высокой скоростью.Это увлекает пар НД за счет передачи импульса, а затем повторно сжимается в расходящейся трубке Вентури. Фигура термокомпрессора показан на рисунке 8.13.

Обычно используется в испарителях, где кипящий пар повторно сжимается. и используется как греющий пар.

Рисунок 8.13 Термокомпрессор

Теплообменник с прямым контактом:

Пар низкого давления может также использоваться для предварительного нагрева питательной воды или некоторых другая жидкость, где допустима смешиваемость.Этот принцип используется в Теплообменник с прямым контактом и находит широкое применение в парогенерации. станция. По сути, они состоят из нескольких лотков, установленных один над другие или упакованные кровати. Пар подается под набивку, в то время как сверху распыляется холодная вода. Пар полностью конденсируется в поступающая вода тем самым нагревает ее. Фигура прямого контакта тепла Обменник показан на рисунке 8.14. Типичное применение — деаэратор. парогенератора.

Преимущества добавления системы рекуперации тепла к вашему оборудованию HVAC

Для большинства домовладельцев отопление является довольно существенной статьей расходов в течение половины или более года, и если ваш дом спроектирован без учета эффективности, вы почти буквально тратите деньги. Когда наши друзья и соседи просят нас дать совет по снижению счетов за электроэнергию, мы почти всегда советуем им взглянуть на свои расходы на отопление. Это часто означает инвестиции в изоляцию, установку потолочного вентилятора в дополнение к системе отопления и даже инвестиции в высокоэффективную печь или котел на природном газе.

Зачем мне нужна система рекуперации тепла?

Все эти советы по снижению счетов за электроэнергию полезны, но есть одна специальная система, которая действительно может оказать огромное влияние на ваши расходы на отопление и повысить ваш комфорт в придачу. Это вентилятор с рекуперацией тепла. В Griffith Energy Services мы настоятельно рекомендуем технологию рекуперации тепла.

Потребность в эффективности

Если необходимость — мать изобретения, то контроль затрат — мать эффективности. За последние 40 лет или около того рост затрат на топливо стал для многих большим стимулом к ​​работе над созданием новых решений по сокращению затрат.В частности, строители начали устранять сквозняки, заделывая трещины, работая с новыми материалами и более тщательно утепляя. В какой-то степени эти шаги сработали, и расходы на отопление начали снижаться. Затем домовладельцы начали спрашивать, действительно ли эти изменения стоят того.

Проблема с герметизацией сквозняков заключается в том, что, хотя утечки воздуха влияют на эффективность отопления и охлаждения, они также пропускают свежий воздух в дом. Заделайте трещины, и вам останется дышать старым, несвежим воздухом.Эти строители могли решить проблему с эффективностью, но в процессе они создали проблему с комфортом. Короче говоря, домовладельцам пришлось искать компромисс между эффективностью и комфортом, что, безусловно, было не лучшим вариантом.

К счастью, отрасль HVAC нашла решение. Идея была проста: выпустить из дома застоявшийся воздух, но не позволять ему уносить тепло.

Как работают системы рекуперации тепла

Сбалансированная система вентиляции — это устройство, предназначенное для максимально прямой подачи свежего воздуха в дом.Один вентилятор выдувает из дома застоявшийся воздух; другой приносит свежий воздух снаружи. По сравнению с естественной вентиляцией, такой как окна, сбалансированные системы обеспечивают одинаковый уровень вентиляции независимо от ветра и погодных условий на улице. Обратной стороной такой системы является то, что, если наружный воздух холодный, его необходимо нагреть, а это требует затрат энергии и, в конечном итоге, денег.

Специализированные вентиляторы с теплообменником используют тот же основной принцип, что и уравновешенные вентиляторы. Один вентилятор нагнетает воздух, другой выпускает воздух.Ключевым моментом является то, что вентилятор также оснащен теплообменным сердечником, который нагревает наружный воздух, прежде чем он попадет в дом. По сути, ядро ​​забирает тепло от выходящего воздуха и передает его входящему воздуху, который остается таким же свежим и чистым, но не снижает температуру в помещении.

В результате меньше энергии тратится на нагревание воздуха, который все равно будет выброшен из дома. Вентилятор улавливает это тепло и передает его поступающему воздуху, экономя ваши деньги.

Преимущества системы рекуперации тепла

Конечно, основным преимуществом рекуперации тепла является меньшее количество потерь тепла, что означает меньшие затраты на топливо. С новым вентилятором вы можете держать окна закрытыми, герметизировать сквозняки, утеплять дом и при этом дышать свежим воздухом каждый день. Несмотря на свое название, вентиляторы с рекуперацией тепла также помогают вашим системам охлаждения, поскольку они забирают тепло от поступающего свежего воздуха и передают его холодному, застоявшемуся воздуху, выходящему из дома.Это означает, что любое отопление и охлаждение в вашем доме выиграет от рекуперации энергии.

