Рекуператор роторный или пластинчатый: Рекуператоры воздуха. Виды и принцип работы

Содержание

Рекуператоры воздуха. Виды и принцип работы

С развитием технологий энергосбережения на рынке систем вентиляции и кондиционирования особую популярность получили рекуператоры воздуха – устройства для передачи тепловой энергии от вытяжного воздуха к приточному. В рамках данной статьи мы расскажем о принципе работы, видах и устройстве рекуператоров, их преимуществах и недостатках и критериях подбора.

Что такое рекуператор и каковы его функции

Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.

Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от  удаляемого воздуха из помещения. Эта функция дополняется условием: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.

  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.

В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».

Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.

При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

Виды, устройство и принцип работы рекуператоров

Какого бы вида он ни был, рекуператор по своей сути – это теплообменник. Это может быть один теплообменник, в котором приточный и вытяжной потоки воздуха обмениваются теплом через тонкие стенки, или два теплообменника. Во втором случае в первом теплообменнике вытяжной воздух отдаёт своё тепло некоторому промежуточному теплоносителю, а во втором теплообменнике этот промежуточный теплоноситель отдаёт своё тепло приточному воздуху.

Выделим основные виды рекуператоров и рассмотрим каждый из них в отдельности:

  • Роторный рекуператор
  • Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
  • Рекуператор с промежуточным теплоносителем
  • Камерный рекуператор
  • Фреоновый рекуператор

Роторный рекуператор

Роторные рекуператоры DANTEX имеют одни из самых высоких показателей эффективности на рынке. Они представляют собой большое колесо (ротор), ось вращения которого совпадает с линиями движения воздуха, а расположена она между потоками таким образом, что половина ротора находится в зоне вытяжного воздуха, а вторая половина – в зоне приточного воздуха.

Ротор не является сплошным и представляет собой набор соединенных между собой пластин. Воздух может свободно проходить между пластинами, в буквальном смысле, сквозь ротор.

 

Роторный рекуператор

Медленно вращаясь, некоторая часть ротора сначала контактирует с вытяжным воздухом, который её нагревает. Спустя некоторое время эта часть ротора переходит в зону приточного воздуха, где нагревает его, отдавая накопленное ранее тепло. Сразу после этого она вновь переходит в зону вытяжного воздуха и нагревается. Цикл замыкается.

Во время перехода из зоны вытяжного воздуха в зону приточного и обратно, ротор между пластинами увлекает за собой некоторое количество воздуха, то есть, наблюдается смешивание потоков.

Однако на практике смешивание потоков в роторных рекуператорах DANTEX настолько мало, что им обычно пренебрегают (составляет около 5%).

Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор

Ещё один вид рекуператоров, предназначенных для применения в моноблочных приточно-вытяжных установках – это перекрестно-точные рекуператоры на базе пластинчатого теплообменника.

В отличие от роторных, данные аппараты не имеют движущихся частей. Они представляют собой пластинчатый теплообменник, по каналам которого движется приточный и вытяжной потоки воздуха. Эти каналы чередуются. Таким образом, каждый поток вытяжного воздуха через стенки контактирует с двумя потоками приточного воздуха, а каждый поток приточного – с двумя потоками вытяжного.

 

Приточно-вытяжные установки с пластинчатым рекуператором

Перекрестно-точные рекуператоры DANTEX спроектированы таким образом, чтобы максимизировать площадь контакта между потоками. Именно этим и объясняется высокая эффективность теплообмена и, как следствие, высокая эффективность рекуперации тепла (до 70%).

Помимо обычных перекрестно-точных, в вентустановках DANTEX также применяются гексагональные рекуператоры. Они представляют собой смесь перекрестно-точного и противоточного теплообменников. Противоточные аппараты имеют более высокую эффективность, поэтому такой симбиоз идёт на пользу, и эффективность рекуперации вырастает до 77%.

 

Гексагональные пластинчатые рекуператоры в приточно-вытяжных установках

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Третий вид рекуператоров – аппараты с промежуточным теплоносителем. Такие установки имеют два ключевых преимущества. Во-первых, они позволяют реализовать принципы рекуперации для раздельных и даже удалённых друг от друга приточных и вытяжных установок. Во-вторых, ими могут быть дополнены существующие системы вентиляции, которые изначально не предполагали рекуперацию тепла.

Итак, рекуператор с промежуточным теплоносителем представляет собой два теплообменника, устанавливаемых, соответственно, в приточной и вытяжной системах вентиляции, которые соединены трубопроводами с теплоносителем.

 

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Зимой вытяжной воздух нагревает теплоноситель. Далее он при помощи насоса перекачивается в теплообменник приточной установки, где отдаёт своё тепло, нагревая приточный воздух. После этого он вновь направляется в теплообменник вытяжной установки.

Расстояние, на которое может перемещаться теплоноситель, практически не ограничено, поэтому вентустановки могут находиться на значительном удалении друг от друга, например, одна в подвале здания, а вторая – на кровле. Не стоит забывать, что увеличение трассы теплоносителя требует установки более мощного насоса, повышает стоимость трубопроводов и их монтажа, а также повышает потери тепла. Таким образом, чрезмерное увеличение трассы ведёт к удорожанию системы и снижению её эффективности. Тем не менее, в рамках здания такие системы достаточно широко распространены и окупают себя.

Камерный рекуператор

В рекуператорах камерного типа роль теплопередающей поверхности играет стенка камеры. При помощи специальной заслонки траектория движения вытяжного воздуха регулируется таким образом, что он проходит через одну половину камеры и нагревает её, а приточный воздух – через другую половину камеры.

Вскоре заслонка поворачивается, и теперь приточный воздух проходит через первую (нагретую) половину камеры, за счёт чего нагревается сам. В свою очередь вытяжной воздух проходит через вторую (остывшую) половину камеры и нагревает её. Далее заслонка возвращается в прежнее положение, и процессы повторяются.

Фреоновый рекуператор

Во фреоновых рекуператорах задействованы сразу два физических явления – смена агрегатного состояния вещества, и тот факт, что жидкость имеет более высокую плотность, нежели пар, вследствие чего жидкость всегда оказывается в нижней части ёмкости. Рассмотрим эти явления более подробно.

Во фреоновом рекуператоре между потоками вытяжного и приточного воздуха расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. Поток вытяжного воздуха всегда должен быть ниже приточного и контактировать с нижней частью трубок. В них накапливается жидкий хладагент, который забирает тепло из вытяжного воздуха, выкипает и поднимается наверх, в зону приточного воздуха. Там он отдаёт своё тепло, конденсируется и опускается вниз.

 

Фреоновый рекуператор

Эффективность рекуператора

Важнейшей характеристикой рекуператора является его эффективность. Она показывает, как сильно рекуператор смог нагреть приточный воздух относительно идеального варианта. За идеальный вариант при этом принимается случай, когда приточный воздух нагрет до температуры вытяжного воздуха. На практике такой вариант недостижим, и нагрев происходит до некой промежуточной температуры Tп. Формула эффективности выглядит следующим образом:

K=  (T_П-Т_Н)/(T_В-Т_Н ), где:

  • ТП – температура приточного воздуха после рекуператора, °С,
  • ТН – температура наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
  • ТВ – температура вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Данная формула учитывает изменение явного тепла в потоках воздуха. Однако у потоков может меняться и относительная влажность, и тогда лучше прибегать к расчёту эффективности рекуператора по полному теплу. Формула схожа по виду с предыдущей, но отталкивается от энтальпий потоков воздуха:

K=  (I_П-I_Н)/(I_В-I_Н ), где:

  • IП – энтальпия приточного воздуха после рекуператора, °С,
  • IН – энтальпия наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
  • IВ – энтальпия вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Первая формула позволяет быстро оценить эффективность рекуперации. Для более точных результатов следует использовать вторую формулу.

Преимущества и недостатки рекуператоров разных типов

Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом.

Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

  • Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.
  • Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.
  • Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.
  • Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздухо-воздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников.

Выбор типа рекуператора

При выборе типа рекуператора следует учитывать несколько факторов:

  • Возможность совмещения приточной и вытяжной установки в одном корпусе
  • Габариты установки
  • Желаемая эффективность
  • Возможность небольших перетечек
  • Цена

В прежние годы большое распространение имели рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Сегодня их всё чаще заменяют роторными. В небольших приточно-вытяжных установках (для квартиры, коттеджа или маленького офиса или магазина) применяются пластинчатые перекрестно-точные рекуператоры. Наконец, на объектах, где перетекание вытяжного воздуха в зону притока не допустимо, предпочтение следует отдавать рекуператорам с промежуточным теплоносителем или фреоновым рекуператорам.

Пластинчатый или роторный рекуператор?

Чем выше температура воздуха, поддерживаемого в помещении, тем больше можно сэкономить, применяя высокоэффективные системы рекуперации тепла в системах вентиляции. Бассейн не исключение!

В холодном климате прекрасно себя зарекомендовали роторные рекуператоры: высокая температурная эффективность и работа при низких температурах наружного воздуха без предварительного подогрева. Однако, в случае плавательного бассейна данное решение неверно! Давайте попробуем разобраться почему!

Прежде всего необходимо понять разницу в принципах функционирования пластинчатого рекуператора и роторного. В пластинчатом рекуператоре тепло передается через стенку рекуператора, потоки постоянно разделены. В роторном же – стенки рекуператора являются аккумуляторами тепла: накапливая тепло, камера поворачивается из теплого потока воздуха в холодный. С этим фактом связаны две особенности роторного рекуператора – возврат части отработанного воздуха и влаги.

Для плавательных бассейнов по нормам разрешена рециркуляция, поэтому по поводу перетоков волноваться в этом случае не следует, а вот возврат влаги разберем подробнее.

При низких температурах влагосодержание воздуха очень мало: например, при нагреве воздуха с расчетными параметрами холодного периода в Москве –25 °С 82% до рекомендованных в помещении бассейна +30 °С его относительная влажность составит 1%. Таким образом, осушающая способность свежего воздуха в холодный и переходный период очень высока, даже избыточна. Подача большого количества свежего воздуха в холодный период приводит к пересушиванию помещения бассейна, что, в свою очередь, влечет за собой резкое увеличение испарения и, в итоге, к значительному увеличению эксплуатационных затрат.

Исходя из информации, поданной выше, существует два решения: увлажнять воздух в роторе, или смешать нагретый в пластинчатом рекуператоре сухой воздух с влажным вытяжным. Какое решение будет лучшим и почему? Правильный ответ – второе, с помощью пластинчатого рекуператора: с точки зрения комфорта – проще контролировать влагосодержание приточного воздуха, а значит, повышается точность поддержания параметров в помещении бассейна; с точки зрения экономии – при низких температурах достаточно подавать всего 30–40% свежего воздуха для поддержания требуемой осушающей способности, что влечет за собой значительное
сокращения эксплуатационных расходов!

Более того, конструктивно системы с пластинчатыми рекуператорами могут быть лучше подготовлены для работы во влажной среде: проще организовать отвод конденсата, защиту от обмерзания, защиту рекуператора и прочих компонентов от коррозии.

Menerga на сегодняшний день – одна из немногих вентиляционных компаний, производящих рекуператоры самостоятельно по запатентованной технологии. Материал рекуператора – полипропилен – пластик, не подверженный коррозии и химическим воздействиям. Эффективность передачи тепла современных противоточных рекуператоров от Menerga превосходит эффективность новейших роторов и составляет около 95%! Фактически, интегрированный водяной воздухонагреватель требуется только для воздушного отопления помещения — температура приточного воздуха при температуре наружного –25 °С и вытяжного воздуха +30 °С составляет свыше +29 °С!

Рекуператор пластинчатый и роторный: сравнение, характеристика, преимущества и недостатки

Обеспечить помещение для жилья теплом зимой – обязательная и обязательная задача. Это достигается путем отопления.

