Rekuperace při větrání je vracení části energie, která se spotřebuje při technologických procesech. Princip činnosti – vstupní přítok je ohříván pomocí toho použitého v teplosměnné jednotce. Vyčerpaný a čistý vzduch je směrován různými směry. Pro řízení a monitorování systémů s rekuperací tepla se používá automatizační systém.
- Přitékající a kontaminované toky se navzájem nemísí. Teplo proniká stěnami rekuperátoru.
- Rekuperace se používá v přívodních a výfukových systémech a centrálních klimatizacích za přítomnosti výměníků tepla.
- Výpočet zohledňuje faktor účinnosti, který udává rozdíl mezi přijatým teplem a nejvyšším možným množstvím tepla, které bylo možné získat (od 30 do 90 %), závisí na modelu výměníku, výrobci a ceně.
Nejčastěji se rekuperace používá v přívodním a odtahovém větrání, přivádí a nasává vzduch rovnoměrně, vyváženě, nezávisí na povětrnostních podmínkách a navíc kontroluje úroveň vlhkosti, čistoty a teploty. Pokud je k dispozici výměník tepla, pak při ukazateli jmenovitého výkonu je úspora energie minimálně 6 kW.
Princip činnosti rekuperátoru
Zařízení odebírá teplo z odcházejícího proudu a předává ho příchozímu z ulice. Díky tomu se teplota čerstvého vzduchu blíží pokojové teplotě a nevyžaduje téměř žádné vytápění. Šetříme tak naše náklady na energii.
Zvenčí je výměník tepla skříňový se vstupními a výstupními otvory. Uvnitř se nachází výměník tepla, který je zodpovědný za přenos tepelné energie. Protiproudy vzduchu tímto zařízením procházejí, ale díky lamelové nebo membránové přepážce se nemíchají.
Rekuperátor je také vybaven filtry, které čistí jak vstupní, tak výstupní proud. To je důležité pro zdraví lidí v místnosti a pro ochranu výměníku tepla před prachem a nečistotami.
Ventilátory jsou zodpovědné za pohyb proudění vzduchu. Skříně poskytují spolehlivý provoz a správnou izolaci. Zařízení je zpravidla vybaveno automatizací, která umožňuje nastavit výkon ventilačního systému podle požadavků uživatele.
Automatické řízení umožňuje udržovat parametry na nastavených hodnotách. Systém lze doplnit o topná tělesa s nezávislým nosičem tepla (voda, elektřina, pára atd.), které budou periodicky spínány při velkých teplotních rozdílech uvnitř i vně objektu.
Typy větrání s rekuperací
Hlavní typy ventilace: přívod, odvod a přívod a odvod. Zásobování systém zajišťuje výměník tepla, který je umístěn v mezistropním prostoru, v suterénu nebo na půdě. Používají se křížové rekuperátory, které nevyžadují mnoho místa. Jejich účinnost dosahuje 90 %, ale i při 30 % dochází k výrazným úsporám tepla.
Zařízení se vybírá v závislosti na velikosti budovy a účelu. Pokud se jedná o výrobu, pak je přípustné instalovat rotační výměníky tepla. V malých budovách se používají jiné typy. Je umístěn centrálně (výměník je instalován tak, aby jím procházely všechny vzduchovody) nebo necentralizovaný (na zařízení je napojen vzduchovod pouze z jedné místnosti).
pro odsávací ventilace jsou instalovány pouze některé typy výměníků tepla (s mezinosičem a pouze jednou částí). Funkce odsávací ventilace při nasávání odpadních vzduchových hmot.
Při provozu tepelného výměníku je pro vytápění nutný proud znečištěného vzduchu. Jeho teplo se přenáší na přicházející chlad. Odsávací systém tedy nefunguje sám o sobě, je propojen se systémem přívodu.
Nejčastějším systémem, v jehož návrhu je rekuperace použita, je centralizovaná zásobovací a výfuková síť.
Hlavní prvky: ventilátor, topení, filtrační systém, různé typy rekuperátorů, automatizace. Kromě toho se používá časovač zpoždění, regulátor úrovně výkonu a zařízení pro regulaci vlhkosti. Decentralizovaná zařízení se instalují přímo do stěny fasády budovy nebo okenním otvorem.
Komponenty: rekuperátor (téměř vždy deskový), ventilátor, objímka je vybavena hluk pohlcujícími materiály, řídící jednotka je zabudována uvnitř místnosti. Účinnost je vysoká – až 95 %.
Jak zajistit místnosti čerstvý vzduch a zároveň snížit náklady na vytápění? To lze provést pomocí jednotky přívodu a odvodu větrání s funkcí zpětného získávání tepla. Toto technické řešení je ideální pro koncept „zeleného“ domu s minimální spotřebou energie. V tomto článku si povíme o typech větrání s rekuperací tepla, jejich konstrukčních vlastnostech a výhodách.
