Admisión aire fresco en la época fría conlleva la necesidad de calentarlo para asegurar el correcto microclima del local. Para minimizar los costos de energía, se puede utilizar ventilación de suministro y extracción con recuperación de calor.
Comprender los principios de su funcionamiento le permitirá reducir de manera más efectiva la pérdida de calor manteniendo un volumen suficiente de aire reemplazado. Intentemos comprender este problema.
En el período otoño-primavera, al ventilar habitaciones, un problema grave es la gran diferencia de temperatura entre el aire entrante y el interior. La corriente fría desciende rápidamente y crea un microclima desfavorable en edificios residenciales, oficinas y producción, o un gradiente vertical de temperatura inaceptable en un almacén.
Una solución común al problema es la integración en la ventilación de suministro, a través de la cual se calienta el flujo. Un sistema de este tipo requiere un consumo de energía, mientras que un volumen importante de aire caliente que se escapa al exterior provoca una importante pérdida de calor.
La salida de aire al exterior con vapor intenso sirve como indicador de una importante pérdida de calor, que puede utilizarse para calentar el flujo entrante.
Si los canales de entrada y salida de aire están ubicados cerca, entonces es posible transferir parcialmente el calor del flujo saliente al entrante. Esto reducirá el consumo de energía del calentador o lo eliminará por completo. Un dispositivo para asegurar el intercambio de calor entre flujos de gas de diferentes temperaturas se llama recuperador.
EN tiempo cálido En los años en que la temperatura del aire exterior es significativamente más alta que la temperatura ambiente, se puede utilizar un recuperador para enfriar el flujo entrante.
La estructura interna de los sistemas de ventilación de suministro y extracción es bastante simple, por lo que es posible comprarlos e instalarlos usted mismo elemento por elemento. Si el montaje o la autoinstalación le resulta difícil, puede adquirir soluciones listas para usar en forma de monobloque estándar o estructuras prefabricadas individuales bajo pedido.
Un dispositivo elemental para recoger y descargar condensado es una bandeja ubicada debajo del intercambiador de calor con una pendiente hacia el orificio de drenaje.
La humedad se elimina en un recipiente cerrado. Se coloca únicamente en el interior para evitar la congelación de los canales de salida a temperaturas bajo cero. No existe un algoritmo para calcular de forma fiable el volumen de agua recibida cuando se utilizan sistemas con recuperador, por lo que se determina experimentalmente.
La reutilización del condensado para la humidificación del aire no es deseable, ya que el agua absorbe muchos contaminantes como el sudor humano, los olores, etc.
Puede reducir significativamente el volumen de condensación y evitar problemas asociados con su aparición organizando un sistema de escape separado del baño y la cocina. Es en estas habitaciones donde el aire tiene mayor humedad. Si hay varios sistemas de escape El intercambio de aire entre las zonas técnicas y residenciales debe limitarse mediante una instalación. revisar válvulas.
Si el flujo de aire de escape se enfría a temperaturas negativas dentro del recuperador, el condensado se convierte en hielo, lo que provoca una reducción en la sección transversal abierta del flujo y, como consecuencia, una disminución del volumen o el cese total de la ventilación.
Para la descongelación periódica o única del recuperador, se instala un bypass: un canal de bypass para el movimiento del aire de suministro. Cuando un flujo pasa por alto el dispositivo, la transferencia de calor se detiene, el intercambiador de calor se calienta y el hielo pasa al estado líquido. El agua fluye hacia el depósito de recogida de condensado o se evapora en el exterior.
El principio del dispositivo de derivación es simple, por lo que si existe riesgo de formación de hielo, es aconsejable prever dicha solución, ya que calentar el recuperador por otros medios es complejo y requiere mucho tiempo.
Cuando el flujo pasa a través del bypass, no se calienta el aire suministrado a través del recuperador. Por lo tanto, cuando se activa este modo, el calentador debe encenderse automáticamente.
Existen varias opciones estructuralmente diferentes para implementar el intercambio de calor entre flujos de aire frío y caliente. Cada uno de ellos tiene sus propias características distintivas, que determinan el objetivo principal de cada tipo de recuperador.
El diseño del recuperador de placas se basa en paneles de paredes delgadas, conectados alternativamente de tal manera que se alterna el paso de flujos de diferentes temperaturas entre ellos en un ángulo de 90 grados. Una de las modificaciones de este modelo es un dispositivo con canales con aletas para el paso del aire. Tiene un mayor coeficiente de transferencia de calor.
El paso alternativo del flujo de aire caliente y frío a través de las placas se realiza doblando los bordes de las placas y sellando las juntas con resina de poliéster.
Los paneles de intercambio de calor pueden estar fabricados de varios materiales:
La desventaja es la posibilidad de que se forme condensación a bajas temperaturas. Debido a la pequeña distancia entre las placas, la humedad o el hielo aumentan significativamente la resistencia aerodinámica. En caso de congelación, es necesario bloquear el flujo de aire entrante para calentar las placas.