Если вы живете в новом доме, который хорошо изолирован и герметичен, то дополнительный свежий воздух, который вы получите от вентилятора с рекуперацией тепла, окупится. Вам больше не придется выбирать между вдыханием застоявшегося воздуха и потерей мощности обогрева или охлаждения при открытии окна. Даже в старых домах, которые имеют хорошую «естественную» вентиляцию от сквозняков и трещин, ваш комфорт может существенно варьироваться в зависимости от погоды на улице.Отличительной особенностью вентилятора является то, что он регулирует свою мощность в соответствии с потребностями вашего дома, позволяя вам легко дышать даже в безветренную погоду.

Если говорить о регулировках, то большинство современных вентиляторов полностью регулируются. Типичная система рекуперации тепла может перемещать до 200 кубических футов воздуха в минуту, что достаточно для большинства домов, но им не обязательно работать на полную мощность все время. Вместо этого вы можете внести небольшие корректировки по мере необходимости, включив вентилятор на низкой или средней скорости, когда вы дома один, и увеличив его, когда у вас в доме большая группа гостей.

В тесных домах с повышенной влажностью будет много пользы от вентилятора с рекуперацией тепла, поскольку система откачивает влажный воздух и заменяет его свежим, сухим воздухом снаружи. В зависимости от погодных условий вентилятор может заменить осушитель.

Одним из основных недостатков простого открытия окон является то, что вы можете пропустить пыльцу, пыль или другие аллергены в дом, что особенно проблематично для жителей с респираторными заболеваниями. К счастью, вентилятор содержит фильтры, которые удаляют эти вредные частицы из воздуха до того, как он попадет в ваш дом, что дает вам все преимущества свежего воздуха без каких-либо недостатков.

Типы вентиляторов с рекуперацией тепла

Поскольку потребности в вентиляции каждого дома уникальны, мы предлагаем широкий ассортимент различных форм и размеров для удовлетворения этих индивидуальных потребностей. Вентиляторы с рекуперацией тепла могут быть автономными системами или могут быть включены в существующее оборудование HVAC, такое как кондиционер, печь или тепловой насос. Если у вас небольшой дом, в котором почти каждая комната имеет внешнюю стену, система небольших вентиляторов может удовлетворить все ваши потребности в рекуперации тепла и вентиляции.Для больших зданий мы часто рекомендуем инвестировать в один центральный блок.

Часто задаваемые вопросы

Нужен ли мне вентилятор с рекуперацией тепла? Строго говоря, нет, вам не нужна рекуперация тепла , чтобы жить комфортно. Однако каждый дом нуждается в какой-либо вентиляции, и простое смешивание воздуха внутри и снаружи имеет несколько недостатков. Рекуперация тепла позволяет получить преимущества вентиляции без каких-либо недостатков, таких как повышенная нагрузка на ваши системы отопления и охлаждения и повышенное воздействие аллергенов.

Как мне ухаживать за моей вентиляционной системой? Как и в случае с любой другой системой приточной вентиляции, ключом к обслуживанию вентилятора является уход за его воздушным фильтром. В зависимости от модели может потребоваться замена одноразового фильтра или периодическая очистка многоразового фильтра; если последнее, дайте ему полностью высохнуть на воздухе, прежде чем снова вставлять его в устройство. В любом случае вам нужно будет заменять или очищать фильтр каждые один-три месяца. Мы также рекомендуем время от времени очищать сердечник рекуперации энергии, отвод конденсата, а также внешние кожухи и экраны.

Как выбрать правильную систему? Вентиляторам с рекуперацией тепла присваиваются два основных уровня производительности. Пропускная способность воздушного потока, выраженная в кубических футах в минуту (CFM), говорит вам, сколько вентиляции может обеспечить устройство. Эффективность рекуперации энергии, выраженная в процентах, показывает, сколько тепла восстанавливается из воздуха, прежде чем он покинет ваш дом. Также перед выбором системы стоит посмотреть на уровень шума и сравнить гарантии.

Доступны ли дополнительные функции? Да! Промышленность HVAC приложила много усилий для создания вентиляторов с рекуперацией тепла, которые удовлетворяли бы потребности многих домов.Некоторые системы обеспечивают влажность, а также теплопередачу, что помогает контролировать влажность. Система размораживания или предварительного подогрева, предотвращающая замерзание агрегата, входит в стандартную комплектацию многих моделей. Наконец, для страдающих аллергией доступны модели с высокоэффективными фильтрами для входящего воздуха.

