Рекуперации воздуха

Рекуператор — устройство, обеспечивающее улучшенный теплообмен между входящими и исходящими воздушными потоками. Так называется устройство, которое экономит энергию, затрачиваемую на обогрев дома, за счет частичного нагрева входящего воздушного потока вытяжным потоком воздуха. Рекуператор для частного дома помогает сэкономить на обогреве помещений с помощью законов природы.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно подобное устройство представляет собой теплообменник, который монтируется в основной вентиляционной шахте. С одной стороны к нему подводится приточный воздуховод, по которому воздух попадает в помещение, а с другой — вытяжной, вытягивающий застоявшийся воздух из дома.

Теплообменник в большинстве случаев представляет собой наборную конструкцию из тонких металлических ламелей, способных нагреваться и отдавать тепло холодному потоку.

Похожий принцип используется в системах кондиционирования и охлаждения, только в них наоборот — ламели охлаждаются и отдают холод. Кстати, благодаря этому рекуператор способен работать в инверсном режиме — летом охлаждает поступающий извне горячий воздух с помощью выброса наружу кондиционированного воздуха помещения. За счет этого снижаются экономические затраты на необходимость держать сплит-систему постоянно включенной.

Как рассчитать необходимую производительность?

При расчете необходимой производительности системы важно учесть требования действующих санитарных норм. При постоянном нахождении в жилом помещении людей на каждого человека должно приходится не менее 30 м³ свежего воздуха в час. Для нежилых комнат данная цифра может быть уменьшена в три раза. При этом СНиП допускает норму в 3 м³/час на каждый м² жилого помещения. Отталкиваясь от данных норм, можно произвести расчет производительности по следующей формуле:

Pр = КПВ * 0,355 * (Тк-Тн), где

Pр – производительность установки, м³/час.
КПВ – Необходимый объем свежего воздуха, = 30 м³/час * количество человек или = 3 м³/час * м² площадь жилых помещений.
0,355 – стандартный поправочный коэффициент.
Тк – требуемая температура в комнате.
Тн – температура внешнего воздуха.

Как и где можно применять такую систему?

Рекуперация воздуха с целью удешевить отопление больших цехов уже давно применяется в промышленности. С развитием технологии стало возможным применять рекуператор воздуха для дома. Но встраивать его в имеющуюся вентиляционную систему очень сложно и поэтому дорого. Оптимальным вариантом является тот, когда рекуператор заранее планируется встроить в вентиляцию на стадии разработки проекта дома.

Применение и принцип работы

Дело в том, что обычно рекуперационные системы содержат один или несколько вентиляторов — как минимум вытяжной. Для их работы необходим постоянный воздушный обмен. Воздух в доме не должен застаиваться. Нет вытяжного потока — соответственно нет и приточного, нечего нагревать.

Разновидности систем

Существуют такие разновидности рекуператоров:

  • пластинчатый;
  • роторный;
  • крышный;
  • водяной.

Самый простой из них – пластинчатый. Представляет собой короб с ламелями из очень тонкого металла или фольги. Оптимальное расстояние меж ламелями — 3 мм. Используется металл с высокой теплоемкостью и теплоотдачей, обычно — медь или алюминий. Это наиболее подходящий тип рекуператора для частного дома благодаря своей низкой себестоимости и оптимальному соотношению цена/качество. Он способен экономить до 60-70% всей энергии, затрачиваемой на отопление помещения.

Пластинчатый вариант

У разных производителей конструкции отличаются друг от друга. Стоит выбирать рекуператоры, в которых не одна, а несколько кассет с ламелями, а также предусмотрен дренажный отвод для слива конденсата.

Монтируется пластинчатый рекуператор в системах принудительной вентиляции, в состав комплекта входят приточный и вытяжной вентиляторы и блок контролирующей автоматики, включающей и выключающей систему по мере необходимости. Основной недостаток — образование наледи при внешней температуре ниже -20 градусов.

Роторный рекуператор — это более сложная система, базирующаяся на вращающемся (роторном) теплообменнике. Система монтируется в исходящем потоке воздуха, при этом через роторный теплообменник проходит входящий поток. Одна из самых распространенных конструкций состоит из двух трубопроводов, по одному осуществляется приток, по другому — вытяжка воздуха. При этом движущийся теплообменник проходит как в том, так и в другом трубопроводе. Нагреваясь от вытяжного потока, он отдает свое тепло приточному.

Роторный вариант

Конструктивно роторный теплообменник выполнен из гофрированной стали с большой площадью поверхности.

К его преимуществам относится в первую очередь высокий КПД — до 85% против 60-70% у пластинчатого. В таких системах не образуется наледь, поэтому нет необходимости в дренаже.

Недостатки роторных рекуператоров — сложность конструкции, большое количество подвижных деталей, а также сравнительно высокий расход электроэнергии. Ротор должен вращаться непрерывно, в отличие от вентиляторов пластинчатых систем, которые автоматика подключает по мере необходимости. Поэтому роторные системы в основном применяются в промышленности.

Крышный и водяной рекуператоры

Эти системы еще более редки, т.к. изготавливаются для специальных условий. Крышные рекуператоры, как следует из названия, устанавливаются на крышах зданий, в основном крупных магазинов и супермаркетов, промышленных объектов и так далее. Сама особенность их конструкции предполагает большой объем внутреннего пространства. По основному принципу действия он может быть пластинчатым, роторным или комбинированным (особой инженерной разработкой).

Крышные рекуператоры

Использовать крышный рекуператор для дома может быть целесообразно в том случае, если необходимо сэкономить внутренний объем помещения. Дело в том, что крышные модели рекуперационного оборудования, как правило, отличаются большими габаритами и повышенной мощностью, так как предназначены изначально для обслуживания больших помещений.

Водяной рециркуляционный рекуператор по своему КПД близок к пластинчатому, но сложнее в монтаже. Отличается он тем, что в качестве теплообменника в нем применяется дистиллированная вода или другой антифриз. Основное достоинство таких систем – то, что притяжной и вытяжной воздухопроводы в них могут быть разнесены на большое расстояние, соединяясь лишь теплоизолированным трубопроводом.

Основные достоинства применения рекуператоров

Помимо основной своей функции – экономии энергии за счет обмена теплом с наружным воздухом – рекуператор в доме обеспечивает постоянное проветривание помещений при отсутствии сквозняков. Движение воздушных масс, с одной стороны, почти неощутимо физически, с другой – постоянно. Поэтому в вашем доме всегда будет свежий воздух, и вам не придется для этого открывать форточку зимой, вымораживая жилище.

Кроме того, рекуператор обеспечивает очистку помещения от витающей в воздухе пыли, удаляет неприятные запахи и поддерживает оптимальный уровень влажности в доме. Это устройство может работать круглогодично, при этом экономический эффект за счет осуществления теплообмена наиболее ярко наблюдается при большой разнице температур внутри и снаружи дома. Эффективный нагрев или, наоборот, охлаждение территории дома с помощью рекуператора возможны при перепаде уровня внешней и внутренней температуры порядка 20 градусов.

Теплопотери и теплосбережение

Теплопотери при вентиляции комнат в обычном доме порядка 35% процентов, т.е. постоянно приходится дополнительно обогревать дом или испытывать дискомфорт в связи с охлаждением помещения. Тоже касается и обычной квартиры.

И в связи с растущими ценами на энергоносители, при строительстве современных энергоэффективных домов, предусматривают вентиляцию помещений с максимальным теплосбережением, т.е. с сохранением тепла при проветривании.

Да и просто, проветривать с подогревом приточного, фильтрованного от пыли и насекомых, воздуха, намного комфортнее и приятнее.

Рис 1. Тепловые потери дома при вентиляции

Вентиляция СПВВР Зилант считается энергоэффективной, т.к. возвращает часть тепла обратно и широко используется в энергоэффективных домах.

КПД теплосбережения рекуператора

КПД теплосбережения рекуператора СПВВР достигает 97% при :

  1. правильно выбранном режиме (приточно-вытяжной)
  2. правильно выставленной скорости(это 1-2 скорости)
  3. правильно выбранном времени работы вентиляции в одну сторону( в среднем — 50 сек )

Керамический теплообменник с особым составом, керамика + металл и размером до 180 мм в диаметре и в длину, в зависимости от модели, не боится влаги, не окисляется и может использоваться в помещениях с повышенной влажностью и даже в бассейнах.

