AeroVent
ТЕХНОЛОГИИ—вентиляция с рекуперацией тепла
Состав приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла:
Это вентиляционная система приточно-вытяжной вентиляции с функцией теплообмена. Имеет точно такой же состав, как и установка приточно-вытяжной вентиляции, только в нее добавлен дополнительно еще один узел — Рекуператор (теплообменник), в котором происходит нагрев входящего (приточного) холодного воздуха с улицы, за счет тепла удаляемого вытяжкой отработанного воздуха. И таким образом эта установка состоит из вентиляторов и теплообменника.
Рекуператор — позволяет рекуперировать (возвращать) значительное количество тепла из воздуха, удаляемого из здания.
ПРИНЦИП РАБОТЫ :
Энергия в рекуператорах восстанавливается за счет теплообмена, а именно — нагрева холодного приточного воздуха, вытягиваемым из помещения теплым воздухом. Приток и вытяжка воздуха совмещаются в одном блоке, при этом с помощью специальной камеры-рекуператора осуществляется активный теплообмен между потоками поступающего снаружи и удаляемого изнутри воздуха. В результате, значительная часть тепла снова возвращается в помещение вместе с потоком вновь поступающего воздуха.
Предварительно подогретые воздушные массы, подаваемые в помещение, таким образом не охлаждают его слишком интенсивно. Следовательно, для поддержания температуры требуется меньше энергии. Рекуператоры сконструированы таким образом, что отработанный воздух не смешивается со свежим потоком, поступающим извне. Устройство рекуператора таково, что от одного потока воздуха другому передается только тепло, а не запахи, испарения, загрязнения и т.д.
Предварительный подогрев свежего воздуха вытяжным потоком из здания эффективен, когда наружная температура не опускается выше -10 ° С. Когда наружная температура ниже, подача воздуха без дополнительного обогрева может чрезмерно охлаждать комнаты. Поэтому для дополнительного обогрева наружного воздуха в рекуператорах могут устанавливаться автоматические электронагреватели.
Приточно-вытяжная вентиляция с системой подогрева и рекуперацией воздуха является наиболее совершенным решением вопроса центральной (общеобменной) вентиляции.
Несколько бОльшая стоимость относительно простой приточной установки быстро окупается за счет высокого уровня сбережения энергии на обогрев помещения. Еще более повысить эффективность и уровень экономии поможет блок автоматического контроля, включающий в себя термостатические датчики контроля температуры, таймеры, а также системы предупреждения о перегрузке двигателя и загрязнении фильтра.
Независимо от выбора типа, общая схема вентиляции должна соответствовать следующим правилам: выход вентиляционной шахты должен располагаться выше уровня кровли здания, забор наружного воздуха осуществляется на уровне не менее 2м над поверхностью земли.
Виды рекуператоров :
ПЛАСТИНЧАТЫЕ
Представляют собой блок-кассету с металлическим корпусом. Теплообменник в них построен из нескольких параллельно расположенных пластин, между которыми проходят два воздушных потока: теплый отработанный воздух и холодный, подаваемый в здание.
Эффективность данного вида рекуператоров зависит от материала пластин.
- Металлические (алюминиевые) пластины склонны обмерзать и потом долго оттаивать, что ограничивает функциональность устройства.
- Пластиковые же пластины такого недостатка не имеют, но стоят дороже. Могут использоваться в условиях высокой влажности. Оба вида образуют конденсат — при их использовании важно предусмотреть дренаж для отвода скопившейся влаги.
- Пластины из полимеризованной бумаги высокоэффективны, не образуют конденсат и не сушат воздух. Но не подойдут для влажных помещений. Движение происходит в шахматном порядке. В одной ячейке движется воздушный поток из приточного контура, в следующей из вытяжной, далее из приточной и так поочередно.