Где мне купить вентилятор с рекуперацией тепла? Чтобы убедиться, что вы получите правильную систему для своего дома, вам нужно обратиться к опытному подрядчику HVAC, специализирующемуся на продуктах для обеспечения качества воздуха в помещении и энергоэффективности.Только профессионал с большим опытом работы в отрасли может гарантировать, что вы получите максимальную окупаемость инвестиций в вентилятор с рекуперацией тепла.

В Griffith Energy Services мы занимаемся кондиционированием воздуха почти столько же, сколько существует система кондиционирования воздуха, и мы с гордостью предлагаем вентиляторы с рекуперацией энергии среди нашего ассортимента продукции для отопления, кондиционирования воздуха и обеспечения качества воздуха в помещениях. Мы знаем вентиляторы внутри и снаружи, и мы будем работать с вами, чтобы выбрать отличную систему, которая будет поддерживать воздух в вашем доме свежим и чистым на долгие годы.Позвоните нам, чтобы получить дополнительную информацию о рекуперации тепла и другие советы по снижению счетов за электроэнергию и более комфортной жизни.

Изображение предоставлено Shutterstock.com

Автор Кевин Спейн

теплообменников воздух-воздух для более здоровых энергоэффективных домов — Публикации

Конденсация на окнах и другие проблемы с влажностью вероятны в доме с повышенной атмосферой без воздухообменников. Это проблема как для людей, так и для дома.Подача наружного воздуха и отработанного воздуха в помещении (вентиляция) разбавляет или удаляет загрязнители и влагу из помещения. Возникает вопрос: как удалить влагу и загрязняющие вещества, сохранив при этом нагретый или охлажденный воздух? Теплообменник воздух-воздух решит эту проблему. Воздухообменники передают тепловую энергию воздуха в помещении поступающему свежему воздуху, позволяя отводить влагу и загрязняющие вещества, но сохраняя тепло. В этой публикации описаны причины использования теплообменников воздух-воздух, технология теплообменников, преимущества их установки и некоторые советы по выбору теплообменника, подходящего для вашего дома.

Почему вентиляция вызывает беспокойство?

Раньше энергия была дешевле, чем изоляция, и строители меньше заботились об утеплении дома. По мере того, как время шло и цены на энергию росли, домовладельцы начали сокращать расходы, утепляя чердаки, стены и подвалы, что остановило крупномасштабную передачу тепла.

В последнее время из-за высоких затрат на электроэнергию и лучших материалов домовладельцы и строители устраняют небольшие утечки воздуха вокруг дверей, окон, водопровода и даже пластин выключателя света.В некоторых домах эта естественная инфильтрация воздуха теперь заменяет внутренний воздух каждые 4-10 часов, по сравнению с каждые 30 минут 40 лет назад. К сожалению, это уменьшение поступления наружного воздуха в конструкцию может привести к проблемам с качеством воздуха в помещении. Двумя наиболее распространенными проблемами качества являются избыточная влажность
и загрязняющие вещества.

Относительная влажность — это отношение количества водяного пара в воздухе к максимальному количеству водяного пара, которое воздух может удерживать при определенной температуре.Точка росы — это температура, при которой относительная влажность составляет 100 процентов и образуется конденсат.

Теплый воздух может удерживать больше водяного пара, чем холодный. В теплый летний день температура может составлять 85 градусов по Фаренгейту (° F) с уровнем относительной влажности 50 процентов, что делает точку росы 71 ° F.

По мере охлаждения воздуха температура приближается к точке росы или точке, где водяной пар начинает оседать из воздуха. Например, когда воздух охлаждается при температуре 85 ° F, относительная влажность увеличивается, а при температуре 70 ° F на прохладных поверхностях образуется конденсат.Воздух при температуре 70 ° F и относительной влажности 40% имеет относительную влажность около 80% при охлаждении до 50 ° F. Воздух при температуре 20 ° F и относительной влажности 90% имеет относительную влажность 23% при нагревании до 60 ° F. Грубо говоря, падение температуры на 20 ° F снижает водоудерживающую способность вдвое и удваивает относительную влажность.

В тесных домах деятельность человека, такая как душ, сушка одежды и приготовление пищи, повышает относительную влажность до проблемного уровня, что приводит к конденсации на окнах и высокой влажности, что может привести к росту плесени.Рекомендуемая относительная влажность для людей составляет около 50 процентов, чтобы свести к минимуму кровотечение из носа, сухость кожи и другие физические недуги. Северный климат не может поддерживать такой уровень влажности зимой. Когда теплый влажный воздух соприкасается с холодными поверхностями, на поверхности конденсируется влага, если она ниже точки росы.

Так же, как вода конденсируется в стакане с ледяной водой, конденсат образуется на холодных поверхностях дома. Это может произойти на окнах, дверях, полах и даже внутри стен.Устойчивые влажные условия могут вызвать повреждение конструкции и связанные с этим проблемы с гнилью и плесенью. Идеальная влажность для северных равнин зимой составляет от 30 до 40 процентов, что является компромиссом между идеальными условиями для людей и строениями, в которых они обитают.

Измерение влажности в домашних условиях

Используйте гигрометр (Рисунок 1) или измеритель относительной влажности, чтобы проверить конструкцию на относительную влажность. Гигрометры могут иметь циферблат или цифровой индикатор. Цифровые гигрометры не всегда точнее.В продаже имеются более дорогие модели, которые обычно должны иметь более высокую степень точности. Более дорогие гигрометры обычно имеют точность в пределах 5 процентов от фактической относительной влажности. Все гигрометры требуют калибровки для повышения уровня точности. При покупке гигрометра проверьте рабочий диапазон, потому что электронные гигрометры могут иметь минимальный уровень относительной влажности, который они могут считывать, например 20 процентов.

Рисунок 1.Примеры измерителей относительной влажности, также известных как гигрометры.
(Фото Карла Педерсена)

Для калибровки гигрометра возьмите воздухонепроницаемую емкость, по крайней мере, в три раза превышающую размер гигрометра. Примеры включают полиэтиленовый пакет с застежкой-молнией, контейнер для хранения продуктов с плотно закрывающейся крышкой или банку из-под кофе с оригинальной крышкой. Поместите чашку с водой в герметичную емкость вместе с глюкометром на четыре-шесть часов или до тех пор, пока капли воды не станут видны на внутренней поверхности емкости.Когда капли начинают скапливаться на краю запечатанного контейнера, это указывает на уровень относительной влажности 100 процентов. Показание гигрометра должно быть не менее 95 процентов, а лучше 100 процентов, Рисунок 2 . Обратите внимание на чтение.

Рис. 2. Калибровочный тест, влажность 100%.
(Фото Карла Педерсена)

Теперь добавьте поваренную соль в чашку с водой, помешивая, пока вода не перестанет растворять соль.На дно чашки должна лежать соль. Затем поместите чашку обратно в герметичную емкость с глюкометром и оставьте на два-три часа. Соль снижает способность воды к испарению и, следовательно, уровень влажности. Солевой раствор должен обеспечивать показание влажности 75 процентов, но допустимы показания от 70 до 80 процентов, Рисунок 3 .

Рис. 3. Калибровочный тест солевого раствора, влажность 75 процентов.
(Фото Карла Педерсена)

Сравните два показания.Если они оба различаются на одинаковую величину, вы можете повторно откалибровать гигрометр на эту величину. Обратитесь к руководству пользователя для получения конкретных инструкций по калибровке вашего устройства. Если у вашего прибора нет возможности калибровки, то вы можете мысленно скорректировать показания.

Загрязняющие вещества в домах

Различные загрязнители существуют на разных уровнях в разных домах. Примеры включают диоксид углерода и монооксид из газовых приборов, газ радон из почвы, окружающей фундаменты, формальдегид из строительных материалов и твердых частиц, таких как плесень и табачный дым. В таблице 1 перечислены некоторые основные источники загрязняющих веществ внутри и снаружи помещений. Некоторые из наиболее распространенных загрязнителей заслуживают обсуждения по поводу их происхождения и возможных проблем со здоровьем человека.

Двуокись углерода и окись углерода, образующиеся при сгорании топлива, могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Старые приборы обычно выделяют самый высокий уровень окиси углерода из-за неправильного сгорания, утечек и недостатка свежего воздуха для полного сгорания. Хотя углекислый газ вызывает проблемы только на высоких уровнях, его присутствие обычно указывает на присутствие окиси углерода.Высокий уровень углекислого газа вызывает сонливость и указывает на плохую вентиляцию. Окись углерода вызывает головные боли и усталость при низком уровне и может вызвать потерю сознания или смерть при высоком уровне. Обеспечение притока наружного воздуха к любому топочному устройству и регулярный воздухообмен решают эти проблемы.

Радон проникает в конструкцию через отверстия для трубопроводов, трещины в полу и другие отверстия в почву и возникает в результате разложения естественных радиоактивных материалов в почве. Радон может вызвать рак легких на высоких уровнях.Проветривание подвальных помещений и подвалов свежим воздухом может уменьшить проблему, но предпочтительным методом является удаление слоя гравия под полом подвала (Рис. 4) . Для определения уровня радона необходимо провести тест на радон.

Рисунок 4. Отвод радона .

