heim
Arten
Funktionsschema eines Kammerrekuperators. Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen: Funktionsprinzip und Gestaltungsmöglichkeiten

Funktionsschema eines Kammerrekuperators. Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen: Funktionsprinzip und Gestaltungsmöglichkeiten

Aufgrund der Erhöhung der Tarife für Primärenergieressourcen ist die Rückgewinnung wichtiger denn je. In Lüftungsgeräten mit Rückgewinnung werden üblicherweise folgende Arten von Rekuperatoren verwendet:

  • Platten- oder Querstromrekuperator;
  • Rotationsrekuperator;
  • Rekuperatoren mit Zwischenkühlmittel;
  • Wärmepumpe;
  • Rekuperator vom Kammertyp;
  • Rekuperator mit Wärmerohren.

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip jedes Rekuperators in Lüftungsgeräten ist wie folgt. Es sorgt für den Wärmeaustausch (bei einigen Modellen sowohl Kälteaustausch als auch Feuchtigkeitsaustausch) zwischen den Zu- und Abluftströmen. Der Wärmeaustauschprozess kann kontinuierlich erfolgen – durch die Wände des Wärmetauschers, unter Verwendung von Freon oder einem Zwischenkühlmittel. Der Wärmeaustausch kann auch periodisch erfolgen, wie bei einem Rotations- und Kammerrekuperator. Dadurch wird die Abluft gekühlt und dadurch die frische Zuluft erwärmt. Der Kälteaustauschprozess findet bei bestimmten Rekuperatormodellen in der warmen Jahreszeit statt und ermöglicht eine Reduzierung der Energiekosten für Klimaanlagen durch eine gewisse Abkühlung der dem Raum zugeführten Zuluft. Zwischen den Abluft- und Zuluftströmen findet ein Feuchtigkeitsaustausch statt, so dass Sie das ganze Jahr über eine angenehme Luftfeuchtigkeit im Raum aufrechterhalten können, ohne dass Sie eine Luftzufuhr benötigen zusätzliche Geräte– Luftbefeuchter und andere.

Platten- oder Querstromrekuperator.

Die wärmeleitenden Platten der rekuperativen Oberfläche bestehen aus dünnem Metall (Material - Aluminium, Kupfer, Edelstahl) Folie oder hauchdünner Karton, Kunststoff, hygroskopische Zellulose. Die Zu- und Abluftströme bewegen sich im Gegenstrom durch viele kleine Kanäle, die durch diese Wärmeleitplatten gebildet werden. Berührungen und Vermischungen der Strömungen sowie deren Kontamination sind praktisch ausgeschlossen. Das Design des Rekuperators enthält keine beweglichen Teile. Wirkungsgrad 50-80 %. Bei einem Metallfolienrekuperator kann es aufgrund der unterschiedlichen Luftstromtemperaturen zu Feuchtigkeitskondensation auf der Oberfläche der Platten kommen. In der warmen Jahreszeit muss es über eine speziell ausgestattete Entwässerungsleitung in die Kanalisation des Gebäudes abgeleitet werden. Bei kalter Witterung besteht die Gefahr, dass diese Feuchtigkeit im Rekuperator gefriert und zu mechanischen Schäden (Abtauen) führt. Darüber hinaus verringert das gebildete Eis die Effizienz des Rekuperators erheblich. Deshalb erfordern Wärmetauscher mit wärmeleitenden Metallplatten beim Betrieb in der kalten Jahreszeit eine periodische Abtauung mit einem warmen Abluftstrom oder den Einsatz eines zusätzlichen Wasser- oder Elektrolufterhitzers. In diesem Fall wird die Zuluft entweder überhaupt nicht zugeführt oder über ein zusätzliches Ventil (Bypass) dem Raum unter Umgehung des Rekuperators zugeführt. Die Auftauzeit beträgt durchschnittlich 5 bis 25 Minuten. Ein Wärmetauscher mit wärmeleitenden Platten aus hauchdünnem Karton und Kunststoff ist nicht dem Einfrieren ausgesetzt, da über diese Materialien ein Feuchtigkeitsaustausch stattfindet, hat aber noch einen weiteren Nachteil: Er kann nicht zur Belüftung von Räumen verwendet werden hohe Luftfeuchtigkeit um sie zu trocknen. Der Plattenwärmetauscher kann je nach Anforderung an die Größe der Lüftungskammer sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Lage in das Zu- und Abluftsystem eingebaut werden. Plattenrekuperatoren sind aufgrund ihrer relativ einfachen Konstruktion und geringen Kosten am gebräuchlichsten.



Rotationsrekuperator.

Dieser Typ ist nach dem Lamellentyp der am zweithäufigsten verbreitete Typ. Die Wärme von einem Luftstrom auf einen anderen wird durch eine zylindrische Hohltrommel, Rotor genannt, übertragen, die zwischen dem Abluft- und Zufuhrabschnitt rotiert. Das Innenvolumen des Rotors ist mit dicht gepackter Metallfolie oder Metalldraht gefüllt, der die Rolle einer rotierenden Wärmeübertragungsfläche übernimmt. Das Material der Folie bzw. des Drahtes ist das gleiche wie beim Plattenrekuperator – Kupfer, Aluminium oder Edelstahl. Der Rotor hat eine horizontale Drehachse der Antriebswelle und wird von einem Elektromotor mit Schritt- oder Wechselrichtersteuerung gedreht. Die Engine kann zur Steuerung des Wiederherstellungsprozesses verwendet werden. Wirkungsgrad 75-90 %. Die Effizienz des Rekuperators hängt von den Vorlauftemperaturen, deren Drehzahl und Rotordrehzahl ab. Durch Ändern der Rotorgeschwindigkeit können Sie die Betriebseffizienz ändern. Ein Einfrieren von Feuchtigkeit im Rotor ist ausgeschlossen, eine Vermischung der Strömungen, deren gegenseitige Verunreinigung und Geruchsübertragung sind jedoch nicht völlig auszuschließen, da die Strömungen in direktem Kontakt miteinander stehen. Eine Mischung bis zu 3 % ist möglich. Rotationswärmetauscher benötigen keine großen Mengen Strom und ermöglichen die Lufttrocknung in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit. Der Aufbau von Rotationsrekuperatoren ist komplexer als der von Plattenrekuperatoren und ihre Kosten und Betriebskosten sind höher. Allerdings erfreuen sich Lüftungsgeräte mit Rotationswärmetauscher aufgrund ihrer hohen Effizienz großer Beliebtheit.


Rekuperatoren mit Zwischenkühlmittel.

Das Kühlmittel besteht meist aus Wasser oder wässrigen Glykollösungen. Ein solcher Rekuperator besteht aus zwei über Rohrleitungen verbundenen Wärmetauschern mit Umwälzpumpe und Armaturen. Einer der Wärmetauscher ist in einem Kanal mit dem Abluftstrom platziert und nimmt von diesem Wärme auf. Die Wärme wird durch das Kühlmittel über eine Pumpe und Rohre an einen weiteren Wärmetauscher im Zuluftkanal übertragen. Die Zuluft nimmt diese Wärme auf und erwärmt sich. Eine Vermischung der Ströme ist in diesem Fall völlig ausgeschlossen, aber aufgrund des Vorhandenseins eines Zwischenkühlmittels ist der Wirkungsgrad dieses Rekuperatortyps relativ niedrig und beträgt 45-55 %. Mit einer Pumpe lässt sich der Wirkungsgrad beeinflussen, indem man die Geschwindigkeit des Kühlmittels beeinflusst. Der wesentliche Vorteil und Unterschied zwischen einem Rekuperator mit Zwischenkühlmittel und einem Rekuperator mit Wärmerohr besteht darin, dass die Wärmetauscher in der Abgas- und Versorgungseinheit voneinander entfernt angeordnet werden können. Die Einbaulage für Wärmetauscher, Pumpen und Rohrleitungen kann sowohl vertikal als auch horizontal sein.


Wärmepumpe.

Vor relativ kurzer Zeit ist ein interessanter Rekuperatortyp mit Zwischenkühlmittel aufgetaucht – der sogenannte. thermodynamischer Rekuperator, in dem Flüssigkeitswärmetauscher, Rohre und Pumpen die Rolle spielen Kältemaschine Betrieb im Wärmepumpenmodus. Dabei handelt es sich um eine Art Kombination aus Rekuperator und Wärmepumpe. Es besteht aus zwei Kältemittelwärmetauschern – einem Verdampfer-Luftkühler und einem Kondensator, Rohrleitungen, einem Thermostatventil, einem Kompressor und einem 4-Wege-Ventil. In den Zu- und Abluftkanälen befinden sich Wärmetauscher, für die Umwälzung des Kältemittels ist ein Kompressor erforderlich, das Ventil schaltet die Kältemittelströme je nach Jahreszeit um und ermöglicht die Wärmeübertragung von der Abluft auf die Zuluft und umgekehrt umgekehrt. In diesem Fall kann das Zu- und Abluftsystem aus mehreren Zu- und einer Ablufteinheit höherer Leistung bestehen, die durch einen Kühlkreislauf verbunden sind. Gleichzeitig ermöglichen die Fähigkeiten des Systems den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Lüftungsgeräte in unterschiedlichen Modi (Heizen/Kühlen). Der Umwandlungskoeffizient der COP-Wärmepumpe kann Werte von 4,5-6,5 erreichen.


Rekuperator mit Heatpipes.

Vom Funktionsprinzip her ähnelt ein Rekuperator mit Wärmerohren einem Rekuperator mit Zwischenkühlmittel. Der einzige Unterschied besteht darin, dass in den Luftströmen keine Wärmetauscher platziert sind, sondern sogenannte Wärmerohre oder genauer gesagt Thermosiphons. Strukturell handelt es sich dabei um hermetisch abgedichtete Kupferrippenrohrabschnitte, die innen mit einem speziell ausgewählten niedrigsiedenden Freon gefüllt sind. Ein Ende des Rohrs im Abluftstrom erwärmt sich, das Freon kocht an dieser Stelle und überträgt die von der Luft aufgenommene Wärme auf das andere Ende des Rohrs, geblasen vom Zuluftstrom. Dabei kondensiert das Freon im Rohr und gibt Wärme an die Luft ab, die sich erwärmt. Eine gegenseitige Vermischung der Strömungen, deren Verschmutzung und Geruchsübertragung sind völlig ausgeschlossen. Es gibt keine beweglichen Elemente; Rohre werden in Strömungen nur vertikal oder mit einer leichten Neigung platziert, sodass sich das Freon aufgrund der Schwerkraft innerhalb der Rohre vom kalten Ende zum heißen Ende bewegt. Wirkungsgrad 50-70 %. Wichtiger Zustand Um den Betrieb sicherzustellen: Die Luftkanäle, in denen die Thermosiphons installiert sind, müssen vertikal übereinander liegen.


Rekuperator vom Kammertyp.

Das Innenvolumen (Kammer) eines solchen Rekuperators wird durch einen Dämpfer in zwei Hälften geteilt. Die Klappe bewegt sich von Zeit zu Zeit und ändert dadurch die Bewegungsrichtung der Abluft- und Zuluftströme. Die Abluft erwärmt eine Hälfte der Kammer, dann lenkt die Klappe den Zuluftstrom hierher und sie wird durch die beheizten Wände der Kammer erwärmt. Dieser Vorgang wird regelmäßig wiederholt. Der Wirkungsgrad erreicht 70-80 %. Das Design verfügt jedoch über bewegliche Teile, und daher besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit einer gegenseitigen Vermischung, einer Verunreinigung der Strömungen und einer Geruchsübertragung.

Berechnung der Rekuperatoreffizienz.

IN technische Spezifikationen Bei rekuperativen Lüftungsgeräten geben viele Hersteller in der Regel zwei Werte des Erholungskoeffizienten an – basierend auf der Lufttemperatur und deren Enthalpie. Der Wirkungsgrad eines Rekuperators kann anhand der Temperatur oder der Luftenthalpie berechnet werden. Bei der Berechnung nach Temperatur wird der fühlbare Wärmegehalt der Luft berücksichtigt, und bei der Berechnung nach Enthalpie wird auch der Feuchtigkeitsgehalt der Luft (ihre relative Luftfeuchtigkeit) berücksichtigt. Eine auf der Enthalpie basierende Berechnung gilt als genauer. Für die Berechnung werden Ausgangsdaten benötigt. Sie werden durch Messung der Temperatur und Luftfeuchtigkeit an drei Stellen ermittelt: im Innenbereich (wo das Lüftungsgerät für den Luftaustausch sorgt), im Freien und im Querschnitt des Zuluftverteilungsgitters (von wo die aufbereitete Luft in den Raum gelangt). Außenluft). Die Formel zur Berechnung der Rückgewinnungseffizienz anhand der Temperatur lautet wie folgt:

Kt = (T4 – T1) / (T2 – T1), Wo

  • Kt– Wirkungsgradkoeffizient des Rekuperators nach Temperatur;
  • T1– Außenlufttemperatur, oC;
  • T2– Temperatur der Abluft (d. h. Innenluft), °C;
  • T4– Zulufttemperatur, oC.

Die Luftenthalpie ist der Wärmeinhalt der Luft, d.h. die darin enthaltene Wärmemenge pro 1 kg trockener Luft. Die Enthalpie wird bestimmt mit I-D-Diagramme Zustand feuchte Luft, indem man darauf Punkte anbringt, die der gemessenen Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum, in der Außenluft und in der Zuluft entsprechen. Die Formel zur Berechnung der Rückgewinnungseffizienz basierend auf der Enthalpie lautet wie folgt:

Kh = (H4 – H1) / (H2 – H1), Wo

  • Kh– Effizienzkoeffizient des Rekuperators in Bezug auf die Enthalpie;
  • H1– Enthalpie der Außenluft, kJ/kg;
  • H2– Enthalpie der Abluft (d. h. Innenluft), kJ/kg;
  • H4– Enthalpie der Zuluft, kJ/kg.

Wirtschaftliche Machbarkeit des Einsatzes von Lüftungsgeräten mit Rückgewinnung.

Nehmen wir als Beispiel eine Machbarkeitsstudie für den Einsatz von Lüftungsgeräten mit Rückgewinnung in Anlagen Zu- und Abluft Räumlichkeiten des Autohauses.

Ausgangsdaten:

  • Objekt – Autohaus mit einer Gesamtfläche von 2000 m2;
  • Die durchschnittliche Höhe des Geländes beträgt 3-6 m, es besteht aus zwei Ausstellungshallen, einem Bürobereich und einem Bahnhof Wartung(EINHUNDERT);
  • für die Zu- und Abluft dieser Räumlichkeiten wurden ausgewählt Lüftungsgeräte Kanaltyp: 1 Gerät mit einem Luftdurchsatz von 650 m3/Stunde und einem Stromverbrauch von 0,4 kW und 5 Geräte mit einem Luftdurchsatz von 1500 m3/Stunde und einem Stromverbrauch von 0,83 kW.
  • garantierter Bereich der Außenlufttemperaturen für Kanalinstallationen ist (-15…+40) оС.

Um den Energieverbrauch zu vergleichen, berechnen wir die Leistung eines elektrischen Kanallufterhitzers, die erforderlich ist, um die Außenluft in der kalten Jahreszeit in einem herkömmlichen Lüftungsgerät (bestehend aus einem Rückschlagventil, einem Kanalfilter und einem Ventilator) zu erwärmen und ein elektrischer Lufterhitzer) mit einem Luftdurchsatz von 650 bzw. 1500 m3/Stunde. Gleichzeitig betragen die Stromkosten 5 Rubel pro 1 kW*Stunde.

Die Außenluft muss von -15 auf +20°C erwärmt werden.

Die Leistung des elektrischen Lufterhitzers wurde anhand der Wärmebilanzgleichung berechnet:

Qn = G*Cp*T, W, Wo:

  • Qн– Leistung des Lufterhitzers, W;
  • G- Luftmassenstrom durch den Lufterhitzer, kg/s;
  • Heiraten– spezifische isobare Wärmekapazität der Luft. Ср = 1000 kJ/kg*K;
  • T– Unterschied in der Lufttemperatur am Auslass des Lufterhitzers und am Einlass.

T = 20 – (-15) = 35 °C.

1. 650 / 3600 = 0,181 m3/Sek

p = 1,2 kg/m3 – Luftdichte.

G = 0,181*1,2 = 0,217 kg/s

Qn = 0,217*1000*35 = 7600 W.

2. 1500 / 3600 = 0,417 m3/Sek

G = 0,417*1,2 = 0,5 kg/Sek

Qn = 0,5*1000*35 = 17500 W.

So ermöglicht der Einsatz von Kanalgeräten mit Wärmerückgewinnung in der kalten Jahreszeit anstelle herkömmlicher Geräte mit elektrischen Lufterhitzern, die Energiekosten bei gleicher zugeführter Luftmenge um mehr als das Zwanzigfache zu senken und dadurch die Kosten zu senken und damit den Gewinn zu steigern eines Autohauses. Darüber hinaus können durch den Einsatz von Rückgewinnungsanlagen die finanziellen Kosten des Verbrauchers für Energieressourcen zur Raumheizung in der kalten Jahreszeit und für die Klimatisierung in der warmen Jahreszeit um etwa 50 % gesenkt werden.

Zur besseren Übersichtlichkeit führen wir eine vergleichende Finanzanalyse des Energieverbrauchs von Zu- und Abluftsystemen für Autohausräume durch, die mit kanalförmigen Wärmerückgewinnungsgeräten und herkömmlichen Geräten mit elektrischen Lufterhitzern ausgestattet sind.

Ausgangsdaten:

System 1.

Anlagen mit Wärmerückgewinnung mit einem Durchfluss von 650 m3/Stunde – 1 Einheit. und 1500 m3/Stunde – 5 Einheiten.

Der gesamte Stromverbrauch beträgt: 0,4 + 5*0,83 = 4,55 kW*Stunde.

System 2.

Herkömmliche Zu- und Abluftgeräte mit Kanalanschluss – 1 Einheit. mit einer Durchflussrate von 650 m3/Stunde und 5 Einheiten. mit einer Durchflussrate von 1500 m3/Stunde.

Die gesamte elektrische Leistung der Anlage beträgt bei 650 m3/Stunde:

  • Ventilatoren – 2*0,155 = 0,31 kW*Stunde;
  • Automatisierung und Ventilantriebe – 0,1 kW*Stunde;
  • elektrischer Lufterhitzer – 7,6 kW*Stunde;

Gesamt: 8,01 kW*Stunde.

Die gesamte elektrische Leistung der Anlage beträgt bei 1500 m3/Stunde:

  • Ventilatoren – 2*0,32 = 0,64 kW*Stunde;
  • Automatisierung und Ventilantriebe – 0,1 kW*Stunde;
  • elektrischer Lufterhitzer – 17,5 kW*Stunde.

Gesamt: (18,24 kW*Stunde)*5 = 91,2 kW*Stunde.

Gesamt: 91,2 + 8,01 = 99,21 kW*Stunde.

Wir gehen davon aus, dass die Nutzungsdauer der Heizung in Lüftungsanlagen 150 Arbeitstage pro Jahr für 9 Stunden beträgt. Wir erhalten 150*9 =1350 Stunden.

Der Energieverbrauch von Anlagen mit Rückgewinnung beträgt: 4,55 * 1350 = 6142,5 kW

Die Betriebskosten betragen: 5 Rubel * 6142,5 kW = 30712,5 Rubel. oder relativ (zur Gesamtfläche des Autohauses von 2000 m2) 30172,5 / 2000 = 15,1 Rubel/m2.

Der Energieverbrauch herkömmlicher Systeme beträgt: 99,21 * 1350 = 133933,5 kW. Die Betriebskosten betragen: 5 Rubel * 133933,5 kW = 669667,5 Rubel. oder relativ (zur Gesamtfläche des Autohauses von 2000 m2) 669667,5 / 2000 = 334,8 Rubel/m2.

Beim Bau eines Hauses ist es notwendig, ein System zur Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen auszuwählen und zu installieren. Es gibt verschiedene Modifikationen von Lüftungsgeräten, die je nach Hersteller ausgewählt werden. Zu den Naturimpulsgeräten gehören Gebläseventile für Wände und Fenster, um frische Luft in die Räume zu bringen. Um Gerüche aus Toiletten, Badezimmern und Küchen zu entfernen, werden Abluftkanäle installiert.

Durch den Temperaturunterschied zwischen Raum und Außen kommt es zum Luftaustausch. IN Sommerzeit Die Temperaturen werden sowohl innerhalb als auch außerhalb der Räume ausgeglichen. Das heißt, der Luftaustausch wird unterbrochen. IN Winterzeit Der Effekt tritt schneller ein, es wird jedoch mehr Energie benötigt, um die kalte Straßenluft zu erwärmen.

Eine Verbundhaube ist ein System mit Zwangsbelüftung und natürlicher Luftzirkulation. Die Nachteile sind:

  • schlechter Luftaustausch im Haus.


    • Zu den Vorteilen zählen der niedrige Preis und das Fehlen externer natürliche Faktoren. Gleichzeitig kann die Belüftung jedoch hinsichtlich Qualität und Funktionalität nicht als vollständige Belüftung angesehen werden.

    Bereitstellen komfortable Bedingungen im Neuzustand Wohngebäude Installieren Sie universelle Zwangsbelüftungssysteme. Systeme mit Rekuperator sorgen für die Zufuhr von Frischluft mit Normaltemperatur und führen gleichzeitig die Abluft aus den Räumlichkeiten ab. Gleichzeitig wird dem Abfluss Wärme entzogen.

    Einsparung von Wärmeenergie durch Zu- und Abluft mit Rekuperator // FORUMHOUSE

    Abhängig von der Art der Rekuperatoren und der Größe der Räumlichkeiten, in denen eine Lüftung installiert ist, wird das Mikroklima mehr oder weniger effektiv verbessert. Aber selbst wenn die Erholung auf einen Koeffizienten eingestellt ist nützliche Aktion Schon eine Energieeinsparung von 30 % wird deutlich sein und auch das gesamte Mikroklima in den Räumen wird sich verbessern. Doch Wärmetauscher haben auch Nachteile:

    • Anstieg des Stromverbrauchs;
    • Es entsteht Kondenswasser und im Winter kommt es zu Vereisung, die zum Ausfall des Rekuperators führen kann;
    • lautes Geräusch während des Betriebs, was große Unannehmlichkeiten verursacht.

    Wärmetauscher bzw. Wärmetauscher in Lüftungsanlagen mit erhöhter Wärme- und Schalldämmung arbeiten sehr leise.

    Rekuperatoren zur gerichteten Bewegung von Kühlmitteln beinhalten die Belüftung und Entsorgung warmer Abluft. Das Gerät bewegt Luft mit gleicher Geschwindigkeit in zwei Richtungen. Wärmetauscher verbessern den Wohnkomfort in Häusern.

    Gleichzeitig werden die Heiz- und Lüftungskosten deutlich reduziert, wodurch beide schwerwiegenden Prozesse in einem vereint werden. Solche Geräte können sowohl in Wohn- als auch in Industriegebäuden eingesetzt werden. Somit die Ersparnis Geld wird etwa dreißig bis siebzig Prozent betragen. Wärmetauscher können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Wärmetauscher einfache Aktion und Wärmepumpen zur Erhöhung der Rückgewinnungswärmereserve. Wärmetauscher können nur dann eingesetzt werden, wenn die Ressourcen der Quellen größer sind als die Ressourcen des Mikroklimas, an das die Wärmeenergie übertragen wird.

    Wohnungslüftungssystem mit Rekuperator Ecoluxe EC-900H3.

    Geräte, die Wärme von Quellen zu Verbrauchern über Zwischenarbeitsflüssigkeiten übertragen, zum Beispiel Flüssigkeiten, die in geschlossenen Kreisläufen bestehend aus Umwälzpumpen, Rohrleitungen und Wärmetauschern in beheizten und gekühlten Kammern zirkulieren, werden Rekuperatoren mit Zwischenkühlmittel genannt. Solche Geräte werden häufig in verschiedenen Wärmetauschern und verwendet Umwälzpumpen bei großen Entfernungen zwischen Wärmequelle und Wärmeverbraucher.

    Dieses Prinzip wird in einem umfangreichen System der Wärmerückgewinnung und des Energieverbrauchs genutzt unterschiedliche Eigenschaften. Der Betrieb eines Wärmetauschers mit Zwischenkühlmittel besteht darin, dass der Prozess darin im Bereich von Wasserdampf mit Veränderungen abläuft Aggregatzustand bei konstanter Temperatur, konstantem Druck und konstantem Volumen. Der Betrieb von Wärmepumpen mit Wärmepumpe unterscheidet sich dadurch, dass die Bewegung des Arbeitsmediums in ihnen durch einen Kompressor erfolgt.

    Die Effizienz eines Rohr-in-Rohr-Rekuperators im Herbst. +6gr.C. auf der Straße.

    Geräte mit gemischter Wirkung

    Zur Entsorgung und zur Erwärmung der Zuluft Es werden Wärmetauscher vom Rekuperativ- oder Kontakttyp verwendet. Es können auch Geräte mit gemischter Wirkung installiert werden, also eines mit rekuperativer Wirkung und das zweite mit Kontaktwirkung. Es empfiehlt sich, in Rohrleitungen und Wärmetauschern Zwischenkühlmittel einzubauen, die unbedenklich und kostengünstig sind und keine Korrosion verursachen. Als Zwischenkühlmittel dienten bis vor Kurzem nur Wasser oder wässrige Glykole.


    Ihre Aufgaben werden derzeit erfolgreich von einer Kühleinheit übernommen, die in Kombination mit einem Rekuperator als Wärmepumpe arbeitet. In den Zu- und Abluftkanälen befinden sich Wärmetauscher und mit Hilfe eines Kompressors wird Freon umgewälzt, dessen Ströme Wärme vom Abluftstrom auf den Zuluftstrom und zurück übertragen. Es hängt alles von der Jahreszeit ab. Ein solches System besteht aus zwei oder mehr Einheiten, die durch einen Kühlkreislauf verbunden sind, der einen synchronen Betrieb der Einheiten in verschiedenen Modi gewährleistet.

    Merkmale von Platten- und Rotorkonstruktionen

    Am meisten einfaches Design an einem Plattenrekuperator. Die Basis eines solchen Wärmetauschers ist abgedichtete Kammer mit parallelen Luftkanälen. Seine Kanäle sind durch Wärmeleitplatten aus Stahl oder Aluminium getrennt. Der Nachteil dieses Modells ist die Bildung von Kondenswasser in den Abgaskanälen und das Auftreten einer Eiskruste darin Winterzeit. Beim Abtauen von Geräten gelangt die einströmende Luft zum Wärmetauscher und warme ausströmende Luftmassen helfen dabei, das Eis auf den Platten zu schmelzen. Um solche Situationen zu verhindern, verwenden Sie vorzugsweise Platten aus Aluminiumfolie, Kunststoff oder Zellulose.

    Rotationsrekuperatoren sind die effizientesten Geräte und bestehen aus Zylindern mit gewellten Metallschichten. Wenn sich das Trommelset dreht, gelangt ein warmer oder kalter Luftstrom in jeden Abschnitt. Da der Wirkungsgrad durch die Drehzahl des Rotors bestimmt wird, ist ein solches Gerät steuerbar.


    Zu den Vorteilen zählen eine Wärmerückgewinnung von ca. 90 %, sparsamer Stromverbrauch, Luftbefeuchtung, so schnell wie möglich Rückzahlung. Um den Wirkungsgrad des Rekuperators zu berechnen, ist es notwendig, die Lufttemperatur zu messen und die Enthalpie des gesamten Systems mit der Formel zu berechnen: H = U + PV (U – innere Energie; P – Druck im System; V – Volumen von das System).

    Erholung(aus dem Lateinischen recuperatio – „Rückschein“) – Rückgabe eines Teils von Materialien oder Energie für Wiederverwendung im gleichen technologischen Prozess.

    Die Rückgewinnung bei der Verarbeitung von Rohstoffen wird als Desorption bezeichnet. Die Desorption ist, wie andere Stoffübertragungsprozesse auch, normalerweise reversibel, und der primäre Prozess wird Adsorption genannt. Diese Verfahren werden in der chemischen Industrie häufig zur Reinigung und Trocknung von Gasen, zur Reinigung und Klärung von Lösungen, zur Trennung von Gas- oder Dampfgemischen, insbesondere bei der Extraktion flüchtiger Lösungsmittel aus einem Gasgemisch (Rückgewinnung flüchtiger Lösungsmittel) eingesetzt. Die Rückgewinnung flüssiger Lösungsmittel wird bei der Herstellung von Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Ethern und Estern usw. eingesetzt. Adsorptions- und Desorptionsprozesse werden in speziellen Adsorptionsanlagen durchgeführt.

    Erholung– der Prozess der teilweisen Energierückgewinnung zur Wiederverwendung. In diesem Thema geht es um die Luftrückgewinnung in Lüftungsanlagen.

    Das Funktionsprinzip des Rekuperators

    Wir verfügen über Zu- und Abluft. Im Winter wird die Zuluft durch Luftfilter gereinigt und durch Lufterhitzer erwärmt. Es dringt in den Raum ein, erwärmt ihn und verdünnt schädliche Gase, Staub und andere Emissionen. Dann gelangt es in die Abluft und wird auf die Straße geworfen... Daher der Gedanke... Warum erwärmen wir nicht die kalte Zuluft mit der Abluft? Schließlich werfen wir im Grunde genommen Geld weg. Wir haben also Abluft mit einer Temperatur von 21 C und Zuluft, die vor der Heizung eine Temperatur von -10 C hat. Wir installieren beispielsweise einen Rekuperator mit Plattenwärmetauscher. Um das Funktionsprinzip eines Rekuperators mit Plattenwärmetauscher zu verstehen, stellen Sie sich ein Quadrat vor, in dem die Abluft von unten nach oben und die Zuluft von links nach rechts strömt. Darüber hinaus vermischen sich diese Ströme nicht miteinander, da spezielle wärmeleitende Platten verwendet werden, die diese beiden Ströme trennen.

    Dadurch gibt die Abluft bis zu 70 % der Wärme an die Zuluft ab und hat am Austritt aus dem Rekuperator eine Temperatur von 2-6 °C und die Zuluft wiederum eine Temperatur am Austritt aus dem Rekuperator Der Rekuperator hat eine Temperatur von 12–16 °C. Folglich erwärmt die Heizung die Luft nicht auf -10 °C, sondern auf +12 °C, wodurch wir die für die Erwärmung der Zuluft aufgewendete elektrische oder thermische Energie erheblich einsparen können.

    Arten von Rekuperatoren

    Obwohl in der Russischen Föderation ein Rekuperator mit Plattenwärmetauscher am weitesten verbreitet ist, gibt es auch andere Arten von Rekuperatoren, die in manchen Fällen effizienter sind oder im Allgemeinen nur sie den Aufgaben gewachsen sind. Wir laden Sie ein, die vier beliebtesten Arten von Rekuperatoren in Betracht zu ziehen:

      Rekuperator mit Plattenwärmetauscher (Plattenrekuperator)

      Rekuperator mit Rotationswärmetauscher (Rotationsrekuperator)

      Wasserrückführungswärmetauscher

      Dachrekuperator

    Plattenrekuperator

    Der gebräuchlichste Typ ist ein Platten- oder Querstrom-Luftrekuperator für Wohnungen.

    Es handelt sich um eine kleine Kassette. Darin entstehen zwei Kanäle, die durch Stahlbleche voneinander getrennt sind. Sie führen getrennte Zu- und Abluftströme. Stahl fungiert als Wärmefilter. Das heißt, es findet ein Temperaturaustausch statt, eine Luftvermischung ist jedoch nicht zulässig. Die Verbreitung dieses Gerätetyps ist auf seine Einfachheit, Kompaktheit und geringen Kosten zurückzuführen. Der Plattenluftrekuperator für Wohnungen hat einige Nachteile, die jedoch bei der Installation in kleinen Wohngebäuden nicht so stark ins Gewicht fallen.

    Vorteile: - Das Gerät lässt sich problemlos in jeden Teil des Luftkanals einbauen; - es gibt keine beweglichen Teile (einfachere Wartung, keine Gefahr einer Luftströmungsverlagerung usw.); - relativ hoher Wirkungsgrad – 50...90 %; - kann mit Gas- und Luftgemischen hoher Temperatur (bis zu +200°C) arbeiten; - Der aerodynamische Widerstand gegen vorbeiströmende Luftströme nimmt leicht zu. - einfache Leistungsanpassung über ein Bypassventil.

    Plattenrekuperatoren sind so konzipiert, dass sich die Luftströme in ihnen nicht vermischen, sondern durch die Wände der Wärmetauscherkassette miteinander in Kontakt kommen. Diese Kassette besteht aus vielen Platten, die kalte von warmen Luftströmen trennen. Meistens bestehen die Platten aus Aluminiumfolie, die über hervorragende Wärmeleitfähigkeitseigenschaften verfügt. Die Platten können auch aus Spezialkunststoff bestehen. Diese sind teurer als solche aus Aluminium, erhöhen aber die Effizienz der Geräte.

    Plattenwärmetauscher haben einen wesentlichen Nachteil: Durch den Temperaturunterschied bildet sich an kalten Oberflächen Kondenswasser, das zu Eis wird. Ein mit Eis bedeckter Rekuperator funktioniert nicht mehr effektiv. Zum Abtauen wird der Zulauf automatisch am Wärmetauscher umgangen und durch eine Heizung erwärmt. Währenddessen schmilzt die entweichende warme Luft das Eis auf den Tellern. In diesem Modus erfolgt natürlich keine Energieeinsparung und die Abtauzeit kann zwischen 5 und 25 Minuten pro Stunde dauern. Zur Erwärmung der Zuluft während der Abtauphase werden Lufterhitzer mit einer Leistung von 1-5 kW eingesetzt.

    Einige Plattenwärmetauscher nutzen die Vorwärmung der einströmenden Luft auf eine Temperatur, die die Bildung von Eis verhindert. Dadurch verringert sich der Wirkungsgrad des Rekuperators um ca. 20 %.

    Eine weitere Lösung des Vereisungsproblems sind hygroskopische Zellulosekassetten. Dieses Material nimmt Feuchtigkeit aus dem Abluftstrom auf, gibt sie an die Zuluft ab und gibt so Feuchtigkeit zurück. Solche Rekuperatoren sind nur in Gebäuden gerechtfertigt, in denen kein Problem der Luftbefeuchtung besteht. Der unbestrittene Vorteil von Hygrozellulose-Rekuperatoren besteht darin, dass sie keine elektrische Lufterwärmung benötigen und daher wirtschaftlicher sind. Rekuperatoren mit Doppelplattenwärmetauschern haben einen Wirkungsgrad von bis zu 90 %. Aufgrund der Wärmeübertragung durch die Zwischenzone bildet sich in ihnen kein Eis.

    Namhafte Hersteller von Plattenwärmetauschern: SCHRAG (Deutschland), MITSUBISHI (Japan), ELECTROLUX, SYSTEMAIR (Schweden), SHUFT (Dänemark), REMAK, 2W (Tschechien), MIDEA (China).

    Elektromotoren sollen verschiedene Mechanismen antreiben, nach Abschluss der Bewegung muss der Mechanismus jedoch gestoppt werden. Hierfür können Sie auch verwenden Elektroauto und Wiederherstellungsmethode. Dieser Artikel erklärt, was Energierückgewinnung ist.

    Was ist Erholung?

    Der Name dieses Prozesses leitet sich vom lateinischen Wort „recuperatio“ ab, was übersetzt „zurückerhalten“ bedeutet. Dabei handelt es sich um die Rückführung eines Teils der eingesetzten Energie oder Materialien zur Wiederverwendung.

    Dieses Verfahren wird häufig in Elektrofahrzeugen eingesetzt, insbesondere in solchen, die mit Batterien betrieben werden. Bei Bergabfahrten und beim Bremsen gibt das Rekuperationssystem die kinetische Bewegungsenergie an die Batterie zurück und lädt diese wieder auf. Dadurch können Sie eine längere Strecke ohne Aufladen zurücklegen.

    Regeneratives Bremsen

    Eine Art des Bremsens ist regeneratives Bremsen. In diesem Fall ist die Drehzahl des Elektromotors größer als die durch die Netzwerkparameter vorgegebene: die Spannung am Anker und die Feldwicklung in den Motoren Gleichstrom oder die Frequenz der Versorgungsspannung bei Synchron- oder Asynchronmotoren. In diesem Fall schaltet der Elektromotor auf Generatorbetrieb um und gibt die erzeugte Energie wieder an das Netz ab.

    Der Hauptvorteil des Rekuperators ist die Energieeinsparung. Dies macht sich besonders bei Fahrten in der Stadt mit ständig wechselnden Geschwindigkeiten, im elektrischen Nahverkehr und in U-Bahnen mit vielen Haltestellen und Bremsvorgängen vor ihnen bemerkbar.

    Neben den Vorteilen hat die Wiederherstellung auch Nachteile:

    • Unmöglichkeit, den Transport vollständig zu stoppen;
    • langsames Anhalten bei niedrigen Geschwindigkeiten;
    • Mangelnde Bremskraft beim Parken.

    Um diese Mängel auszugleichen, werden Fahrzeuge mit einem zusätzlichen mechanischen Bremssystem ausgestattet.

    Wie funktioniert das Wiederherstellungssystem?

    Um zu funktionieren, muss dieses System den Elektromotor mit Strom versorgen und beim Bremsen Energie zurückgeben. Dies geschieht am einfachsten bei städtischen Elektrofahrzeugen sowie bei älteren Elektrofahrzeugen, die mit Bleibatterien, Gleichstrommotoren und Schützen ausgestattet sind – beim Umschalten in einen niedrigeren Gang hohe Geschwindigkeit Der Energierückgewinnungsmodus wird automatisch aktiviert.

    Im modernen Transportwesen wird anstelle von Schützen ein PWM-Controller verwendet. Mit diesem Gerät können Sie Energie sowohl in Gleich- als auch in Wechselstromnetze zurückspeisen. Im Betrieb fungiert es als Gleichrichter und bestimmt beim Bremsen die Frequenz und Phase des Netzes und erzeugt so einen Rückstrom.

    Interessant. Beim dynamischen Bremsen von Gleichstrom-Elektromotoren schalten diese ebenfalls in den Generatorbetrieb, die erzeugte Energie wird jedoch nicht ins Netz zurückgeführt, sondern im Zusatzwiderstand vernichtet.

    Power-Abstieg

    Zusätzlich zum Bremsen wird der Rekuperator zur Geschwindigkeitsreduzierung beim Absenken von Lasten mittels Hebevorrichtungen und beim Befahren einer geneigten Straße mit Elektrofahrzeugen eingesetzt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine verschleißende mechanische Bremse zu verwenden.

    Anwendung der Rückgewinnung im Transportwesen

    Diese Bremsmethode wird seit vielen Jahren eingesetzt. Je nach Transportart weist seine Anwendung eigene Besonderheiten auf.

    In Elektroautos und Elektrofahrrädern

    Bei Fahrten auf der Straße und noch mehr im Gelände arbeitet der Elektroantrieb fast immer im Traktionsmodus und vor dem Anhalten oder an einer Kreuzung im „Segeln“. Das Anhalten erfolgt über mechanische Bremsen, da die Rekuperation bei niedrigen Geschwindigkeiten wirkungslos ist.

    Darüber hinaus liegt der Wirkungsgrad von Batterien im Lade-Entlade-Zyklus bei weitem nicht bei 100 %. Obwohl solche Systeme in Elektrofahrzeugen installiert sind, bieten sie daher keine großen Batterieeinsparungen.

    Auf der Eisenbahn

    Die Rekuperation erfolgt bei Elektrolokomotiven durch Fahrmotoren. Gleichzeitig schalten sie sich im Generatorbetrieb ein und wandeln die Bewegungsenergie des Zuges in Strom um. Diese Energie wird im Gegensatz zum rheostatischen Bremsen an das Netz zurückgegeben, was zu einer Erwärmung der Rheostaten führt.

    Auch bei längeren Bergabfahrten kommt die Rekuperation zum Einsatz, um die Geschwindigkeit konstant zu halten. Diese Methode spart Strom, der ins Netz zurückgespeist und von anderen Zügen genutzt wird.

    Bisher waren nur mit Gleichstrom betriebene Lokomotiven mit diesem System ausgestattet. Bei Geräten, die an einem Wechselstromnetz betrieben werden, ist es schwierig, die Frequenz der zugeführten Energie mit der Frequenz des Netzes zu synchronisieren. Dieses Problem wird nun mit Thyristorwandlern gelöst.

    Im Untergrund

    Während in der U-Bahn die Züge fahren, beschleunigen und bremsen die Autos ständig. Daher hat die Energierückgewinnung einen großen wirtschaftlichen Effekt. Sie erreicht ein Maximum, wenn dies gleichzeitig in verschiedenen Zügen am selben Bahnhof geschieht. Dies wird bei der Erstellung des Zeitplans berücksichtigt.

    Im öffentlichen Nahverkehr der Stadt

    Im städtischen Elektroverkehr ist dieses System in fast allen Modellen verbaut. Bis zu einer Geschwindigkeit von 1-2 km/h wird sie als Hauptbremse genutzt, danach wird sie unwirksam und stattdessen wird die Feststellbremse aktiviert.

    In der Formel 1

    Seit 2009 sind einige Autos mit einem Rückgewinnungssystem ausgestattet. In diesem Jahr haben solche Geräte noch keine spürbare Überlegenheit gebracht.

    Im Jahr 2010 wurden solche Systeme nicht eingesetzt. Ihre Installation wurde 2011 mit Einschränkungen hinsichtlich der Leistung und der Menge der zurückgewonnenen Energie wieder aufgenommen.

    Bremsen von Asynchronmotoren

    Die Drehzahlreduzierung asynchroner Elektromotoren erfolgt auf drei Arten:

    • Erholung;
    • Opposition;
    • dynamisch.

    Regeneratives Bremsen eines Asynchronmotors

    Erholung Asynchronmotoren in drei Fällen möglich:

    • Ändern der Frequenz der Versorgungsspannung. Möglich, wenn der Elektromotor über einen Frequenzumrichter gespeist wird. Zum Umschalten in den Bremsbetrieb wird die Frequenz reduziert, so dass die Rotordrehzahl größer als synchron ist;
    • Wicklungen tauschen und Polzahl ändern. Nur bei zwei- und mehrstufigen Elektromotoren möglich, bei denen baulich mehrere Drehzahlen vorgesehen sind;
    • Power-Abstieg. Anwendbar in Hebemechanismen. Diese Geräte sind mit Elektromotoren mit gewickeltem Rotor ausgestattet, deren Drehzahl durch Änderung des Widerstandswerts an den Rotorwicklungen eingestellt wird.

    In jedem Fall beginnt der Rotor beim Bremsen das Statorfeld zu überholen, der Schlupf wird größer als 1 und die elektrische Maschine beginnt als Generator zu arbeiten und Energie in das Netz einzuspeisen.

    Opposition

    Der Gegenschaltmodus wird durch Umschalten der beiden Phasen, die die elektrische Maschine antreiben, untereinander und durch Einschalten der Drehung des Geräts in die entgegengesetzte Richtung ausgeführt.

    Ein Einschalten durch Gegenschaltung zusätzlicher Widerstände im Statorkreis oder bewickelter Rotorwicklungen ist möglich. Dadurch werden Strom und Bremsmoment reduziert.

    Wichtig! In der Praxis wird diese Methode selten angewendet, da die Ströme das 8- bis 10-fache des Nennstroms überschreiten (mit Ausnahme von Motoren mit gewickeltem Rotor). Außerdem muss das Gerät rechtzeitig ausgeschaltet werden, sonst beginnt es sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.

    Dynamisches Bremsen eines Asynchronmotors

    Dieses Verfahren wird durch Anlegen einer konstanten Spannung an die Statorwicklung durchgeführt. Um einen störungsfreien Betrieb der Elektromaschine zu gewährleisten, sollte der Bremsstrom 4-5 Ströme nicht überschreiten müßige Bewegung. Dies wird erreicht, indem man einen zusätzlichen Widerstand in den Statorkreis einbaut oder einen Abwärtstransformator verwendet.

    Der in den Statorwicklungen fließende Gleichstrom erzeugt ein Magnetfeld. Beim Kreuzen wird eine EMK in den Rotorwicklungen induziert und es fließt Strom. Durch die freigesetzte Leistung entsteht ein Bremsmoment, dessen Stärke umso größer ist, je höher die Drehzahl der Elektromaschine ist.

    Eigentlich asynchroner Elektromotor Im dynamischen Bremsmodus verwandelt es sich in einen Gleichstromgenerator, dessen Ausgangsklemmen kurzgeschlossen (bei einer Maschine mit Käfigläufer) oder mit einem zusätzlichen Widerstand (einer elektrischen Maschine mit gewickeltem Rotor) verbunden sind.

    Erholung in elektrische Maschinen- Hierbei handelt es sich um eine Bremsart, mit der Sie Energie sparen und den Verschleiß mechanischer Bremsen vermeiden können.

    Video

    Abschnitte