Разница температур в обоих контурах, особенно зимой, становится причиной образования конденсата. Для этого в рекуператоре устанавливают поддон, который соединяют с канализацией помещения. В свою очередь, конденсат образующийся на пластинах увеличивает теплопроводность самих пластин. Таким образом КПД рекуператора резко повышается.
Рис. 1. Рекуператор с металлическими пластинами
Рис. 2. Рекуператор с пластиковыми пластинами
Рис. 3. Рекуператор с бумажными пластинами
Достоинства:
- отсутствие вращающихся, движущихся деталей, многоуровневых или многоблочных узлов, что гарантирует длительную работу рекуператора;
- отсутствие блоков, требующих электропитания и соответственно отсутствие расходов на электроэнергию.
Недостатки:
- зимой теплообменный блок изнутри и снаружи покрывается льдом, что снижает КПД;
- довольно большой размер;
- в незначительной степени иногда возможны перетечки воздуха, то есть в небольшом количестве смешение отработанного и свежего приточного воздуха. Это критично в биологических лабораториях и больницах. что может вызвать попадание вирусов и бактерий в свежий входящий поток воздуха.
Однако этот недостаток довольно эффективно устраняется в современных моделях. Существует два варианта моделей для устранения "заморозки":
- В агрегате используется режим «разморозки». Это отдельный канал, работающий в режиме притока. Он обводной (можно сказать "байпас" канал), проходящей помимо рекуператора. Холодный воздух с улицы подается в комнаты дома напрямую, снижая температуру внутри на некоторое время. Чем ниже температура, тем ниже влажность воздуха. Соответственно снижается образование льда.
- Использование пластин из полимеризованной бумаги. Применяются пластины из гигроскопической целлюлозы, которая хорошо впитывает влагу, пропускает ее через себя и отдает воздушным потокам приточного контура.
Рис. 4. Принцип работы пластинчатого рекуператора
Эффективность:
Пластинчатые рекуператоры имеют можно сказать средний показатель КПД среди рекуператоров. Как правило он равен 60—65%. С бумажными пластинами показатель обычно 60—70%. Металлическим свойственно кратковременное падение до 45%. Как бы не самый высокий показатель, однако надо понимать что:
- во-первых, рекуперация — это лишь дополнение к отопительной системе и использование рекуператора снижает затраты на отопительную систему;
- во-вторых, пластинчатый рекуператор — пассивное устройство и не требует никаких дополнительных затрат и в частности на электроэнергию.
Эффективность работы рекуператора (его КПД), можно увеличить, если добавить дополнительные кассеты из пластин, тем самым увеличивая площадь соприкосновения сред с разной температурой. Чем больше площадь соприкосновения, тем интенсивнее происходит передача тепла.
Роторные
Ротор — это вал, который вращается вокруг своей оси. Именно такой механический принцип заложен в основу работы данного типа рекуператоров. Потому и называют их роторными. Если пластинчатые рекуператоры можно назвать пассивными, в них нет приводящихся в движение механических деталей, все статично. То роторные уже наоборот, представляют собой механическое устройство и как следствие потребляют электроэнергию.
Роторные теплообменники представляют собой цилиндр, заключенный в металлический корпус. Сам роторный вал рекуператора состоит из большого количества труб или пластин расположенных вдоль оси вала. Таким образом конструкция представляет из себя цилиндр с большим количеством продольных зазоров. Через них насквозь проходит воздух из 2 контуров.
Принцип работы роторного рекуператора:
Принцип работы основан на вращающемся барабане, который нагревается в зоне вытяжного канала и охлаждается в зоне приточного, возвращая тепло уличному воздуху.
- Холодный воздух с улицы и теплый из помещения проходят через пластинчатый цилиндр;
- У каждой среды ровно половина цилиндрической части;
- Теплый воздух нагревает одну половину, тем временем ротор вращается и перемещает нагретую половину в позицию, где холодный воздух поступает в помещение;
- Далее нагретые пластины отдают холодному воздуху тепло, тем самым температура холодного приточного с улицы воздуха становится выше;
- В тоже самое время нагревается вторая половина вала, которая затем переместится в ту часть конструкции, где проходит холодный воздух с улицы.