Другие бытовые опасности, переносимые воздухом, возникают из-за строительных материалов и чистящих средств. Формальдегид, обычное промышленное химическое вещество, присутствует во многих строительных материалах и предметах домашнего обихода.Газообразный формальдегид может покидать материалы и попадать в окружающую среду в течение всего срока службы материала, но большая часть газа уходит в течение первого года. Формальдегид вызывает раздражение слизистых оболочек носа, горла и глаз. Он должен быть выведен наружу. Сегодня использование формальдегида в строительных материалах ограничено.

К твердым частицам относятся более крупные частицы, переносимые по воздуху, такие как споры плесени и табачный дым, упомянутые ранее. Также сюда входят вирусные и бактериальные организмы, перхоть домашних животных, пыль и многое другое.Из-за большого разнообразия предметов физические недуги варьируются от простуды до аллергии и заболеваний легких. Некоторые частицы могут быть отфильтрованы, а другие — только наружу.

Эксплуатация и конструкция теплообменника воздух-воздух

Одним из способов минимизировать проблемы с качеством воздуха и влажностью в доме, не открывая окно, является установка системы механической вентиляции с использованием теплообменника воздух-воздух. Теплообменник воздух-воздух приводит в тепловой контакт два воздушных потока разной температуры, передавая тепло от выходящего внутреннего воздуха входящему наружному воздуху в течение отопительного сезона.Типичный теплообменник показан на Рис. 5 .

Рис. 5. Типичные характеристики воздухо-воздушного теплообменника.

Летом теплообменник может охлаждать и, в некоторых случаях, осушать горячий наружный воздух, проходящий через него в дом для вентиляции. Теплообменник воздух-воздух удаляет избыточную влажность и вымывает запахи и загрязняющие вещества, образующиеся в помещении.

Теплообменники обычно классифицируются по тому, как воздух проходит через агрегат.В противоточном теплообменнике потоки горячего и холодного воздуха проходят параллельно в противоположных направлениях. В устройстве с поперечным потоком воздушные потоки проходят перпендикулярно друг другу. В блоке с осевым потоком используется большое колесо. Воздух нагревает одну сторону колеса, которая передает тепло потоку холодного воздуха, когда оно медленно вращается. Блок с тепловыми трубками использует хладагент для передачи тепла. Другие блоки доступны для специализированных приложений. В небольших сооружениях, таких как дома, обычно используются противоточные или перекрестно-проточные теплообменники.

Большинство теплообменников воздух-воздух, установленных в северном климате, представляют собой вентиляторы с рекуперацией тепла (HRV). Эти агрегаты регенерируют тепло из отработанного воздуха и возвращают его в здание. Последние достижения в области технологий также увеличили использование вентиляторов с рекуперацией энергии (ERV). В прошлом ERV в основном использовались в климате с более высокой влажностью, где охлаждение было тяжелее, чем тепловая нагрузка.

Основное различие между ними состоит в том, что HRV рекуперирует только тепло, тогда как ERV рекуперирует тепло и влажность.У ERV были проблемы с более низкой эффективностью из-за перенасыщения внутренних осушающих колес в течение более длительных периодов высокой влажности, но при правильной установке и обслуживании они могут создать более здоровое жилое пространство и большую экономию энергии. Кроме того, большинство продаваемых сегодня ERV представляют собой ERV пластинчатого типа, которые не содержат осушающего колеса. Проконсультируйтесь с подрядчиком по отоплению / охлаждению, чтобы определить, будет ли HRV или ERV наиболее выгодным в ваших обстоятельствах.

В общей конструкции теплообменника воздух-воздух используется ряд пластин, называемых сердечником, уложенных друг на друга вертикально или горизонтально.Идеальная плита обладает высокой теплопроводностью, высокой устойчивостью к коррозии, способностью поглощать шум, невысокой стоимостью и небольшим весом. Обычные материалы пластин включают алюминий, различные типы пластиковых листов и современные композиты.

Изначально в теплообменниках использовались алюминиевые пластины. Возникли проблемы с коррозией во влажной среде из-за конденсации и плохими звуковыми характеристиками. Пластмасса решила проблему коррозии и некоторые проблемы со звуком, но проводимость была не такой, как у алюминия, а стоимость была выше.В современных высокотехнологичных теплообменниках используются композитные материалы, отвечающие всем критериям.

Помимо сердечника, установка состоит из изолированного контейнера, элементов управления размораживанием для предотвращения замерзания влаги на сердечнике и вентиляторов для перемещения воздуха. Все теплообменники нуждаются в изоляции для повышения эффективности и уменьшения образования конденсата снаружи агрегата. Для управления процессом размораживания доступны различные типы механизмов размораживания с датчиками внутри блока. Вентиляторы перемещают воздух, чтобы обеспечить необходимый воздушный поток и интенсивность вентиляции.