Рекуператор с высоким КПД разработан на базе Казанского Государственного Энергетического Университета, запатентован и сертифицирован.

При увеличении скорости КПД конечно будет снижаться, но даже при снижении КПД, приточный воздух будет оставаться подогретым, а производительность можно увеличить до 200 м³ при использовании одной установки и до 1200 м³ при сетевом режиме (подключении нескольких установок в сеть).

При необходимости, возможно использовать дополнительный нагрев приточного воздуха с помощью экономного нагревательного элемента, который не сильно увеличивает потребление электроэнергии (45 или 85 Ватт/час, зависит от модели), но помогает подогревать воздух при высоких скоростях.

Регенерация — тепло

Cтраница 4

Процесс регенерации тепла, проводимый в большом интервале температур, оказывает существенное влияние на работу всех элементов установки, поэтому его оптимизации уделяется особое внимание.  

Применение регенерации тепла и возможность использования недорогих топлив делают газовую турбину перспективным двигателем для автомобилестроения.  

Принцип регенерации тепла заключается в том, что насадка одной пары регенераторов некоторое время нагревается до 1250 — 1300е С отходящими из печи газами. Затем при помощи клапанов направление движения газов меняется автоматически. Через один из нагретых регенераторов в рабочее пространство печи подается воздух, через другой — газ. Проходя через насадку, они нагреваются до 1100 — 1200 С. В это время другая пара регенераторов нагревается, аккумулируя тепло отходящих газов. После охлаждения насадки регенераторов до установленной температуры снова происходит автоматическое переключение клапанов.  

Процесс регенерации тепла при низких температурах может усложниться конденсацией водяного пара в одном периоде и испарением его в другом.  

Технологическая схема МЭА-установки, адаптированная к условиям очистки дымовых газов экологически чистой установки.  

Елок регенерации тепла работает следующим образом.  

Усиление регенерации тепла с целью повышения температуры сырья перед вводом в трубчатую печь хотя и снижает расход топлива, но вызывает повышение температуры уходящих из трубчатой печи дымовых газов. Целесообразность сооружения нового воздухоподогревателя или увеличения поверхности ранее установленного воздухоподогревателя нужно проверить технико-экономическим расчетом.  

Блок регенерации тепла АВТ установки состоит из большого числа теплообменников, в которых поток нефти нагревается до 200 — 240 С горячими дистиллятами и циркуляционными орошениями. Глубина регенерации тепла в этом блоке ( отношение количества полученного нефтью тепла к общему количеству тепла горячих теплоносителей на установке) определяет главным образом расход прямого топлива в трубчатых печах АВТ. Поэтому проводится очень много работ по математическому моделированию схем теплообмена на АВТ с целью поиска оптимальной схемы. Такая оптимизация не может быть общей для всех АВТ и в некоторой степени индивидуальна, поскольку зависит от технологической схемы установки, варианта переработки нефти, состава самой нефти ( содержания в ней различных фракций) и других факторов. Однако в целом оптимизация схемы регенеративного теплообмена позволяет во всех случаях достигнуть важного результата — сократить энергозатраты на перегонку нефти.  

Влияние температуры возвращаемого в колонну циркуляционного орошения на его теплоиспользование.  

Степень регенерации тепла ректификационных колонн возрастает при оптимизации расхода циркуляционных орошений.  

При недостаточной регенерации тепла технологических потоков в тепло-обменных аппаратах подогрева нефти эти потоки поступают в холодильники с повышенной температурой.  

Схема тепловых потоков атмосферной перегонки нефти.  

Функции регенерации тепла горячих потоков дистиллятов, а также их конденсации, охлаждения, дополнительного нагрева и испарения выполняет на установках АВТ разветвленная система теплообменных аппаратов различного устройства, которые рассматриваются ниже.  

Цикл без регенерации тепла состоит из процессов: адиабатного или изотермического сжатия, изохорного подвода тепла, адиабатного расширения и изобарного отвода тепла.  

Орошение и регенерация тепла на вакуумных колоннах производятся по следующим схемам: а) ввод промежуточного циркуляционного орошения в нескольких точках и регенерация его тепла; б) острое орошение верха колонны и регенерация тепла боковых погонов; в) орошение через парциальный конденсатор и регенерация тепла боковых погонов; в) орошение через парциальный конденсатор и регенерация тепла боковых погонов.  