И таким образом роторная часть рекуператора работает так постоянно без остановок, в цикличном режиме.
Достоинства:
- высокий КПД среди разных типов рекуператоров;
- отсутствие блоков, требующих электропитания.
Недостатки:
- затраты на электроэнергию (зависящие от его мощности и режима работы) и тем самым более высокая стоимость эксплуатации;
- наличие вращающихся механизмов и высокая сложность устройства рекуператора — снижают срок службы;
- более дорогое обслуживание (в виду сложности конструкции) и затраты на ремонт.
Эффективность:
КПД роторного рекуператора наиболее высокий и доходит до 80%.
Уникальность конструкции роторного рекуператора состоит в том, что нагретый воздух за собой в помещение еще и тянет влажность, которая остается в виде конденсата на стенках пластин. Это позволяет не устанавливать увлажнители.
ЭНТАЛЬПИЙНЫЕ
Это тип рекуператоров относительно новый тип оборудования на рынке. Данные рекуператоры осуществляют как перенос тепла, так и перенос влаги от вытяжного отработанного воздуха приточному.
Главным отличием этого типа рекуператоров является то, что энтальпийный рекуператор, в отличие от обычных пластинчатых или роторных моделей, возвращает не только тепло отработанного воздуха, но и его влагу.
Данные рекуператоры оснащены специальной мембранной пластиной, которая выполняет роль перегородки, и имеет свойство возвращать потоку свежего приточного воздуха не только тепло, но и влагу. Результативность установки оценивается в 80-85%, а в некоторых моделях и до 90% благодаря эффективному теплообмену. При этом:
- Смешивания потоков не происходит;
- Конденсат не образуется. Мембранная поверхность впитывает строго определенный объем влаги.
К тому же , вместе с переносом с переносом влаги дополнительно происходит еще и перенос неявного тепла, что тем самым увеличивает КПД рекуператора.
Принцип работы:
- Основой энтальпийного рекуператора является мембрана с избирательным переносом, созданная для этого из специального материала;
- Мембрана впитывает влагу из вытяжного воздуха и отдает её сухому приточному;
- Воздушные потоки приточного и вытяжного каналов не смешиваются.
- Передача влаги происходит посредством диффузии молекул воды (см. рисунок справа).
- Пластина рекуператора обладает свойством губки, которая позволяет рекуператору впитывать определённый объём влаги без выпадения конденсата на поверхности пластин рекуператора. Таким образом, энтальпийный рекуператор позволяет сохранять не только тепло, но и влажность воздуха.
Достоинства:
- самый высокий КПД среди всех типов рекуператоров;
- осуществляется перенос только тепла и водяного пара через мембрану, нет смешения приточного и отработанного воздушных потоков;
- нет передачи газов, загрязняющих веществ или неприятных запахов через мембрану;
- отсутствие блоков, требующих электропитания.
Недостатки:
- сложность устройства рекуператора — снижают срок службы;
- более дорогое обслуживание (в виду сложности конструкции) и затраты на ремонт;
- высокая начальная стоимость.
Эффективность:
КПД энтальпийного рекуператора самый высокий и достигает тепловой КПД до 90% (обычно 85—86%%), плюс влажностный КПД до 63%, в то время как у других типов рекуператоров он или довольно низок или вообще равен нулю.
рекуператоры с промежуточным теплоносителем
Конструкция такого рекуператора представляет собой два классических теплообменника, соединенных между собой трубами и запорной арматурой. Суть работы такого рекуператора получается следующая: один теплообменник устанавливается в вентиляционный провод вытяжной системы, а второй – приточной. Внутри движется вода или водный раствор гликоля. Движение обеспечивает циркуляционный насос.