Противоточные теплообменники состоят из плоских пластин. Как показано на рис. 6 , воздух входит в оба конца теплообменника. Тепло передается через пластины более прохладному воздуху. Чем дольше воздух проходит в агрегате, тем больше теплообмен. Процент рекуперации тепла — это КПД агрегата. Эффективность обычно составляет около 80 процентов. Обычно эти устройства бывают длинными, неглубокими и прямоугольными, с воздуховодами на любом из длинных концов.

Рисунок 6.Противотеплообменник: потоки воздуха идут в противоположных направлениях.

В теплообменниках с перекрестным потоком также используются плоские пластины, но воздух течет под прямым углом. (Рисунок 7) . Блоки занимают меньше места и могут даже уместиться в окне, но теряют некоторую эффективность противотока. КПД обычно не превышает 75 процентов. Эти блоки часто имеют форму куба со всеми соединениями на одной стороне куба. Подавляющее большинство теплообменников, используемых в жилых помещениях, используют конструкцию с поперечным потоком.

Рис. 7. Теплообменник с перекрестным потоком: потоки воздуха проходят под прямым углом друг к другу.
(RenewAire Ventilation)

Выберите модель, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Следует учитывать такие характеристики, как доступное пространство для установки, необходимый обменный курс и желаемый КПД. К сожалению, почти у каждого производителя есть разные способы сообщить эти цифры. Например, интенсивность вентиляции зависит от сопротивления воздушному потоку.Вентилятор с расходом воздуха 150 кубических футов в минуту (куб. Фут / мин) на самом деле может создавать этот поток только при очень низком давлении. Аналогичным образом, блок может иметь заявленную эффективность 85 процентов, но не может быть лучше, чем блок с эффективностью 80 процентов, в зависимости от температуры испытания.

Чтобы стандартизировать заявления производителей об эффективности, Институт домашней вентиляции (HVI) испытывает воздухо-воздушные теплообменники и другое вентиляционное оборудование. Испытания используются для составления спецификации теплообменника воздух-воздух.Эта таблица, показанная на рис. , рис. 8 , приводит теплообменники к заданному набору давлений и температур, позволяя сравнивать эффективность и скорость воздушного потока между моделями. Показатели эффективности вентиляции соотносят скорость воздушного потока с заданным давлением, в то время как энергоэффективность связывает набор заданных температур наружного воздуха с различными типами эффективности.

Рисунок 8. Лист технических данных на проектирование рекуперации тепла.
(Институт домашней вентиляции)

Наиболее важной эффективностью является ощутимая эффективность рекуперации, поскольку большая часть теплообмена происходит во время этого типа процесса.Ощутимая эффективность рекуперации обеспечивает КПД агрегата при определенных расходах воздуха (куб. Фут / мин) и температурах. Эти числа можно сравнивать от одного устройства к другому, чтобы обеспечить правильное сравнение при аналогичных расходах воздуха.

Стоимость

Недорогой теплообменник может стоить всего 500 долларов. Топовая модель может стоить более 2000 долларов. Хотя некоторые из более дорогих теплообменников имеют более высокий КПД, это не всегда так. Большая часть увеличения стоимости связана с потребительскими функциями, такими как легко очищаемые сердечники, усовершенствованные средства управления размораживанием и датчики для включения и выключения устройства.Эти особенности обычно не влияют на общую эффективность, но могут быть полезны для простоты эксплуатации.

Стоимость установки может составлять 500 долларов и выше, в зависимости от размера дома и требований системы. Монтаж может варьироваться от сращивания с оригинальной системой до полного воздуховода конструкции. В конструкции, уже использующей воздуховоды для отопления и / или охлаждения, скорее всего, уже есть воздуховоды, чтобы весь воздух проходил через теплообменник. Может быть, все, что потребуется, — это просто прикрепить систему к источнику питания.

Во многих домах есть плинтусы с электроприводом или водяное отопление. Добавление теплообменника воздух-воздух к этим типам систем отопления требует некоторого размышления. Самая распространенная ошибка при самостоятельной установке — это неправильная вентиляция всего дома (Рисунок 9) . Проблему можно увидеть в верхнем левом углу Рисунок 9 . Воздушный поток от приточного к обратному каналу никогда не попадает в большинство трех помещений. Свежий воздух постоянно циркулирует в одной части дома, повторно используя эту часть дома без обмена воздухом в другой части дома. Рисунок 10 показывает более полную систему вентиляции, которая обслуживает все жилое пространство.

