Isı geri kazanımlı besleme ve egzoz havalandırması: çalışma prensibi, avantaj ve dezavantajların gözden geçirilmesi

Soğuk dönemde temiz hava temini, doğru iç mekan mikro iklimini sağlamak için onu ısıtma ihtiyacına yol açar.Enerji maliyetlerini en aza indirmek için ısı geri kazanımlı besleme ve egzoz havalandırması kullanılabilir.

Çalışma prensiplerini anlamak, yeterli miktarda değiştirilen havayı korurken ısı kaybını en etkili şekilde azaltmanıza olanak sağlayacaktır. Bu konuyu anlamaya çalışalım.

Havalandırma sistemlerinde enerji tasarrufu

Sonbahar-ilkbahar döneminde odaları havalandırırken, gelen hava ile içerideki hava arasındaki büyük sıcaklık farkı ciddi bir sorundur. Soğuk akış hızla aşağıya doğru akar ve konut binalarında, ofislerde ve fabrikalarda elverişsiz bir mikro iklim veya bir depoda kabul edilemez bir dikey sıcaklık değişimi yaratır.

Soruna ortak bir çözüm, besleme havalandırmasına entegrasyondur Hava ısıtıcısı, bunun yardımıyla akışın ısıtılması sağlanır. Böyle bir sistem enerji tüketimi gerektirirken, dışarıya kaçan önemli miktarda sıcak hava da önemli miktarda ısı kaybına neden olur.

Havanın yoğun buharla dışarıya çıkışı, gelen akışı ısıtmak için kullanılabilecek önemli ısı kaybının bir göstergesi olarak hizmet eder.

Hava giriş ve çıkış kanalları yakınlarda bulunuyorsa, giden akışın ısısını kısmen gelen akışa aktarmak mümkündür.Bu, ısıtıcının enerji tüketimini azaltacak veya tamamen ortadan kaldıracaktır. Farklı sıcaklıklardaki gaz akışları arasında ısı alışverişini sağlayan cihaza reküperatör denir.

Sıcak mevsimde, dış hava sıcaklığının oda sıcaklığından önemli ölçüde yüksek olduğu durumlarda, gelen akışı soğutmak için bir reküperatör kullanılabilir.

Reküperatörlü bir ünitenin tasarımı

Besleme ve egzoz havalandırma sistemlerinin iç yapısı entegre geri kazanım cihazı Oldukça basittirler, dolayısıyla bağımsız olarak parça parça satın alınıp kurulabilirler. Montaj veya kendi kendine kurulum zorsa, siparişe göre standart monoblok veya bireysel prefabrik yapılar şeklinde hazır çözümler satın alabilirsiniz.

Tek bir mahfazaya yerleştirilmiş bir reküperatöre sahip bir besleme ve egzoz havalandırma sisteminin tipik tasarımı, kullanıcının takdirine bağlı olarak diğer bileşenlerle desteklenebilir

Ana elemanlar ve parametreleri

Isı ve ses yalıtımlı gövde genellikle çelik sacdan yapılır. Duvara montaj yapılması durumunda, ünite etrafındaki çatlakların köpürtülmesi sırasında oluşan basınca dayanmalı, aynı zamanda fanların çalışmasından kaynaklanan titreşimi de önlemelidir.

Çeşitli odalarda dağıtılmış hava girişi ve akışı olması durumunda, muhafazaya bağlayın hava kanalı sistemi. Akışları dağıtmak için vanalar ve damperler ile donatılmıştır.

Hava kanalı yoksa, hava akışını dağıtmak için odanın yan tarafındaki besleme açıklığına bir ızgara veya difüzör monte edilir. Kuşların, büyük böceklerin ve döküntülerin havalandırma sistemine girmesini önlemek için sokak tarafındaki giriş açıklığına harici tip hava giriş ızgarası monte edilmiştir.

Hava hareketi, eksenel veya merkezkaç etkili iki fan tarafından sağlanır. Reküperatör varlığında, bu ünitenin yarattığı aerodinamik direnç nedeniyle yeterli hacimde doğal hava sirkülasyonu mümkün değildir.

Bir reküperatörün varlığı, her iki akışın girişine ince filtrelerin kurulmasını içerir. Bu, ince ısı eşanjörü kanallarının toz ve yağ birikintileriyle tıkanma yoğunluğunu azaltmak için gereklidir. Aksi takdirde sistemin tam olarak çalışabilmesi için koruyucu bakım sıklığının arttırılması gerekecektir.

İnce filtreler periyodik olarak değiştirilmeli veya temizlenmelidir. Aksi halde hava akışına karşı direncin artması fanın arızalanmasına neden olacaktır.

Bir veya daha fazla geri kazanıcı, besleme ve egzoz cihazının ana hacmini kaplar. Yapının ortasına monte edilirler.

Bölge için tipik olan şiddetli donlar ve geri kazanım cihazının dış havayı ısıtmak için yetersiz verimliliği durumunda, ek olarak bir ısıtıcı da kurabilirsiniz. Ayrıca gerekirse odada uygun bir mikro iklim oluşturmak için bir nemlendirici, iyonlaştırıcı ve diğer cihazlar kurulur.

Modern modeller bir elektronik kontrol ünitesi içerir. Karmaşık modifikasyonlar, hava ortamının fiziksel parametrelerine bağlı olarak çalışma modlarını programlamak için işlevlere sahiptir. Dış paneller, her türlü iç mekana iyi uyum sağlayabilecekleri için çekici bir görünüme sahiptir.

Yoğuşma sorununun çözülmesi

Odadan gelen havanın soğutulması, nemin açığa çıkması ve yoğuşma oluşumu için ön koşulları oluşturur. Debinin yüksek olması durumunda büyük bir kısmı reküperatörde birikmeye vakit bulamaz ve dışarı çıkar.Yavaş hava hareketi ile suyun önemli bir kısmı cihazın içinde kalır. Bu nedenle nemin muhafazanın dışında toplanıp uzaklaştırılmasını sağlamak gerekir. besleme ve egzoz sistemi.

Yoğuşma suyunun toplanması ve boşaltılması için temel bir cihaz, ısı eşanjörünün altında, boşaltma deliğine doğru eğimli bir tepsidir.

Nem kapalı bir kaba alınır. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda çıkış kanallarının donmasını önlemek için yalnızca iç mekana yerleştirilir. Reküperatörlü sistemler kullanıldığında alınan su hacminin güvenilir bir şekilde hesaplanması için bir algoritma yoktur, bu nedenle deneysel olarak belirlenir.

Su, insan teri, koku vb. gibi birçok kirleticiyi emdiğinden, yoğuşmanın havayı nemlendirmek için yeniden kullanılması istenmez.

Banyo ve mutfaktan ayrı bir egzoz sistemi düzenleyerek yoğuşma hacmini önemli ölçüde azaltabilir ve oluşumundan kaynaklanan sorunları önleyebilirsiniz. Bu odalarda hava en yüksek neme sahiptir. Birden fazla egzoz sistemi varsa, teknik ve yerleşim alanları arasındaki hava değişimi çek valfler takılarak sınırlandırılmalıdır.

Egzoz havası akışı, reküperatörün içindeki negatif sıcaklıklara soğutulursa, yoğuşma suyu buza dönüşür, bu da akışın açık kesitinde bir azalmaya ve bunun sonucunda hacimde bir azalmaya veya havalandırmanın tamamen durmasına neden olur.

Reküperatörün periyodik veya bir kerelik buzunu çözmek için, besleme havasının hareketi için bir bypass kanalı olan bir bypass kurulur. Bir akış cihazı atladığında, ısı transferi durur, ısı eşanjörü ısınır ve buz sıvı hale geçer. Su, yoğuşma suyu toplama tankına akar veya dışarıda buharlaşır.

Baypas cihazının prensibi basittir, bu nedenle buz oluşumu riski varsa, geri kazanım cihazının başka yollarla ısıtılması karmaşık ve zaman alıcı olduğundan böyle bir çözümün sağlanması tavsiye edilir.

Akış bypasstan geçtiğinde, besleme havası reküperatörden ısıtılmaz. Bu nedenle bu mod etkinleştirildiğinde ısıtıcının otomatik olarak açılması gerekir.

Çeşitli geri kazanıcı türlerinin özellikleri

Soğuk ve ısıtılmış hava akışları arasında ısı alışverişini gerçekleştirmek için yapısal olarak farklı birkaç seçenek vardır. Her birinin, her bir geri kazanıcı tipinin ana amacını belirleyen kendine özgü özellikleri vardır.

Plaka çapraz akışlı geri kazanım cihazı

Plaka reküperatörünün tasarımı, aralarında farklı sıcaklıklardaki akışların geçişini 90 derecelik bir açıyla değiştirecek şekilde dönüşümlü olarak bağlanan ince duvarlı panellere dayanmaktadır. Bu modelin modifikasyonlarından biri, hava geçişi için kanatlı kanallara sahip bir cihazdır. Daha yüksek ısı transfer katsayısına sahiptir.

Plakaların içinden sıcak ve soğuk hava akışının dönüşümlü geçişi, plakaların kenarlarının bükülmesi ve bağlantı noktalarının polyester reçine ile kapatılmasıyla gerçekleştirilir.

Isı değişim panelleri çeşitli malzemelerden yapılabilir:

• bakır, pirinç ve alüminyum bazlı alaşımlar iyi ısı iletkenliğine sahiptir ve paslanmaya karşı duyarlı değildir;
• yüksek termal iletkenlik katsayısına ve düşük ağırlığa sahip hidrofobik bir polimer malzemeden yapılmış plastik;
• higroskopik selüloz, yoğuşmanın plakadan geçip odaya geri dönmesine izin verir.

Dezavantajı düşük sıcaklıklarda yoğuşma oluşma olasılığıdır.Plakalar arasındaki mesafenin küçük olması nedeniyle nem veya buz, aerodinamik direnci önemli ölçüde artırır. Donma durumunda plakaları ısıtmak için gelen hava akışını engellemek gerekir.

Plaka geri kazanım cihazlarının avantajları aşağıdaki gibidir:

• düşük maliyetli;
• uzun servis ömrü;
• önleyici bakım ile uygulama kolaylığı arasındaki sürenin uzun olması;
• küçük boyutlar ve ağırlık.

Bu tür geri kazanıcı en çok konut ve ofis binaları için yaygındır. Ayrıca bazı teknolojik işlemlerde, örneğin fırınların çalışması sırasında yakıt yanmasını optimize etmek için de kullanılır.

Tambur veya döner tip

Döner reküperatörün çalışma prensibi, içinde yüksek ısı kapasitesine sahip oluklu metal katmanların bulunduğu bir ısı eşanjörünün dönüşüne dayanır. Dışarı çıkan akışla etkileşimin bir sonucu olarak tambur sektörü ısıtılır ve bu da daha sonra gelen havaya ısı verir.

Döner reküperatörün ince gözenekli ısı eşanjörü tıkanmaya karşı hassastır, bu nedenle ince filtrelerin kaliteli çalışmasına özellikle dikkat etmeniz gerekir.

Döner reküperatörlerin avantajları aşağıdaki gibidir:

• rakip türlere kıyasla oldukça yüksek verimlilik;
• tambur üzerinde yoğuşma şeklinde kalan ve gelen kuru hava ile temas ettiğinde buharlaşan büyük miktarda nemin geri dönüşü.

Bu tip reküperatör, apartman veya yazlık havalandırma için konut binalarında daha az kullanılır. Genellikle büyük kazan dairelerinde ısıyı fırınlara geri döndürmek için veya büyük endüstriyel veya ticari tesisler için kullanılır.

Ancak bu tür cihazların önemli dezavantajları vardır:

• sürekli bakım gerektiren, bir elektrik motoru, tambur ve kayış tahriki de dahil olmak üzere hareketli parçalara sahip nispeten karmaşık bir tasarım;
• artan gürültü seviyesi.

Bazen bu tip cihazlar için “reküperatör” den daha doğru olan “rejeneratif ısı eşanjörü” terimiyle karşılaşabilirsiniz. Gerçek şu ki, tamburun yapı gövdesine gevşek oturması nedeniyle egzoz havasının küçük bir kısmı geri dönüyor.

Bu, bu tür cihazların kullanılmasına ek kısıtlamalar getirir. Örneğin sobalardan çıkan kirli hava soğutucu olarak kullanılamaz.

Tüp ve muhafaza sistemi

Boru tipi bir reküperatör, içinden dış hava akışının olduğu, yalıtılmış bir mahfaza içine yerleştirilmiş, küçük çaplı ince duvarlı tüplerden oluşan bir sistemden oluşur. Muhafaza, gelen akışı ısıtan sıcak havayı odadan uzaklaştırır.

Yoğuşmayı onlardan çıkarmak mümkün olmadığından, sıcak hava bir tüp sistemi aracılığıyla değil, mahfaza yoluyla boşaltılmalıdır.

Borulu reküperatörlerin ana avantajları şunlardır:

• soğutucunun ve gelen havanın ters akım hareketi prensibi nedeniyle yüksek verimlilik;
• tasarımın basitliği ve hareketli parçaların bulunmaması, düşük gürültü seviyeleri sağlar ve nadiren bakım gerektirir;
• uzun servis ömrü;
• Tüm kurtarma cihazları türleri arasında en küçük kesit.

Bu tür cihazların tüplerinde hafif alaşımlı metal veya daha az yaygın olarak polimer kullanılır. Bu malzemeler higroskopik değildir, bu nedenle akış sıcaklıklarında önemli bir fark olması durumunda, mahfazada yoğun yoğuşma oluşabilir ve bu da çıkarılması için yapıcı bir çözüm gerektirir.Diğer bir dezavantaj ise metal dolgunun küçük boyutlarına rağmen önemli bir ağırlığa sahip olmasıdır.

Boru şeklindeki bir reküperatörün tasarımının basitliği, bu tür bir cihazı kendi kendine üretim için popüler hale getirir. Hava kanalları için poliüretan köpük kabukla yalıtılmış plastik borular genellikle dış kasa olarak kullanılır.

Ara soğutuculu cihaz

Bazen besleme ve egzoz hava kanalları birbirinden belli bir mesafede bulunur. Bu durum, binanın teknolojik özelliklerinden veya hava akışlarının güvenilir bir şekilde ayrılmasına yönelik sıhhi gereksinimlerden kaynaklanabilir.

Bu durumda, yalıtımlı bir boru hattı aracılığıyla hava kanalları arasında dolaşan bir ara soğutucu kullanılır. Sirkülasyonu operasyonla sağlanan termal enerjinin aktarımı için bir araç olarak su veya bir su-glikol çözeltisi kullanılır. Isı pompası.

Ara soğutuculu bir geri kazanım cihazı, geniş alanlı tesisler için kullanımı ekonomik olarak haklı olan hacimli ve pahalı bir cihazdır.

Başka tipte bir geri kazanıcı kullanmak mümkünse, aşağıdaki önemli dezavantajlara sahip olduğundan, ara soğutuculu bir sistemi kullanmamak daha iyidir:

• diğer cihaz türlerine kıyasla düşük verimlilik, bu nedenle bu tür cihazlar düşük hava akışına sahip küçük odalar için kullanılmaz;
• tüm sistemin önemli hacmi ve ağırlığı;
• sıvıyı sirküle etmek için ilave bir elektrikli pompaya duyulan ihtiyaç;
• pompadan gelen gürültünün artması.

Isı değişim sıvısının zorla sirkülasyonu yerine, freon gibi düşük kaynama noktasına sahip bir ortam kullanıldığında bu sistemin bir modifikasyonu vardır.Bu durumda, kontur boyunca hareket doğal olarak mümkündür, ancak yalnızca besleme havası kanalının egzoz havası kanalının üzerinde bulunması durumunda.

Böyle bir sistem ek enerji maliyeti gerektirmez, yalnızca önemli sıcaklık farkı olduğunda ısıtma amaçlı çalışır. Ek olarak, gerekli basıncı veya belirli bir kimyasal bileşimi oluşturarak elde edilebilecek, ısı değişim sıvısının toplanma durumunun değiştiği noktaya ince ayar yapmak gerekir.

Ana teknik parametreler

Havalandırma sisteminin gerekli performansını ve reküperatörün ısı değişim verimliliğini bilerek, belirli iklim koşullarında bir odanın hava ısıtılmasındaki tasarrufunu hesaplamak kolaydır. Potansiyel faydaları, sistemin satın alma ve bakım maliyetleriyle karşılaştırarak, bir reküperatör veya standart bir hava ısıtıcısı arasında makul bir seçim yapabilirsiniz.

Ekipman üreticileri genellikle benzer işlevselliğe sahip havalandırma ünitelerinin hava değişim hacmi açısından farklılık gösterdiği bir model serisi sunar. Konutlar için bu parametre Tablo 9.1'e göre hesaplanmalıdır. SP 54.13330.2016

Yeterlik

Bir reküperatörün verimliliği, aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanan ısı transferinin verimliliği olarak anlaşılmaktadır:

K = (T_P - T_N) / (T_V - T_N)

Burada:

• T_P – odaya giren havanın sıcaklığı;
• T_N – dış hava sıcaklığı;
• T_V – oda hava sıcaklığı.

Standartta maksimum verimlilik değeri hava akış hızı ve cihazın teknik dokümantasyonunda belirli bir sıcaklık rejimi belirtilmiştir. Gerçek rakamı biraz daha az olacak.

Plakalı veya boru şeklinde bir reküperatörün kendi kendine üretilmesi durumunda, maksimum ısı transfer verimliliği elde etmek için aşağıdaki kurallara uymanız gerekir:

• En iyi ısı transferi, karşı akışlı cihazlarla, ardından çapraz akışlı cihazlarla ve en az da her iki akışın tek yönlü hareketi ile sağlanır.
• Isı transferinin yoğunluğu, akışı ayıran duvarların malzemesine ve kalınlığına ve ayrıca cihaz içindeki havanın süresine bağlıdır.

Reküperatörün verimliliğini bilerek, farklı dış ve iç hava sıcaklıklarında enerji verimliliğini hesaplayabilirsiniz:

E (W) = 0,36 x P x K x (T_V - T_N)

nerede P (m³/saat) – hava akışı.

Reküperatörün verimliliğinin parasal açıdan hesaplanması ve toplam 270 m2 alana sahip iki katlı bir kır evi için satın alma ve kurulum maliyetleriyle karşılaştırılması, böyle bir sistemin kurulumunun fizibilitesini göstermektedir.

Yüksek verimli reküperatörlerin maliyeti oldukça yüksektir, karmaşık bir tasarıma ve önemli boyutlara sahiptirler. Bazen, gelen havanın sırayla geçmesini sağlayacak daha basit birkaç cihaz kurarak bu sorunları aşabilirsiniz.

Havalandırma sistemi performansı

İçinden geçen havanın hacmi, fanın gücüne ve aerodinamik direnç oluşturan ana bileşenlere bağlı olan statik basınç tarafından belirlenir. Kural olarak, matematiksel modelin karmaşıklığı nedeniyle kesin hesaplaması imkansızdır, bu nedenle standart monoblok yapılar için deneysel çalışmalar yapılır ve bireysel cihazlar için bileşenler seçilir.

Fan gücü, teknik belgelerde önerilen akış hızı veya birim zaman başına cihaz tarafından geçirilen hava hacmi olarak belirtilen, her tür kurulu ısı eşanjörünün verimi dikkate alınarak seçilmelidir. Kural olarak, cihazın içindeki izin verilen hava hızı 2 m/s'yi aşmaz.

Aksi takdirde, yüksek hızlarda, geri kazanım cihazının dar elemanlarında aerodinamik dirençte keskin bir artış meydana gelir. Bu, gereksiz enerji maliyetlerine, dış havanın etkili şekilde ısıtılmamasına ve fan ömrünün kısalmasına neden olur.

Çeşitli yüksek performanslı reküperatör modelleri için basınç kaybı ve hava akış hızı grafiği, dirençte doğrusal olmayan bir artış göstermektedir; bu nedenle, cihazın teknik belgelerinde belirtilen önerilen hava değişim hacmi gereksinimlerine uymak gerekir.

Hava akışının yönünü değiştirmek ek aerodinamik sürükleme yaratır. Bu nedenle, bir iç hava kanalının geometrisini modellerken, boru dönüş sayısının 90 derece kadar en aza indirilmesi arzu edilir. Hava difüzörleri de direnci arttırır, bu nedenle karmaşık desenlere sahip elemanların kullanılmaması tavsiye edilir.

Kirli filtreler ve ızgaralar akışa önemli ölçüde müdahale ettiğinden periyodik olarak temizlenmeleri veya değiştirilmeleri gerekir. Tıkanmayı değerlendirmenin etkili bir yolu, filtreden önceki ve sonraki alanlardaki basınç düşüşünü izleyen sensörler kurmaktır.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Döner ve plakalı reküperatörün çalışma prensibi:

Plakalı bir reküperatörün verimliliğinin ölçülmesi:

Entegre reküperatörlü evsel ve endüstriyel havalandırma sistemleri, iç mekanda ısının korunmasında enerji verimliliğini kanıtlamıştır. Artık bu tür cihazların hem hazır hem de test edilmiş modeller şeklinde ve bireysel siparişlerde satışı ve kurulumu için birçok teklif var. Gerekli parametreleri hesaplayabilir ve kurulumu kendiniz gerçekleştirebilirsiniz.

Bilgileri okurken herhangi bir sorunuz varsa veya materyalimizde herhangi bir yanlışlık bulursanız, lütfen yorumlarınızı aşağıdaki blokta bırakın.