Klimatske naprave z rekuperacijo toplote za zasebni dom

Vprašanje povečanja energetske učinkovitosti je nujno obravnavano pri projektiranju in remontu zasebnih stanovanjskih objektov. Dovodna in odvodna enota v prezračevalnem sistemu je ena izmed učinkovitih rešitev za prihranek pri stroških energije.

Vrste prezračevalnih sistemov

Menjava zraka v stanovanjskih in pomožnih prostorih, kuhinji in kopalnici je predpogoj za ohranjanje zdrave mikroklime.

Prezračevanje je lahko naravno ali prisilno.

V prvem primeru čisti zračni tokovi prihajajo od zunaj in se odstranijo v ozračje zaradi fizičnih procesov vleka v visoki cevi.

Pozimi hladen zrak vstopa v hišo skozi okna, vrata in dovodne kanale in zapusti prostore, ogrete na sobno temperaturo - tako se do 15% energije porabi za ogrevanje ulice.

Sistemi s prisilnim kroženjem uporabljajo ventilatorje, nameščene v dovodnih ali izpušnih kanalih.

Pri dovodnem in izpušnem prezračevanju sta oba procesa prisilna.

Princip delovanja rekuperacijskih sistemov

Prezračevanje z rekuperacijo deluje po preprosti shemi:

1. Na mestu, primernem za namestitev in vzdrževanje, je nameščen rekuperator - izmenjevalnik toplote, na katerega so priključeni dovodni in izpušni prezračevalni kanali.
2. Topel notranji zrak iz prostora ogreva hladen zrak, ki prihaja od zunaj.
3. Ogrevane čiste zračne mase se črpajo v hišo.
4. Nato se postopek ponovi.

Eksperimentalno je bilo preverjeno, da se pri temperaturi odpadnega zraka 23°C in vstopnega zraka -20°C pri najboljših primerkih rekuperatorjev dovodni tokovi segrejejo na 18°C. Na ta način se dosežejo prihranki energije.

Hladen in onesnažen zrak se v rekuperatorju ne mešata – v objekt vstopa čist zrak z ulice.

Za povečanje učinkovitosti pri različnih pogojih delovanja so razvili široko paleto modelov rekuperatorjev.

Značilnosti oblikovanja

Toplotni izmenjevalniki so razvrščeni po različnih kriterijih:

• tehnične specifikacije;
• način postavitve;
• material telesa in notranjih elementov;
• princip delovanja;
• zasnove delovnih elementov;
• fizično okolje, ki se uporablja za izmenjavo toplote;
• shema avtomatizacije in krmiljenja.

Izbira je narejena po temeljiti analizi vseh lastnosti.

Lokacija namestitve opreme

Pri izbiri mesta za namestitev glavne enote rekuperatorja upoštevajte, kje so nameščeni ventilatorji ali črpalke. Hrup, ki ga ustvarja naprava, je lahko velika nadloga.

Rekuperatorjev ne nameščamo nad spalnice in otroške sobe.

Glede na način namestitve ločimo talne in viseče naprave, na izbiro pa vpliva površina. Če ni močnih trdnih sten, je bolje izbrati talni model.

Viseče naprave lahko skrijemo za spuščen strop, vendar so takšne rešitve primerne za industrijske objekte. Vibracije, ki jih ustvarjata ventilator in ohišje, prenašajo in ojačajo konstrukcije stavbe.

Telo izmenjevalnika toplote je lahko vodoravno ali navpično. To ne vpliva na tehnične lastnosti, vendar vam omogoča, da izberete model za priročno povezavo zračnih kanalov. Manj ko je kotov in zavojev, manj je hrupa zračnih tokov in manj energije porabijo ventilatorji za premikanje zračnih mas.

Tipične konstrukcijske sheme

Vsi rekuperatorji so konvencionalno razdeljeni na modele z neposrednim prenosom toplote in naprave z vmesnim hladilnim sredstvom.

Prvi razred vključuje toplotne izmenjevalnike:

• komora;
• rotacijski;
• plošča s prečnim in protitočnim tokom;
• cevasto.

Naprave z vmesnim hladilnim sredstvom uporabljajo freon ali vodno-glikolno tekočino.

Zbornica

Naprava je sestavljena iz dveh ločenih komor. Pretoke avtomatsko uravnava premična loputa.

Na prvi stopnji se topel zrak usmeri v komoro št. 1, stene pa se segrejejo. Po času, ki ga določi avtomatika, loputa spremeni pretok zraka - zunanji zrak teče v ogrevano komoro in se tam segreje, notranji zrak pa v tem času teče v komoro št.

Postopek se ciklično ponavlja, ko se predelki segrevajo in ohlajajo. Učinkovitost naprav ne presega 50 - 60%.

Rotacijski

Toplotni izmenjevalnik v klimatski napravi z rotacijskim rekuperatorjem so plošče, pritrjene na kolo. Gred se počasi vrti v bobnu, os sovpada s tokom zraka. Boben je razdeljen na dva dela, od katerih eden premika notranji zrak, drugi pa ulični zrak. Rotor kolesa, ki se premika v prvem segmentu, se segreje. Nato se ogrevana rezila z vrtenjem premaknejo v drug del bobna, kjer oddajajo toploto uličnemu zraku.