Принцип работы:
- Вода в теплообменнике, установленного в вытяжную сеть, нагревается от воздуха из дома;
- Далее по трубам эта вода перекачивается во второй теплообменник, где отдает тепловую энергию воздуху с улицы;
- После чего движется по другой трубе в первый теплообменник;
- Процесс повторяется.
Достоинства:
- воздушные потоки никогда не перемешиваются между собой;
- трубопроводы вытяжки и притока могут располагаться далеко друг от друга;
- монтаж теплообменников и труб можно провести в вертикальном положении или в горизонтальном.
Недостатки:
- низкий КПД за счет промежуточного теплоносителя. Составляет всего 45—55%. Вилка широкая, потому что КПД в этом случае зависит от скорости перемещения теплоносителя, а значит и от скорости перекачки насоса.
- затраты на электроэнергию в процессе эксплуатации (на циркуляционный насос). Правда они далеко не так высоки, как при эксплуатации роторных рекуператоров.
камерные
Конструкция такого рекуператора самая простая из всех типов. Представляет собой корпус с внутренней камерой, в которой установлена задвижка.
Принцип работы:
Также очень прост.
- Задвижка вращается вокруг своей оси, открывая то одну часть камеры, то другую.
- В одну часть заходит воздух из вытяжки, нагревая собой стенки и пространство.
- Затем задвижка перемещается и открывает нагретую половину для холодного воздуха с улицы. В это время нагревается вторая (остывшая, холодная) часть.
- Циклично все повторяется с перемещением задвижки.
Достоинства:
- высокий коэффициент полезного действия камерного рекуператора — до 80%.
- простота исполнения, что предполагает относительно продолжительную работу рекуператора;
- низкий расходы на обслуживание (опять же из-за простоты исполнения).
Недостатки:
- вращающиеся детали;
- смешивание потоков за счет чего снижается КПД, передаются отработанные воздушные массы с запахами и микробами (если они присутствовали в помещении);
- затраты на электроэнергию.
ФРЕОНОВЫЕ
Во фреоновых рекуператорах задействованы сразу два физических явления:
- смена агрегатного состояния вещества;
- жидкость имеет более высокую плотность, нежели пар, вследствие чего жидкость всегда оказывается в нижней части ёмкости.
Конструктивно рекуператор имеет следующее устройство: Между потоками вытяжного и приточного воздуха расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. В основе его работы, для процесса теплообмена заложены физические возможности хладагента, а именно — фреона. Фреон быстро закипает при невысоких положительных температурах и также быстро конденсируется, выделяя большую тепловую энергию при охлаждении. Эта его особенность и заложена в основу принципа работы рекуператора.
Принцип работы:
- Фреоновый рекуператор — это змеевик, установленный вертикально;
- Нижнюю часть змеевика (рекуператора) обдувает теплый воздух, выходящих из помещения отработанных воздушных потоков;
- Верхнюю часть змеевика – холодный воздух с улицы;
- Внизу фреон закипает от нагрева и превращаясь в пар, перемещается в верхнюю часть;
- В верхней части фреон в виде пара сталкивается с холодным воздухом. Конденсируется, выделяя тепло, которое через стенки змеевика передается приточному с улицы свежему воздуху нагревая его;
- Превратившись в жидкость, фреон под действием физических сил опускается в нижнюю часть;
- Процесс циклично повторяется.
Достоинства:
- высокий коэффициент полезного действия достигающий — до 80%.
- отсутствие затрат на электроэнергию, в виду отсутствия работающих механических устройств.
Недостатки:
- самый дорогой из всех типов рекуператоров;
- конструктивно сложный, а как следствие — снижается срок службы;
- дорогое обслуживание, опять же в виду сложности конструкции и дороговизны компонентов ;
- смешивание потоков за счет чего снижается КПД, передаются отработанные воздушные массы с запахами и микробами (если они присутствовали в помещении);
- затраты на электроэнергию.