V čem je ventilační systém lepší než větrání okny?
Stabilní vnitřní výměna vzduchu je jednou z podmínek zdravého mikroklimatu v prostorách jakéhokoli účelu: v bytě, soukromém domě, chatě nebo kanceláři. Tradiční větrání okny poskytuje čerstvý vzduch do místnosti, ale zároveň vytváří mnoho nepříjemností:
- kolem domu chodí průvan, odchází teplo;
- hluk z ulice narušuje řádný odpočinek a spánek;
- prach poletuje okny, usazuje se na závěsech, okenním parapetu a stropě;
- dům je otevřený hoření, smogu a cizím pachům.
Řešením problému je v tomto případě ventilační vzduchotechnická jednotka. Po jeho instalaci budou okna sloužit pouze jako zdroj přirozeného světla: mohou být zavřená po celý rok, 24 hodin denně. Díky práci větrání v domě bude vždy čerstvý a čistý vzduch.
Tepelné ztráty: když jdou peníze do kanálu
Je třeba poznamenat, že konstrukce větrání tohoto typu by měla zajistit ohřev přiváděného pouličního vzduchu. Tato funkce je vyžadována v chladném období: pokud není proud přiváděného vzduchu ohříván, povede to k ochlazení místnosti.
V tomto případě se ventilace stane výkonnou „klimatizací“, která dodává chlad, když to vůbec není potřeba. I když topení v místnosti funguje na plný výkon, neustálé proudění studeného vzduchu v ní znemožní bydlení. Teplo bude „lítat“ venku, teplota klesne o 8-12 stupňů a v místnosti bude průvan. Závěr je jednoduchý – systémy přívodu a odvodu ventilace musí být vybaveny systémem ohřevu vzduchu (ohřívačem).
Ohřev vzduchu pomocí takových systémů vyžaduje značné náklady na energii. Topná jednotka pro přívodní a odtahové větrání tak spotřebuje 1 kW elektrické energie za hodinu na ohřev 55 m³ vzduchu z venkovní teploty -30 °C na pokojovou teplotu.
Zde je třeba připomenout, že doba trvání období záporných teplot vzduchu ve většině regionů Ruska může být až 6 měsíců. V této době mohou náklady na ohřev vzduchu větráním převyšovat náklady na vytápění.
Mezitím jsou v Rusku velmi oblíbené větrací jednotky s energeticky účinným systémem ohřevu vzduchu. To bylo možné díky využití technologie rekuperace tepla.
Rekuperace: teplo „sekundárního“ použití
Technologie rekuperace (v překladu z latiny „zpět“, „obrácený proces“) umožňuje šetřit a vracet „vnitřní“ teplo místnosti, které jinak jednoduše odchází s odpadním vzduchem ven.
Rekuperace regeneračně-rotačního typu se provádí střídáním cyklů chlazení a ohřevu výměníku tepla – jednoho z prvků zařízení, který má válcový tvar. Proudy chlazeného a ohřátého vzduchu běží paralelně, každý ve své polovině disku. Elektromotor rekuperátoru uvádí do pohybu regenerátor a přenáší ohřátou část výměníku do proudu studeného vzduchu.
Během provozu není nutné tepelné výměníky zahřívat, aby se odstranil nahromaděný led a zajistila se zachování úrovně vlhkosti v místnosti. V průměrném ročním vyjádření vám takové zařízení umožňuje ušetřit až 50 % tepla, a tím snížit náklady na vytápění.
Specifikem provozu rekuperátorů je částečná difúze proudů vzduchu. V důsledku tohoto jevu je možný návrat pachů a biokontaminantů zpět do místnosti.
Deskový výměník tepla zajišťuje výměnu tepla pomocí separační membrány. Míchání proudů vzduchu je vyloučeno. Příčky mohou být různého typu (žebrované, ploché) a jsou vyrobeny z různých materiálů – celulózy, kovu nebo plastu. V závislosti na směru proudění větrání místnosti mohou být protiproudé, křížové nebo přímoproudé. Účinnost takového zařízení je 40%.
Výhodou rekuperátorů s deskovými výměníky je snadná údržba a opravy. Takové instalace pomáhají snižovat vnitřní vlhkost. Zvláštností jejich provozu je, že výskyt kondenzátu na deskách výměníku tepla vede k námraze jednotky, v důsledku čehož vyžaduje pravidelné odmrazování.
Uchovat lze nejen teplo, ale i chlad. Princip rekuperace funguje oboustranně. V létě, kdy je teplota v místnosti často nižší než venku, pomáhá odváděný vzduch ochlazovat vás – ochlazuje výměník tepla, když opouští místnost. Přiváděný (ohřátý) vzduch na cestě do místnosti ztrácí teplo a dovnitř se dostává již ochlazený.