Berner Tricoil Energy System Recovery на вершине Центра устойчивых ландшафтов в Питтсбурге, штат Пенсильвания

Регенерация энергии включает в себя любую технике или способ минимизации ввода энергии к общей системе по обмену энергии от одной подсистемы общей системы с другой. Энергия может быть в любой форме в любом подсистемы, но в большинстве систем рекуперации энергии обмен тепловой энергии в любой разумной или скрытой форме.

В некоторых случаях использование стимулирующей технологии, либо суточное тепловая энергия для хранения или сезонное хранение тепловой энергии (СТЭС, что позволяет тепло или холодное хранение между противоположными сезонами), необходимо сделать рекуперации энергии возможно. Одним из примеров являются отработанным теплом от кондиционера техники , хранящейся в буферной емкости для помощи в ночное время нагрева . Другой представляет собой приложение STES на литейном в Швеции. Отработанное тепло извлекается и хранится в большой массы нативного коренных пород , которая проникла кластером 140 теплообменника оборудованы скважинами (155мм диаметр), которые в 150 м в глубину. Этот магазин используется для отопления смежного завода , как это необходимо, даже месяцы спустя. Пример использования ЭСТ для восстановления и использования природного тепла , которое в противном случае было бы потеряно является Drake Landing Solar Community в провинции Альберта , Канада. Сообщество использует кластер из скважин в коренных породах для межсезонного аккумулирования тепла, и это позволяет получить 97 процентов отопления круглого года от солнечных тепловых коллекторов на гаражных крышах. Другое применение СТЭС восстанавливается холод зимой путем циркуляции воды через сухую градирню, и с помощью, чтобы охладить глубокий водоносный горизонт или буровой скважины кластера. Холод впоследствии восстанавливается из хранилища для летнего кондиционирования воздуха. С коэффициентом полезного действия (КПД) от 20 до 40, этот способ охлаждения может быть в десять раз более эффективными , чем обычное кондиционирование воздуха.

Для комфортного проживания в помещении необходимы грамотно смонтированные и рассчитанные системы отопления и вентиляции. Это можно назвать энергоэффективностью.

С каждым годом цена тепло становится все выше, что повышает актуальность исключения потерь тепла из зданий. И это было бы намного легче сделать, но и отопительным приборам, каминам, газовым плитам, конечно же, людям необходим свежий воздух. При этом по нормам СНИП (СНиП 41-01-2003) на квадратный метр помещения требуется примерно 3 м³/ч. Если взять для примера площадь сто квадратных метра, то каждый час на нее должно поступать тристо кубов воздуха. А теперь давайте вспомним, какие перепады температуры бывают зимой. И чем больше разница температур, тем больше требуется энергии. Но вентиляция может быть и сберегающей тепло.

Рекуперация – обмен теплом выходящего и входящего воздуха. Наиболее эффективен при хорошей герметизации здания, и вентиляции подаваемой по специальным вентиляционным каналам. Правильно рассчитанная и смонтированная система снижает затраты минимум на шестьдесят процентов. Хотя их установка обходится дороже обычной системы вентилирования, но мы можем получить плюсом еще дополнительные бонусы.

При рекуперационной системе не используются воздухозаборные решетки и вентиляционные дымоходы. Требуется меньшее количество энергоносителей.

Однако есть проблема. Многие, кто пытается сегодня устанавливать такие вентиляции, не обладают необходимыми знаниями. А отсутствие гарантийных обязательств, сводят зачастую все достоинства «на нет».

При проектировании рекуперационной вентиляции делается расчет, который позволяет подобрать подходящее вентиляционное оборудование. При этом каждое помещение оборудуется не менее чем одним вентиляционным каналом, к которому обеспечивается легкий доступ.

При этом входное отверстие не может располагаться на одной стене на расстоянии меньше чем восемь метров, и на смежных стенах ближе пяти метров. А так же нельзя, использовать трубы для канализации, так для их изготовления используются материалы, выделяющие вредные вещества, ведь они будут попадать с вентилируемым воздухом в помещения.

Наверное, нет смысла перечислять все необходимые характеристики, так как выполнять эту работу разумнее доверить профессионалам, а они и так должны знать все необходимые требования.

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *