Lüftung mit Wärmerückgewinnung: Warum sie benötigt wird und wie man sie nutzt. Energieeffiziente Gebäudelüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung. Lüftungsgeräte mit Rekuperator
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 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 Frischluft erwärmt Luftversorgung. 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 kaltem Wetter besteht die Gefahr, dass diese Feuchtigkeit im Rekuperator und dessen Umgebung gefriert mechanischer Schaden(Auftauen). 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 Auslass- und dem 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 %. Der Wirkungsgrad lässt sich mit einer Pumpe beeinflussen, indem man die Geschwindigkeit der Kühlmittelbewegung 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.
Erschien vor relativ kurzer Zeit interessante Abwechslung Rekuperator mit Zwischenkühlmittel – sog. ein thermodynamischer Rekuperator, bei dem die Rolle von Flüssigkeitswärmetauschern, Rohren und einer Pumpe eine im Wärmepumpenmodus arbeitende Kältemaschine übernimmt. 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. Dabei Zu- und Abluftsystem kann aus mehreren Versorgungseinheiten und einer Ablufteinheit mit höherer Kapazität 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 Orten ermittelt: im Innenbereich (wo das Lüftungsgerät für den Luftaustausch sorgt), im Freien und im Querschnitt des Zuluftverteilungsgitters (von wo aus aufbereitete Außenluft in den Raum gelangt). . 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. Enthalpie wird bestimmt mit mit i-d Zustandsdiagramme 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 den Zu- und Abluftsystemen eines Autohauses.
Ausgangsdaten:
- Objekt – Autohaus mit Gesamtfläche 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) zu erwärmen Rückschlagventil, Kanalfilter, Ventilator und 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:
- Qn– 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 dementsprechend 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 ausgestattet sind traditionelle Installationen mit elektrischen Lufterhitzern.
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.
Die Zufuhr von Frischluft in der kalten Jahreszeit führt dazu, dass diese erwärmt werden muss, um das richtige Mikroklima im Raum zu gewährleisten. Zur Minimierung der Energiekosten können eingesetzt werden Zu- und Abluft mit Wärmerückgewinnung.
Wenn Sie die Funktionsprinzipien verstehen, können Sie den Wärmeverlust am effektivsten reduzieren und gleichzeitig ein ausreichendes Volumen an ausgetauschter Luft aufrechterhalten. Versuchen wir, dieses Problem zu verstehen.
Im Herbst-Frühling-Zeitraum stellt bei der Belüftung von Räumen der große Temperaturunterschied zwischen der einströmenden Luft und der Innenluft ein ernstes Problem dar. Der kalte Strom strömt herab und erzeugt ein ungünstiges Mikroklima Wohngebäude, Büros und Produktion oder ein unzulässiger vertikaler Temperaturgradient in einem Lager.
Eine gängige Lösung des Problems ist die Integration in die Zuluftlüftung, durch die die Strömung erwärmt wird. Ein solches System erfordert einen Energieverbrauch, während eine erhebliche Menge an warmer Luft, die nach außen entweicht, zu erheblichen Wärmeverlusten führt.
Der Austritt von Luft mit starkem Dampf nach außen dient als Indikator für einen erheblichen Wärmeverlust, der zur Erwärmung des Zustroms genutzt werden kann
Wenn sich die Lufteinlass- und -auslasskanäle in der Nähe befinden, ist es möglich, die Wärme des austretenden Stroms teilweise auf den einströmenden zu übertragen. Dadurch wird der Energieverbrauch der Heizung reduziert oder gänzlich beseitigt. Eine Vorrichtung zur Gewährleistung des Wärmeaustauschs zwischen Gasströmen unterschiedlicher Temperatur wird als Rekuperator bezeichnet.
In der warmen Jahreszeit, wenn die Außenlufttemperatur deutlich über der Raumtemperatur liegt, kann ein Rekuperator zur Kühlung des Zustroms eingesetzt werden.
Aufbau einer Einheit mit Rekuperator
Der interne Aufbau von Zu- und Abluftsystemen ist recht einfach, sodass es möglich ist, sie Element für Element unabhängig zu erwerben und zu installieren. Für den Fall, dass die Versammlung bzw Selbstinstallation verursacht Schwierigkeiten erworben werden können fertige Lösungen in Form von Standard-Monoblock- oder individuellen vorgefertigten Strukturen auf Bestellung.
Eine elementare Vorrichtung zum Sammeln und Ableiten von Kondensat ist eine Wanne unter dem Wärmetauscher mit Gefälle zum Ablaufloch
Die Feuchtigkeit wird in einen geschlossenen Behälter abgeführt. Es wird nur in Innenräumen aufgestellt, um ein Einfrieren der Abflusskanäle bei Minustemperaturen zu vermeiden. Es gibt keinen Algorithmus zur zuverlässigen Berechnung der aufgenommenen Wassermenge bei Systemen mit Rekuperator, daher wird diese experimentell ermittelt.
Die Wiederverwendung von Kondensat zur Luftbefeuchtung ist unerwünscht, da Wasser viele Schadstoffe wie menschlichen Schweiß, Gerüche usw. aufnimmt.
Sie können die Kondensatmenge erheblich reduzieren und damit verbundene Probleme vermeiden, indem Sie eine separate Abluftanlage von Bad und Küche einrichten. In diesen Räumen weist die Luft die höchste Luftfeuchtigkeit auf. Bei mehreren Abluftanlagen muss der Luftaustausch zwischen Technik- und Wohnbereich durch den Einbau von Rückschlagventilen begrenzt werden.
Wird der Abluftstrom im Rekuperator auf Minustemperaturen abgekühlt, vereist sich das Kondensat, was zu einer Verringerung des offenen Strömungsquerschnitts und in der Folge zu einer Volumenverringerung oder einem völligen Entlüftungsstopp führt.
Zum periodischen oder einmaligen Abtauen des Rekuperators ist ein Bypass installiert – ein Bypasskanal für die Bewegung der Zuluft. Wenn der Durchfluss das Gerät umgeht, stoppt die Wärmeübertragung, der Wärmetauscher erwärmt sich und Eis gelangt hinein flüssigen Zustand. Das Wasser fließt in den Kondensatsammelbehälter oder verdunstet draußen.
Das Prinzip der Bypass-Einrichtung ist einfach, daher empfiehlt es sich, bei Gefahr der Eisbildung eine solche Lösung vorzusehen, da die Beheizung des Rekuperators auf andere Weise aufwendig und zeitaufwändig ist
Beim Durchströmen des Bypasses erfolgt keine Erwärmung der Zuluft durch den Rekuperator. Wenn dieser Modus aktiviert ist, muss sich die Heizung daher automatisch einschalten.