Las ventajas de los recuperadores de placas son las siguientes:
Este tipo de recuperador es más común para locales residenciales y de oficinas. También se utiliza en algunos procesos tecnológicos, por ejemplo, para optimizar la combustión de combustible durante el funcionamiento de los hornos.
El principio de funcionamiento de un recuperador rotativo se basa en la rotación de un intercambiador de calor, en cuyo interior se encuentran capas de metal corrugado con alta capacidad calorífica. Como resultado de la interacción con el flujo saliente, se calienta el sector del tambor, que posteriormente desprende calor al aire entrante.
El intercambiador de calor de malla fina de un recuperador rotativo es susceptible a obstrucción, por lo que se debe prestar especial atención al funcionamiento de calidad de los filtros finos.
Las ventajas de los recuperadores rotativos son las siguientes:
Este tipo de recuperador se utiliza con menos frecuencia en edificios residenciales para ventilación de apartamentos o cabañas. A menudo se utiliza en grandes salas de calderas para devolver el calor a los hornos o en grandes locales industriales o comerciales.
Sin embargo, este tipo de dispositivo tiene importantes desventajas:
A veces, para dispositivos de este tipo se puede encontrar el término "intercambiador de calor regenerativo", que es más correcto que "recuperador". El hecho es que una pequeña parte del aire de escape regresa debido al ajuste flojo del tambor al cuerpo de la estructura.
Esto impone restricciones adicionales a la posibilidad de utilizar dispositivos de este tipo. Por ejemplo, el aire contaminado de las estufas no se puede utilizar como refrigerante.
Un recuperador de tipo tubular consta de un sistema de tubos de paredes delgadas y pequeño diámetro ubicados en una carcasa aislada, a través de la cual ingresa aire exterior. La carcasa elimina el aire caliente de la habitación, que calienta el flujo entrante.
El aire caliente debe evacuarse a través de la carcasa y no a través de un sistema de tuberías, ya que es imposible eliminar el condensado de ellas.
Las principales ventajas de los recuperadores tubulares son las siguientes:
Los tubos para este tipo de dispositivo utilizan metal de aleación ligera o, con menos frecuencia, polímero. Estos materiales no son higroscópicos, por lo que con una diferencia significativa en las temperaturas de flujo se puede formar una intensa condensación en la carcasa, lo que requiere una solución constructiva para su eliminación. Otra desventaja es que el relleno metálico tiene un peso considerable, a pesar de sus pequeñas dimensiones.
La simplicidad del diseño de un recuperador tubular hace que este tipo de dispositivo sea popular para la autoproducción. Como carcasa exterior se suelen utilizar tubos de plástico para conductos de aire, aislados con una carcasa de espuma de poliuretano.
A veces, los conductos de aire de suministro y escape están ubicados a cierta distancia entre sí. Esta situación puede surgir debido a características tecnológicas requisitos sanitarios o de construcción para una separación fiable de los flujos de aire.
En este caso, se utiliza un refrigerante intermedio que circula entre los conductos de aire a través de una tubería aislada. Como medio para transferir energía térmica se utiliza agua o una solución de agua y glicol, cuya circulación está garantizada durante el funcionamiento.
Un recuperador con refrigerante intermedio es un dispositivo voluminoso y costoso, cuyo uso está económicamente justificado en locales con grandes superficies.
Si es posible utilizar otro tipo de recuperador, entonces es mejor no utilizar un sistema con refrigerante intermedio, ya que tiene las siguientes desventajas importantes:
Existe una modificación de este sistema cuando, en lugar de la circulación forzada del fluido intercambiador de calor, se utiliza un medio de bajo punto de ebullición, como el freón. En este caso, el movimiento a lo largo del contorno es posible de forma natural, pero solo si el conducto de suministro de aire está ubicado encima del conducto de aire de escape.
Un sistema de este tipo no requiere costes energéticos adicionales, sino que funciona para calentar solo cuando hay una diferencia de temperatura significativa. Además, es necesario ajustar el punto de cambio en el estado de agregación del fluido intercambiador de calor, lo que se puede lograr creando la presión requerida o una determinada composición química.
Conociendo el rendimiento requerido del sistema de ventilación y la eficiencia del intercambio de calor del recuperador, es fácil calcular el ahorro en calefacción de aire para una habitación en condiciones climáticas específicas. Al comparar los beneficios potenciales con los costos de compra y mantenimiento del sistema, puede elegir razonablemente un recuperador o un calentador de aire estándar.
