În zilele noastre, când utilizarea eficientă a energiei devine o prioritate, unitățile de recuperare a căldurii cu recuperare de căldură devin din ce în ce mai populare ca instrument eficient pentru îmbunătățirea eficienței energetice a clădirilor. Elementul cheie al acestor sisteme avansate de ventilație sunt schimbătoarele de căldură, cunoscute în mod obișnuit ca recuperatoare. Care sunt tipurile de schimbătoare utilizate în unitățile de recuperare a căldurii și prin ce diferă între ele? Veți afla în acest articol!
Verificați recuperatorii la angrosismul Onninen
Cum se utilizează sistemul de recuperare a căldurii în casele unifamiliale?
Cuvântul „ recuperator ” a fost folosit în mod obișnuit în limbajul de zi cu zi de mulți ani. Ce înseamnă de fapt acest termen? O unitate de ventilație cu recuperare de căldură se numește recuperator. Inițial, recuperarea căldurii a fost folosită în unități mari de ventilație cu o capacitate de aer de câteva zeci de mii, apoi câteva mii de m3/h. Prevederile legale au redus succesiv această valoare. Potrivit actualului regulament al ministrului infrastructurii „Cu privire la condițiile tehnice pe care trebuie să le îndeplinească clădirile și amplasarea acestora”, dispozitivele de recuperare a căldurii din aerul evacuat trebuie utilizate în ventilație mecanică cu o capacitate de 500 mc/h și mai mult.
Eficiența temperaturii dispozitivului de recuperare a căldurii trebuie să fie de cel puțin 50%. Cu toate acestea, nu doar reglementările legale actuale au contribuit la creșterea interesului pentru utilizarea recuperării căldurii în casele de locuit în ultimii ani. Adesea, eficiența unității de tratare a aerului la domiciliu nu depășește 500 m3/h. Oamenii devin din ce în ce mai conștienți de cât de importantă este calitatea aerului pe care îl respirăm în fiecare zi, ceea ce a contribuit, în consecință, la popularizarea ventilației mecanice în clădirile unifamiliale.
Ce rol joacă schimbătorul de căldură în recuperator?
Recuperătorul (unitatea de recuperare a căldurii) este format din următoarele elemente:
- Schimbător de căldură
- Ventilator de alimentare
- Ventilator de evacuare
- Filtru de alimentare cu aer
- Filtru de evacuare
- Senzori
- Incalzitor electric
- Bypass
- Obodowa
Ne vom concentra pe cea mai importantă componentă situată în unitatea de recuperare a căldurii , și anume schimbătorul de căldură. Este sigur să spunem că este inima dispozitivului. Schimbătorul de căldură schimbă căldură din aerul evacuat (din încăperi) cu aerul de alimentare (din exterior). Datorită acestui lucru, nu pierdem toată căldura cu aerul îndepărtat (care apare în ventilația gravitațională tipică) și o mare parte din aceasta poate fi recuperată. Acest lucru economisește energie care ar trebui cheltuită pentru încălzirea aerului necesar pentru ventilație.
Un subiect important care însoțește procesul de recuperare a căldurii este recuperarea umidității sau, de fapt, lipsa acesteia. Problema nivelului de umiditate a aerului dintr-o cameră nu are adesea o prioritate ridicată atunci când alegeți dispozitivul potrivit. Umiditatea aerului determină multe aspecte ale vieții și pare să fie unul dintre elementele cheie care influențează confortul vieții de zi cu zi. Umiditatea aerului ne afectează în mod direct bunăstarea, problemele de sănătate, dezvoltarea ciupercilor și bacteriilor, transmiterea virușilor și durabilitatea materialelor de construcție. Prin urmare, tipurile de schimbătoare discutate în detaliu mai jos vor fi descrise și din acest aspect.
Diviziunea și tipurile de schimbătoare de căldură utilizate în unitățile de recuperare a căldurii
În unitățile de tratare a aerului cu recuperare de căldură, schimbătoarele de căldură ocupă un loc central, jucând un rol cheie în funcționarea eficientă a sistemului. Aceștia sunt responsabili pentru transferul căldurii din aerul evacuat în aerul de alimentare, ceea ce contribuie la minimizarea pierderilor de energie și la creșterea eficienței întregului proces de ventilație. Există multe tipuri de schimbătoare de căldură utilizate în unitățile de tratare a aerului cu recuperare de căldură, fiecare cu caracteristici și aplicații unice. Ce îi face să iasă în evidență?
Schimbătoare de căldură cu plăci
Schimbătoarele cu plăci sunt construite din plăci subțiri din oțel, aluminiu, plastic sau o membrană specială în cazul schimbătoarelor de entalpie (recuperarea umidității). Plăcile menționate creează canale de alimentare cu aer și de evacuare izolate unele de altele. Curenții de aer nu intră în contact unul cu altul în timp ce curg prin schimbător. Apoi are loc fenomenul de recuperare , adică recuperarea căldurii. Fluxul de aer cald (evacuat din încăperi) încălzește plăcile schimbătoare, în timp ce fluxul de aer rece (furnizat din exterior) primește căldură de la plăcile încălzite. În timpul iernii, umezeala se condensează pe suprafața schimbătorului din cauza diferenței de temperatură dintre aerul de alimentare și cel evacuat.
Condensul condensat este evacuat în tava de scurgere, iar excesul său îngheață parțial, blocând spațiile prin care curge aerul. Acest proces este denumit în mod popular glazura cu schimbător. Protecția antiîngheț trebuie utilizată atunci când temperatura exterioară este mai mică de -4 °C. Unitățile de tratare a aerului cu schimbătoare de plăci sunt echipate cu sisteme de securitate sub forma unei camere goale cu un clapete situat lângă schimbător (denumit în mod obișnuit by-pass), un preîncălzitor electric sau algoritmi care reglează funcționarea ventilatoarelor. În funcție de metoda de curgere a aerului, schimbătoarele de plăci sunt împărțite în flux transversal sau contracurent.
Verificați recuperatorii la angrosismul Onninen
Schimbător de flux încrucișat
Schimbătorul de curgere transversală este construit astfel încât canalele de aer ale fluxurilor de alimentare și evacuare să fie perpendiculare între ele. Se pare că fluxurile de aer se încrucișează între ele (de unde și numele). De fapt, rulează pe canale separate. Datorită timpului de contact relativ scurt al fluxurilor de aer, eficiența schimbătoarelor cu flux încrucișat este mai mică decât cea a schimbătoarelor în contracurent și variază de la 50 la 75%. Schimbătoarele cu flux încrucișat sunt cele mai susceptibile la îngheț. Avantajul lor este, fără îndoială, simplitatea, care se traduce printr-un preț favorabil.
Schimbător în contracurent
Schimbătorul în contracurent este mai complex decât schimbătorul cu flux încrucișat. Aceasta este versiunea sa îmbunătățită. Diferența de bază este că în partea centrală a schimbătorului, conductele de alimentare și evacuare sunt paralele între ele. Pârâurile curg în direcții opuse. Datorită acestui fapt, aerul rece care trece prin ultima secțiune a schimbătorului este încălzit de cel mai cald aer evacuat. Recuperatoarele cu schimbător în contracurent se caracterizează printr-o eficiență mai mare decât cele cu schimbător în flux încrucișat. Eficiența lor ajunge până la 90%. Sunt mai puțin susceptibile la îngheț, dar unitatea are în continuare o serie de protecții care vizează dezghețarea schimbătorului iarna, când condensul vaporilor de apă are loc continuu. Datorită construcției lor, sunt mai scumpe decât schimbătoarele de căldură cu flux încrucișat.
Schimbător de căldură cu condensare în contracurent
Un schimbător de căldură în contracurent care elimină ireversibil condensul din circulația aerului se numește schimbător de căldură în contracurent cu condensare. Ceea ce poate fi atât avantajul cât și dezavantajul său. Câștigurile de vapori de apă generate de membrii gospodăriei nu sunt de obicei suficiente pentru a acoperi pierderile cauzate de funcționarea continuă a ventilației mecanice. Prin urmare, iarna aerul devine uscat, ceea ce are un impact semnificativ asupra confortului de utilizare. La rândul său, în perioadele ploioase și de tranziție, prezența unui astfel de schimbător permite uscarea aerului din clădire.
De asemenea, este util la începutul utilizării unei clădiri noi, când umiditatea este încă acumulată în tencuieli și șape. În acest moment, ar fi rezonabil să luați în considerare utilizarea unui umidificator de aer de alimentare. Cu toate acestea, popularitatea lor pe piața poloneză este scăzută. Producătorii care oferă un umidificator îl adaptează adesea pentru a funcționa doar cu un centru de producție dedicat. Și din punct de vedere pur comercial, este greu să-i învinovățim.
Schimbător de entalpie
Diferența dintre o entalpie și un schimbător de căldură în contracurent în condensare este materialul utilizat pentru construirea plăcilor. În cazul unui schimbător de căldură în contracurent cu entalpie, plăcile sunt realizate dintr-o membrană polimerică, care este ca un filtru care permite transferul vaporilor de apă. Printr-un astfel de schimbător, căldura este recuperată și umiditatea parțială este recuperată.
Un avantaj suplimentar al schimbătoarelor de entalpie este un domeniu de funcționare mai mare, fără a fi nevoie de a utiliza protecție suplimentară împotriva înghețului (funcționare până la -8°C). Cu toate acestea, UTA cu aceste schimbătoare sunt echipate cu sistemele de securitate menționate mai sus. Recuperarea umidității pe timp de iarnă este indicată și rezolvă problema aerului uscat. Totuși, trebuie amintit că refacerea menționată poate avea loc și vara. Umiditatea aerului din interior trebuie să fie mai mare decât umiditatea aerului exterior.
Schimbătoare spiralate în contracurent
De menționat că există schimbătoare de căldură spiralate în contracurent. Designul unui astfel de schimbător de căldură este protejat de o revendicare de brevet. Aceasta este o soluție unică, implementată de una dintre companiile poloneze. Schimbătorul este realizat din folie de aluminiu și tablă galvanizată laminată spiralat și modelat sub formă de cilindru. Schimbătorul este împărțit structural în două spații independente: aer de alimentare și aer evacuat.
Ambele spații sunt separate printr-o etanșare, asigurând o separare precisă, ceea ce permite recuperarea căldurii din aerul evacuat fără amestecarea acesteia cu aerul de alimentare. Designul în spirală al schimbătorului face ca aerul să curgă într-un cerc, contracurent și parțial transversal. Suprafața mare de schimb de căldură și calea lungă a fluxului de aer fac schimbătorul să fie rezistent la îngheț, iar eficiența acestuia depășește 85% cu cantitatea de aer de alimentare la aer evacuat într-un raport de 1: 1.
Rezistența ridicată la îngheț deosebește recuperatoarele prin această soluție și le permite să fie utilizate fără încălzitoare de protecție la intrarea aerului proaspăt și fără sistemele de dezghețare necesare altor dispozitive de acest tip. Nu este nevoie să folosiți un preîncălzitor pentru a proteja schimbătorul împotriva înghețului la temperaturi scăzute oferă economii măsurabile pe tot parcursul anului.
Schimbător de căldură cu condensare rotativ
Schimbătorul de căldură rotativ de condensare este realizat din foi de aluminiu ondulate și plane dispuse alternativ, înfășurate pe un cilindru (tambur) special. Tabla creează canale prin care fluxurile de aer de alimentare și evacuare curg alternativ din încăperi. În jurul schimbătorului este înfășurată o curea de transmisie, care, antrenată de motor, pune rola în mișcare (rotație în jurul propriei axe). În timpul rotației, recuperarea energiei are loc pe baza procesului de regenerare.
O caracteristică a procesului de regenerare este faptul că fluxurile de aer interne și externe intră în contact cu aceeași suprafață a schimbătorului (amestec), datorită căruia sunt posibile recuperarea căldurii și recuperarea parțială a umidității. Iarna, când temperatura aerului exterior este scăzută, aerul evacuat din încăperi se răcește la o temperatură sub punctul de rouă, ceea ce duce la condens. Apa se depune in canale si apoi, ca urmare a rotatiei schimbatorului, este plasata in mediul rece al aerului exterior.
Aerul exterior se încălzește și face ca o parte din condens să se evapore și să revină în circulație, umidificând astfel parțial aerul proaspăt. Procesul continuă neîntrerupt, iar condensul nu are suficient timp să înghețe. De aici reiese avantajul schimbatoarelor de caldura rotative: pot functiona la temperaturi exterioare foarte scazute (-30°C) fara a fi necesara folosirea protectiei anti-inghet. Dezavantajul este dependența de componente mecanice (motor, curea de transmisie etc.) și consumul suplimentar de energie (necesitatea de a furniza o sursă de alimentare suplimentară).
Schimbător de căldură rotativ cu sorbție
Un schimbător de căldură rotativ cu sorbție nu este altceva decât un schimbător de condensare echipat cu un material higroscopic suplimentar care îi permite să absoarbă vaporii de apă din aer. Un astfel de schimbător este capabil să recupereze până la 90% din umiditatea din aerul evacuat. Absorbția vaporilor de apă din aer are loc atât iarna, cât și vara și nu se bazează pe fenomenul de condensare. Utilizarea acestui tip de schimbător va funcționa bine în încăperile cu umiditate scăzută a aerului, iar introducerea unui alt schimbător (condensator rotativ sau entalpie în contracurent) nu ar aduce rezultate satisfăcătoare din cauza recuperării prea scăzute a umidității.
Ce ar trebui să iei în considerare atunci când alegi un recuperator?
Alegerea unui recuperator ar trebui să fie precedată de o analiză de bază a nevoilor persoanelor care folosesc încăperi ventilate. Vom alege un dispozitiv pentru un spatiu de birou altfel decat pentru o casa de locuit. Când vine vorba de clădiri unifamiliale și multifamiliale, este întotdeauna necesar să se țină cont de faptul că fiecare familie este diferită, are obiceiuri și mod de funcționare diferite, ceea ce este strâns legat de generarea câștigurilor de umiditate. Creșterea umidității ar trebui să fie un aspect cheie atunci când alegeți soluția adecvată de recuperare a energiei.