Rekuperační jednotka v přívodní a odsávací ventilaci tak zajišťuje „bezplatné“ ohřívání vzduchu v chladném období a jeho chlazení v horkém počasí. Kolik energie pomáhá ušetřit rekuperátor? Například pouliční vzduch přiváděný do místnosti v zimě bude potřeba ohřát na příjemných +20°C. Při venkovní teplotě 24°C by topné těleso nebo topidlo mělo zvýšit teplotu přiváděného vzduchu o 44 stupňů.
Nyní zvažte možnosti regenerační jednotky. Při stejné venkovní teplotě by byl průměrný ohřev nasávaného vzduchu výměníkem (vlivem tepla odváděného vzduchu) +10°C. Vezměme v úvahu skutečnost, že výkon ohřívače a teplotní rozdíl jsou přímo úměrné. Jednoduchými výpočty (44-10)/44 zjistíme, že za určitých podmínek je výměník tepla schopen kompenzovat až 77 % větracího výkonu elektrickým ohřívačem. Z toho můžeme usoudit, že rekuperační systém umožňuje minimalizovat tepelné ztráty a výrazně snížit náklady na energii, aby bylo zajištěno příjemné mikroklima v místnosti.
Jak je přívodní a odtahové větrání s výměníkem
Větrací jednotka s rekuperačním systémem má vcelku jednoduchý design. V případě potřeby si kupující může vybrat libovolnou možnost konfigurace (standardní, rozšířená, maximální) a nákup a instalaci jednotek lze provádět po etapách.
Pouzdro, vzduchové kanály, vstupní a výstupní mřížky. Těleso jednotky je zpravidla vyrobeno ze sendvičových panelů a hliníkového profilu. Poskytuje zvukovou izolaci, tepelnou izolaci skříně a také ochranu proti vibracím, ke kterým dochází při provozu ventilátorů. Pokud se realizuje projekt na zajištění výměny vzduchu ve více místnostech, pak se k instalaci připojují vzduchovody s klapkami a ventily pro distribuci proudění vzduchu.
Pokud je větrací jednotka určena pro jednu místnost, pak je na výstupu přiváděného vzduchu instalována speciální mřížka pro rovnoměrné rozložení proudu vzduchu po celé místnosti. Vstupní místo z ulice je opatřeno ochrannou mřížkou nasávání vzduchu. Je potřeba, aby se do zařízení nedostal hmyz a nečistoty.
Ventilátory a filtrační systém. Pro přívod a odvod vzduchu jsou určeny ventilátory (odstředivé nebo axiální). Výkon ventilátorů, počet rychlostí se může lišit v závislosti na modelu zařízení.
Na vstupu obou proudů vzduchu jsou instalovány filtry, které zachycují prach a další nečistoty. Jsou nezbytné, aby se prvky výměníku tepla nezanášely mastnotou a prachovými “zátkami”. Takové filtry vyžadují pravidelné čištění nebo výměnu. Pokud se tak nestane, zařízení během provozu vytvoří odpor proudění vzduchu, což může vést k poruchám a rozbití ventilátorů.
Rekuperační jednotka, doplňkové systémy a řízení. Hlavní objem ventilační jednotky zabírá výměník tepla (v jednom zařízení lze nainstalovat jednu nebo více takových jednotek). Pokud má být jednotka provozována v oblasti s drsným klimatem, kde jsou časté silné mrazy, pak k udržení příjemné teploty v místnosti nebude stačit jeden výměník – ve ventilaci musí být přítomen elektrický ohřívač.
Přívodní a odsávací ventilaci lze vybavit i doplňkovými systémy – zvlhčovač vzduchu, ionizátor, senzory CO2, generátor studené plazmy a další zařízení. Moderní modely ventilace mají elektronickou řídicí jednotku, pomocí které můžete nastavit požadované provozní režimy.
Druhy a vlastnosti větrání
Podle konstrukce výměníku se rekuperátory dělí na deskové a rotační modely.
Rotační rekuperátor. Rotační (nebo, jak se také nazývá, bubnový) typ zařízení. Implementuje princip rotace výměníku tepla. V rotačním rekuperátoru je to konstrukce s velkým množstvím vlnitého kovu. Při kontaktu s proudem ohřátého vzduchu akumulují vrstvy kovu uvnitř bubnu teplo, které se pak přenáší do přicházejícího proudu vzduchu z ulice.
Mezi výhody rekuperátorů tohoto typu patří:
- Návrat hlavního objemu vlhkosti z místnosti. Takový výměník tepla nesnižuje úroveň vlhkosti v místnosti: vlhkost ve formě kondenzátu se usazuje na kovových vrstvách v bubnu a poté se vrací do místnosti, když se dostane do kontaktu s přiváděným vzduchem;
- Vyšší úroveň účinnosti (ve srovnání s jinými typy rekuperátorů).