Nadzorna oprema vam omogoča, da v topli sezoni izklopite način ogrevanja. Učinkovitost namestitve je približno 80%.

Pomanjkljivost modela je tehnična nezmožnost popolnega ločevanja tokov - približno 5% zračnih mas se meša. Ta funkcija ne dovoljuje uporabe tovrstnih naprav v prostorih, kjer SNiP določa največjo dovoljeno raven onesnaženosti.

Lamelni

Proizvajajo dve vrsti modelov: protitok in prečni tok, ime je odvisno od smeri gibanja zraka.

Aluminijaste plošče, iz katerih so oblikovani ozki vodilni kanali, akumulirajo in oddajajo toploto.

Proizvodna shema omogoča doseganje mešanja zračnih mas na ravni približno 0,1%, kar služi kot osnova, da se naprava šteje za zrakotesno.

Učinkovitost protitočnih rekuperatorjev je neposredno odvisna od geometrijskih dimenzij. Masivna oprema je draga in se redko uporablja v zasebnih domovih.

Pri prečnih toplotnih izmenjevalnikih zračni tokovi prečkajo napravo pravokotno.

Za križne protitočne rekuperatorje je značilna največja učinkovitost pri majhnih dimenzijah.Veliko število sestavnih elementov zmanjša mehansko trdnost, zato se takšne enote uporabljajo le za majhne padce tlaka.

cevasto

Strukturno je izdelan iz ene cevi velikega premera, znotraj katere je veliko cevi manjšega prereza.

Topli tokovi, ki tečejo skozi tanke cevi, jih segrejejo. Pretok uličnega zraka se segreva iz sten, ki vstopa v hišo skozi ventilator.

Prezračevanje s freonskim rekuperatorjem

Freonski rekuperatorji spadajo v razred naprav z vmesnim hladilnim sredstvom.

Delo temelji na dveh fizikalnih principih:

• sprememba agregacijskega stanja freona med cikli ogrevanja in hlajenja - hladilno sredstvo, hlajenje, preide v tekoče stanje in se pri segrevanju spremeni v plinsko frakcijo;
• lastnost plina, da je zaradi različne specifične teže višji od tekočine.

Zasnova je sestavljena iz številnih obročastih cevi, napolnjenih s freonskim hladilnim sredstvom.

Cevi potekajo skozi kanale prezračevalne enote, pri čemer mora biti odvodni kanal vedno nižji od dovodnega. Topel zrak segreje spodnji del cevi, freon zavre in se dvigne v zgornjo votlino, skozi katero prehaja hladen ulični zrak. V zgornjem prekatu freon v cevi oddaja toploto, sam pa se ohladi, preide v tekočo frakcijo in pade po cevi.

Prednosti freonskega sistema:

• pomanjkanje kompresorjev za črpanje hladilne tekočine, kar pomeni visoko zanesljivost naprave;
• popolna odsotnost mešanja čistega in onesnaženega zraka, kar se doseže s tesnjenjem mest, kjer cevi prehajajo skozi stene komor.

Kanalski rekuperator z vmesnim hladilnim sredstvom

Napravo sestavljata dva izmenjevalnika toplote, ki ju je mogoče ločiti na velike razdalje.

Oprema je primerna za rekonstrukcijo prezračevalnih sistemov, katerih zasnova sprva ni vključevala možnosti izmenjave toplote.

Algoritem dela:

1. Zrak iz izpušnega kanala prehaja skozi toplotni izmenjevalnik, sestavljen iz cevi, skozi katere kroži tekočina etilen glikol.
2. Hladilno sredstvo se črpa skozi obtočno črpalko v isti radiator, nameščen v dovodnem kanalu.
3. Tekočina prenaša toploto na dovodni zrak, ki gre skozi rešetko hladilnika.
4. Postopek črpanja poteka neprekinjeno.

Za uravnavanje stopnje izmenjave toplote med transportnimi cevmi so nameščeni ventili. Načeloma je to podobno shemi za regulacijo prenosa toplote grelnih radiatorjev.

Pri kateri koli shemi za gradnjo rekuperatorjev se v napravi tvori kondenzacija. Če ga želite odstraniti, zagotovite zbirno posodo in načine za nadaljnje odstranjevanje zunaj hiše ali v kanalizacijski sistem.

Osnovni elementi prezračevalnih sistemov

Prezračevanje z rekuperacijo toplote v zasebni hiši je sestavljeno iz več kot le izmenjevalnika toplote.

Sistem vključuje:

• zaščitne rešetke;
• zračni kanali;
• ventili;
• ventilatorji;
• filtri.
• organi za avtomatizacijo in nadzor.

Rešetke ščitijo pred nenamernim vdorom večjih predmetov, ptic in glodavcev v sistem, ki lahko povzročijo nesreče. Ta možnost je možna, ko tujek zadene rotor ventilatorja. Posledice so lahko:

• deformirana rezila in povečana raven vibracij (hrup);
• zagozditev rotorja ventilatorja in zgorevanje navitij elektromotorja;
• neprijeten vonj mrtvih in razpadajočih živali.

Skupni prerez odprtin rešetke ne sme biti bistveno manjši od prereza zračnih kanalov; to vodi do zmanjšanja učinkovitosti celotnega sistema.

Zračne kanale in fitinge (zavoje, T-veze, adapterje) nabavljamo istočasno; trudimo se, da kupujemo izdelke istega proizvajalca. Razlika v velikosti vodi do rež v spojih, motenj pretoka in turbulenc.

Za prezračevanje z rekuperatorjem ne uporabljajte valovitih zračnih kanalov, ki med delovanjem ustvarjajo upor pretoku zraka in povečajo hrup.

Zračni ventili so potrebni za začasno spreminjanje parametrov gibanja zraka, na primer z njimi je mogoče zapreti dovodni kanal v posebej zmrznjenem obdobju, ko se rekuperator ne more spopasti s segrevanjem zraka na zahtevano temperaturo.

Filtri so vgrajeni v vse modele prezračevanja z rekuperacijo. Ščitijo opremo pred uličnim prahom in drevesnimi dlakami, ki hitro zamašijo toplotne izmenjevalnike.

Ventilatorji so lahko vgrajeni v blok izmenjevalnika toplote ali vgrajeni v kanale. Pri izračunih ne pozabite določiti zahtevane moči naprave.

Pri nakupu ventilatorjev ne morete prihraniti denarja - poceni izdelki nizke kakovosti niso zasnovani za dolgoročno delovanje. Ko se ventilatorji obrabijo, povzročajo hrup in povzročajo tresljaje prezračevalnih komponent, kar povzroča nelagodje v prostoru.

Regulacija mikroklime

Rekuperator je sestavni del celotnega dovodnega in izpušnega prezračevalnega sistema.Delovanja sistema ni mogoče konfigurirati enkrat in se ne spreminjati skozi celotno obdobje delovanja.

Načini se spreminjajo glede na letni čas, temperaturo zraka in moč vetra ter želene klimatske parametre v prostorih.

Nadzorni sistemi vključujejo:

• Senzorji za temperaturo, vlago, dim, nameščeni v prostorih in notranji opremi. Na podlagi ukazov senzorjev se vklopijo ali izklopijo ventilatorji in druga krmilna oprema.
• Pogoni in njihovi pogoni, ki krmilijo delovanje ventilov, loput, zapornih ventilov.
• Naprave za krmiljenje delovanja ventilatorjev, črpalk in hitrosti vrtenja rotorskih plošč.
• Krmilniki za krmilne naprave, ki analizirajo stanje v hiši, napetostni regulatorji za stabilno in natančno delovanje opreme.
• Rezervni viri napajanja v primeru izpada elektrike.

Glavne funkcije krmilnih sistemov:

• regulacija temperature dovodnega zraka ob upoštevanju parametrov mikroklime, zunanjih pogojev, odčitkov senzorjev;
• krmiljenje in spreminjanje intenzivnosti temperature dotoka pred in za izmenjevalnikom toplote;
• upravljanje kakovosti zraka, vključno z vsebnostjo CO2;
• zaščita pred zmrzovanjem rekuperatorja;
• nadzor delovanja ventilatorja;
• izklop dovodnega prezračevanja v primeru požara in vklop sistema za odstranjevanje dima;
• spremljanje stanja in podajanje informacij o stanju filtrov.

Nadzorne plošče se izdelujejo individualno, ob upoštevanju pogojev delovanja, velikosti objekta in zahtev lastnikov nepremičnin.

Izbirna pravila

Glavno merilo pri izbiri namestitve je njena zmogljivost. Zelo težko je narediti izračune sami, zato je bolje, da se obrnete na strokovnjake.

Parametri, ki so pomembni pri izbiri:

• Faktor učinkovitosti, ki pove, kako se temperatura pretokov prerazporedi, in ne koliko toplote se prihrani. Realne številke so bližje 65–80 %. Izjave o 90% in več niso nič drugega kot marketinški triki. Pri prezračevanju se izgubi okoli 15 % toplote, zato številke o 50 % prihranku energije ne morejo biti resnične.
• Material in debelina ohišja - naprave iz tanke kovine so izpostavljene vibracijam in povečanemu hrupu.
• Zanesljive informacije o zmogljivosti ventilatorja, morajo biti izbrane z rezervo približno 20%. Pri največji moči, navedeni v podatkovnih listih, ventilator preneha ustvarjati tlak, potreben za kroženje zraka.
• Sestava in značilnosti sistemov avtomatizacije, čas delovanja med izpadom električne energije.
• Dodatne zmožnosti avtomatizacije za nadzor klimatske naprave, vlažilca, električnega grelnika (če je potrebno).

Pravilno izbrana in konfigurirana prezračevalna naprava z rekuperatorjem bo zmanjšala račune za energijo za 10–15 %. Na večje prihranke nima smisla čakati. Hkrati se bo udobje v zasebni hiši ali stanovanju znatno povečalo. Komponente znanih podjetij delujejo dolgo in zanesljivo, če so pravilno izračunane in upoštevajo pravila namestitve.