Рис. 9. Простая система воздуховодов для теплообмена воздух-воздух не обеспечивает надлежащую вентиляцию всей конструкции.

Рис. 10. Несколько приточных и вытяжных вентиляционных отверстий обеспечивают полную вентиляцию всей конструкции.

Воздухо-воздушные теплообменники также могут быть установлены в различных местах. На рис. 11 показана установка на чердаке, подключенная к обширной системе воздуховодов, забирающей несвежий воздух из кухни, ванной и подсобного помещения и распределяющей теплый наружный воздух в спальни и гостиные. На рис. 12 показан блок, установленный в подвале, снова подключенный к системе воздуховодов.

Рисунок 11. Чердачная установка воздухообменника.
(внутренний NDSU)

Рисунок 12. Установка воздухообменника в подвале.
(внутренний NDSU)

Техническое обслуживание теплообменника

Для обеспечения правильной работы HRV необходимо проводить регулярное техническое обслуживание. График технического обслуживания будет зависеть от конкретного установленного агрегата; конкретные инструкции см. в руководстве пользователя.

Перед выполнением любого обслуживания убедитесь, что питание устройства отключено. Начнем с фильтров. Очищайте или меняйте фильтры каждые один-три месяца, в зависимости от рекомендаций производителя.Моющиеся фильтры следует чистить в соответствии с рекомендациями производителя.

При замене фильтров пропылесосьте область вокруг фильтров. После очистки фильтров проверьте воздухозаборники на улице, чтобы убедиться, что ничто не блокирует экраны и кожухи. Осмотрите поддон для конденсата и сливную трубку. Чтобы убедиться, что трубка ничем не закупорена, налейте немного воды в поддон рядом со сливом. Если вода не сливается, необходимо очистить трубку.

Не реже одного раза в год очищайте сердечник теплообменника.Обязательно следуйте инструкциям в руководстве пользователя по правильной очистке и техническому обслуживанию сердечника. Еще раз убедитесь, что питание отключено, прежде чем выполнять какое-либо обслуживание. Не реже одного раза в год необходимо чистить вентиляторы, помимо сердечника. Протрите лезвия и смажьте двигатель только в том случае, если это рекомендовано производителем.

Воздухо-воздушный теплообменник рециркулирует тепло от вентилируемого внутреннего воздуха для нагрева поступающего свежего наружного воздуха, необходимого для поддержания здоровья жителей здания.Опасные уровни загрязняющих веществ, таких как химические вещества, твердые частицы, радон и даже избыток водяного пара, которые могут вызвать структурные повреждения и проблемы со здоровьем, удаляются. Существуют различные типы теплообменников для удовлетворения многих требований домовладельцев, будь то установка, экологические или энергетические соображения.

В более плотных домах, построенных сегодня, чрезмерная влажность, ведущая к конденсации на окнах и другим проблемам с влажностью, вероятно, без теплообменника. Теплообменники обеспечивают прямую и быструю окупаемость инвестиций и уверенность в том, что свежий воздух всегда доступен для дыхания.

Рисунок 13-A. Типовая установка теплообменника.
(Фото любезно предоставлено Ширли Неймайер, Университет Небраски, Линкольн).

Рисунок 13-B. Фильтры в теплообменнике.
(Фотографии любезно предоставлены Ширли Неймайер, Университет Небраски — Линкольн).

Экономическая эффективность теплообменников

Простой метод окупаемости, при котором сбережения энергии оплачиваются за покупку и установку в течение расчетного периода времени, показывает рентабельность добавления системы.

В качестве ориентира следующая система уравнений показывает рентабельность теплообменника воздух-воздух, установленного в доме с низким уровнем инфильтрации в Фарго, Северная Дакота. Для расчета выборки существуют следующие условия:

• Площадь пола: 1500 квадратных футов (футы ² )
• Количество спален: 3
• Скорость инфильтрации: 0,1 воздухообмена в час (ACH) или 10 часов для полного воздухообмена
• Стоимость мазута за галлон 3 долл. США.80
• Стоимость электроэнергии за киловатт-час (кВтч): 0,10 доллара США

Стандартные рекомендуемые скорости вентиляции были установлены Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (стандарт ASHRAE 62.2-2007). Эти стандарты не принимают во внимание особые обстоятельства, такие как особая чувствительность или хобби, которые создают проблемы с качеством воздуха. Стандарты различаются в зависимости от здания, его использования и количества людей (стандарт ASHRAE 62.2-2007).

Преимущества включают удаление влаги, снижение вероятности повреждения конструкции, устранение вредных загрязнителей и снижение затрат на энергию.Любая установленная система также увеличит стоимость здания при перепродаже.

Для частного дома количество спален определяет типичное количество жителей.