Merkmale verschiedener Arten von Rekuperatoren
Es gibt mehrere konstruktiv unterschiedliche Möglichkeiten, den Wärmeaustausch zwischen kalten und erwärmten Luftströmen zu realisieren. Jeder von ihnen hat seinen eigenen Unterscheidungsmerkmale, die den Hauptzweck für jeden Rekuperatortyp bestimmen.
Die Konstruktion des Plattenrekuperators basiert auf dünnwandigen Platten, die abwechselnd so verbunden sind, dass abwechselnd Ströme unterschiedlicher Temperatur in einem Winkel von 90 Grad zwischen ihnen hindurchströmen. Eine der Modifikationen dieses Modells ist ein Gerät mit gerippten Kanälen für den Luftdurchgang. Es hat einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten.
Der abwechselnde Durchgang von warmer und kalter Luft durch die Platten wird durch Biegen der Kanten der Platten und Versiegeln der Verbindungen mit Polyesterharz erreicht
Wärmetauscherplatten können aus verschiedenen Materialien bestehen:
- Kupfer-, Messing- und Aluminiumlegierungen haben eine gute Wärmeleitfähigkeit und sind nicht anfällig für Rost;
- Kunststoff aus einem hydrophoben Polymermaterial mit hohem Wärmeleitkoeffizienten und geringem Gewicht;
- Durch hygroskopische Zellulose kann Kondenswasser durch die Platte und zurück in den Raum eindringen.
Der Nachteil ist die Möglichkeit der Kondenswasserbildung niedrige Temperaturen Oh. Aufgrund des geringen Abstands zwischen den Platten erhöht Feuchtigkeit oder Eis den Luftwiderstand deutlich. Bei Frost ist es notwendig, den einströmenden Luftstrom zu blockieren, um die Platten zu erwärmen.
Die Vorteile von Plattenrekuperatoren sind wie folgt:
- niedrige Kosten;
- lange Lebensdauer;
- langer Zeitraum zwischen vorbeugender Wartung und einfacher Implementierung;
- kleine Abmessungen und Gewicht.
Diese Art von Rekuperator wird am häufigsten für Wohn- und Büroräume verwendet. Es wird auch in einigen technologischen Prozessen eingesetzt, beispielsweise zur Optimierung der Brennstoffverbrennung beim Betrieb von Öfen.
Trommel- oder Rotationstyp
Das Funktionsprinzip eines Rotationsrekuperators basiert auf der Rotation eines Wärmetauschers, in dessen Inneren sich Schichten aus gewelltem Metall mit hoher Wärmekapazität befinden. Durch die Wechselwirkung mit der Abströmung wird der Trommelsektor erwärmt, der anschließend Wärme an die einströmende Luft abgibt.
Der feinmaschige Wärmetauscher eines Rotationsrekuperators ist anfällig für Verstopfungen, daher ist besondere Vorsicht geboten Qualitätsarbeit Feinfilter
Die Vorteile von Rotationsrekuperatoren sind wie folgt:
- recht hohe Effizienz im Vergleich zu Konkurrenztypen;
- zurückkehren große Menge Feuchtigkeit, die in Form von Kondenswasser auf der Trommel verbleibt und bei Kontakt mit einströmender trockener Luft verdunstet.
Dieser Rekuperatortyp wird seltener in Wohngebäuden zur Belüftung von Wohnungen oder Ferienhäusern eingesetzt. Es wird häufig in großen Kesselhäusern zur Wärmerückführung in Öfen oder in großen Industrie- oder Gewerbegebäuden eingesetzt.
Allerdings weist dieser Gerätetyp erhebliche Nachteile auf:
- ein relativ komplexes Design mit beweglichen Teilen, einschließlich Elektromotor, Trommel- und Riemenantrieb, das eine ständige Wartung erfordert;
- erhöhter Geräuschpegel.
Manchmal stößt man bei Geräten dieser Art auf die Bezeichnung „regenerativer Wärmetauscher“, was korrekter ist als „Rekuperator“. Tatsache ist, dass ein kleiner Teil der Abluft aufgrund des lockeren Sitzes der Trommel am Gebäudekörper zurückfließt.
Dies führt zu zusätzlichen Einschränkungen bei der Nutzung solcher Geräte. Beispielsweise kann verunreinigte Luft aus Heizöfen nicht als Kühlmittel verwendet werden.
Rohr- und Gehäusesystem
Ein Röhrenrekuperator besteht aus einem System dünnwandiger Rohre mit kleinem Durchmesser, die sich in einem isolierten Gehäuse befinden und durch das Außenluft einströmt. Das Gehäuse entzieht dem Raum warme Luft, wodurch der einströmende Luftstrom erwärmt wird.
Warme Luft muss durch das Gehäuse abgeführt werden und nicht durch ein Rohrsystem, da dort kein Kondensat abgeführt werden kann
Die Hauptvorteile von Rohrrekuperatoren sind folgende:
- hoher Wirkungsgrad durch das Gegenstromprinzip der Bewegung des Kühlmittels und der einströmenden Luft;
- Das einfache Design und das Fehlen beweglicher Teile sorgen für einen niedrigen Geräuschpegel und erfordern selten Wartung.
- lange Lebensdauer;
- der kleinste Querschnitt unter allen Arten von Rückgewinnungsvorrichtungen.
Rohre für diesen Gerätetyp bestehen entweder aus Leichtmetall oder, seltener, aus Polymer. Diese Materialien sind nicht hygroskopisch, daher kann es bei erheblichen Unterschieden der Vorlauftemperaturen zu starker Kondensation im Gehäuse kommen, was erforderlich ist konstruktive Lösung auf dessen Entfernung. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Metallfüllung trotz ihrer geringen Abmessungen ein erhebliches Gewicht hat.
Die Einfachheit des Rohrrekuperatordesigns macht diesen Gerätetyp beliebt selbstgemacht. Wird normalerweise als Außengehäuse verwendet Kunststoffrohre für Luftkanäle, isoliert mit Polyurethanschaumschale.
Gerät mit Zwischenkühlmittel
Manchmal liegen Zu- und Abluftkanäle in einiger Entfernung voneinander. Diese Situation kann aufgrund der technologischen Merkmale des Gebäudes auftreten oder Hygieneanforderungen zur zuverlässigen Trennung der Luftströme.