Отопление, в основном, выполняется по трубам из металла с применением горячей воды. В большинстве жилых строений отопление квартир изменяется лишь службами, которые выполняют подачу тепла. Это не очень удобно и дорого. Иметь шанс контролировать температуру сразу спасает потребителя от перерасхода теплоэнергии, позволит самому контролировать желаемую температурный режим в помещении.

Мы упомянули о зимнем периоде. Но в месяцы лета поддерживать прохладную температурный режим в помещении также очень важно. В жару открытые окна малоэффективны. Стены за один день греются до такой степени, что за ночь не успевают остывать, а, поэтому, духота в комнате сберегается. В данном варианте применяются вентиляторы, кондиционеры. Однако, есть в прочие средства, о каких мы и побеседуем в публикации.

Роторные рекуператоры

Рекуператоры – это устройства, работающие для проветривания помещения. Необходимо подробно остановиться на рабочем принципе подобных устройств. Обычными слова принцип состоит в следующем: что касательно сохранения тепла в помещении, то прохладный воздух, который поступает в устройство снаружи, нагревается отработанным тёплым воздухом, который из помещения выходит через устройство. Тот же принцип применяется и во время жары, только наоборот (тёплый воздух снаружи охлаждается отработанным из помещения).

Использование рекуператоров в нынешнем мире считается распространенным способом сохранения энергии в области воздушной вентиляции. Все устройства такого типа делятся на роторные и пластинчатые.

Роторный рекуператор, как следует из самого наименования, владеет роторным теплообменным аппаратом, который вращается с точно заданной скоростью. В приборе имеются два канала: вытяжной и приточный. Трубный змеевик греется в территории вытяжного канала, а охлаждается в территории приточного. Подобным образом, тепло из вытяжного канала подается в приточный. Нагреваясь и охлаждаясь, воздух, как все знают, образовывает конденсат (влажность). Зимой конденсат сильно охлаждается и преобразуется в лед, оседая на стены теплообменного аппарата.

Плюсы роторного рекуператора можно отметить так:
  1. Маленькие размеры устройства. Данный показатель очень немаловажен, Так как устанавливая его в относительно маленьком помещении, не хочется, чтобы прибор занимал много свободного места, а, поэтому, сужал свободное место.
  2. Возможность настраивать скорость вращения теплообменного аппарата, что дает возможность настраивать подачу тепла.
  3. Большой коэффициэнт полезного действия устройства.
  4. Подобный прибор способен отчасти отдавать влажность в помещение, что дает возможность сберегать необходимую влажность.

Говоря о плюсах любого прибора, нельзя не упомянуть и о

допустимых недостатках. Такое также тут имеются. Из плохих качеств можно определить ключевые:
  1. Трудность конструкции прибора. Все знают, что чем труднее конструкция, тем в конце концов намного труднее его эксплуатировать. Ремонт рекуператора весьма непрост и дорогостоящ.
  2. Из-за конструкционные особенности загрязненный воздух может отчасти поступать в приток. Отсюда нужно применять добавочный фильтры для хорошей работы.
  3. Еще к одному из плохих качеств относят то, что для вращения теплообменного аппарата требуется электроэнергия. Употребление ее маленькое, но все же оно есть.

Пластинчатый рекуператор

Выше мы разговаривали о роторном варианте. Рассмотрели его позитивные и негативные стороны. Дальнейшим в данной серии считается пластинчатый рекуператор. В чем же его главное отличие от роторного?

Принципы подобных устройств схожи и заключаются в пересечении приточного и вытяжного воздуха. Отличие состоит в том, что в пластинчатом устройстве воздух зонируется на потоки с помощью пластин из металла.

Позитивные свойства подобного рекуператора можно представить в следующем виде:

  1. Большая результативность.
  2. Простота устройства. Нет подвижных и вращающихся компонентов, которые могут выйти их строя, а исходя из этого Отсутствует необходимость в обслуживании и ремонте.
  3. Не потребляет электричество, а, исходя из этого, позволит экономить средства на работы по обслуживанию.

При всех позитивных сторонах есть и негативные. К ним можно отнести:

  1. Зимой главной трудностью подобных устройств считается обмерзание теплообменного аппарата. Для восстановления работы в данном варианте следует либо отключать приточный вентилятор, либо применять особенный клапан (байпасный).
  2. Отсутствие в этих приборах возврата влажности в отличии от роторных.

Мы посмотрели ключевые свойства любого из выше рассматриваемых приборов. Установили их позитивные и негативные стороны. Выбирать только вам!

Неперехваченное исключение

Для любого помещения необходим комфортный климат. В летний период при проветривании попадает теплый воздух, а в зимний часть тепла уходит на улицу. Для создания приятного климата в доме используют такое устройство, как рекуператор воздуха. С его помощью теплый воздух не будет попадать в помещение, а в холодное время года не будет уходить тепло. Работать такое устройство может автономно или в сочетании с вентиляционной системой. Рекуператор позволяет экономить затраты на отопление и электричество. 

Содержание

  1. Что такое рекуператор воздуха
  2. Достоинства
  3. Виды рекуператоров
  4. Пластинчатые рекуператоры
    4.1 Достоинства пластинчатого рекуператора
    4.2 Недостатки пластинчатого рекуператора
  5. Принцип рекуперации
  6. Чем полезен рекуператор воздуха

Что такое рекуператор воздуха

Рекуператор – это устройство, которое возвращает тепловую энергию. Он отлично справляется с вентиляцией и уравновешивает потоки воздуха. За счет разности температур происходит теплообмен. Следовательно, температура воздуха становится равномерной. В теплообменнике есть две камеры, через которые проходит вытяжной и приточный воздух. А конденсат, который накапливается, автоматически удаляется из прибора. Благодаря рекуператору экономятся расходы на отопление дома. Ведь такой прибор сохраняет большую часть уходящего тепла. 

Достоинства

  1. В помещении всегда будет приток свежего воздуха и комфортный климат.  
  2. Вы не будете дышать загрязненным воздухом и пылью. В отличие от воздуха, который поступает через окно. В помещение поступает чистый воздух, а грязный уходит из дома. 
  3. Срок службы рекуператора довольно-таки большой.
  4. Расходы на отопление сокращаются до 50%.
  5. Воздух распределяется равномерно, как вверху, так и внизу помещения.
  6. Решетка удерживает пыль, бактерии и насекомых. 
  7. При использовании рекуператора воздуха, ваш сон будет крепче и здоровее. 

Виды рекуператоров

Рекуператоры разделяются по назначению, принципу движения теплоносителя и характеристикам. Выделяют несколько видов:

  1. Водный рекуператор;
  2. Роторный рекуператор;
  3. Пластинчатый рекуператор;
  4. Рекуператор, который возможно разместить на крыше дома.

В нашей статье рассмотрим подробнее устройство и принцип работы пластинчатого рекуператора.

Пластинчатые рекуператоры

Пластинчатый рекуператор представляет собой блок из листов пластика или металла, которые собраны с небольшими зазорами (примерно от 2 до 4 мм). Воздушные каналы образуются с помощью продольных ребер, которые расположены между пластинами. Холодный и теплый воздух не смешиваются, а теплоотдача идет от пластин. 

Рекуператоры делятся по направлению воздуха на прямоточные, противоточные и перекрестноточные. 

Самым популярным является перекрестноточный тип. Такой рекуператор имеет простое устройство, каждый следующий слой находится относительно другого под углом 90о. Движение воздуха осуществляется крест-накрест. 

В прямоточном типе движение воздуха идет в одну сторону, а в противоточном на встречу друг другу. Они имеют более сложное устройство и принцип работы, поэтому не являются такими востребованными. Главным минусом пластинчатого теплообменника является образование большого количества конденсата. Поэтому обязательно необходимо устраивать водоотводящую систему. 

Для того, чтобы не происходило обмерзания рекуператора следует придерживаться некоторым правилам:

  • Устройство грунтового теплообменника. Воздуховод необходимо проложить ниже уровня промерзания почвы;
  • Целесообразно использовать рекуператор из листов целлюлозы. Они впитывают в себя влагу и возвращают обратно ее в цикл;
  • В теплообменник можно установить две или три кассеты;
  • Тот участок теплообменника, который подвержен промерзанию, заранее оборудуют автоматическим подогревом;
  • При срабатывании датчика обмерзания, автоматически холодный воздух уходит вокруг рекуператора, а теплый выступает в качестве обогрева обмерзающих пластин.

Достоинства пластинчатых рекуператоров

Выделяют несколько преимуществ данных теплообменников:

  1. Простота монтажа и использования.
  2. Воздух может поступать без электричества. Происходит это благодаря естественной вытяжке. 
  3. Детали не изнашиваются, а значит срок службы рекуператора большой.
  4. Теплоотдачу можно регулировать с помощью удаления или добавления пластин.
  5. Затраты на электроэнергию минимальные. Она требуется лишь для защиты от промерзания в холодное время года и работу вентиляторов. 
  6. Собрать пластинчатый рекуператор можно самостоятельно.
  7. Высокий КПД, иногда достигает 80%.

Несмотря на множество плюсов, есть и некоторые недостатки данного рекуператора:

  1. При регулярных циклов оттаивания, уменьшается КПД. 
  2. Для удаления конденсата требуется установить водоотводящую систему.
  3. Должна быть устроена система от замерзания устройства.
  4. Не рекомендуется устройство пластинчатого теплообменника в помещении с повышенной влажностью. 
  5. Если кассеты установлены из целлюлозы, то их невозможно починить. В данном случае возможна только замена. 

Принцип рекуперации

Важно! При проектировании любого здания или сооружения должна быть запроектирована естественная вентиляция помещений. Но на такую вентиляцию влияют погодные условия. Летом в жаркую безветренную погоду наш дом практически не имеет естественной вентиляции, а зимой наоборот.

Герметичность помещения можно уменьшить, если улучшить естественную вентиляцию. Сделать это можно только в холодное время года. Но такая система будет требовать большого расхода отопления. Для уменьшения потребления отопления, следует устроить принудительную циркуляцию. Сделать это можно установив систему вытяжных и приточных воздуховодов, а затем нужно установить вентиляторы. С помощью принудительной циркуляции воздух будет идти во все помещения, а тепло не будет уходить. В том месте, где будет происходить смешение двух потоков воздуха, устраивают рекуператор. 

Чем полезен рекуператор воздуха

За счет разделителя, который устроен в рекуператоре, происходит уменьшение смешиваемого поступающего и вытягиваемого воздуха. Благодаря множеству положительных характеристик, рекуператоры воздуха используют в жилых и промышленных зданиях. Их рентабельно использовать для помещений с большой площадью. С высокими температурами хорошо справляются роторные рекуператоры.  

При выборе следует обратить внимание на некоторые нюансы: 

  • Площадь помещения;
  • Влажность;
  • Возможность устройства рекуператора;
  • Стоимость;
  • КПД.

Установив рекуператор воздуха, вы решите проблемы с вентиляцией вашего дома, а также сэкономите затраты на отопление и электроэнергию.

Читайте также:

Роторный рекуператор: принцип действия, установка

Концепция теплового обмена позволяет минимизировать затраты на обогрев и охлаждение обслуживаемых сред. В данном случае рассматриваются воздушные потоки, характеристики которых определяют параметры микроклимата в частных домах, производственных помещениях и т. д. Практически тепловой обмен организует система рекуперации. Она выступает своего рода временным аккумулятором тепла, собирая и отдавая его энергию. Чаще всего используется роторный рекуператор, который ценят за высокую производительность, возможность гибкой настройки и другие положительные качества.

Конструкция рекуператора

Рекуператоры практически не используются как самостоятельное оборудование. Чаще всего их вводят в приточно-вытяжные вентиляционные установки, в которых функция рекуперации выступает дополнительным опционалом. Сам же рекуператор представляет собой металлический теплообменник регенеративного класса. Рабочую основу составляет цилиндрический ротор, вращение которого и приводит к движению воздушных масс. Ротор формируется пакетом тонких пластинок, аккумулирующих тепло. В свою очередь, приточно-вытяжная установка с роторным рекуператором может включаться в более крупную инженерную сеть. В простых исполнениях она выступает средством вентиляции воздуха, а на промышленных предприятиях также выполняет задачу утилизации тепла от технологических газовых сред. Впрочем, полный спектр функций рекуператора стоит рассмотреть отдельно.

Функции рекуператора

Главная задача заключается в сборе тепла для разных целей. Обычно – для последующего распределения тепловой энергии в новых поступающих массах воздуха, и реже – для ее гашения. В обоих случаях достигается сокращение энергозатрат на использование специального теплообменного оборудования. Вместе с этим рекуператор остается вентиляционным аппаратом, служащим для обновления воздуха в помещении. В зависимости от модификации, роторный рекуператор может выполнять очистку воздуха и даже ароматизацию. По крайней мере избавление от неприятных запахов является распространенным свойством таких устройств. Более функциональные модели также дают возможность регуляции температурного режима. В этом случае отдача накопленной энергии происходит с определенными параметрами, которые можно устанавливать вручную или автоматически – опять же, это зависит от возможностей конкретной модели.

Принцип работы

Действие рекуператоров такого типа базируется на передаче тепла от выходящих потоков воздуха (например, согретого комнатного) к холодным массам свежей воздушной среды. Проходя между роторными пластинами, воздух согревает их, а с другой стороны поступают новые уличные потоки холодного воздуха и нагреваются от аккумулированного тепла. Объемы исходящего и входящего воздуха определяются размерами и силовым потенциалом, с которым работает роторный рекуператор. Принцип работы агрегата предусматривает взаимодействие вращающихся пластин с приводом, подключенным к электросети. Как раз наличие электропривода позволяет тонко настраивать установку на работу с определенным скоростным режимом. В среднем же скорость вращения составляет 1 об./мин.

Разновидности устройства

В стандартном исполнении рабочий механизм рекуператора делится на несколько сегментов – от 4 до 12. Такие модели применяют для удаления лишнего тепла, образующегося в результате выполнения технологических операций на предприятиях. Это конденсационные роторы, активирующие свою функцию, когда температура обслуживаемого воздуха опускается ниже «точки росы». К особенностям конденсационных агрегатов относят способность металлических элементов противостоять воздействию влаги. Распространены и высокотемпературные устройства, предназначенные для работы в условиях повышенных температур. Бытовой роторный рекуператор не рассчитан на ликвидацию излишек тепла. Такой механизм применяют именно для его распределения в потоках свежего воздуха. Однако и подобные модели предусматривают возможность регуляции нагрева.

Сравнение с пластинчатыми моделями

По сравнению с роторными агрегатами, пластинчатые модели не имеют привода и осуществляют теплообмен в автономном режиме. Пользователь может вручную путем изменения направления аккумулирующих пластин изменять лишь пропускную способность механизма. Из этого можно сделать выводы о плюсах и минусах обеих систем. Но для начала стоит сказать об общих преимуществах. И роторный, и пластинчатый рекуператор имеют небольшие размеры и достаточную производительность. Это избавляет от необходимости применения дополнительных приспособлений, в том числе силовых. Если же говорить об отличиях, то роторный механизм более гибок в регулировках, избавлен от риска промерзания в зимнее время и энергоэффективен. Но в то же время он отличается более сложным устройством и предусматривает определенную долю смешивания отработанных потоков и свежего воздуха.

Монтажные работы

Рекуператор устанавливается в подготовленном канале приточно-вентиляционной системы. Корпус не должен контактировать со стеной, так как вибрации могут ей передаваться, что негативно отразится на несущей конструкции в целом. Рекомендуется также использовать специальную антивибрационную защиту в виде демпферных подкладок для рекуператора. Когда опорная основа с ножками и профильными крепежными элементами будет готова, можно приступать к интеграции корпуса. Обычно установка роторного рекуператора осуществляется в специальный технический блок, рассчитанный по размерам на конкретную модель. Фиксация реализуется с помощью комплектной соединительной фурнитуры – в базовый набор включаются уголки, метизы, уплотнители и подкладки. Далее к ротору могут подсоединяться вспомогательные технологические контуры. На этом этапе соединение выполняется посредством фитингов, адаптеров и переходников соответствующих размеров.

Управление рекуператором

Роторный механизм редко управляется отдельно от основной приточно-вентиляционной системы. В новейших конструкциях применяется возможность электронного управления устройством через контроллерный пульт. В автоматическом режиме владелец может задавать такие параметры, как скорость вращения, процентное соотношение между объемами впуска и выпуска воздуха, степень очистки, временные рабочие интервалы и т. д. Параметры работы механизма отслеживаются с помощью датчиков, которые, в частности, фиксируют пропускную способность оборудования. Также приточная установка с роторным рекуператором может настраиваться на специальные режимы эксплуатации. Одним из современных режимов такого типа является работа в условиях поддержания постоянного давления воздушной среды. Данная программа позволяет исключить риск перегрузки электропривода с последующим перегревом.

Обслуживание устройства

Поверхности ротора и самого корпуса требуют регулярной очистки. Пластины очищаются и при необходимости дополнительно обрабатываются антикоррозийными составами. Также следует регулярно проверять направленность вращения ротора, а в приводной системе – качество натяжения ремня. Поскольку рекуператор работает в тесной связке с другими функциональными компонентами вентиляции, то важно проверять и их состояние тоже. В частности, ревизии подвергается фильтр, воздуховодные каналы, пылеуловители, клапаны с датчиками и т. д. Если есть возможность, то роторный рекуператор будет не лишним изъять из места установки и полностью проверить на герметичность. Дело в том, что при наличии даже незначительных зазоров резко ухудшается качество поступающего воздуха.

Заключение

Механизм рекуперации воздуха является простейшим способом согрева помещения. Холодный уличный воздух подвергается предварительному обогреву практически без дополнительных энергозатрат. Разумеется, роторные рекуператоры воздуха при подключении к сети потребляют энергию для своей функции, но она расходуется в целом на обеспечение циркуляции потоков. Тот же пример с пластинчатыми рекуператорами показывает, насколько малоэффективна в работе может быть установка без электропривода. Также энергообеспечение требуется для питания управляющей инфраструктуры, которая обеспечивает работу всего приточно-вентиляционного комплекса. Обычно это минимальные затраты, но в результате они значительно упрощают процесс эксплуатации оборудования.

Что такое рекуператор?


С наступлением холодов все мечтают о том, чтобы скорее вернулись теплые летние дни и ночи. И это происходит не только из-за того, что мы замерзаем на улице, но и потому, что наступает время задуматься о сохранении тепла в своих квартирах и домах. Мало только отопить помещение, важно заботиться о постоянном поддержании необходимого температурного режима. На сегодняшний день производители энергосберегающего оборудования достигли того уровня, когда стал возможен выпуск приборов, работающих без нанесения урона окружающей среде. В число таких устройств входят рекуператоры, которые пока еще не столь популярны и востребованы среди потребителей, но по праву считаются незаменимым оборудованием в теплообмене.


Связь рекуперации и вентиляции

Всем известно, что такое вентиляция, каков ее принцип и в чем заключается главная роль. Но не столь часто мы встречаемся с понятием «рекуперация». На самом деле, эти два процесса тесно связаны друг с другом. Рекуперация в переводе с латинского языка означает «обратное получение» или «возвращение», что подразумевает под собой возврат тепла из того воздуха, который был нагрет и «выброшен» при вентиляции. При строительстве зданий в советское время о вентиляции помещений мало кто задумывался, да и по сути, она происходила естественным путем. Ведь окна были деревянными и со временем очень сильно изнашивались, что вынуждало хозяев прибегать к их утеплению подручными средствами. С одной стороны, это очень неудобно и трудоемко, с другой – осуществлялась самостоятельная циркуляция воздуха. С приходом пластиковых оконных конструкций осуществление вентиляции стало одной из важных задач в современном строительстве. Качественную циркуляцию воздуха сегодня можно осуществить только при полном проветривании помещения при помощи настежь открытых окон, что недопустимо в зимний период времени. Следовательно, возникла острая потребность в таких устройствах, которые бы осуществляли естественный процесс принудительно. Хотя до сих пор многие хозяева своих домов, квартир, коттеджей не понимают всю суть и важность процессов вентиляции и рекуперации, поэтому продолжают активно заниматься только утеплением и герметизацией жилья, что является большой ошибкой. Ведь при поддержании данных процессов значительно экономятся энергия и время, затраченные на поддержание тепла в помещении.


Что такое рекуператор?

Рекуператор – это устройство теплообмена, принцип работы которого заключается в отдаче основной части тепла нагретого в помещении воздуха тем холодным воздушным массам, что поступают с улицы. Грубо говоря, входящий холод нагревается выходящим теплом.

Рекуператор в нашей стране довольно молодое и неизвестное устройство. Длительное время рынок был ориентирован на выпуск крупногабаритных промышленных установок мощностью от 3 000 до 20 000 м3, которые применялись в основном на производстве, в крупных комплексах, бассейнах, спортивных залах. Такие устройства осуществляли лишь автоматическое поступление воздуха и его дальнейшее удаление, а нагрев происходил от основной системы отопления. Совсем недавно (около 5 лет назад) рекуператор для частных домов, квартир и коммерческих помещений найти было очень сложно. Но сейчас с развитием рынка поиск и приобретение данного устройства стал гораздо проще.

Одним из важных свойств рекуператора является возможность его применения не только в холодное время года, но и летом. Ведь суть работы устройства заключается как в нагревании входящего воздуха, так и в его охлаждении.

Главной характеристикой рекуператоров является эффективность, то есть, коэффициент полезного действия (КПД). Знание показателя КПД позволит с точностью определить насколько хорошо нагреются (охладятся) приточные воздушные массы. На уровень прогрева также влияют температуры снаружи и внутри. КПД рекуператоров варьируется в диапазоне 30-96%, и чем выше показатель, тем, соответственно, лучше обеспечивается энергосбережение. На КПД также влияет конструкция устройства.

Расчет температуры воздуха после нагрева рекуператором производится по следующей формуле:

(tпомещения – tулицы) * КПДрекуператора + tулицы = tпосле рекуператора (нагрев)

А узнать температуру воздуха после охлаждения рекуператором поможет несколько иная формула:

tулицы + (tпомещения + tулицы) * КПДрекуператора = tпосле рекуператора (охлаждение)

У большинства наверняка возник вопрос об уместности рекуператора, если и так уже имеется котел отопления и кондиционеры охлаждения. На самом деле, весь плюс в большой экономии средств, поскольку рекуператорам не требуется энергоноситель, чтобы выполнять функции обогрева и охлаждения.


Виды рекуператоров

Как говорилось ранее, рекуператоры на данный момент не столь популярны по сравнению с иной климатической техникой. Тем не менее, данное оборудование включает в себя пять подвидов, а деление происходит на основе принципа их конструкции. Существуют пластинчатые рекуператоры, роторные, камерные, с промежуточным теплоносителем и тепловые трубы. Рассмотрим каждый вид отдельно.

Наиболее простым и самым популярным устройством является пластинчатый рекуператор, внутри которого находится теплообменник в виде кассеты с большим количеством тоненьких листов из различного материала (сталь, алюминиевая фольга, пластик, специальная бумага). Листы внутри кассет бывают гофрированными и гладкими. Сама рекуперационная система включает в себя основной блок, вентилятор, обязательный отвод конденсата и перепускной клапан для регулирования интенсивности потока воздуха. Главными преимуществами данного вида рекуператоров являются отсутствие подвижных элементов и высокий КПД.

Кстати, коэффициент полезного действия в пластинчатых устройствах напрямую зависит от пластин:

  • Пластины из алюминия, а также теплообменники из оцинкованной стали – самые популярные устройства, поскольку отличаются наиболее низкой стоимостью. Минус – необходимость постоянно прибегать к режиму оттаивания.
  • Теплообменник из пластика отличается самым высоким КПД, но при этом, соответственно, и высокой ценой;
  • Специальная бумага, из которой изготавливаются пластины, также высокоэффективна. Но такие устройства ограничены в местах эксплуатации. Например, помещения с высокой влажностью находятся под запретом, ведь они отличаются большим скоплением конденсата, который мгновенно проникает через стенки кассеты. Также применяются пластины из двойной бумаги, что делает КПД еще больше, но при этом они также не защищены от влаги.

Стоит отметить, что при температуре от -200С пластинчатые рекуператоры начинают сильно обмерзать, что существенно снижает показатель их эффективности. Более-менее оптимальный КПД сохраняется при температуре поступающего воздуха не ниже -5-70С. Но русские зимы отличаются более низкой температурой, поэтому для поддержания коэффициента полезного действия рекуператора необходимо производить дополнительное нагревание воздуха.

 

Вторым по востребованности является роторный рекуператор, основной деталью которого является роторный теплообменник с определенной скоростью вращения. При вращении температура теплообменника повышается в области вытяжного канала, после он охлаждается в приточном канале. То есть, происходит передача тепла из вытяжного воздуха в поступающий. Кроме того, возобновляется влага благодаря возникновению конденсации из вытяжных воздушных масс и за счет испарения уличного воздуха. КПД роторных рекуператоров гораздо выше по сравнению с пластинчатыми устройствами. Также, огромным плюсом является возможность их применения при низких температурах без дополнительного обогрева воздуха (-20 — -250С). Но на фоне всех имеющихся положительных свойств существуют и минусы. 

Например, осуществляется передача вытяжных воздушных масс в приток. Чтобы максимально избежать этого процесса на данных рекуператорах размещаются специальные секторы, которые продувает приточный воздух, впоследствии моментально переходящий в вытяжку. Правда при этом происходит снижение общего коэффициента полезного действия. В конструкцию роторного теплообменника входят такие элементы, как ротор и его привод, а также ремень. От количества составляющих устройства напрямую зависит частота выхода прибора из строя и, соответственно, необходимость технического обслуживания, что является вторым недостатком роторных рекуператоров. Последний негативный момент — значительное потребление электроэнергии приводом ротора, следовательно, снижение экономии ресурсов.


Приборы, в устройстве которых имеется промежуточный теплоноситель, отличаются совершенно иной конструкцией. Внутри такого рекуператора находится два теплообменника, которые располагаются в вытяжном и приточном каналах соответственно. Между ними активно циркулирует вода или же водно-гликолевый состав. Удаляемый воздух нагревает сам теплоноситель, который в дальнейшем отдает тепло приточным воздушным массам. Поскольку работа теплоносителя осуществляется в замкнутой системе, снижается до минимума вероятность попадания грязи и микрочастиц в приточный воздух. Кроме того, в рекуператорах с промежуточным теплоносителем существует возможность регулировки передачи тепла за счет изменения скорости циркуляции теплоносителя. Данный вид устройства — отличный вариант модернизации имеющихся систем вентиляции раздельного типа. Отрицательная черта данного рекуператора – низкий коэффициент полезного действия. Такие устройства возвращают 25-55% тепла.

Камерные рекуператоры отличаются тем, что имеют в своей конструкции заслонки, которые делят теплообменную камеру пополам. Именно они влияют на столь высокий КПД, достигающий 80-ти %, изменяя направление воздуха. При этом происходит смешивание воздушных потоков и передаются запахи, что относится к отрицательным характеристикам камерных рекуператоров. Кроме того, в конструкции присутствуют подвижные элементы.

Последним видом рекуператоров являются устройства, конструкция которых представлена закрытой системой трубок с фреоном, испаряющимся при нагревании. При прохождении холодного воздуха через трубки происходит конденсация пара с последующим его превращением в жидкость. КПД таких устройств варьируется от 50 до 70%.


Компания NIBE – ведущий производитель отопительного оборудования возобновляемыми источниками энергии

NIBE – крупный концерн, в состав которого входит известный завод Genvex, специализирующийся на производстве систем вентиляции и рекуперации.

Датским заводом был разработан пластинчатый рекуператор NIBE GV-HR110, активно распространяющийся на территории России. Данный прибор отличается очень высоким КПД, показатель которого достигает 96%.

Рекуператор NIBE GV-HR110 укомплектован следующими элементами:

  • противоточным теплообмеником;
  • энергосберегающими вентиляторами, лопасти которых загнуты вперед;
  • бесколлекторными электродвигателями;
  • фильтром всасывания и откачки воздушных масс;
  • контейнером для отвода конденсата;
  • панелью управления контроля системы.

Кроме вышеперечисленных компонентов в комплект рекуператора NIBE GV-HR110 может входить электрический теплообменник, который выполняет роль дополнительного нагревателя воздуха. Это помогает предотвратить сильное обмерзание устройства.

Существует две модификации данной модели рекуператора от NIBЕ:

  • для помещений площадью не более 180 м2 NIBE GV-HR110–250;
  • для помещений площадью не более 380 м2NIBE GV-HR110–400.

Раздумывая о том, стоит ли приобретать рекуператор, помните следующее:

Как бы Вы не утепляли фасад своего дома, какие бы надежные и дорогие окна Вы не ставили и как бы не старались оптимизировать вашу отопительную систему – все это будет перечеркнуто при проветривании помещения. Вентиляция забирает 50-70% всего тепла, которое было накоплено с течением определенного времени. Только применение рекуператоров позволит Вам производить необходимую вентиляцию помещения без особых теплопотерь.

Торговая сеть «Планета Электрика» рада представить свои покупателям ассортимент рекуператоров NIBE, с которым более подробно Вы можете ознакомиться в нашем каталоге.  

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ — ООО «Аметеа»

Cистема вентиляции с рекуперацией

Любой современный дом, построенный с учетом существующих требований к энергоэффективности, немыслим без системы вентиляции, ведь для обеспечения требующегося ввиду воздухонепроницаемой оболочки воздухообмена недостаточно естественного притока свежего воздуха и принудительной вытяжки из санитарных зон.

Рекуперация тепла

Поступающий в помещения воздух должен быть комфортной температуры, а это значит, что в межсезонье и зимой свежий наружный воздух надо подогревать. При этом обычно все тепло отработанного воздуха в прямом смысле слова выбрасывается наружу. Утилизация теплоты, или рекуперация тепла — процесс, который позволяет восстанавливать тепло из вытяжного воздуха и передавать его наружному воздуху.

Типы рекуператоров

Существует несколько типов рекуператоров: пластинчатые (перекрестноточные и противоточные), роторные, рекуператоры с использованием промежуточного вещества. Наиболее популярны для использования в жилых зданиях и помещениях общего назначения роторные и пластинчатые (обычно перекрестноточные) теплообменники.

Принцип работы пластинчатого рекуператора

Пластинчатый рекуператор представляет собой блок из пластин с высокой теплопроводностью, через который обеспечивается прохождение вытяжного и наружного воздуха без смешения. В перекрестноточном потоки воздуха идут перпендикулярно друг другу, в противоточном — в противоположном друг от друга направлении. Отсутствие смешения потоков воздуха делает эти теплообменники удачным решением для помещений, в которых присутствуют неприятные запахи в достаточном количестве, а также для помещений, в которых вытяжной воздух сильно увлажнен, например, из-за высокой роли влажных помещений на конкретном объекте. Пластинчатые рекуператоры обладают меньшей, по сравнению с роторным, эффективностью и в холодное время года требуют наличия системы оттайки.

Принцип работы роторного рекуператора

Роторный рекуператор представляет собой массу, выполненную из тонкого гофрированного алюминия в форме “катушки”. Двигатель теплообменника потребляет максимум 5Вт, которые расходуются на постепенное поворачивание ротора с определенной скоростью, зависящей от скорости движения воздуха. Теплый вытяжной воздух, поступающий в вентустановку перед тем как попасть на улицу, проходит через роторный регенеративный теплообменник и отдает свое тепло ротору. Когда ротор поворачивается, его согретая вытяжным воздухом часть оказывается в зоне поступающего в установку холодного наружного воздуха. За счет соприкосновения с поверхностью теплообменника температура наружного воздуха повышается настолько значительно. что даже в морозы требуется дополнительный подогрев меньше чем на 100С. Годовая эффективность роторных теплообменников более 70%, что выше показателей эффективности стандартных пластин- чатых рекуператоров, среднегодовая эффективность которых обычно не превышает 52%. Поскольку движение воздуха в роторном рекуператоре проходит между одних и тех же металлических листов, у роторных рекуператоров существует возможность восстанов- ления влажности, вплоть до 60%, что может быть важно зимой, когда воздух в помещениях особенно сухой. Кроме того, не требуется предподогрев или специальные системы оттайки.

Услуги пластинчатого теплообменника | Услуги SPX FLOW

 

Testex предлагается как часть услуг по тестированию LifeTimeSM и используется для подтверждения целостности пластин пластинчатого теплообменника. Процесс Testex в основном предназначен для гигиенического рынка, где клиенты особенно обеспокоены перекрестным загрязнением. Испытания проводятся на объекте заказчика и могут быть выполнены всего за четыре часа.Процесс APV Testex позволяет проводить комплексные испытания пластинчатых теплообменников. С помощью современного электронного оборудования для мониторинга каждый пакет пластин может быть проанализирован, а результаты распечатаны на бумажном носителе вместе с сертификатом испытаний, обеспечивающим полный контрольный журнал.

Как Testex обнаруживает утечки При первом появлении Testex было обнаружено, что более 30% теплообменников имеют дефектные пластины. Регулярное тестирование позволяет устранять проблемы до того, как они перерастут в серьезный инцидент.Testex — это признанный метод, описанный в стандарте 3A T-603-07 как общепринятая практика тестирования теплообменников HTST.

Процесс Testex состоит из обнаружения дефектных пластин в пластинчатом теплообменнике с помощью электролитического дифференциального анализа (EDA). EDA используется для определения наличия перекрестного загрязнения. Постоянное повышение электропроводности воды указывает на наличие дефектных пластин.

  • Одна сторона ПТО заполнена электролитом – обычно сульфатом натрия 
  • Другая сторона заполнена водой Раствор, циркулирующий с помощью насосов 
  • Давление электролита увеличивается для создания перепада давления от 30 до 100 фунтов на кв. дюйм
  • Контролируется проводимость воды
  • Любое постоянное повышение проводимости воды при приложении давления указывает на неисправность пластин 
  • Ассортимент Testex способен устранить даже самую маленькую трещинку 
  • Испытание проводится под давлением
  • Использует самое современное оборудование для мониторинга
  • Идентифицирует возникновение перекрестного загрязнения без демонтажа ПТО
  • Адаптируется ко многим моделям и размерам ПТО
  • Предоставляет заказчику гарантии безопасности предприятия 
  • Производственные условия моделируются максимально точно во время испытаний
  • Уменьшает ложные показания и человеческий фактор
  • Время простоя предприятия резко сокращается. Пластины и прокладки не подвергаются чрезмерным нагрузкам 
  • Можно тестировать широкий спектр ПТО в различных условиях

Контактный теплообмен между нагревательной пластиной и гранулированными материалами в роторном теплообменнике в условиях перегрузки

https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.12.018Получить права и содержание Проанализирована теоретическая модель контактного теплообмена в роторном теплообменнике.

Контактный теплообмен был экспериментально исследован в пилотном пластинчатом роторном теплообменнике.

Представлены периодические нестационарные характеристики теплообмена нагревательной плиты.

Было проанализировано влияние рабочих параметров на температурные характеристики.

Abstract

В настоящей работе исследовался контактный теплообмен между сыпучими материалами и нагревательными пластинами внутри пластинчатого роторного теплообменника (ПРТО). В коэффициенте теплопередачи преобладают контактный коэффициент теплопередачи на поверхности горячей стенки нагревательных пластин и проникновение тепла внутрь твердого слоя.Установлен масштаб участка ПРГЭ диаметром D o =273 мм и длиной L =1000 мм. В качестве экспериментального материала использовали кварцевый песок с d p =2 мм. Рабочие параметры находились в диапазоне ω =1–8 об/мин и F =15, 20, 25, 30 %, и было проанализировано влияние этих параметров на средний по времени контактный коэффициент теплоотдачи. Средневременной коэффициент контактной теплопередачи увеличивается с увеличением скорости вращения, но уменьшается с увеличением степени наполнения.Измеренные данные средних по времени коэффициентов теплопередачи сравнивались с теоретическими расчетами по модели Шлюндера, можно было достичь хорошего соответствия между измерениями и моделью, особенно при более низкой скорости вращения и уровне степени заполнения. Максимальное отклонение между расчетными данными и экспериментальными данными составляет приблизительно 10%.

Ключевые слова

Теплообменник роторный

Контактный теплообмен

Гранулированный материал

Нагревательная пластина

Перегруженный

Рекомендованные статьиСсылки на статьи (0)

Авторы © 20.Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Типы теплообменников и рекуперация тепла

поток воздуха, который проходит снаружи

Отработанный воздух фильтруется перед теплообменником, проходит через перекрестно-противоточный теплообменник и вентилятором выбрасывается наружу. Прохладный наружный воздух также фильтруется в системе вентиляции и затем поглощает энергию вытяжного воздуха в перекрестно-противоточном рекуператоре и подается в помещения вторым вентилятором.

Типы теплообменников и рекуперация тепла

Демонстрационный теплообменник: Kreuzstromwärmetauscher = теплообменник с поперечным потоком; Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauscher = перекрестно-противоточный теплообменник


В целом существует два типа теплообменников: рекуперативные и регенеративные теплообменники. К рекуперативным теплообменникам относятся пластинчатые теплообменники, такие как перекрестноточные, противоточные и перекрестно-противоточные теплообменники, в которых потоки только обмениваются энергией и не контактируют друг с другом.Противоток позволяет в первую очередь достичь скоростей теплоснабжения, значительно превышающих 60%. Достигаемая скорость теплоподвода существенно зависит от размеров поверхностей теплообменника. Площадь поверхности пластинчатых теплообменников может быть такой же большой, как у сотовых или квадратных каналов.

Демонстрационный теплообменник: Rotations-Wärmetauscher = роторный теплообменник


Ротационный теплообменник относится к регенеративным теплообменникам.Теплый воздух передает тепло и влагу аккумулирующей среде. Последний вращается таким образом, что отработанный воздух переносится через накопительную среду в другое положение в противоположном направлении. Тепло и влага выделяются. За счет переносимой влаги (высокая энергоемкость) может быть достигнута повышенная скорость теплоснабжения. Из-за прямого контакта материалов между обоими потоками существует риск переноса запахов и загрязняющих веществ. Следовательно, носитель должен быть промыт в промежуточном диапазоне (потеря энергии), а приточный воздух после теплообменника должен быть снова очищен от потенциального загрязнения, которое хранится во влажном носителе или происходит там (бактериальное загрязнение) с помощью хороший фильтр тонкой очистки.Поэтому агрегат требует очень тщательного ухода.

Коэффициенты рекуперации тепла и коэффициенты теплоснабжения всегда относятся к физическому, т. е. ощущаемому, теплу без учета энергии, содержащейся во влаге за счет теплоты испарения (скрытая теплота).


Коэффициент рекуперации тепла

Суммарная энергия, выделяемая отработанным воздухом (включая скрытую теплоту), делится на количество энергии, которое могло бы быть выделено, если бы не учитывалась конденсация (скрытая теплота отработанного воздуха).Теоретически может быть достигнута степень рекуперации тепла более 100%.


Тариф подачи тепла

Вместо энергии, излучаемой отработанным воздухом, учитывается энергия, поступающая от наружного воздуха. В этом контексте также учитывается тепло выхлопа от вентиляторов.


Температурная эффективность

Если предположить, что объемные потоки уравновешены, а внутренние утечки незначительны, то мощность теплоснабжения в основном равняется температурному КПД: Температурный КПД = (TZu – TAu) / (TAb – TAu)


Условный расход теплоснабжения

Равняет скорость теплоснабжения, которой должна достичь система вентиляции, если бы ее электрический КПД был равен 5, исходя из фактически достигнутой экономии первичной энергии.

Термические колеса против передачи вирусов

Поскольку многие страны Европы все еще работают в условиях жестких ограничений, управляющие объектами могут воспользоваться возможностью проверить, как работают их системы вентиляции и кондиционирования воздуха в рамках подготовки к открытию зданий.

В настоящее время широко известно, что максимальное использование наружного воздуха, увеличение скорости воздухообмена и, следовательно, эффективное разбавление воздуха внутри помещений является наиболее эффективным способом сведения к минимуму риска проникновения людей в здание.Тем не менее, один из наиболее часто задаваемых вопросов, которые мы получаем о перепрофилировании зданий, касается роторных теплообменников…

Ротационные теплообменники

Эксплуатационные преимущества правильно установленных и обслуживаемых ротационных теплообменников (тепловых колес) должны намного перевешивать любые риски, особенно когда скорость воздухообмена может быть намного выше по сравнению со многими другими стратегиями вентиляции (такими как открывающиеся окна, «сплит-системы» и т. д.). ).

До недавнего времени в некоторых руководствах предполагалось, что роторные теплообменники отключались или обходились в качестве меры предосторожности во время пандемии COVID-19 из-за опасений по поводу потенциального перекрестного загрязнения приточного и возвратного воздушных потоков каплями, содержащими вирус.На практике это не было реалистичной рекомендацией по физико-техническим причинам и не оказало бы ощутимого влияния на количество «возвратного воздуха», возвращаемого в помещение.

В последующем руководстве REHVA – Федерации европейских ассоциаций по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха, Сертифицированного института инженеров по обслуживанию зданий (CIBSE) и Британской ассоциации инженеров по обслуживанию зданий (BESA) разъяснено, что роторные теплообменники представляют чрезвычайно низкий риск перенос вирусов (включая COVID-19), если они «правильно сконструированы, установлены и обслуживаются».

REHVA говорит, что роторы не следует выключать, потому что скорость утечки не зависит от того, вращаются они или нет. Фактически, нормальная работа вращающихся систем была хорошим способом обеспечить подачу наружного воздуха в здание для поддержания скорости воздухообмена, что, согласно руководству, снизит концентрацию и потенциальную передачу капель воды, содержащих вирус.

Байпас затрудняет достижение уровней комфортного охлаждения для пассажиров в летние месяцы или удовлетворение потребностей в отоплении в зимние месяцы.Это также влияет на планету (благодаря повышенному потреблению энергии) и на владельцев зданий, которые столкнутся с увеличением счетов за электроэнергию, упустив значительные преимущества энергоэффективности этого рекуперации тепла и охлаждения, если системы не будут возвращены к нормальной работе. .

REHVA сообщает, что правильно эксплуатируемые и обслуживаемые тепловые колеса будут иметь скорость утечки, аналогичную пластинчатым теплообменникам, то есть менее 2%.

«При определенных условиях вирусные частицы в вытяжном воздухе могут повторно попасть в здание… [но] нет доказательств того, что вирусосодержащие частицы, начиная с 0.1 микрон может привести к остаточным утечкам», — говорится в обновленном руководстве REHVA.

Правильно спроектированные, изготовленные, установленные и обслуживаемые роторные теплообменники обеспечивают практически нулевой перенос загрязняющих веществ, связанных с каплями, включая переносимые по воздуху бактерии, вирусы и грибки. Известно, что переходящие утечки максимальны при низком расходе воздуха, поэтому рекомендуется более высокая скорость вентиляции. Это не только способствует перенесенной утечке, большинство руководств предполагает, что использование максимальных скоростей вентиляции и наружного воздуха также имеет желаемый эффект «разбавления» любых капель вируса в воздухе, тем самым снижая риск воздушно-капельной передачи вируса в крытое пространство.

Для предотвращения перемещения ротором воздуха от вытяжки к притоку необходимо предусмотреть сектор продувки. Функционирование сектора продувки требует, чтобы перепад давления был правильным, что означает, во-первых, правильное расположение вентиляторов, чтобы они оба были ниже по потоку от ротора в соответствующих воздушных потоках, и, во-вторых, чтобы вытяжной воздух правильно дросселировался до создать правильную разницу давлений между вытяжкой и подачей. В документации по установке Swegon объясняется, как это сделать.

Тем не менее, всегда рекомендуется проверять все оборудование для рекуперации тепла (включая пластинчатые теплообменники), чтобы убедиться в устранении любых возможных утечек со стороны вытяжного воздуха на сторону подачи. Регулировка давления также может свести к минимуму возможность перекрестного загрязнения, включая использование перепускных клапанов и/или заслонок, чтобы избежать повышения давления на стороне вытяжки.

Как работает теплообменник Swegon GOLD?

Это может показаться сложным, но приятно знать, что приточно-вытяжные установки Swegon с ротационными теплообменниками серий GOLD и SILVER C спроектированы с правильным расположением вентиляторов и стандартно оснащены секторами продувки.Кроме того, ротор хорошо герметизирован как по периметру, так и по диаметру, где происходит разделение потоков приточного и вытяжного воздуха. Возвратный (вытяжной) воздух фильтруется перед тем, как попасть в термоколесо, и предусмотрены ниппели для измерения давления, чтобы упростить проверку баланса давления, а перфорированная пластина для снижения давления включена в блок. Это означает, что степень утечки составляет менее 1 % как для агрегатов с роторными, так и для пластинчатых теплообменников.

Установки GOLD также имеют несколько специальных функций управления, помогающих контролировать качество воздуха в помещении.

• Функция контроля качества воздуха (AQC) используется для обеспечения правильной работы направления утечки воздуха теплообменника и сектора продувки.

• Управление переносом регулирует скорость вращения ротора при уменьшении расхода воздуха в системах с переменным расходом воздуха. Это обеспечивает функцию продувки во всем рабочем диапазоне и еще больше снижает утечку.

Заключение

Короче говоря, применяется та же концепция надлежащей базовой инженерной практики, что и в любом контексте здоровья и благополучия: если вентиляционное оборудование имеет достаточное качество и правильно спроектировано, установлено и обслуживается, то риск передачи вируса от теплового колеса минимален. чрезвычайно низкий.

Однако этот период научил всех нас быть бдительными и уделять больше внимания важности качественного оборудования от хорошо осведомленных производителей, а также всестороннему контролю и обслуживанию нашего оборудования.

Благодаря низкому уровню заполняемости (вероятно, будет увеличиваться лишь постепенно), это хорошее время для проведения тщательной проверки системы HVAC, просмотра любых настроек или обновлений, которые мы можем захотеть сделать, и обеспечения своевременного обслуживания. Другими словами, делать то, что мы всегда должны делать, чтобы жильцы здания были в безопасности и здоровы.

Swegon входит в группу компаний Swedish Latour и является лидером на рынке энергоэффективных систем и продуктов для вентиляции и микроклимата. В компании работает 2400 сотрудников, а ее оборот по всему миру составляет около 500 миллионов евро, из которых более 54 миллионов фунтов стерлингов приходится на Великобританию.

Влияние геометрических параметров на процессы тепломассообмена в роторных теплообменниках

Математическая модель роторного теплообменника основана на структуре модели противоточного теплообменника [12, 24].{\text{критическая}}\), температура поверхности пластины будет колебаться. Таким образом, постепенное уменьшение скорости вращения ротора увеличивает амплитуду колебаний температуры поверхности пластины. Увеличение амплитуды колебаний температуры поверхности пластин снижает движущую силу теплообменных процессов, что, в свою очередь, снижает эффективность теплообменника [19, 29]. Анализируя влияние скорости вращения на процесс теплообмена, Кейс и Лондон предложили эмпирическую корреляцию для определения эффективности роторного теплообменника с коэффициентом податливости ± 1% [21]:

$$\varepsilon = \varepsilon_{\text {o}} \phi$$

(10)

где \(\varepsilon_{\text{o}}\) температурная эффективность противоточного теплообменника, \(\phi\) поправочный коэффициент для скорости вращения.{2} } \справа)$$

(11)

где \(\overline{{W_{r} }}\) отношение теплоемкости твердого тела к воздушному потоку.

Отношение теплоемкости твердого тела к воздушному потоку можно рассчитать по формуле:

$$\overline{{W_{r} }} = {{W_{r} } \mathord{\left/ { \vphantom {{W_{r} } {W_{1} }}} \right. \kern-0pt} {W_{1} }}$$

(12)

где \(W_{r}\) твердотельная теплоемкость, \(W_{1}\) теплоемкость приточного воздуха.{\text{критическое}} \ок. 5\) [19, 20, 29]) практически не влияет на температурную эффективность теплообменника. При этом локальная температура поверхности пластины в каждом поперечном сечении ротора остается практически постоянной при вращении ротора ). По этой причине температурный профиль матрицы в направлении потока воздуха будет аналогичен температурному профилю противоточного теплообменника с температурной эффективностью \(\varepsilon_{\text{o}}\).{\text{критические}}\) можно существенно упростить и представить в виде простых дифференциальных уравнений баланса тепла и массы, разработанных для приточного и возвратного потоков воздуха с решением первого порядка.

Предлагаемая модифицированная α-модель роторного рекуператора рассматривается по системе координат \(X_{1}\) (направление наружного потока) и \(X_{2}\) (направление возвратного воздуха) (рис. 2). Для упрощения структуры модели был введен ряд основных допущений, в том числе основанных на моделях, доступных в опубликованных работах [11, 12, 24, 28]:

  • Теплообменник работает в квазистационарном режиме.

  • Потоки наружного и возвратного воздуха, соприкасающиеся с поверхностью пластины, рассматриваются как идеальный, однородный и несжимаемый газ.

  • Движущей силой процесса массообмена является градиент влажности.

  • Тепломассоперенос внутри матрицы ротора происходит в нормальном направлении (α-модель [29, 30]).

  • В воздушных потоках отсутствуют дополнительные источники тепла.

  • Конденсация водяного пара может вначале образовываться на части поверхности пластины, расположенной со стороны рециркуляционного воздуха (геометрия полукруга), а затем в результате вращения ротора конденсат будет переноситься в секцию наружного воздуха.

  • Тепловой поток испарения ни в коем случае не может быть больше теплоты конденсации водяного пара.

  • Температура воздушных потоков меняется в зависимости от направлений системы координат.

  • Потери тепла в окружающий воздух не учитываются.

На основании вышеизложенных предположений были разработаны уравнения балансов для наружного и возвратного потоков воздуха и для матрицы роторного теплообменника.

Энергетический баланс потоков наружного и возвратного воздуха в условиях теплообмена « сухой » может быть выражен следующим образом:

$$\frac{{{\text{d}}t_{1} }}{{{ \text{d}}\bar{X}_{1} }} = {\text{NTU}}_{1} \left( {t_{p1} — t_{1} } \right)$$

(14)

$$\frac{{{\text{d}}t_{2}}}{{{\text{d}}\bar{X}_{2} }} = {\text{NTU}}_{ 2} \left( {t_{p2} — t_{2} } \right)$$

(15)

$$\left( {\frac{{W_{1}}}{{W_{2}}}} \right)\frac{{{\text{d}}t_{1}}}{{{\ text{d}}\bar{X}_{1} }} + \frac{{{\text{d}}t_{2}}}{{{\text{d}}\bar{X}_{ 2} }} = 0$$

(16)

В этом случае внутри каналов роторного теплообменника происходит только явный теплообмен, так что влажность обоих потоков воздуха будет постоянной и неизменной \(\left( {x_{1} = {\text{const}} } \right)\) и \(\left( {x_{2} = {\text{const}}} \right)\).{\text{evap}} = {{m_{2}} \mathord{\left/ {\vphantom {{m_{2}} {m_{1}}}} \right.{\prime}_{p1} — x_{1} } \right)$$

(21)

Следует отметить, что если массовый расход водяного пара в канале возвратного воздуха превышает массовый расход водяного пара в канале наружного воздуха, то на поверхности матрицы может наблюдаться постепенное накопление водяной пленки или слоя инея. Такие условия работы теплообменника могут быть очень опасны, особенно при минусовой температуре наружного воздуха. В этом случае высок риск образования инея внутри каналов теплообменника, что снижает эффективность работы агрегата и увеличивает перепад давления в каналах воздушного потока в результате закупорки инеем [11, 12, 28].{\text{испарение}} } \right]$$

(23)

$$\left( {\frac{{W_{1}}}{{W_{2}}}} \right)\left[ {\left( {\frac{{{\text{d}}t_{ 1} }}{{{\text{d}}\bar{X}_{1} }}} \right) + \left( {\frac{{i_{g1} — i_{w1}}}{{ c_ {p1} }}} \right)\left( {\ frac {{{\ text {d}} x_ {1}}} {{{\ text {d}} \ bar {X} _ {1}} }} \right)} \right] + \left[ {\left( {\frac{{{\text{d}}t_{2}}}}{{{\text{d}}\bar{X}_ {2} }}} \right) + \ left( {\ frac {{i_ {g2} — i_ {w2}}} {{c_ {p2} }}} \ right) \ left( {\ frac {{{ \text{d}}x_{2}}}{{{\text{d}}\bar{X}_{2} }}} \right)} \right] = 0$$

(24)

$$\left( {\frac{{W_{1}}}{{W_{2}}}} \right)\left[ {\left( {\frac{{{\text{d}}t_{ 1} }}{{{\text{d}}\bar{X}_{1} }}} \right) + \left( {\frac{{i_{g1} — i_{fr1}}}{{ c_ {p1} }}} \right)\left( {\ frac {{{\ text {d}} x_ {1}}} {{{\ text {d}} \ bar {X} _ {1}} }} \right)} \right] + \left[ {\left( {\frac{{{\text{d}}t_{2}}}}{{{\text{d}}\bar{X}_ {2} }}} \right) + \ left( {\ frac {{i_ {g2} — i_ {fr2}}} {{c_ {p2} }}} \ right) \ left( {\ frac {{{ \text{d}}x_{2}}}{{{\text{d}}\bar{X}_{2} }}} \right)} \right] = 0$$

(25)

Решение представленных наборов одновременных дифференциальных уравнений.(14)–(18) и (22)–(25) требует введения условий приточного воздуха на входах в наружный и обратный каналы (рис. 2)

$$\слева. {\ begin {array} {* {20} c} {t_ {1} } \\ {} \\ \ end {array} } \ right | \ begin {array} {* {20} l} { = t_ { 1i} } \hfill \\ {\bar{X}_{1} = 0} \hfill \\ \end{массив} \quad \left. {\ begin {array} {* {20} c} {x_ {1} } \\ {} \\ \ end {array} } \ right | \ begin {array} {* {20} l} { = x_ { 1i} } \hfill \\ {\bar{X}_{1} = 0} \hfill \\ \end{массив} \quad \left. {\ begin {array} {* {20} c} {t_ {2} } \\ {} \\ \ end {array} } \ right | \ begin {array} {* {20} l} { = t_ { 2i} } \hfill \\ {\bar{X}_{2} = 0} \hfill \\ \end{массив} \quad \left.{\ begin {array} {* {20} c} {x_ {2} } \\ {} \\ \ end {array} } \ right | \ begin {array} {* {20} l} { = x_ { 2i} } \hfill \\ {\bar{X}_{2} = 0} \hfill \\ \end{массив}$$

(26)

$$\бар{Х}_{2} = 1.0 — \бар{Х}_{1}$$

(27)

и граничные условия для матричной поверхности приточного и вытяжного воздуха:

$$\begin{aligned} \left.{\text{DP}} } \hfill \\ \end{массив} \quad \left.{ \circ } {\text{C}}} \hfill \\ \end{array} \hfill \\ \end{aligned}$$

(28)

Представленные системы уравнений, описывающие тепломассообмен в матрице роторного теплообменника, являются нелинейными и не могут быть решены аналитическими методами. По этой причине было принято решение использовать численные методы, основанные на модифицированном методе Рунге-Кутты. Этот метод имеет достаточную точность и устойчивость, что подтверждено решением аналогичных задач [11, 12, 24, 28, 39,40,41].

Выбор оборудования для рекуперации энергии DOAS

При разработке системы DOAS рекомендуется использовать энергетические колеса для рекуперации энергии. Системы варьируются от одного до двух колес с дополнительным покрытием для осушения воздушного потока. В этом посте мы более подробно рассмотрим колесо рекуперации энергии и его использование во влажной среде.

Выбор оборудования для рекуперации энергии DOAS

 

Вообще говоря, существует четыре варианта вентилятора с рекуперацией энергии: роторный теплообменник (колесо), пластинчатый теплообменник (неподвижный сердечник), теплообменник с тепловыми трубками (хладагент) и обходные змеевики (вода).

Колесо представляет собой пластиковое или металлическое устройство, вращающееся между потоками вытяжного и наружного воздуха, отбирая тепло от одного потока воздуха и передавая его другому.

Металлические колеса могут передавать только тепло (ощутимую энергию), в то время как некоторые пластиковые колеса, пропитанные влагопоглотителем, также могут поглощать и выделять влагу (скрытая энергия).

Колеса

являются наиболее популярными ERV из-за их относительно низкой начальной стоимости, разумного перепада давления, простоты обслуживания и меньшей занимаемой площади.

Пластинчатые теплообменники обычно крупнее и дороже колесных. Воздушные потоки проходят друг мимо друга через серию каналов, нагревая или охлаждая материал между каналами и передавая энергию. Их главное преимущество перед колесами заключается в том, что они не допускают загрязнения между различными воздушными потоками. В некоторых случаях, например, в больницах и лабораториях, во избежание загрязнения рекомендуются пластины с фиксированным сердечником.

Использование тепловых труб несколько ограничено, поскольку они не могут восстанавливать скрытую энергию.Тепловые трубки представляют собой медные трубки с хладагентом внутри, проходящие между двумя воздушными потоками (вытяжным и наружным воздухом).

Подобно тепловым трубам, обходные змеевики часто предпочтительнее, когда потоки вытяжного и наружного воздуха разделены большими расстояниями. Этот тип системы требует установки водяного змеевика в потоке вытяжного воздуха и второго в потоке поступающего наружного/вентиляционного воздуха.

 

Колесо рекуперации энергии

 

Важно различать явные и энтальпийные (или скрытые) колеса.

Колесо энтальпии (также называемое пассивным осушителем или колесом полной энергии) восстанавливает как явную (температуру), так и скрытую (влажность) энергию. Сотовая конструкция ротора с влагопоглотителем обеспечивает высокую теплопередачу при одновременном снижении параметров потери давления.

В типичной установке колесо располагается так, что оно разделено на две секции полумесяца. Несвежий отработанный воздух проходит через одну половину, а наружный воздух — через другую по схеме противотока.Когда колесо вращается, ощутимая теплота передается, так как металлическая подложка улавливает и накапливает тепло от более теплого воздушного потока и передает его более холодному.

Скрытое тепло передается по мере того, как влагопоглощающее покрытие на металлической подложке поглощает (конденсирует) влагу из воздушного потока с более высоким коэффициентом влажности и выделяет (испаряет) влагу в воздушный поток с более низким коэффициентом влажности.

Преимущества энтальпийного колеса более очевидны летом с точки зрения нагрузки на охлаждающий змеевик и снижения энергопотребления.Это в равной степени полезно для минимизации потребления энергии на обогрев и увлажнение в холодные зимние месяцы. Несколько предостережений относительно зимних условий эксплуатации.

Поскольку в колесе может образовываться конденсат, температура ниже 0ºC может привести к замерзанию конденсата в колесе. Во избежание этого при определенных условиях требуется предварительный нагрев, чтобы предотвратить обледенение колеса энтальпии.

С другой стороны, разумное колесо выполняет совсем другую задачу.Во многих случаях внутренние ощутимые охлаждающие нагрузки недостаточно высоки, чтобы предотвратить переохлаждение низкотемпературным вентиляционным воздухом. Поэтому желательно повысить температуру приточного воздуха. Это может быть достигнуто с помощью чувствительного колеса, хотя, как упоминалось выше, могут использоваться другие формы оборудования для передачи физического тепла.

Например, воздух, выходящий из змеевика глубокого охлаждения, может быть значительно подогрет за счет энергии, извлеченной из возвратного воздушного потока. Одновременно рециркуляционный воздух заметно охлаждается в этом процессе, что снижает содержание энергии в рециркуляционном воздушном потоке, дополнительно снижая энтальпию наружного воздуха, выходящего из энтальпийного колеса и поступающего в змеевик глубокого охлаждения.Дополнительным преимуществом является то, что когда два воздушных потока с одинаковой скоростью потока обмениваются энергией в чувствительном колесе, обмен влаги практически не происходит.

 

Объяснение теплообменников

HVAC — инженерное мышление

Объяснение теплообменников

HVAC. В этой статье мы собираемся обсудить различные типы теплообменников, используемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в системах обслуживания зданий как для жилых, так и для коммерческих объектов. Мы также рассмотрим, как они применяются к системным компонентам для кондиционирования построенной среды, охватывающей принцип работы обычных теплообменников HVAC с анимацией.
Прокрутите страницу вниз, чтобы просмотреть обучающее видео, включающее подробную анимацию для каждого теплообменника!

🏆 Ознакомьтесь с широким ассортиментом реальных теплообменников Danfoss нажмите здесь

Теплообменники Danfoss

повышают эффективность, уменьшают объем заправки хладагентом и экономят место в вашей системе HVAC. Вы можете найти весь ассортимент и узнать больше о каждом из них на веб-сайте Danfoss. Узнайте больше о теплообменниках Danfoss: ссылка здесь

Что такое теплообменник?

Теплообменник — это именно то, что следует из названия, устройство, используемое для передачи (обмена) тепла или тепловой энергии.В теплообменники подается либо горячая жидкость для обогрева, либо холодная жидкость для охлаждения.

  • Жидкость может быть как жидкостью, так и газом
  • Тепло всегда переходит от горячего к холодному
  • Для передачи тепла должна существовать разница температур

Как происходит теплообмен?

Тепловая энергия передается тремя способами.

  • Кондукция
  • Конвекция
  • Излучение

В большинстве теплообменников для ОВиК используется конвекция и теплопроводность.Радиационный теплообмен имеет место, но он составляет лишь небольшой процент.

Кондуктивный теплообмен

теплопередача кондуктивным изображением

Проводимость возникает при физическом соприкосновении двух материалов с разной температурой. Например, мы ставим горячую чашку кофе на стол на несколько минут, а затем убираем чашку, стол будет проводить часть этой тепловой энергии.

Конвекционный теплообмен

Конвекционная теплопередача

Конвекция возникает, когда жидкости движутся и уносят тепловую энергию.Это может происходить естественным путем или под действием механической силы, например, при использовании вентилятора. Например, когда вы дуете на горячую ложку супа. Вы дуете на ложку, чтобы охладить суп, и воздух уносит это тепло.

Радиационный теплообмен

Радиационный теплообмен

Излучение возникает, когда поверхность испускает электромагнитные волны. Все, включая вас, излучает тепловое излучение. Чем горячее поверхность, тем больше теплового излучения она излучает. Примером этого может быть солнце.Солнечное тепло распространяется в виде электромагнитных волн через пространство и не достигает нас ни с чем.

Используемые жидкости

Жидкости, используемые в системе HVAC, обычно включают воду, пар, воздух, хладагент или масло в качестве среды передачи. Теплообменники HVAC обычно делают одну из двух вещей: они либо нагревают, либо охлаждают воздух или воду. Некоторые из них используются для охлаждения или обогрева оборудования по соображениям производительности, но большинство используется для кондиционирования воздуха или воды.

Типы теплообменников.

Большинство теплообменников имеют одну из двух конструкций. Либо катушка, либо пластинчатая конструкция. Давайте рассмотрим основы того, как они работают, а затем посмотрим, как они применяются к обычным теплообменникам в системах.

Змеевиковые теплообменники – упрощенный

Основной змеевиковый теплообменник

Змеевиковые теплообменники в их простейшей форме используют одну или несколько трубок, которые несколько раз проходят туда и обратно. Трубка разделяет две жидкости. Одна жидкость течет внутри трубы, а другая снаружи.Давайте посмотрим на пример отопления. Тепло передается от горячей внутренней жидкости к стенке трубы путем конвекции, затем оно проходит через стенку трубы на другую сторону, а внешняя жидкость уносит его также за счет конвекции.

Пластинчатые теплообменники – упрощенные

Базовый пластинчатый теплообменник В пластинчатых теплообменниках

для разделения двух жидкостей используются тонкие пластины из металла. Жидкости обычно текут в противоположных направлениях, чтобы улучшить теплопередачу. Тепло самой горячей жидкости передается на стенку пластины, а затем передается на другую сторону.Другая жидкость, поступающая с более низкой температурой, затем уносит ее за счет конвекции.

Давайте более подробно рассмотрим, как эти типы теплообменников применяются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Ребристый теплообменник (жидкость)

Змеевиковый теплообменник с ребристыми трубками

Ребристые трубы часто называют просто змеевиком, например, нагревательным или охлаждающим змеевиком. Они чрезвычайно распространены. Вы найдете их в вентиляционных установках, фанкойлах, системах воздуховодов, испарителях и конденсаторах систем кондиционирования воздуха, на задней панели холодильников, в конвекторах, список можно продолжить.

В этих теплообменниках вода, хладагент или пар обычно проходят внутри, а воздух – снаружи.

Например, при использовании для нагрева воздуха с использованием нагретой воды горячая вода течет внутри трубы и передает свою тепловую энергию посредством конвекции стенке трубы, существует разница температур между горячей водой и воздухом, поэтому тепло передается через стенку трубы. Воздух, проходящий снаружи, уносит это за счет конвекции.

Ребра обычно соединяются между всеми трубами, они располагаются непосредственно на пути потока воздуха и помогают отводить тепло из трубы и передавать его в воздух, поскольку они действуют как расширение площади поверхности трубы.Больше площадь поверхности = больше места для передачи тепла.

Канальный пластинчатый теплообменник

Канальный пластинчатый теплообменник

Канальные пластинчатые теплообменники используются в вентиляционных установках для обмена тепловой энергией между потоками всасываемого и вытяжного воздуха без переноса влаги и без смешивания потоков воздуха. Теплообменник изготовлен из тонких листов металла, обычно алюминия, в котором две жидкости с разными температурами текут в противоположных диагональных направлениях. Обычно воздух используется в обоих, но также могут использоваться выхлопные газы чего-то вроде двигателя ТЭЦ.

Тепло от одного потока направляется конвекцией на тонкие листы металла, разделяющие потоки, затем проходит через металл, где принудительной конвекцией переносится в другой поток.

Конвектор внутрипольный

конвектор

Внутрипольные конвекторы устанавливаются по периметру здания, обычно под окном или стеклянной стеной, и очень распространены в новых коммерческих зданиях. Внутрипольные конвекторы устанавливаются в пол и служат для уменьшения теплопотерь через стекло, а также предотвращения образования конденсата.

Они делают это, создавая стену конвекционных воздушных потоков. Конвекторы обычно используют горячую воду или электрические нагревательные элементы для нагрева воздуха. Их расположение на уровне пола означает, что они имеют доступ к самому холодному воздуху в помещении. Теплообменник передает тепло ему через ребристую трубу, в результате чего холодный воздух нагревается и поднимается к потолку. По мере того, как этот теплый воздух поднимается вверх, более холодный воздух в комнате устремляется, чтобы занять его место. Это создает конвективный поток и тепловую границу между стеклом и помещением.

Канальный электронагреватель – открытый змеевик

Канальный электронагреватель

Нагревательные элементы с открытым змеевиком используются в основном в воздуховодах, печах и иногда в фанкойлах. Они работают с использованием открытых катушек под напряжением из металла с высоким сопротивлением для выработки тепла. Эти теплообменники помещаются непосредственно в поток воздуха, и когда воздух проходит через змеевики, тепловая энергия передается посредством конвекции. Они обеспечивают равномерный нагрев по всему воздушному потоку, хотя используются только там, где это безопасно и труднодоступно.

Микроканальные теплообменники

Микроканальный теплообменник Микроканальные теплообменники

представляют собой усовершенствование змеевика с ребристыми трубами, обеспечивающее превосходный теплообмен, хотя они используются только в системах охлаждения и кондиционирования воздуха. Теплообменники такого типа можно найти в чиллерах с воздушным охлаждением, конденсаторных установках, жилых кондиционерах, осушителях воздуха, холодильных шкафах, крышных установках и т. д.

Теплообменники этого типа также используют конвекцию в качестве основного метода теплопередачи.Микроканальный теплообменник имеет простую конструкцию. С каждой стороны находится коллектор, между каждым коллектором проходит несколько плоских трубок с ребрами между ними. Воздух проходит через зазоры в ребрах, чтобы унести тепловую энергию.

Хладагент поступает через коллектор, а затем проходит через плоские трубки, пока не достигнет другого коллектора. Коллекторы содержат перегородки, которые контролируют направление потока хладагента и используются для многократного прохождения хладагента по трубам, чтобы увеличить время, проводимое внутри, и, таким образом, увеличить возможность передачи тепловой энергии.

Внутри каждой плоской трубки есть несколько небольших отверстий, известных как микроканалы, которые проходят по всей длине каждой плоской трубки. Эти микроканалы значительно увеличивают площадь поверхности теплообменника, что позволяет большему количеству тепловой энергии выходить из хладагента в металлический корпус теплообменника. Разница температур между хладагентом и воздухом приводит к тому, что тепло проходит через корпус плоской трубы к ребрам. Когда воздух проходит через зазоры, он уносит эту тепловую энергию за счет конвекции.

Змеевик испарителя печи

Змеевик испарителя печи

Печи-испарители обычно используются в больших домах и небольших коммерческих объектах с небольшими системами воздуховодов. Вы можете получить катушки большего размера, которые работают по тому же принципу, но для более крупных систем, в основном для кондиционеров в средних и крупных коммерческих зданиях. Змеевик внутри печного испарителя работает так же, как ребристый трубчатый теплообменник, и использует хладагент внутри, а воздух поступает снаружи. Воздух, проходящий через трубы, передает свое тепло за счет принудительной конвекции, затем оно передается через стенку трубы за счет теплопроводности, хладагент внутри уносит это тепло за счет принудительной конвекции, хладагент кипит и испаряется в компрессоре.

Радиаторы

Радиаторы

Они очень распространены, особенно в Европе и Северной Америке, в домах и старых коммерческих зданиях. Они крепятся к стенам, как правило, под окном, чтобы обеспечить обогрев помещения. Их функция очень проста, они обычно подключаются к трубе горячего водоснабжения, в которую подается горячая вода от бойлера.

Вода поступает по трубке небольшого диаметра и стекает внутрь радиатора. Внутренняя площадь радиатора больше, чем у трубы, что замедляет скорость воды, чтобы дать больше времени для передачи тепла.

Тепло воды передается за счет теплопроводности металлическим стенкам радиатора. На внешней стороне радиатора находится воздух помещения. Когда этот воздух соприкасается с горячей поверхностью радиатора, тепло передается воздуху, и это заставляет воздух расширяться и подниматься вверх. Затем более холодный воздух перемещается, чтобы заменить этот воздух, вызывая непрерывный цикл движущегося воздуха, который нагревает комнату, поэтому этот движущийся воздух представляет собой конвекционный теплообмен. Радиатор обычно имеет несколько ребер, соединенных сзади или между панелями, особенно на новых, они нужны только для увеличения площади поверхности радиатора, чтобы обеспечить больше возможностей для передачи тепла в воздух.Радиаторы названы неправильно, так как они переносят в основном за счет конвекции.

Иногда вы можете найти специально разработанные радиаторы, подключенные к паровым системам, но это становится все менее распространенным, раньше также использовалось масло, но это довольно редко в наши дни.

Водяной нагревательный элемент

Водяной нагревательный элемент

Водяной нагревательный элемент обычно используется в калориферах и водонагревателях, а также иногда используется в бассейне открытых градирен для предотвращения замерзания воды зимой.В них используется металлическая катушка вдоль трубки, которая имеет высокое значение сопротивления. Это сопротивление генерирует тепло. Катушка изолирована, чтобы сдерживать поток тока, но допускает поток тепловой энергии. Нагревательный элемент погружается в резервуар с водой, и тепло передается от элемента в воду. Таким образом, вода, которая вступает в контакт с нагревательным элементом, нагревается, и это заставляет ее подниматься внутри бака, затем более холодная вода течет, чтобы заменить эту нагретую воду, где этот цикл будет продолжаться.

Вращающееся колесо

Колесный теплообменник

Теплообменники этого типа обычно находятся в вентиляционной установке между потоками приточного и вытяжного воздуха. Они работают с помощью небольшого электродвигателя, соединенного с ременным шкивом, который медленно вращает диск теплообменника, который находится непосредственно в воздушном потоке между выхлопным и приточным воздухом. Воздух проходит прямо через диск, но при этом вступает в контакт с материалом колеса.Материал диска теплообменника поглощает тепловую энергию одного потока воздуха и при вращении входит во второй поток воздуха, где отдает эту поглощенную тепловую энергию. Этот тип теплообменника приведет к смешиванию небольшого количества жидкости между потоками всасываемого и вытяжного воздуха из-за небольших зазоров, присутствующих в месте вращения колеса, поэтому его нельзя использовать там, где используются сильные запахи или токсичные пары.

Эти теплообменники можно использовать в зимние месяцы для рекуперации тепла вытяжного потока здания, это тепло улавливается тепловым колесом и передается в поток приточного воздуха, который будет намного холоднее, чем воздух внутри здания.
Эти теплообменники также можно использовать в летние месяцы для рекуперации холодного воздуха из выхлопных газов здания и его использования для охлаждения поступающего свежего воздуха.

Водогрейный котел

Как работает котел

Такие большие котлы можно найти в основном в средних и больших коммерческих зданиях в более прохладном климате. В домах и небольших зданиях будут использоваться гораздо меньшие версии, обычно настенные. Оба имеют много вариаций, но этот тип очень распространен.

Топливо сгорает в камере сгорания (обычно газ или мазут), а горячие выхлопные газы проходят через ряд труб, пока не достигнут дымохода и не выбрасываются в атмосферу.Трубки и камера сгорания окружены водой. Тепло конвектируется к стенкам трубы и затем передается воде, которая затем уносится конвекцией. В зависимости от конструкции системы вода выходит либо в виде нагретой воды, либо в виде пара. Эта вода нагнетается насосом, скорость насоса, а также количество сжигаемого топлива могут варьироваться для изменения температуры и скорости потока.

Тепловая трубка

Тепловая труба

Вы найдете их в солнечных водонагревателях и некоторых змеевиках для рекуперации тепла.Если мы посмотрим на солнечное тепловое применение, у нас есть трубка, сделанная из специального стекла, из которой откачан весь воздух для создания вакуума, а затем запечатана. Внутренний слой трубки имеет специальное покрытие. Покрытие и вакуум работают вместе, чтобы предотвратить выход тепла после того, как оно войдет в трубку, а затем помогает передать его к тепловой трубке в центре.

Тепловая трубка имеет ребро с каждой стороны, соединенное с покрытием трубки для сбора тепловой энергии.

Тепловая трубка представляет собой герметичную длинную полую медную трубку, которая проходит по всей длине стеклянной трубки и имеет выступающий выступ наверху.Колба подключена к коллектору, и холодная вода проходит через коллектор, чтобы пройти через головку колбы.

Внутри тепловой трубки находится смесь воды, находящаяся под очень низким давлением. Это низкое давление позволяет воде испаряться в пар с небольшим подводом тепла. Затем пар поднимается в колбу, где отдает свое тепло воде, протекающей через коллектор. По мере того, как пар отдает свое тепло, он конденсируется и падает вниз, чтобы повторить цикл. Трубка поглощает тепловое излучение, которое затем передается в трубку.Вода внутри конвектирует ее до колбы, тепло передается через стенку трубы и уносится конвекцией в поток воды.

Охлаждающая балка

Охлаждающие балочные теплообменники ОВКВ

Используются охлаждающие балки двух типов: пассивные и активные. Оба используются в основном в коммерческих зданиях.

Активная охлаждающая балка работает, пропуская холодную жидкость, обычно воду, через ребристый трубчатый теплообменник. Затем воздух подается в охлаждающую балку и выходит через специально расположенные сопла.Этот воздух движется по оребренной трубе и выдувает холодный воздух в помещение. Поэтому используют принудительную конвекцию.

Пассивные охлаждающие балки также будут использовать теплообменник с ребристыми трубами, но к ним не подключена канальная подача воздуха. Вместо этого они создают естественный конвекционный поток, охлаждая теплый воздух на уровне потолка. Затем этот охлажденный воздух опускается и заменяется более теплым воздухом, где цикл повторяется.

Нагреватель печи

Нагреватели печи обычно используются в домах с канальным кондиционированием воздуха.Они очень распространены в Северной Америке. В печных нагревателях используется теплообменник, помещенный непосредственно в канальный воздушный пар. Топливо сгорает, и горячий газ направляется через теплообменник, тепло от него конвективно передается в стенки теплообменника, более холодный воздух проходит через другую сторону, вызывая разницу температур, поэтому тепло газа передается через стены и будет унесен конвекцией.

Пластинчатый теплообменник

Существует два основных типа пластинчатых теплообменников: прокладочный и паяный пластинчатый.Они оба очень эффективны при передаче тепловой энергии, для еще большей эффективности и компактной конструкции вы можете использовать пластинчатые теплообменники для многих приложений. Ранее мы подробно рассмотрели все эти теплообменники.

Основное, что нужно знать об этих двух типах теплообменников, это то, что тип прокладки можно демонтировать, его мощность нагрева или охлаждения можно увеличить или уменьшить, просто добавив или удалив пластины теплопередачи. Вы обнаружите, что они используются, особенно в высотных коммерческих объектах, для косвенного подключения чиллеров, котлов и градирен к контурам отопления и охлаждения, а также для подключения зданий к районным энергетическим сетям.

Пластинчатый теплообменник

Паяные пластинчатые теплообменники представляют собой герметичные узлы, которые не подлежат демонтажу, их теплопроизводительность или холодопроизводительность фиксированы. Они используются для таких приложений, как тепловые насосы, комбинированные котлы, блоки теплового интерфейса, непрямое подключение калориферов и т. д.

Оба работают, пропуская жидкости, обычно в противоположных направлениях, в соседние каналы. Жидкости обычно представляют собой воду или хладагент. Тепловая энергия передается на пластину конвекцией, затем проходит через пластину, а жидкость на другой стороне уносит ее за счет конвекции.

Тепловые насосы

Тепловые насосы используются в основном в жилых домах, но иногда и в коммерческих объектах. Существует два основных типа тепловых насосов с воздушным и наземным источником. Воздушный источник обычно используется для обогрева помещений, тогда как наземный источник чаще используется для нагрева воды.

Источник воздуха работает как система кондиционирования, но наоборот, вместо отвода тепла из помещения, он добавляет его. Хладагент проходит от компрессора к внутреннему блоку, который содержит ребристый трубчатый теплообменник.Хладагент передает свое тепло путем конвекции стенкам трубы, а затем проходит через нее на другую сторону. С другой стороны, холодный воздух комнаты, который проходит через теплообменник с помощью небольшого вентилятора, отводит тепло за счет конвекции. Затем хладагент поступает к расширительному клапану, а затем к наружному блоку, который также представляет собой теплообменник с ребристыми трубами или микроканальный теплообменник.

Когда воздух проходит через этот теплообменник, окружающий воздух вызывает кипение хладагента и выделение тепла.Затем это тепло проходит через компрессор к внутреннему блоку, чтобы повторить цикл.

Наземный источник работает немного по-другому. Смесь воды и антифриза прокачивается по трубам в земле для сбора тепла. Затем он передается в небольшой холодильный цикл через паяный пластинчатый теплообменник. Хладагент переносит его во второй паяный пластинчатый теплообменник, который соединен с другим водяным контуром, на этот раз передавая свое тепло в бак с горячей водой, обычно через спиральную неребристую трубу.

Кожух и трубка

Кожухотрубный теплообменник

Кожухотрубные теплообменники обычно используются в чиллерах на испарителе и/или конденсаторе, иногда также в качестве охладителя смазочного масла.
Возможно, это упрощенная конструкция теплообменника. У них есть внешний контейнер, известный как оболочка. Внутри оболочки находится несколько труб, известных как трубки. Трубки содержат одну жидкость, а оболочка – другую жидкость. Две жидкости всегда разделены стенками трубы, они никогда не встречаются и не смешиваются.Жидкости будут иметь разную температуру, что приведет к передаче тепловой энергии между жидкостями, и эта тепловая энергия будет проходить через стенки трубы. При использовании в испарителе или конденсаторе двумя жидкостями будут вода и хладагент. В зависимости от конструкции вода может находиться в кожухе или трубке, а хладагент – в другой.

Чиллер

Чиллерные теплообменники

В чиллере используется кожухотрубный теплообменник, пластинчатый теплообменник или теплообменник с ребристыми трубами.Многие чиллеры на самом деле будут использовать комбинацию всего этого. Например, в чиллере с воздушным охлаждением может использоваться кожухотрубный теплообменник для испарителя, ребристый трубчатый или микроканальный теплообменник для конденсатора, паяный пластинчатый теплообменник для охлаждения масляной смазкой компрессора и пластинчатый теплообменник с прокладкой для косвенного подключения. чиллер к центральному контуру охлаждения.

.

Leave Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.