Co je třeba vzít v úvahu při provozu rotačních výměníků tepla? Liší se složitějším provedením (to vyžaduje pravidelnou kontrolu stavu a údržbu). Mezi další vlastnosti patří nadprůměrná hlučnost a nutnost neustálého sledování filtrů, protože výměník je (díky své konstrukci) náchylný k zanášení prachem.
Díky konstrukčním vlastnostem a technickým vlastnostem se rotační výměník nejčastěji používá v průmyslových objektech, obchodních centrech a kotelnách. V bytech, soukromých domech a chatách se bubnové výměníky tepla používají mnohem méně často.
Deskový rekuperátor. Hlavním konstrukčním prvkem deskových systémů jsou tenkostěnné panely, které jsou střídavě umístěny ve výměníku tepla. Okraje desek jsou ohnuté a spoje mezi nimi jsou utěsněny polyesterovou pryskyřicí.
Střídavě uspořádané desky mohou být vyrobeny z následujících materiálů:
- Celulóza. V důsledku hygroskopičnosti tohoto materiálu může vlhkost zůstat na desce a poté se vrátit zpět do místnosti;
- Kov. Mohou to být hliníkové slitiny, mosaz nebo měď, to znamená kovy, které jsou odolné vůči korozi a mají vysokou tepelnou vodivost;
- Plastický. Tento materiál je lehký a není ovlivněn vlhkostí.
U výměníků deskových rekuperátorů je střídavý průchod studeného a ohřátého vzduchu zajištěn určitým úhlem ohybu okrajů desek. U některých modelů jsou vzduchové kanály potaženy stříbrem, což zvyšuje koeficient prostupu tepla.
Deskové výměníky tepla mají následující výhody:
- nízká hmotnost, malé rozměry;
- vysoká úroveň spolehlivosti návrhu;
- dlouhá životnost;
- vysoká udržovatelnost, snadná údržba;
- malá cena.
Deskové výměníky tepla jsou nejžádanější v obytných prostorách a kancelářích. Mezi rysy jejich provozu je třeba poznamenat zvýšené riziko námrazy při teplotách pod nulou.
Rekuperátor komprese par. Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch integrované do větrací jednotky přenáší teplo pomocí nízkovroucího chladiva. V přívodních a výfukových kanálech jsou instalovány lamelové výměníky tepla, které jsou spojeny s kompresorem freonovým vedením. Sám se s úplným zotavením nevyrovná, nebo náklady na takovou jednotku budou neslušné. Jeho výhodou ale je, že dokáže ze vzduchu extrahovat latentní teplo.
Parokompresní rekuperátory se používají ve spojení s rotačními nebo deskovými výměníky tepla. Rozdílné fyzikální principy fungování kompenzují nedostatky každého typu rekuperace zvlášť.
Nejvyšší účinnosti tradičních výměníků tepla je dosaženo při maximálním teplotním rozdílu mezi venkovním a vnitřním prostředím, zatímco parní kompresní výměník dosahuje maximální účinnosti při minimálním delta.
Kromě zjevného zlepšení účinnosti rekuperace jsou takové kombinované větrací jednotky schopny v létě klimatizovat větrané místnosti. Klimatizace se provádí nepřetržitě s menší spotřebou energie a nevyžaduje další vybavení.
Výhody přívodního a odtahového větrání s rekuperací tepla
- Šetřit peníze. Nejviditelnější výhodou multifunkčních větracích systémů je výrazné snížení nákladů na vytápění, větrání a klimatizaci objektu. Ve srovnání s výfukovými systémy s přímým prouděním lze úspory nákladů snížit 5krát;
- Snadné ovládání. U moderních modelů lze rychlost zařízení ovládat na dálku pomocí počítače nebo mobilních zařízení (tablet, smartphone);
- Nízká hladina hluku během provozu. Vybavení ventilace speciálními sendvičovými panely na hliníkovém rámu zajišťuje snížení vibrací a potlačení hlavní části hluku při provozu ventilátoru;
- Vysoká úroveň elektrické ochrany. Ve ventilačních jednotkách je zajištěna automatická ochrana proti přepětí, blokování práce, ztrátě fáze a přehřátí zařízení.
Shrnout
Přívodní a odtahové větrání s rekuperací tepla je high-tech, „zelené“ řešení problému výměny vzduchu a zachování tepla v bytových a nebytových prostorách. Díky jejich použití je možné dosáhnout mnohonásobného snížení nákladů na údržbu objektu – jeho vytápění, vzduchotechniku a větrání. Při výběru větrání je třeba vzít v úvahu specifika jeho konstrukce, typ a vlastnosti výměníku tepla, jakož i technické vlastnosti modelu.