В этом примере в доме с тремя спальнями уровень жильцов равен четырем, или количество спален плюс одна. Для определения расхода приточного воздуха используется следующая формула:

Рекомендуемая интенсивность вентиляции = (0,01 x площадь пола, квадратных футов) + 7,5 (количество спален + 1)

Скорость вентиляции в примере = (0.01 x 1500 кв. Футов) + 7,5 (3 спальни + 1) = 45 кубических футов в минуту

Скорость воздушного потока вентиляции часто выражается в кубических футах в минуту или кубических футах в минуту.

Рекомендуемая скорость вентиляции для этого примера дома составляет 45 кубических футов в минуту.

Использование теплообменника для нагрева этого воздуха до температуры в помещении позволяет компенсировать затраты на отопление, связанные с нагревом холодного воздуха до комнатной температуры. Точное количество энергии, конечно, зависит от разницы температур между наружным и внутренним воздухом.

Мерой этого является градусо-день нагрева (HDD).

Обычно жесткий диск рассчитывается как средняя разница между 65 ° F и средней дневной температурой. Различные агентства погоды по всему штату имеют таблицы обычных жестких дисков для данной области. В этом примере используется Фарго, Северная Дакота, с жестким диском 9000.

Уравнения для определения количества сэкономленной энергии (Btu) в год используют куб.футов в минуту, HDD, рейтинг эффективности теплообменника (EF) и константу для удельной теплоемкости и удельного веса воздуха (25.92). Формула выглядит следующим образом:

Ежегодная экономия тепла (британских тепловых единиц) = куб. Футов в минуту x HDD x EF x 25,92

BTU — британские тепловые единицы

кубических футов в минуту — скорость вентиляционного потока в кубических футах в минуту

ГНБ — градус нагрева сутки

EF — КПД теплообменника

25,92 — постоянная для удельной теплоемкости и веса воздуха

При использовании 45 кубических футов в минуту и ​​9000 жестких дисков экономия тепловой энергии за счет использования теплообменника с КПД 70% составит:

Экономия тепловой энергии = 45 x 9000 x 0.70 х 25,92

Экономия тепловой энергии = 7 348 320 БТЕ в год

Как упоминалось ранее, теплообменник нуждается в контроле размораживания, чтобы предотвратить образование льда. Размораживание обычно выполняется с помощью электрического резистивного нагревателя. Эту стоимость электроэнергии необходимо вычесть из стоимости экономии энергии. Стоимость может быть определена по следующей формуле:

Стоимость размораживания = мощность, потребляемая устройством размораживания x часы работы x стоимость электроэнергии

Предполагая, что нагреватель мощностью 70 Вт (Вт), 500 часов работы в год при температурах ниже нуля и $.10 за кВт · ч, затраты на электроэнергию для работы обогревателя после преобразования ватт в киловатты (кВт) составляют:

.

Стоимость = 70 Вт x 500 часов в год x 1 кВт / 1000 Вт x 0,10 долл. США / кВт · ч = 3,50 долл. США в год

Для анализа экономии топлива необходимо знать энергосодержание топлива и эффективность устройств, использующих топливо.

Для получения дополнительной информации об энергии в службе расширения NDSU

Рецензенты

Laney’s Inc., Fargo, N.D.
Home Heating, Fargo, N.D.
RenewAire LLC, Madison, Wis.
One Hour Heating & Air Conditioning, Fargo, N.D.

Фотографии на обложке любезно предоставлены Агентством по охране окружающей среды США ENERGY STAR Program и RenewAire Ventilation из Мэдисона, штат Висконсин.

Заявление об ограничении ответственности

Отчет был подготовлен как отчет о работе, спонсируемой агентством правительства США. Ни правительство США, ни какое-либо его ведомство, а также ни один из их сотрудников не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не принимает на себя никаких юридических обязательств или ответственности за точность, полноту или полезность любой раскрытой информации, оборудования, продукта или процесса. , или заявляет, что его использование не нарушит права частной собственности.Ссылка в данном документе на какой-либо конкретный коммерческий продукт, процесс или услугу по торговому наименованию, товарному знаку, производителю или иным образом не обязательно означает или подразумевает его одобрение, рекомендацию или поддержку со стороны правительства США или любого его агентства.

Взгляды и мнения авторов, выраженные в данном документе, не обязательно отражают или отражают точку зрения правительства США или любого его ведомства.

Авторами данной публикации являются Кеннет Хеллеванг, специалист по расширению, и Карл Педерсен, бывший преподаватель энергетики

.

(май 2018 г.)

.

Устройство рекуператора воздуха: Рекуператор что это такое? Назначение, преимущества, устройство рекуператора воздуха