In diesem Fall wird ein Zwischenkühlmittel verwendet, das durch eine isolierte Rohrleitung zwischen den Luftkanälen zirkuliert. Als Medium zur Übertragung thermischer Energie wird Wasser oder eine Wasser-Glykol-Lösung verwendet, deren Zirkulation durch den Betrieb sichergestellt wird.
Ein Rekuperator mit Zwischenkühlmittel ist ein voluminöses und teures Gerät, dessen Einsatz bei großflächigen Räumlichkeiten wirtschaftlich gerechtfertigt ist
Wenn es möglich ist, einen anderen Rekuperatortyp zu verwenden, ist es besser, kein System mit Zwischenkühlmittel zu verwenden, da es folgende wesentliche Nachteile hat:
- geringer Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Gerätetypen, daher werden solche Geräte nicht für kleine Räume mit geringem Luftstrom verwendet;
- erhebliches Volumen und Gewicht des gesamten Systems;
- die Notwendigkeit einer zusätzlichen elektrischen Pumpe zur Umwälzung der Flüssigkeit;
- Erhöhter Lärm von der Pumpe.
Eine Modifikation dieses Systems liegt vor, wenn anstelle der Zwangszirkulation der Wärmeaustauschflüssigkeit ein Medium mit niedrigem Siedepunkt, beispielsweise Freon, verwendet wird. In diesem Fall ist eine Bewegung entlang der Kontur natürlich möglich, jedoch nur, wenn der Zuluftkanal über dem Abluftkanal liegt.
Ein solches System erfordert keine zusätzlichen Energiekosten, sondern funktioniert nur zum Heizen, wenn ein erheblicher Temperaturunterschied besteht. Darüber hinaus ist eine Feinjustierung des Wechselpunktes notwendig Aggregatzustand Wärmeaustauschflüssigkeit, die durch die Erzeugung des erforderlichen Drucks oder einer bestimmten chemischen Zusammensetzung realisiert werden kann.
Haupttechnische Parameter
Wenn man die erforderliche Leistung des Lüftungssystems und die Wärmeaustauscheffizienz des Rekuperators kennt, ist es einfach, die Einsparungen bei der Luftheizung für einen Raum unter bestimmten klimatischen Bedingungen zu berechnen. Durch den Vergleich der potenziellen Vorteile mit den Kosten für die Anschaffung und Wartung des Systems können Sie sich sinnvollerweise für einen Rekuperator oder einen Standard-Lufterhitzer entscheiden.
Gerätehersteller bieten häufig eine Modellreihe an, bei der sich Lüftungsgeräte mit ähnlicher Funktionalität im Luftaustauschvolumen unterscheiden. Für Wohngebäude muss dieser Parameter gemäß Tabelle 9.1 berechnet werden. SP 54.13330.2016
Effizienz
Unter dem Koeffizienten nützliche Aktion Rekuperator verstehen die Wärmeübertragungseffizienz, die nach folgender Formel berechnet wird:
K = (T p – T n) / (T v – T n)
Worin:
- T p – Temperatur der in den Raum eintretenden Luft;
- Tn – Außenlufttemperatur;
- T in – Raumlufttemperatur.
Maximaler Effizienzwert bei Standard und Sicherheit Temperaturbedingungen in der technischen Dokumentation des Gerätes angegeben. Die tatsächliche Zahl wird etwas niedriger sein.
Bei der Eigenfertigung eines Platten- oder Rohrrekuperators müssen Sie zur Erzielung einer maximalen Wärmeübertragungseffizienz folgende Regeln beachten:
- Die beste Wärmeübertragung wird durch Gegenstromgeräte, dann durch Kreuzstromgeräte und die geringste durch unidirektionale Bewegung beider Ströme gewährleistet.
- Die Intensität der Wärmeübertragung hängt vom Material und der Dicke der die Strömungen trennenden Wände sowie von der Verweildauer der Luft im Gerät ab.
E (W) = 0,36 x P x K x (T in - T n)
wo P (m 3 / Stunde) – Luftstrom.
Berechnung der Effizienz des Rekuperators in Geldbeträgen und Vergleich mit den Anschaffungs- und Installationskosten für zweistöckiges Häuschen mit einer Gesamtfläche von 270 m2 zeigt die Machbarkeit der Installation eines solchen Systems
Die Kosten für Rekuperatoren mit hohem Wirkungsgrad seien recht hoch komplexes Design und beträchtliche Größe. Manchmal können Sie diese Probleme umgehen, indem Sie mehrere einfachere Geräte installieren, sodass die einströmende Luft nacheinander durch sie strömt.
Leistung des Lüftungssystems
Das durchströmende Luftvolumen wird durch den statischen Druck bestimmt, der von der Leistung des Ventilators und den Hauptkomponenten abhängt, die den aerodynamischen Widerstand erzeugen. Eine genaue Berechnung ist aufgrund der Komplexität des mathematischen Modells in der Regel nicht möglich, daher werden experimentelle Untersuchungen für Standard-Monoblockstrukturen durchgeführt und Komponenten für einzelne Geräte ausgewählt.
Die Lüfterleistung muss unter Berücksichtigung des Durchsatzes installierter Wärmetauscher jeglicher Art ausgewählt werden, der in der technischen Dokumentation als empfohlener Durchfluss oder Luftvolumen angegeben wird, das pro Zeiteinheit durch das Gerät geleitet wird. Die zulässige Luftgeschwindigkeit im Geräteinneren darf in der Regel 2 m/s nicht überschreiten.
Ansonsten an hohe Geschwindigkeiten In den schmalen Elementen des Rekuperators steigt der aerodynamische Widerstand stark an. Dies führt zu unnötigen Energiekosten, einer ineffektiven Erwärmung der Außenluft und einer verkürzten Lebensdauer des Ventilators.
Das Diagramm des Druckverlusts im Verhältnis zum Luftdurchsatz für mehrere Modelle von Hochleistungsrekuperatoren zeigt einen nichtlinearen Widerstandsanstieg. Daher müssen die in der technischen Dokumentation des Geräts angegebenen Anforderungen an das empfohlene Luftaustauschvolumen eingehalten werden
Eine Änderung der Luftströmungsrichtung erzeugt zusätzlichen Luftwiderstand. Daher ist es bei der Modellierung der Geometrie eines Innenluftkanals wünschenswert, die Anzahl der Rohrwindungen um 90 Grad zu minimieren. Luftverteiler erhöhen auch den Widerstand, daher ist es ratsam, keine Elemente mit komplexen Mustern zu verwenden.
Verschmutzte Filter und Gitter beeinträchtigen den Durchfluss erheblich und müssen daher regelmäßig gereinigt oder ausgetauscht werden. Eine wirksame Methode zur Beurteilung von Verstopfungen ist die Installation von Sensoren, die den Druckabfall in den Bereichen vor und nach dem Filter überwachen.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Funktionsprinzip des Rotations- und Plattenrekuperators:
Messung der Effizienz eines Plattenrekuperators:
Haushalt und Industrieanlagen Lüftungssysteme mit integriertem Rekuperator haben ihre Energieeffizienz bei der Wärmespeicherung in Innenräumen unter Beweis gestellt. Mittlerweile gibt es viele Angebote für den Verkauf und Einbau solcher Geräte, sowohl in Form von fertigen und getesteten Modellen als auch auf Einzelbestellung. Sie können die erforderlichen Parameter berechnen und die Installation selbst durchführen.
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Beim Lüftungsprozess wird nicht nur die Abluft aus dem Raum recycelt, sondern auch ein Teil der Wärmeenergie. Im Winter führt dies zu höheren Energiekosten.
Die Wärmerückgewinnung in Zentral- und Lüftungssystemen trägt dazu bei, ungerechtfertigte Kosten zu reduzieren, ohne den Luftaustausch zu beeinträchtigen. lokaler Typ. Zur Rückgewinnung thermischer Energie werden verschiedene Arten von Wärmetauschern eingesetzt – Rekuperatoren.
Der Artikel beschreibt ausführlich die Gerätemodelle, ihre Konstruktionsmerkmale, Funktionsprinzipien sowie Vor- und Nachteile. Die bereitgestellten Informationen helfen Ihnen bei der Auswahl optimale Option zur Absprache Belüftungssystem.
Aus dem Lateinischen übersetzt bedeutet Erholung Wiedergutmachung oder Gegenleistung. Im Hinblick auf Wärmeaustauschreaktionen wird die Rückgewinnung als eine teilweise Rückführung der für einen technologischen Vorgang aufgewendeten Energie zum Zwecke der Anwendung im selben Prozess charakterisiert.
Lokale Rekuperatoren sind mit einem Ventilator und einem Plattenwärmetauscher ausgestattet. Die Einlasshülse ist mit schallabsorbierendem Material isoliert. Bei Kompaktlüftungsgeräten befindet sich die Steuereinheit an der Innenwand
Merkmale dezentraler Lüftungsanlagen mit Rückgewinnung:
- Effizienz – 60-96%;
- geringe Produktivität– Die Geräte sind für den Luftaustausch in Räumen mit einer Größe von bis zu 20–35 m² ausgelegt.
- bezahlbarer Preis und eine große Auswahl an Einheiten, die von herkömmlichen Wandventilen bis hin zu automatisierten Modellen mit einem mehrstufigen Filtersystem und der Möglichkeit zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit reicht;
- erleichterte Installation– Für die Inbetriebnahme ist keine Installation von Luftkanälen erforderlich, Sie können diese selbst durchführen.
Wichtige Kriterien für die Auswahl eines Mauerdurchlasses: zulässige Wandstärke, Leistung, Wirkungsgrad des Rekuperators, Durchmesser des Luftkanals und Temperatur des Fördermediums
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Vergleich von natürlicher Belüftung und Zwangssystem mit Erholung:
Das Funktionsprinzip eines zentralen Rekuperators, Berechnung des Wirkungsgrades:
Aufbau und Funktionsweise eines dezentralen Wärmetauschers am Beispiel des Prana-Wandventils:
Etwa 25–35 % der Wärme verlassen den Raum über die Lüftungsanlage. Um Verluste zu reduzieren und Wärme effektiv zurückzugewinnen, werden Rekuperatoren eingesetzt. Mit Klimageräten können Sie die Energie von Abfallmassen nutzen, um die einströmende Luft zu erwärmen.
Haben Sie noch etwas hinzuzufügen oder haben Sie Fragen zur Funktionsweise verschiedener Lüftungsrekuperatoren? Bitte hinterlassen Sie Kommentare zur Veröffentlichung und teilen Sie Ihre Erfahrungen beim Betrieb solcher Anlagen. Das Kontaktformular befindet sich im unteren Block.
Ohne ein modernes Klimagerät (RLT) mit Wärmerückgewinnung ist die Realisierung eines energieeffizienten Verwaltungsgebäudes möglichst nah am „PASSIVHAUS“-Standard nicht möglich.
Unter Wiederherstellung bedeutet der Prozess der Wärmerückführung aus der internen Abluft mit der Temperatur t in, die während der kalten Jahreszeit abgegeben wird hohe Temperatur zur Straße, um die Zufuhr von Außenluft zu erwärmen. Der Prozess der Wärmerückgewinnung erfolgt in speziellen Wärmerekuperatoren: Plattenrekuperatoren, rotierenden Regeneratoren sowie in separat installierten Wärmetauschern Luftströme mit unterschiedlichen Temperaturen (in Abluft- und Versorgungseinheiten) und verbunden durch ein Zwischenkühlmittel (Glykol, Ethylenglykol).
Die letzte Option ist am relevantesten, wenn Zu- und Abluft über die Höhe des Gebäudes verteilt sind, z. B. die Zulufteinheit im Keller und die Ablufteinheit im Keller Dachboden Allerdings wird die Rückgewinnungseffizienz solcher Systeme deutlich geringer sein (von 30 bis 50 % im Vergleich zu PES in einem Gebäude).
Plattenrekuperatoren Dabei handelt es sich um eine Kassette, bei der die Zu- und Abluftkanäle durch Aluminiumbleche getrennt sind. Der Wärmeaustausch zwischen Zu- und Abluft erfolgt über Aluminiumbleche. Die interne Abluft über die Wärmetauscherplatten erwärmt die externe Zuluft. In diesem Fall findet der Luftmischungsprozess nicht statt.
IN Rotationsrekuperatoren Die Wärmeübertragung von der Abluft auf die Zuluft erfolgt über einen rotierenden zylindrischen Rotor, der aus einem dünnen Paket besteht Metallplatten. Beim Betrieb eines Rotationswärmetauschers erwärmt die Abluft die Platten, anschließend bewegen sich diese Platten in den Strom kalter Außenluft und erwärmen diese. Allerdings strömt bei den Strömungstrenngeräten aufgrund ihrer Leckage die Abluft in die Zuluft. Der Überlaufanteil kann je nach Qualität der Ausrüstung zwischen 5 und 20 % liegen.
Um das gesetzte Ziel zu erreichen, das Gebäude der Landeseinrichtung „Forschungsinstitut CEPP“ passiv zu gestalten, wurde in langen Diskussionen und Berechnungen beschlossen, Zu- und Abluftgeräte mit einem Rekuperator eines russischen Herstellers zu installieren Energie sparen Klimasysteme- Firmen TÜRKOV.
Unternehmen TÜRKOV produziert PES für folgende Regionen:
- Für die Zentralregion (Ausrüstung mit zweistufiger Wiederherstellung). ZENIT-Serie, was bis -25 stabil funktioniert Ö C und eignet sich hervorragend für das Klima der Zentralregion Russlands, Wirkungsgrad 65-75 %);
- Für Sibirien (Ausrüstung mit dreistufiger Bergung Zenit HECO-Serie Funktioniert stabil bis -35 Ö C und eignet sich hervorragend für das Klima Sibiriens, wird jedoch häufig in der Zentralregion eingesetzt, Wirkungsgrad 80-85 %);
- Für den Hohen Norden (Ausrüstung mit vierstufiger Bergung). CrioVent-Serie Funktioniert stabil bis -45 Ö C, hervorragend für extrem kaltes Klima und Einsatz in den rauesten Regionen Russlands, Wirkungsgrad bis zu 90 %.
Allerdings verwendet die TURKOV PVU Enthalpieplattenrekuperator, bei dem neben der impliziten Wärmeübertragung aus der Abluft auch Feuchtigkeit an die Zuluft übertragen wird.
Der Arbeitsbereich des Enthalpierekuperators besteht aus einer Polymermembran, die Wasserdampfmoleküle aus der Abluft (befeuchtet) durchlässt und an die Zuluft (trocken) überträgt. Im Rekuperator kommt es zu keiner Vermischung der Abgas- und Zuluftströme, da aufgrund der unterschiedlichen Dampfkonzentration auf beiden Seiten der Membran Feuchtigkeit durch Diffusion durch die Membran geleitet wird.
Die Abmessungen der Membranzellen sind so bemessen, dass nur Wasserdampf hindurchtreten kann; für Staub, Schadstoffe, Wassertröpfchen, Bakterien, Viren und Gerüche stellt die Membran eine unüberwindbare Barriere dar (aufgrund des Größenverhältnisses der Membranzellen). “ und andere Substanzen).
Enthalpierekuperator Im Wesentlichen handelt es sich um einen Plattenrekuperator, bei dem anstelle von Aluminium eine Polymermembran verwendet wird. Da die Wärmeleitfähigkeit der Membranplatte geringer ist als die von Aluminium, ist die benötigte Fläche des Enthalpierekuperators deutlich größer als die Fläche eines ähnlichen Aluminiumrekuperators. Dies erhöht einerseits die Abmessungen der Anlage, ermöglicht andererseits die Übertragung einer großen Feuchtigkeitsmenge und ermöglicht so eine hohe Frostbeständigkeit des Rekuperators und einen stabilen Betrieb der Ausrüstung bei extrem niedrigen Temperaturen.
IN Winterzeit(Außentemperatur unter -5 °C), wenn die Luftfeuchtigkeit der Abluft 30 % überschreitet (bei einer Ablufttemperatur von 22...24 o C), im Rekuperator, zusammen mit dem Prozess der Feuchtigkeitsübertragung auf die Zuluft, Es kommt zum Prozess der Feuchtigkeitsansammlung auf der Rekuperatorplatte. Daher ist es notwendig, den Zuluftventilator regelmäßig auszuschalten und die hygroskopische Schicht des Rekuperators mit Abluft zu trocknen. Die Dauer, Häufigkeit und Temperatur, unterhalb derer der Trocknungsprozess erforderlich ist, hängt von der Leistungsstufe des Rekuperators, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit im Raum ab. Die am häufigsten verwendeten Rekuperator-Trocknungseinstellungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1. Am häufigsten verwendete Trocknungseinstellungen für Wärmetauscher
| Rekuperatorstufen | Temperatur Feuchtigkeit | ||||
|
|
<20% | 20%-30% | 30%-35% | 35%-45% | |
| 2 Schritte | nicht erforderlich | 3/45 Min | 3/30 Min | 4/30 Min | |
| 3 Schritte | nicht erforderlich | 3/50 Min | 3/40 Min | 3/30 Min | |
| 4 Schritte | nicht erforderlich | 3/50 Min | 3/40 Min | ||
Eine Trocknung des Rekuperators ist nur bei der Installation von Luftbefeuchtungssystemen oder beim Betrieb von Geräten mit großen, systematischen Feuchtigkeitszuflüssen erforderlich.
- Bei Standard-Raumluftparametern ist der Trocknungsmodus nicht erforderlich.
In diesem Artikel betrachten wir als Beispiel für ein Verwaltungsgebäude ein typisches fünfstöckiges Gebäude der Landeseinrichtung „Forschungsinstitut TsEPP“ nach dem geplanten Umbau.
Für dieses Gebäude wurde der Zu- und Abluftstrom gemäß den Luftwechselnormen in Verwaltungsräumen für jeden Raum des Gebäudes ermittelt.
Die Gesamtwerte der Zu- und Abluftströme nach Gebäudegeschossen sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2. Geschätzte Zu-/Abluftströme nach Gebäudegeschossen
| Boden | Zuluftstrom, m 3/Std | Abluftstrom, m 3/Std | PVU TÜRKOV |
| Keller | 1987 | 1987 | Zenit 2400 HECO SW |
| 1. Etage | 6517 | 6517 |
Zenit 1600 HECO SW Zenit 2400 HECO SW Zenit 3400 HECO SW |
| 2. Stock | 5010 | 5010 | Zenit 5000 HECO SW |
| 3. Stock | 6208 | 6208 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW - 2 Stk. |
| 4. Stock | 6957 | 6957 | Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW |
| 5. Stock | 4274 | 4274 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW |
In Laboren arbeiten PVUs nach einem speziellen Algorithmus mit Kompensation der Abluft von Abzugshauben, d. h. wenn eine Abzugshaube eingeschaltet wird, wird die Abluft der Abzugshaube automatisch um die Menge der Abluft der Abzugshaube reduziert. Basierend auf den geschätzten Kosten wurden Turkov-Lüftungsgeräte ausgewählt. Jede Etage wird von einer eigenen Zenit HECO SW und Zenit HECO MW PVU mit dreistufiger Rückgewinnung von bis zu 85 % versorgt.
Die Belüftung des ersten Obergeschosses erfolgt durch PVU, die im Keller und im zweiten Obergeschoss installiert sind. Die Belüftung der übrigen Stockwerke (mit Ausnahme der Labore im vierten und dritten Stockwerk) erfolgt durch eine im Technikgeschoss installierte PVU.
Das Aussehen des Zenit Heco SW Installations-PES ist in Abbildung 6 dargestellt. Tabelle 3 zeigt die technischen Daten für jedes Installations-PES.
Installation Zenit Heco SW beinhaltet: - Gehäuse mit Wärme- und Schalldämmung;
- Unterstützender Ventilator;
- Abluftventilator;
- Versorgungsfilter;
- Auspufffilter;
- 3-stufiger Rekuperator;
- Wasserkocher;
- Mischeinheit;
- Automatisierung mit einer Reihe von Sensoren;
- Kabelgebundene Fernbedienung.
Ein wichtiger Vorteil ist die Möglichkeit, Geräte, die im jeweiligen Gebäude genutzt werden, sowohl vertikal als auch horizontal unter der Decke zu installieren. Sowie die Möglichkeit, Geräte in kalten Bereichen (Dachböden, Garagen, Technikräume usw.) und auf der Straße zu platzieren, was bei der Restaurierung und Rekonstruktion von Gebäuden sehr wichtig ist.
Zenit HECO MW PVU ist eine kleine PVU mit Wärme- und Feuchtigkeitsrückgewinnung mit einem Warmwasserbereiter und einer Mischeinheit in einem leichten und vielseitigen Gehäuse aus Polypropylenschaum, die für die Aufrechterhaltung des Klimas in kleinen Räumen, Wohnungen und Häusern konzipiert ist.
Unternehmen TÜRKOVhat unabhängig Monocontroller-Automatisierung für Lüftungsgeräte in Russland entwickelt und produziert. Diese Automatisierung wird in der Zenit Heco SW PVU verwendet
- Der Controller steuert elektronisch kommutierte Lüfter über MODBUS, sodass Sie den Betrieb jedes Lüfters überwachen können.
- Steuert Warmwasserbereiter und Kühler, um die Zulufttemperatur sowohl im Winter als auch im Sommer genau aufrechtzuerhalten.
- Zur CO-Kontrolle 2 Im Konferenzraum und in den Besprechungsräumen ist die Automatisierung mit speziellen CO-Sensoren ausgestattet 2 . Das Gerät überwacht die CO-Konzentration 2 und passt den Luftstrom automatisch an die Anzahl der Personen im Raum an, um die erforderliche Luftqualität aufrechtzuerhalten und so den Wärmeverbrauch der Geräte zu reduzieren.
- Mit einem vollständigen Versandsystem können Sie ein Versandzentrum so einfach wie möglich organisieren. Mit einem Fernüberwachungssystem können Sie Geräte von überall auf der Welt überwachen.
Funktionen des Bedienfelds:
- Uhr, Datum;
- Drei Lüftergeschwindigkeiten;
- Echtzeitanzeige des Filterstatus;
- Wochentimer;
- Zulufttemperatur einstellen;
- Anzeige von Störungen auf dem Display.
Effizienzzeichen
Um die Effizienz der Installation von Zenit Heco SW-Lüftungsgeräten mit Rekuperation im betrachteten Gebäude zu beurteilen, ermitteln wir die berechneten, durchschnittlichen und jährlichen Belastungen des Lüftungssystems sowie die Kosten in Rubel für die Kalt- und Warmzeit und für das ganze Jahr für drei PVU-Optionen:
- PVU mit Rückgewinnung Zenit Heco SW (Rekuperatorwirkungsgrad 85 %);
- Direktstrom-PVU (d. h. ohne Rekuperator);
- PVU mit einem Wärmerückgewinnungsgrad von 50 %.
Die Belastung der Lüftungsanlage ist die Belastung des Lufterhitzers, der die Zuluft nach dem Rekuperator erwärmt (in der Kaltperiode) bzw. abkühlt (in der Warmperiode). Bei einer Direktstrom-PVU wird die Luft im Heizgerät von Anfangsparametern entsprechend den Parametern der Außenluft während der Kaltperiode erwärmt und während der Warmperiode abgekühlt. Die Ergebnisse der Berechnung der Auslegungslast des Lüftungssystems in der Kaltperiode je Etage des Gebäudes sind in Tabelle 3 aufgeführt. Die Ergebnisse der Berechnung der Auslegungslast des Lüftungssystems in der Warmperiode für das gesamte Gebäude sind in Tabelle 4 aufgeführt .
Tabelle 3. Geschätzte Belastung des Lüftungssystems während der kalten Jahreszeit nach Stockwerk, kW
| Boden | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % |
| Keller | 3,5 | 28,9 | 14,0 |
| 1. Etage | 11,5 | 94,8 | 45,8 |
| 2. Stock | 8,8 | 72,9 | 35,2 |
| 3. Stock | 10,9 | 90,4 | 43,6 |
| 4. Stock | 12,2 | 101,3 | 48,9 |
| 5. Stock | 7,5 | 62,2 | 30,0 |
| 54,4 | 450,6 | 217,5 |
Tabelle 4. Geschätzte Belastung des Lüftungssystems während der Warmzeit je Etage, kW
| Boden | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 |
Da die berechneten Außenlufttemperaturen in der Kalt- und Warmzeit während der Heiz- und Kühlperiode nicht konstant sind, ist es notwendig, die durchschnittliche Lüftungslast bei durchschnittlicher Außentemperatur zu ermitteln:
Die Ergebnisse der Berechnung der jährlichen Belastung der Lüftungsanlage während der Warm- und Kaltzeit für das gesamte Gebäude sind in den Tabellen 5 und 6 dargestellt.
Tabelle 5. Jährliche Belastung des Lüftungssystems während der kalten Jahreszeit nach Stockwerk, kW
| Boden | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % |
| 66105 | 655733 | 264421 | |
| 66,1 | 655,7 | 264,4 |
Tabelle 6. Jährliche Belastung des Lüftungssystems während der Warmzeit pro Etage, kW
| Boden | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % |
| 12362 | 20287 | 19019 | |
| 12,4 | 20,3 | 19,0 |
Lassen Sie uns die Kosten in Rubel pro Jahr für zusätzliche Heizung, Kühlung und Lüfterbetrieb ermitteln.
Der Verbrauch in Rubel für die Nachheizung ergibt sich aus der Multiplikation der Jahreswerte der Lüftungslasten (in Gcal) während der kalten Jahreszeit mit den Kosten von 1 Gcal/Stunde Wärmeenergie aus dem Netz und mit der Betriebszeit der PVU beim Heizen Modus. Die Kosten für 1 Gcal/h Wärmeenergie aus dem Netz werden auf 2169 Rubel geschätzt.
Die Kosten in Rubel für den Betrieb von Ventilatoren ergeben sich aus der Multiplikation ihrer Leistung, Betriebszeit und den Kosten für 1 kW Strom. Die Kosten für 1 kWh Strom werden auf 5,57 Rubel geschätzt.
Die Ergebnisse der Kostenberechnungen in Rubel für den Betrieb des PES in der Kaltperiode sind in Tabelle 7 und in der Warmperiode in Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 9 zeigt einen Vergleich aller Optionen für das PES für das gesamte Gebäude des Landeseinrichtung „Forschungsinstitut TsEPP“.
Tabelle 7. Ausgaben in Rubel pro Jahr für den Betrieb des PES in der kalten Jahreszeit
| Boden | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % | |||
| Zum Aufwärmen | Für Fans | Zum Aufwärmen | Für Fans | Zum Aufwärmen | Für Fans | |
| Gesamtkosten | 368 206 | 337 568 | 3 652 433 | 337 568 | 1 472 827 | 337 568 |
Tabelle 8. Ausgaben in Rubel pro Jahr für den Betrieb des PES in der Warmzeit
| Boden | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % | |||
| Zur Kühlung | Für Fans | Zur Kühlung | Für Fans | Zur Kühlung | Für Fans | |
| Gesamtkosten | 68 858 | 141 968 | 112 998 | 141 968 | 105 936 | 141 968 |
Tabelle 9. Vergleich aller PES
| Größe | PVU Zenit HECO SW/MW | Direktdurchfluss-PVU | PES mit Erholung 50 % |
| , kW | 54,4 | 450,6 | 217,5 |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 | |
| 25,7 | 255,3 | 103,0 | |
| 11,4 | 18,8 | 17,6 | |
| 66 105 | 655 733 | 264 421 | |
| 12 362 | 20 287 | 19 019 | |
| 78 468 | 676 020 | 283 440 | |
| Aufwärmkosten, reiben | 122 539 | 1 223 178 | 493 240 |
| Kühlkosten, reiben | 68 858 | 112 998 | 105 936 |
| Kosten für Ventilatoren im Winter, reiben. | 337 568 | ||
| Kosten für Ventilatoren im Sommer, reiben. | 141 968 | ||
| Jährliche Gesamtkosten, reiben | 670 933 | 1 815 712 | 1 078 712 |
Eine Analyse von Tabelle 9 lässt uns eine eindeutige Schlussfolgerung ziehen: Die Lüftungsgeräte Zenit HECO SW und Zenit HECO MW mit Wärme- und Feuchtigkeitsrückgewinnung von Turkov sind sehr energieeffizient.
Die gesamte jährliche Lüftungslast der TURKOV PVU ist mit einem Wirkungsgrad von 50 % um 72 % und im Vergleich zur Direktdurchströmungs-PVU um 88 % geringer als die Last in der PVU. Mit der Turkov PVU können Sie 1 Million 145.000 Rubel einsparen – im Vergleich zur Direktstrom-PVU oder 408.000 Rubel – im Vergleich zur PVU, deren Wirkungsgrad 50 % beträgt.
Wo gibt es sonst noch Ersparnisse...
Der Hauptgrund für Misserfolge beim Einsatz von Systemen mit Wiederherstellung sind die relativ hohen Anfangsinvestitionen. Bei einer umfassenderen Betrachtung der Entwicklungskosten amortisieren sich solche Systeme jedoch nicht nur schnell, sondern ermöglichen auch eine Reduzierung der Gesamtkosten Investitionen während der Entwicklung. Nehmen wir als Beispiel die am weitesten verbreitete „Standard“-Entwicklung mit der Nutzung von Wohn-, Bürogebäuden und Geschäften.
Durchschnittlicher Wärmeverlustwert fertiggestellter Gebäude: 50 W/m2.
- Enthalten: Wärmeverlust durch Wände, Fenster, Dach, Fundament usw.
Inbegriffen:
- Belüftung von Wohnungen je nach Zweck der Räumlichkeiten und Vielfältigkeit.
- Belüftung von Büros nach Anzahl der Personen und CO2-Kompensation.
- Belüftung von Geschäften, Fluren, Lagerhallen usw.
- Das Flächenverhältnis wurde anhand mehrerer bestehender Komplexe gewählt
Inbegriffen:
- Entschädigung für Toiletten, Badezimmer, Küchen usw. Da es unmöglich ist, eine Abgasanlage aus diesen Räumen in das Rekuperationssystem zu organisieren, wird ein Zufluss in diesen Raum organisiert und die Abgase strömen über separate Ventilatoren am Rekuperator vorbei.
Die Differenz zwischen der Zuluftmenge und der Ausgleichsluftmenge.
Es ist dieses Abluftvolumen, das Wärme an die Zuluft überträgt.
Daher ist es notwendig, das Gebiet mit Standardgebäuden mit einer Gesamtfläche von 40.000 m2 mit den angegebenen Wärmeverlusteigenschaften zu bebauen. Sehen wir uns an, welche Einsparungen durch den Einsatz von Lüftungssystemen mit Rückgewinnung erzielt werden können.
Betriebskosten
Der Hauptzweck der Wahl von Rekuperationssystemen besteht darin, die Kosten für die Betriebsausrüstung zu senken, indem die erforderliche Wärmeleistung zur Erwärmung der Zuluft deutlich reduziert wird.
Durch den Einsatz von Zu- und Abluftgeräten ohne Rückgewinnung erhalten wir einen Wärmeverbrauch der Lüftungsanlage eines Gebäudes von 2410 kWh.
- Nehmen wir die Betriebskosten eines solchen Systems als 100 % an. Es gibt überhaupt keine Ersparnis – 0 %.
Unter Verwendung gestapelter Zu- und Abluftgeräte mit Wärmerückgewinnung und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 50 % erhalten wir einen Wärmeverbrauch der Lüftungsanlage eines Gebäudes von 1457 kWh.
- Betriebskosten 60 %. Ersparnis bei Satzgeräten 40 %
Durch den Einsatz hocheffizienter Monoblock-Zu- und Abluftgeräte von TURKOV mit Wärme- und Feuchtigkeitsrückgewinnung und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 85 % erreichen wir einen Wärmeverbrauch des Lüftungssystems eines Gebäudes von 790 kWh.
- Betriebskosten 33 %. Einsparungen mit TURKOV-Geräten 67 %
Wie Sie sehen, haben Lüftungssysteme mit hocheffizienten Geräten einen geringeren Wärmeverbrauch, sodass wir von einer Amortisationszeit der Geräte in einem Zeitraum von 3 bis 7 Jahren bei Verwendung von Warmwasserbereitern und von 1 bis 2 Jahren bei Verwendung von Elektroheizungen sprechen können.
Baukosten
Wenn in der Stadt gebaut wird, ist es notwendig, einen erheblichen Teil der Wärmeenergie aus dem bestehenden Wärmenetz zu entnehmen, was immer einen erheblichen finanziellen Aufwand erfordert. Je mehr Wärme benötigt wird, desto teurer werden die Bereitstellungskosten.
Beim Bau „im Feld“ wird oft auf die Wärmeversorgung verzichtet, in der Regel wird Gas geliefert und der Bau eines eigenen Kesselhauses oder Wärmekraftwerks durchgeführt. Die Kosten dieser Struktur sind proportional zur benötigten Wärmeleistung: je mehr, desto teurer.
Nehmen wir als Beispiel an, dass ein Kesselhaus mit einer Leistung von 50 MW thermischer Energie gebaut wurde.
Zusätzlich zur Belüftung betragen die Heizkosten für ein typisches Gebäude mit einer Fläche von 40.000 m2 und einem Wärmeverlust von 50 W/m2 etwa 2000 kWh.
Mit Zu- und Abluftanlagen ohne Rückgewinnung können 11 Gebäude gebaut werden.
Durch den Einsatz von gestapelten Zu- und Abluftgeräten mit Wärmerückgewinnung und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 50 % können 14 Gebäude gebaut werden.
Mit hocheffizienten Monoblock-Zu- und Abluftgeräten der Marke TURKOV mit Wärme- und Feuchtigkeitsrückgewinnung und einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 85 % können 18 Gebäude errichtet werden.
Die endgültige Schätzung für die Bereitstellung von mehr Wärmeenergie oder den Bau eines Hochleistungskesselhauses ist deutlich teurer als die Kosten für energieeffizientere Lüftungsgeräte. Durch den Einsatz zusätzlicher Maßnahmen zur Reduzierung des Wärmeverlusts eines Gebäudes ist es möglich, die Gebäudegröße zu vergrößern, ohne die erforderliche Heizleistung zu erhöhen. Wenn Sie beispielsweise den Wärmeverlust um nur 20 % auf 40 W/m2 reduzieren, können Sie 21 Gebäude bauen.
Merkmale des Gerätebetriebs in nördlichen Breiten
Bei Geräten mit Rückgewinnung gelten in der Regel Einschränkungen hinsichtlich der minimalen Außenlufttemperatur. Dies liegt an den Fähigkeiten des Rekuperators und die Grenze liegt bei -25...-30 o C. Sinkt die Temperatur, gefriert das Kondensat aus der Abluft am Rekuperator, daher ist bei extrem niedrigen Temperaturen ein elektrischer Vorwärmer bzw Es wird ein Wasservorwärmer mit nicht gefrierender Flüssigkeit verwendet. In Jakutien beispielsweise beträgt die geschätzte Straßenlufttemperatur -48 °C. Dann funktionieren klassische Systeme mit Rückgewinnung wie folgt:
- Ö Mit Vorwärmer auf -25 °C erhitzt Ö C (verbrauchte Wärmeenergie).
- C -25 Ö Im Rekuperator wird die Luft auf -2,5 °C erhitzt Ö C (bei 50 % Wirkungsgrad).
- C -2,5 Ö Die Luft wird durch die Hauptheizung auf die erforderliche Temperatur erwärmt (Wärmeenergie wird verbraucht).
Bei Verwendung einer speziellen Geräteserie für den Hohen Norden mit 4-stufiger Rückgewinnung TURKOV CrioVent ist kein Vorheizen erforderlich, da 4 Stufen, ein großer Rückgewinnungsbereich und Feuchtigkeitsrückführung ein Einfrieren des Rekuperators verhindern. Das Gerät arbeitet vergrauend:
- Straßenluft mit einer Temperatur von -48 °C Ö C erwärmt sich im Rekuperator auf 11,5 Ö C (Wirkungsgrad 85 %).
- Vom 11.5 Ö Die Luft wird durch die Hauptheizung auf die erforderliche Temperatur erwärmt. (Wärmeenergie wird verbraucht).
Das Fehlen einer Vorheizung und die hohe Effizienz der Geräte werden den Wärmeverbrauch erheblich reduzieren und das Design der Geräte vereinfachen.
Der Einsatz hocheffizienter Rückgewinnungssysteme ist in nördlichen Breiten am relevantesten, da niedrige Außenlufttemperaturen den Einsatz klassischer Rückgewinnungssysteme erschweren und Geräte ohne Rückgewinnung zu viel Wärmeenergie benötigen. Turkov-Geräte arbeiten erfolgreich in Städten mit den schwierigsten klimatischen Bedingungen, wie zum Beispiel: Ulan-Ude, Irkutsk, Jenisseisk, Jakutsk, Anadyr, Murmansk, sowie in vielen anderen Städten mit einem im Vergleich zu diesen Städten milderen Klima.
Abschluss
- Der Einsatz von Lüftungssystemen mit Rückgewinnung ermöglicht nicht nur eine Reduzierung der Betriebskosten, sondern im Falle einer groß angelegten Sanierung oder Kapitalentwicklung auch eine Reduzierung der Anfangsinvestitionen.
- Maximale Einsparungen können in mittleren und nördlichen Breiten erzielt werden, wo die Geräte unter schwierigen Bedingungen mit anhaltend negativen Außentemperaturen betrieben werden.
- Am Beispiel des Gebäudes der Landeseinrichtung „Forschungsinstitut TsEPP“ spart ein Lüftungssystem mit einem hocheffizienten Rekuperator 3 Millionen 33.000 Rubel pro Jahr – im Vergleich zu einer Direktstrom-PVU und 1 Million 40.000 Rubel pro Jahr Jahr - im Vergleich zu einer gestapelten PVU, deren Wirkungsgrad 50 % beträgt.