Los fabricantes de equipos suelen ofrecer una línea de modelos en la que las unidades de ventilación con funcionalidad similar difieren en el volumen de intercambio de aire. Para locales residenciales, este parámetro debe calcularse de acuerdo con la Tabla 9.1. SP 54.13330.2016
Se entiende por eficiencia de un recuperador la eficiencia de transferencia de calor, la cual se calcula mediante la siguiente fórmula:
K = (T p – T n) / (T v – T n)
Donde:
El valor máximo de eficiencia en condiciones de temperatura estándar y determinadas se indica en la documentación técnica del dispositivo. Su cifra real será ligeramente menor.
En el caso de la autofabricación de un recuperador de placas o tubular, para lograr la máxima eficiencia de transferencia de calor, se deben seguir las siguientes reglas:
E (W) = 0,36 x P x K x (T en - T n)
donde P (m 3 / hora) – flujo de aire.
El cálculo de la eficiencia del recuperador en términos monetarios y la comparación con los costos de adquisición e instalación para una cabaña de dos pisos con un área total de 270 m2 muestra la viabilidad de instalar dicho sistema.
Costo de recuperadores con alta eficiencia lo suficientemente grande que tienen diseño complejo y tamaño significativo. A veces puedes solucionar estos problemas instalando algunos más dispositivos simples para que el aire entrante los atraviese sucesivamente.
El volumen de aire que pasa está determinado por la presión estática, que depende de la potencia del ventilador y de los componentes principales que crean resistencia aerodinámica. Como regla general, su cálculo exacto es imposible debido a la complejidad del modelo matemático, por lo tanto, para estructuras monobloque típicas, Estudios experimentales, y para dispositivos individuales, se seleccionan componentes.
La potencia del ventilador debe seleccionarse teniendo en cuenta el rendimiento de los intercambiadores de calor instalados de cualquier tipo, que se indica en la documentación técnica como el caudal recomendado o el volumen de aire que pasa por el dispositivo por unidad de tiempo. Generalmente, velocidad permitida el aire dentro del dispositivo no supera los 2 m/s.
De lo contrario, a altas velocidades, se produce un fuerte aumento de la resistencia aerodinámica en los elementos estrechos del recuperador. Eso lleva a costos innecesarios electricidad, calentamiento ineficaz del aire exterior y vida útil reducida de los ventiladores.
El gráfico de pérdida de presión versus caudal de aire para varios modelos de recuperadores de alto rendimiento muestra un aumento no lineal en la resistencia, por lo que es necesario cumplir con los requisitos para el volumen de intercambio de aire recomendado especificado en la documentación técnica del dispositivo.
Cambiar la dirección del flujo de aire crea una resistencia aerodinámica adicional. Por lo tanto, al modelar la geometría de un conducto de aire interior, es deseable minimizar el número de vueltas de tubería en 90 grados. Los difusores de aire también aumentan la resistencia, por lo que es recomendable no utilizar elementos con patrones complejos.
Los filtros y rejillas sucios crean una interferencia significativa con el flujo, por lo que deben limpiarse o reemplazarse periódicamente. Uno de formas efectivas La evaluación de obstrucción es la instalación de sensores que monitorean la caída de presión en las áreas antes y después del filtro.
Principio de funcionamiento del recuperador rotativo y de placas:
Medición de la eficiencia de un recuperador tipo placa:
Hogar y sistemas industriales Los sistemas de ventilación con recuperador integrado han demostrado su eficiencia energética a la hora de retener el calor en interiores. Ahora existen muchas ofertas para la venta e instalación de dichos dispositivos, tanto en forma de modelos listos como probados, y orden individual. Puede calcular los parámetros necesarios y realizar la instalación usted mismo.
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Las unidades de ventilación de suministro y extracción con recuperación de calor aparecieron hace relativamente poco tiempo, pero rápidamente ganaron popularidad y se convirtieron en un sistema bastante popular. Los dispositivos son capaces de ventilar completamente la habitación durante el período frío, manteniendo óptima régimen de temperatura aire entrante.
Cuando se utiliza ventilación de suministro y extracción en otoño. periodo de invierno A menudo surge la cuestión de mantener el calor en una habitación. El flujo de aire frío procedente de la ventilación se precipita hacia el suelo y contribuye a la creación de un microclima desfavorable. La forma más habitual de solucionar este problema es instalar un calefactor que caliente el flujo de aire frío de la calle antes de suministrarlo a la habitación. Sin embargo, este método consume bastante energía y no evita la pérdida de calor en la habitación.
La mejor solución al problema es el equipamiento. sistema de ventilación recuperador. Un recuperador es un dispositivo en el que los canales de suministro y salida de aire están ubicados muy cerca uno del otro. La unidad de recuperación permite la transferencia parcial de calor del aire que sale de la habitación al aire entrante. Gracias a la tecnología de intercambio de calor entre flujos de aire multidireccionales, es posible ahorrar hasta un 90% de electricidad, además, en verano, el dispositivo se puede utilizar para enfriar las masas de aire entrantes.
El recuperador de calor consta de una carcasa revestida con materiales aislantes del calor y del sonido y fabricada en chapa de acero. El cuerpo del dispositivo es bastante duradero y puede soportar cargas de peso y vibraciones. La carcasa tiene aberturas de entrada y salida, y el movimiento del aire a través del dispositivo está garantizado por dos ventiladores, generalmente de tipo axial o centrífugo. La necesidad de instalarlos se debe a una importante ralentización de la circulación natural del aire, provocada por la alta resistencia aerodinámica del recuperador. Para evitar la succión de hojas caídas, pequeños pájaros o restos mecánicos, se instala una rejilla de entrada de aire en la entrada ubicada del lado de la calle. La misma apertura, pero del lado de la habitación, también está equipada con una rejilla o difusor que distribuye uniformemente los flujos de aire. Al instalar sistemas ramificados, se montan conductos de aire en las aberturas.
Además, las entradas de ambos flujos están equipadas con filtros finos que protegen el sistema del polvo y las gotas de grasa. Esto evita que los canales del intercambiador de calor se obstruyan y prolonga significativamente la vida útil del equipo. Sin embargo, la instalación de filtros se complica por la necesidad de controlar constantemente su estado, limpiarlos y, si es necesario, reemplazarlos. De lo contrario, un filtro obstruido actuará como una barrera natural al flujo de aire, provocando que aumente la resistencia y que el ventilador se rompa.
Según el tipo de diseño, los filtros recuperadores pueden ser secos, húmedos o electrostáticos. La elección del modelo correcto depende de la potencia del dispositivo, las propiedades físicas y la composición química del aire de escape, así como de las preferencias personales del comprador.
Además de ventiladores y filtros, los recuperadores incluyen elementos calefactores, que pueden ser de agua o eléctricos. Cada calentador está equipado con un relé de temperatura y es capaz de encenderse automáticamente si el calor que sale de la casa no puede calentar el aire entrante. La potencia de los calentadores se selecciona estrictamente de acuerdo con el volumen de la habitación y el rendimiento operativo del sistema de ventilación. Sin embargo, en algunos dispositivos, los elementos calefactores solo protegen el intercambiador de calor de la congelación y no afectan la temperatura del aire entrante.
Los elementos calentadores de agua son más económicos. Esto se explica por el hecho de que el refrigerante que se mueve a lo largo de la bobina de cobre ingresa desde el sistema de calefacción de la casa. La bobina calienta las placas que, a su vez, desprenden calor al flujo de aire. Se presenta el sistema de regulación del calentador de agua. válvula de tres vías, abriendo y cerrando el suministro de agua, una válvula de mariposa que reduce o aumenta su velocidad y una unidad mezcladora que regula la temperatura. Los calentadores de agua se instalan en un sistema de conductos de aire con una sección transversal rectangular o cuadrada.
Los calentadores eléctricos a menudo se instalan en conductos de aire con redondo, y su elemento calefactor es una espiral. Para una correcta y trabajo eficiente Calentador en espiral, la velocidad del flujo de aire debe ser mayor o igual a 2 m/s, la temperatura del aire debe ser de 0 a 30 grados y la humedad de las masas que pasan no debe exceder el 80%. Todos los calentadores eléctricos están equipados con un temporizador de funcionamiento y un relé térmico que apaga el dispositivo si se sobrecalienta.
Además del conjunto estándar de elementos, a petición del consumidor, se instalan ionizadores de aire y humidificadores en los recuperadores, y los modelos más modernos están equipados con una centralita electrónica y una función de programación del modo de funcionamiento, en función de las condiciones externas e internas. . Los paneles de instrumentos tienen una apariencia estética, lo que permite que los intercambiadores de calor encajen perfectamente en el sistema de ventilación y no perturben la armonía de la habitación.
Para comprender mejor cómo funciona el sistema de recuperación, conviene consultar la traducción de la palabra "recuperador". Literalmente significa “devolución de lo usado”, en este contexto – intercambio de calor. En los sistemas de ventilación, el recuperador toma calor del aire que sale de la habitación y lo transfiere a los flujos de aire entrantes. La diferencia de temperatura entre chorros de aire multidireccionales puede alcanzar los 50 grados. En verano, el dispositivo funciona a la inversa y enfría el aire procedente de la calle hasta la temperatura de salida. En promedio, la eficiencia de los dispositivos es del 65%, lo que permite un uso racional de los recursos energéticos y importantes ahorros en electricidad.
En la práctica, el intercambio de calor en un recuperador se ve así: ventilación forzada impulsa un exceso de volumen de aire hacia la habitación, como resultado de lo cual las masas contaminadas se ven obligadas a abandonar la habitación a través del conducto de escape. Saliendo aire caliente pasa a través del intercambiador de calor, calentando las paredes de la estructura. Al mismo tiempo, hacia él se desplaza una corriente de aire frío que elimina el calor recibido por el intercambiador de calor sin mezclarse con los flujos de escape.
Sin embargo, enfriar el aire que sale de la habitación provoca la formación de condensación. Si los ventiladores funcionan bien, impartiendo alta velocidad a las masas de aire, el condensado no tiene tiempo de caer sobre las paredes del dispositivo y sale a la calle junto con la corriente de aire. Pero si la velocidad del aire no era lo suficientemente alta, entonces el agua comienza a acumularse dentro del dispositivo. Para estos fines, el diseño del recuperador incluye una bandeja, que se ubica ligeramente inclinada hacia el orificio de drenaje.
A través del orificio de drenaje, el agua ingresa a un tanque cerrado, que se instala en el costado de la habitación. Esto viene dictado por el hecho de que el agua acumulada puede congelar los canales de salida y el condensado no tendrá dónde drenar. No se recomienda utilizar agua recogida para humidificadores: el líquido puede contener un gran número de microorganismos patógenos y, por lo tanto, deben verterse al sistema de alcantarillado.
Sin embargo, si todavía se forma hielo debido a la condensación, se recomienda instalar equipamiento adicional– bypass. Este dispositivo tiene la forma de un canal de derivación a través del cual entrará el aire suministrado a la habitación. Como resultado, el intercambiador de calor no calienta los flujos entrantes, sino que gasta su calor exclusivamente en derretir el hielo. El aire entrante, a su vez, se calienta mediante un calentador que se enciende sincrónicamente con el bypass. Una vez que se ha derretido todo el hielo y se ha descargado el agua en el tanque de almacenamiento, se cierra el bypass y el recuperador comienza a funcionar normalmente.
Además de instalar un bypass, se utiliza celulosa higroscópica para combatir la formación de hielo. El material está ubicado en casetes especiales y absorbe la humedad antes de que tenga tiempo de condensarse. El vapor de humedad atraviesa la capa de celulosa y regresa a la habitación con el flujo entrante. Las ventajas de estos dispositivos son la instalación sencilla, la instalación opcional de un colector de condensado y tanque de almacenamiento. Además, la eficiencia operativa de los casetes recuperadores de celulosa no depende de Condiciones externas, y la eficiencia es más del 80%. Las desventajas incluyen la imposibilidad de utilizar en habitaciones con exceso de humedad y el alto costo de algunos modelos.
Mercado moderno equipo de ventilación presenta una amplia selección de recuperadores diferentes tipos, diferenciándose entre sí tanto en el diseño como en el método de intercambio de calor entre flujos.
Gracias a la amplia variedad de recuperadores presentados a los consumidores, elegir el modelo adecuado no será difícil. Además, cada tipo de dispositivo tiene su propia especialización y su ubicación de instalación recomendada. Entonces, al comprar un dispositivo para un apartamento o una casa privada, es mejor elegir un modelo de placa clásico con placas de aluminio. Dichos dispositivos no requieren mantenimiento, no requieren mantenimiento regular y tienen una larga vida útil.
Este modelo es perfecto para usar en un edificio de apartamentos. Esto se debe al bajo nivel de ruido durante su funcionamiento y a sus dimensiones compactas. Los modelos tubulares estándar también han demostrado su eficacia para uso privado: son pequeños y no hacen ruido. Sin embargo, el costo de dichos recuperadores es ligeramente mayor que el costo de los productos de placa, por lo que la elección del dispositivo depende de las capacidades financieras y las preferencias personales de los propietarios.
Al elegir un modelo para un taller de producción, un almacén de artículos no alimentarios o un estacionamiento subterráneo, se deben elegir dispositivos giratorios. Estos dispositivos tienen una gran potencia y un alto rendimiento, que es uno de los principales criterios para trabajar en grandes superficies. Los recuperadores con refrigerante intermedio también han demostrado su eficacia, pero debido a su baja eficiencia no tienen tanta demanda como las unidades de tambor.
Un factor importante a la hora de elegir un dispositivo es su precio. Si, lo mas opciones de presupuesto Los intercambiadores de calor de placas se pueden comprar por 27.000 rublos, mientras que una potente unidad de recuperación de calor rotativa con ventiladores adicionales y un sistema de filtración incorporado costará alrededor de 250.000 rublos.
Para no equivocarse al elegir un recuperador, se debe calcular la eficiencia y la eficiencia operativa del dispositivo. Para calcular la eficiencia, utilice la siguiente fórmula: K = (Tp – Tn) / (Tv – Tn), donde Tp denota la temperatura del flujo entrante, Tn – temperatura exterior y TV: temperatura ambiente. A continuación, debe comparar su valor con el indicador de eficiencia máxima posible del dispositivo comprado. Normalmente, este valor se indica en la ficha técnica del modelo u otra documentación adjunta. Sin embargo, al comparar la eficiencia deseada y la indicada en el pasaporte, conviene recordar que en realidad este coeficiente será ligeramente inferior al indicado en el documento.
Conociendo la eficiencia de un modelo en particular, se puede calcular su efectividad. Esto se puede hacer usando la siguiente fórmula: E (W) = 0,36xPxKx (Tv - Tn), donde P denotará el flujo de aire y se mide en m3/h. Una vez realizados todos los cálculos, conviene comparar los costos de compra de un recuperador con su eficiencia, convertidos en equivalente monetario. Si la compra se justifica, puede adquirir el dispositivo de forma segura. De lo contrario, vale la pena considerar métodos alternativos para calentar el aire entrante o instalar varios dispositivos más simples.
Al diseñar un dispositivo de forma independiente, se debe tener en cuenta que los dispositivos de contraflujo tienen la máxima eficiencia de transferencia de calor. Les siguen los conductos de flujo cruzado, y en último lugar se encuentran los conductos unidireccionales. Además, la intensidad del intercambio de calor depende directamente de la calidad del material, del grosor de las particiones divisorias y también de cuánto tiempo permanecerán las masas de aire dentro del dispositivo.
El montaje y la instalación de la unidad de recuperación se pueden realizar de forma independiente. lo mas vista sencilla dispositivo casero Es un recuperador coaxial. Para hacerlo, tome una tubería de alcantarillado de plástico de dos metros con una sección transversal de 16 cm y una corrugación de aire de aluminio de 4 m de largo, cuyo diámetro debe ser de 100 mm. en los extremos tubos grandes coloque adaptadores-divisores, con la ayuda de los cuales se conectará el dispositivo al conducto de aire, y coloque la corrugación en el interior, girándola en espiral. El recuperador está conectado al sistema de ventilación de tal manera que el aire caliente pasa a través de la corrugación y el aire frío pasa a través de un tubo de plástico.
Como resultado de este diseño, no se produce la mezcla de flujos y el aire de la calle tiene tiempo de calentarse mientras se mueve dentro de la tubería. Para mejorar el rendimiento del dispositivo, puede combinarlo con un intercambiador de calor de suelo. Durante las pruebas, dicho recuperador da buenos resultados. Así, con una temperatura exterior de -7 grados y una temperatura interior de 24 grados, la productividad del dispositivo fue de unos 270 metros cúbicos por hora y la temperatura del aire entrante correspondió a 19 grados. costo promedio modelo casero– 5 mil rublos.
Al fabricar e instalar un recuperador usted mismo, debe recordarse que cuanto más largo sea el intercambiador de calor, mayor será la eficiencia de la instalación. Por lo tanto, los artesanos experimentados recomiendan ensamblar un recuperador a partir de cuatro secciones de 2 m cada una, habiendo realizado un aislamiento térmico preliminar de todas las tuberías. El problema del drenaje de condensado se puede resolver instalando un accesorio para drenar el agua y colocando el dispositivo en un ángulo ligeramente inclinado.
La recirculación de aire en los sistemas de ventilación es la mezcla de una cierta cantidad de aire de escape (escape) con el flujo de aire de suministro. Gracias a esto se consigue una reducción de los costes energéticos para calentar aire fresco en invierno.
Esquema de ventilación de suministro y extracción con recuperación y recirculación,
donde L es el flujo de aire, T es la temperatura.
Recuperación de calor en ventilación.- este es un método para transferir energía térmica del flujo de aire de escape al flujo de aire de suministro. La recuperación se utiliza cuando hay una diferencia de temperatura entre el aire de escape y el de suministro para aumentar la temperatura del aire fresco. Este proceso no implica la mezcla de flujos de aire; el proceso de transferencia de calor se produce a través de cualquier material.
Temperatura y movimiento del aire en el recuperador.
Los dispositivos que realizan recuperación de calor se denominan recuperadores de calor. Vienen en dos tipos:
Intercambiadores-recuperadores de calor- transmiten el flujo de calor a través de la pared. Se encuentran con mayor frecuencia en instalaciones de sistemas de ventilación de suministro y extracción.
En el primer ciclo, que son calentados por el aire de escape, en el segundo se enfrían, cediendo calor al aire de impulsión.
Un sistema de ventilación de suministro y extracción con recuperación es la forma más común de utilizar la recuperación de calor. El elemento principal de este sistema es la unidad de suministro y escape, que incluye un recuperador. El dispositivo de la unidad de suministro de aire con recuperador permite transferir hasta el 80-90% del calor al aire calentado, lo que reduce significativamente la potencia del calentador en el que se calienta el aire de suministro en caso de escasez. flujo de calor del recuperador.
La principal diferencia entre recuperación y recirculación es la ausencia de mezcla de aire del interior al exterior. La recuperación de calor es aplicable en la mayoría de los casos, mientras que la recirculación tiene una serie de limitaciones que se especifican en los documentos reglamentarios.
SNiP 41-01-2003 no permite el reabastecimiento de aire (recirculación) en las siguientes situaciones:
Recirculación:
La recirculación en las unidades de suministro y escape se utiliza activamente con mayor frecuencia con una alta productividad del sistema, cuando el intercambio de aire puede ser de 1000-1500 m 3 / ha 10 000-15 000 m 3 / h. El aire extraído transporta una gran cantidad de energía térmica; mezclarlo con el flujo externo permite aumentar la temperatura del aire suministrado, reduciendo así la potencia requerida del elemento calefactor. Pero en tales casos, antes de volver a entrar en la habitación, el aire debe pasar por un sistema de filtración.
La ventilación con recirculación le permite aumentar la eficiencia energética y resolver el problema del ahorro de energía en el caso de que el 70-80% del aire extraído vuelva a ingresar al sistema de ventilación.
Recuperación:
Las unidades de tratamiento de aire con recuperación se pueden instalar con casi cualquier caudal de aire (desde 200 m 3 /h hasta varios miles de m 3 /h), tanto pequeñas como grandes. La recuperación también permite que el calor se transfiera desde el aire de escape al aire de suministro, reduciendo así la demanda de energía del elemento calefactor.
Se utilizan instalaciones relativamente pequeñas en los sistemas de ventilación de apartamentos y cabañas. En la práctica, las unidades de tratamiento de aire se montan debajo del techo (por ejemplo, entre el techo y techo suspendido). Esta solución requiere algunos requisitos de instalación específicos, a saber: dimensiones reducidas, bajo nivel de ruido y mantenimiento sencillo.
Una unidad de suministro y escape con recuperación requiere mantenimiento, lo que requiere realizar una trampilla en el techo para dar servicio al recuperador, filtros y sopladores (ventiladores).
Una unidad de suministro y escape con recuperación o recirculación, que tiene en su arsenal tanto el primer como el segundo proceso, es siempre un organismo complejo que requiere una gestión altamente organizada. La unidad de tratamiento de aire esconde detrás de su caja protectora componentes principales como:
Además de los componentes principales de la unidad de tratamiento de aire, también incluye una gran cantidad de componentes pequeños, como sensores, un sistema de automatización de control y protección, etc.
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Sensor de temperatura del aire de suministro |
Intercambiador de calor |
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Sensor de temperatura del aire de escape |
Válvula de aire motorizada |
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Sensor de temperatura exterior |
Derivación |
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Sensor de temperatura del aire de escape |
válvula de derivación |
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Calentador de aire |
Filtro de entrada |
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Termostato de protección contra sobrecalentamiento |
Filtro de campana |
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Termostato de emergencia |
Sensor del filtro de aire de suministro |
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Sensor de flujo del ventilador de suministro |
Sensor del filtro de aire de extracción |
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Termostato anticongelante |
Válvula de aire de extracción |
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Accionamiento de válvula de agua |
Válvula de suministro de aire |
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Válvula de agua |
ventilador de suministro |
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Extractor de aire |
Todos los componentes de la unidad de tratamiento de aire deben integrarse correctamente en el sistema de funcionamiento de la unidad y realizar sus funciones en la medida adecuada. La tarea de controlar el funcionamiento de todos los componentes se resuelve mediante un sistema de control automatizado. proceso tecnológico. El kit de instalación incluye sensores, analizando sus datos, el sistema de control corrige el funcionamiento. elementos necesarios. El sistema de control le permite cumplir de manera fluida y competente las metas y objetivos de la unidad de tratamiento de aire, resolviendo problemas complejos de interacción de todos los elementos de la instalación entre sí.
Panel de control de ventilación
A pesar de la complejidad del sistema de control de procesos, los avances tecnológicos permiten proporcionar a una persona común y corriente Panel de control de la instalación de forma que desde el primer toque resulte claro y agradable el uso de la instalación durante toda su vida útil.
Ejemplo. Cálculo de la eficiencia de la recuperación de calor:
Cálculo de la eficiencia del uso de un intercambiador de calor recuperativo en comparación con el uso solo de un calentador eléctrico o solo de agua.
Consideremos un sistema de ventilación con un caudal de 500 m 3 /h. Se realizarán cálculos para la temporada de calefacción en Moscú. Del SNiP 23-01-99 “Climatología y geofísica de la construcción” se sabe que la duración del período con una temperatura media diaria del aire inferior a +8°C es de 214 días, temperatura media El período con una temperatura media diaria inferior a +8°C es de -3,1°C.
Calculemos el promedio requerido. energía térmica:
Para calentar el aire de la calle a temperatura confortable a 20°C, necesitarás:
norte = GRAMO * C p * ρ ( in-ha) * (t in -t av) = 500/3600 * 1.005 * 1.247 * = 4.021 kW
Esta cantidad de calor por unidad de tiempo se puede transferir al aire suministrado de varias maneras:
Cálculo 1: Transferimos calor al suministro de aire mediante un calentador eléctrico. El coste de la electricidad en Moscú es S=5,2 rublos/(kWh). La ventilación funciona las 24 horas, durante 214 días del período de calefacción, la cantidad de fondos en este caso será igual a:
C
1 =S * 24 * N * n = 5,2 * 24 * 4,021 * 214 =107.389,6 rublos/(período de calentamiento)
Cálculo 2: Los recuperadores modernos transfieren calor con alta eficiencia. Deje que el recuperador caliente el aire en un 60% del calor requerido por unidad de tiempo. Entonces calentador eléctrico Se debe gastar la siguiente cantidad de energía:
N (carga eléctrica) = Q - Q rec = 4,021 - 0,6 * 4,021 = 1,61 kW
Siempre que la ventilación funcione durante todo el período de calefacción, obtenemos la cantidad de electricidad:
C 2 = S * 24 * N (calor eléctrico) * n = 5,2 * 24 * 1,61 * 214 = 42.998,6 rublos/(período de calentamiento)
Cálculo 3: Se utiliza un calentador de agua para calentar el aire exterior. Costo estimado del calor desde el punto de vista técnico. agua caliente por 1 gcal en Moscú:
S g.v. = 1500 rublos/gcal. Kcal = 4,184 kJ
Para calentar necesitamos la siguiente cantidad de calor:
Q (g.v.) = N * 214 * 24 * 3600 / (4.184 * 106) = 4.021 * 214 * 24 * 3600 / (4.184 * 106) = 17.75 Gcal
En el funcionamiento de aparatos de ventilación e intercambio de calor durante la estación fría del año, la cantidad de dinero para calefacción agua de proceso:
C 3 = S (g.w.) * Q (g.w.) = 1500 * 17,75 = 26.625 rublos/(período de calefacción)
Los resultados del cálculo de los costos de calentar el aire suministrado durante el período de calefacción.
período del año:
De los cálculos anteriores se desprende claramente que la opción más económica es utilizar un circuito de agua caliente sanitaria. Además, la cantidad de dinero necesaria para calentar el aire suministrado se reduce significativamente cuando se utiliza un intercambiador de calor recuperativo en el sistema de ventilación de suministro y extracción en comparación con el uso de un calentador eléctrico.
En conclusión, me gustaría señalar que el uso de unidades de recuperación o recirculación en los sistemas de ventilación permite utilizar la energía del aire de escape, lo que reduce los costos de energía para calentar el aire de suministro y, por lo tanto, reduce los costos en efectivo de operar la ventilación. sistema. Utilizar el calor del aire de escape es una tecnología moderna que ahorra energía y le permite acercarse al " casa inteligente", en el que cualquier tipo de energía disponible se utilice de la forma más completa y útil posible.
Durante el proceso de ventilación no sólo se recicla el aire de escape de la habitación, sino también parte de la energía térmica. En invierno, esto provoca un aumento de las facturas de energía.
La recuperación de calor en sistemas de ventilación centralizados y locales le permitirá reducir costes injustificados sin comprometer el intercambio de aire. Para recuperar energía térmica se utilizan diferentes tipos de intercambiadores de calor: recuperadores.
El artículo describe en detalle los modelos de unidades, sus caracteristicas de diseño, principios de funcionamiento, ventajas y desventajas. La información proporcionada le ayudará a elegir. opcion optima para organizar un sistema de ventilación.
Traducido del latín, recuperación significa compensación o devolución. En cuanto a las reacciones de intercambio de calor, la recuperación se caracteriza como una devolución parcial de la energía gastada en una acción tecnológica con el fin de su aplicación en el mismo proceso.
Los recuperadores locales están equipados con un ventilador y un intercambiador de calor de placas. La “manga” de entrada está aislada con material absorbente de sonido. La unidad de control de las unidades de ventilación compactas está ubicada en la pared interna.
Características de los sistemas de ventilación descentralizados con recuperación:
Criterios importantes para elegir una entrada de pared: espesor de pared permitido, rendimiento, eficiencia del recuperador, diámetro del canal de aire y temperatura del medio bombeado.
Comparación de trabajos ventilación natural y sistema forzado con recuperación:
El principio de funcionamiento de un recuperador centralizado, cálculo de eficiencia:
Diseño y procedimiento de funcionamiento de un intercambiador de calor descentralizado utilizando como ejemplo la válvula de pared Prana:
Aproximadamente entre el 25 y el 35 % del calor sale de la habitación a través del sistema de ventilación. Los recuperadores se utilizan para reducir las pérdidas y recuperar el calor de forma eficaz. Equipo climático le permite utilizar la energía de las masas residuales para calentar el aire entrante.
¿Tiene algo que agregar o tiene preguntas sobre el funcionamiento de diferentes recuperadores de ventilación? Deje comentarios sobre la publicación y comparta su experiencia en el funcionamiento de dichas instalaciones. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.
