Значна частина енергоносіїв, що витрачаються в холодну пору року на обігрів будівель будь-якого призначення, використовується для нагріву вентиляційного повітря. При часто застосовується прямоточна схема роботи, при якій зовнішнє повітря перед подачею в приміщення нагрівається до потрібної температури, а витяжною просто викидається назовні разом з теплом. Це дуже неекономічно, правильне сучасне рішення з енергозбереження - це вентиляція з рекуперацією тепла.
Що таке рекуперація і навіщо вона потрібна?
При обігріві приватних будинків або квартир в зимовий період енергоносії витрачаються на такі цілі:
- Опалення приміщень. Через огороджувальні конструкції будівлі: покрівлю, підлоги, зовнішні стіни, вікна, постійно втрачається тепло. Завдання системи опалення - їх компенсувати, на це витрачається перша частина тепла котельні установки.
- У кожному приміщенні відбувається певний повітрообмін, його інтенсивність залежить від призначення цього приміщення. Припливне повітря з вулиці не може подаватися холодним, його потрібно нагріти, на що і йде друга, іноді більш значна частина теплової енергії.
У будівлях з природною вентиляцією навантаження по нагріванню припливу лягає на систему опалення. У разі примусової вентиляції застосовуються агрегати з підігрівом повітря, які для цього використовують електрику або гарячу воду - теплоносій, що нагрівається котельні установкою.
Приклад роботи примусової вентиляції
Кількість тепла на підігрів повітря порахувати неважко, для прикладу уявімо розрахунок витрати енергії на нагрів 1 м3 повітряної суміші від температури -20 ºС до +20 ºС:
- Q - кількість теплоти, кДж;
- с - теплоємність повітря питома, дорівнює 1.03 кДж / кг ° С;
- m - вага 1 м3 повітряної суміші, при температурі -20 ºС дорівнює 1.396 кг;
- Δt- різниця температур, в нашому прикладі дорівнює 40 ºС.
Q = 1.03 х 1.396 х 40 = 57.52 кДж або 20 Вт.
З огляду на, що на 1 газову плиту нормативними документами потрібно витрата 100 м3 / ч повітря, то тепла на його нагрівання знадобиться 2 кВт. Загальний підсумок по всіх приміщеннях будинку часто перевищує витрати на опалення, при цьому нагріте повітря просто викидається на вулицю витяжною вентиляційною системою. Таке неекономне використання енергоносіїв призводить до підвищених фінансових витрат. Щоб відбирати тепло у витяжного повітря, існує спеціальний теплообмінник - рекуператор, також званий утилізатором тепла.
Принцип дії і види утилізаторів тепла
Незалежно від виду рекуператора принцип роботи залишається незмінним: нагріті повітряні маси, що видаляються з приміщень, зустрічаються з потоком холодного зовнішнього повітря і віддають йому своє тепло.
Схема роботи рекуператора
Ефективність передачі теплоти залежить від конструкції теплообмінника і матеріалів, з яких він виготовлений. Як правило, найдешевший рекуператор має ефективність порядку 50%. Для прямого обміну теплом утилізатори типу «повітря - повітря» бувають двох видів:
- Найбільш поширені - рекуператори пластинчастого типу, в яких потоки йдуть під кутом в 90º один до одного, при цьому вони абсолютно розділені.
- Обертові роторні утилізатори тепла.
Вироби першого типу найбільш часто застосовуються для вентиляції з рекуперацією тепла, оскільки можуть виготовлятися різних розмірів під різні витрати повітря. Зазвичай представляють собою прямокутник або куб, кожна сторона якого служить для входу або виходу потоку.
Деякі моделі перехресних рекуператорів мають обвідний канал для роботи в літній час, коли підігрів не потрібно. Тоді потік за допомогою заслінки направляється в цей канал і не протікає через стільники апарату. Така функція корисна в перехідний і літній період, коли температура на вулиці вище, ніж в приміщеннях, і додатковий нагрів зовнішнього повітря не потрібно.
При наявності в будинку кондиціонера або секції охолодження припливні установки з рекуператором приносять значну економію і влітку. Тоді відбувається зворотний процес: холодний потік з приміщення відбирає тепло гарячого повітря та витрати енергії на його подальше охолодження значно знижуються.
Недоліками цього виду виробів є їх чимала вартість, а також обов'язкове обслуговування (чистка) для збереження необхідної теплопровідності. Повітряні потоки, що проходять через перехресний утилізатор тепла, повинні обов'язково очищатися у фільтрах, потрапляння пилу і бруду всередину вироби треба звести до мінімуму.
Виробники роторних рекуператорів декларують їх ефективність на рівні до 90%. Насправді вона все ж вище, ніж у пластинчастих і становить 70-75%.
Виріб має циліндричну форму і постійно обертається. Принцип дії такий: гарячий потік, проходячи крізь циліндричний утилізатор, нагріває його. Через обертання нагріта частина тут же потрапляє в струмінь холодного повітря, віддаючи йому отримане тепло, після чого процес повторюється і відбувається безперервно.
Подібні припливно-витяжні установки з рекуперацією тепла рідко застосовуються в приватних будинках, так як в силу своєї конструкції теплообмінник має пристойні розміри. Найчастіше роторний утилізатор знаходить застосування на промислових об'єктах, оскільки здатний ефективно працювати з великими витратами повітря. Вартість його вище, ніж у пластинчастого рекуператора, крім цього, що обертається утилізатор не зможе функціонувати без електроенергії. Ще один недолік - неповне поділ потоків через наявність обертається в зоні повітряних потоків. В результаті свіжий приплив може містити до 5% забрудненого витяжного повітря.
висновок
Сучасна приточно-витяжна вентиляція будівель повинна відповідати вимогам до економного використання енергоносіїв. Обігрівати атмосферу витяжним повітрям стає невигідно, тому рекуперація тепла стає все більш актуальною. Допомагає вона і влітку, оскільки виробництво холоду - процес ще більш дорогий.
Рекомендуємо:
