Вентиляція з рекуперацією тепла: навіщо потрібна та як використовувати. Енергоефективні системи вентиляції будівлі з рекуперацією тепла Припливно-витяжні установки з рекуператором
У зв'язку зі зростанням тарифів на первинні енергоресурси рекуперація стає як ніколи актуальною. У припливно-витяжних установках з рекуперацією зазвичай застосовують такі типи рекуператорів:
- пластинчастий або перехресно-точний рекуператор;
- роторний рекуператор;
- рекуператори з проміжним теплоносієм;
- тепловий насос;
- рекуператор камерного типу;
- рекуператор із тепловими трубами.
Принцип роботи
Принцип роботи будь-якого рекуператора в припливно-витяжних установках полягає в наступному. Він забезпечує теплообмін (у деяких моделях - і холодообмін, а також вологообмін) між потоками припливного та витяжного повітря. Процес теплообміну може відбуватися безперервно через стінки теплообмінника, за допомогою хладону або проміжного теплоносія. Може теплообмін бути і періодичним, як у роторному та камерному рекуператорі. В результаті витяжне повітря, що викидається, охолоджується, нагріваючи тим самим свіже припливне повітря. Процес холодообміну в окремих моделях рекуператорів проходить в теплу пору року і дозволяє знизити енерговитрати на системи кондиціювання повітря за рахунок деякого охолодження повітря, що подається в приміщення. Вологообмін йде між потоками витяжного та припливного повітря, дозволяючи підтримувати в приміщенні комфортну для людини вологість цілий рік, без використання будь-яких додаткових пристроїв- Зволожувачів та інших.
Пластинчастий чи перехресно-точний рекуператор.
Теплопровідні пластини рекуперативної поверхні виготовляють із тонкої металевої (матеріал – алюміній, мідь, нержавіюча сталь) фольги або з ультратонкого картону, пластику, гігроскопічної целюлози. Потоки припливного та витяжного повітря рухаються по безлічі невеликих каналів, утворених цими теплопровідними пластинами, за схемою протитечії. Контакт та змішування потоків, їх забруднення практично виключені. У конструкції рекуператора деталей, що рухаються, немає. Коефіцієнт ефективності 50-80%. У рекуператора з металевої фольги через різницю температур потоків повітря на поверхні пластин може конденсуватися волога. У теплу пору року її необхідно відвести в систему каналізації будівлі спеціально обладнаним дренажним трубопроводом. У холодну пору є небезпека замерзання цієї вологи в рекуператорі та його механічного пошкодження(розморожування). Крім того, лід, що утворився, сильно знижує ефективність роботи рекуператора. Тому рекуператори з металевими теплопровідними пластинами вимагають при експлуатації в холодну пору року періодичного відтаювання потоком теплого витяжного повітря або використання додаткового водяного або електричного повітронагрівача. При цьому припливне повітря або зовсім не подається або подається в приміщення в обхід рекуператора через додатковий клапан (байпас). Час відтайки становить середньому від 5 до 25 хвилин. Рекуператор з теплопровідними пластинами з ультратонкого картону та пластику не схильний до обмерзання, тому що через ці матеріали йде і вологообмін, але у нього інший недолік – його не можна використовувати для вентиляції приміщень з високою вологістюз метою їхнього осушення. Пластинчастий рекуператор може встановлюватися в припливно-витяжну систему як у вертикальному, так і горизонтальному положенні в залежності від вимог до розмірів венткамери. Пластинчасті рекуператори найпоширеніші через свою відносну простоту конструкції та дешевизни.
Роторний рекуператор
Цей тип – другий за ступенем поширення після пластинчастого. Теплота від одного потоку повітря до іншого передається через циліндричний порожнистий барабан, що обертається між витяжною і припливною секціями, званий ротором. Внутрішній об'єм ротора заповнений покладеною туди щільно металевою фольгою або дротом, яка відіграє роль теплопередаючої поверхні, що обертається. Матеріал фольги або дроту той самий, що й у пластинчастого рекуператора - мідь, алюміній або нержавіюча сталь. Ротор має горизонтальну вісь обертання приводного валу, що обертається електродвигуном з кроковим або інверторним регулюванням. За допомогою двигуна можна керувати процесом рекуперації. Коефіцієнт ефективності 75-90%. Ефективність рекуператора залежить від температур потоків, їх швидкості та частоти обертання ротора. Змінюючи частоту обертання ротора, можна змінювати ефективність роботи. Замерзання вологи в роторі виключено, а ось змішування потоків, їхнє взаємне забруднення і передачу запахів повністю виключити не можна, оскільки потоки безпосередньо контактують один з одним. Можливе змішування до 3%. Роторні рекуператори не вимагають великих витрат електроенергії, що дозволяють осушувати повітря в приміщеннях з високою вологістю. Конструкція роторних рекуператорів є складнішою, ніж пластинчастих, які вартість і витрати на експлуатацію вищими. Тим не менш, припливно-витяжні установки з роторними рекуператорами є дуже популярними завдяки їх високій ефективності.
Рекуператори із проміжним теплоносієм.
Теплоносій найчастіше вода чи водні розчини гліколей. Такий рекуператор складається із двох теплообмінників, з'єднаних між собою трубопроводами з насосом для циркуляції та арматурою. Один із теплообмінників поміщений у канал із потоком витяжного повітря та отримує теплоту від нього. Теплота через теплоносій за допомогою насоса та труб переноситься до іншого теплообмінника, розташованого в каналі припливного повітря. Припливне повітря сприймає це тепло та нагрівається. Змішування потоків у цьому випадку повністю виключено, але через наявність проміжного теплоносія коефіцієнт ефективності цього типу рекуператорів відносно низький і становить 45-55%. На ефективність можна впливати за допомогою насоса, впливаючи на швидкість руху теплоносія. Основна перевага та відмінність рекуператора з проміжним теплоносієм від рекуператора з тепловою трубою в тому, що теплообмінники у витяжній та припливній установках можна розташовувати на відстані один від одного. Положення для монтажу теплообмінників, насоса та трубопроводів може бути як вертикальним, так і горизонтальним.
Тепловий насос.
Відносно нещодавно з'явилася цікавий різновидрекуператора із проміжним теплоносієм – т.зв. термодинамічний рекуператор, у якому роль рідинних теплообмінників, труб та насоса грає холодильна машина, що працює в режимі теплового насоса. Це своєрідна комбінація рекуператора та теплового насоса. Вона складається з двох хладонових теплообмінників – випарника-повітряохолоджувача та конденсатора, трубопроводів, терморегулюючого вентиля, компресора та 4-х ходового клапана. Теплообмінники розміщені в припливному та витяжному повітроводі, компресор необхідний для забезпечення циркуляції хладону, а клапан перемикає потоки хладагента залежно від сезону та дозволяє переносити теплоту з витяжного повітря в припливний та навпаки. При цьому припливно-витяжна системаможе складатися з кількох припливних та однієї витяжної установки більшої продуктивності, об'єднаних одним холодильним контуром. При цьому можливості системи дозволяють кільком приточним установкам працювати в різних режимах (нагрів/охолодження) одночасно. Коефіцієнт перетворення теплового насоса СОР може досягати значень 4,5-6,5.
Рекуператор із тепловими трубами.
За принципом роботи рекуператор із тепловими трубами схожий на рекуператор із проміжним теплоносієм. Різниця лише в тому, що в потік повітря поміщають не теплообмінники, а так звані теплові трубичи точніше термосифони. Конструктивно це герметично закриті відрізки мідної оребреної труби, заповнені всередині спеціально підібраним холодоном, що легко кипить. Один кінець труби у витяжному потоці нагрівається, хладон у цьому місці кипить і передає сприйняте від повітря тепло на інший кінець труби, що обдувається потоком повітря. Тут хладон усередині труби конденсується і передає тепло повітрі, яке нагрівається. Цілком виключені взаємне змішування потоків, їх забруднення та передача запахів. Рухливих елементів немає, труби потоки поміщають тільки вертикально або під невеликим ухилом, щоб хладон рухався всередині труб від холодного кінця до гарячого за рахунок сили тяжіння. Коефіцієнт ефективності 50-70%. Важлива умовадля забезпечення роботи його роботи: повітроводи, в які встановлені термосифони, повинні розташовуватись вертикально один над одним.
Рекуператор камерного типу
Внутрішній об'єм такого рекуператора розділена заслінкою на дві половини. Заслінка іноді рухається, змінюючи цим напрямок руху потоків витяжного і припливного повітря. Витяжне повітря нагріває одну половину камери, потім заслінка направляє сюди потік повітря і він нагрівається від нагрітих стінок камери. Цей процес періодично повторюється. Коефіцієнт ефективності сягає 70-80%. Але в конструкції є рухомі деталі, у зв'язку з чим існує велика ймовірність взаємного змішування, забруднення потоків та передачі запахів.
Розрахунок ефективності рекуператора.
У технічні характеристикирекуперативних вентиляційних установок багатьох фірм-виробників наводять, як правило, два значення коефіцієнта рекуперації – за температурою повітря та його ентальпією. Розрахунок ефективності роботи рекуператора може бути здійснений за температурою або ентальпією повітря. Розрахунок за температурою враховує явний тепломіст повітря, а по ентальпії - враховується ще й вміст вологи (його відносну вологість). Розрахунок за ентальпією вважається більш точним. Для розрахунку необхідні вихідні дані. Їх отримують шляхом виміру температури та вологості повітря в трьох місцях: у приміщенні (де вентиляційна установка забезпечує повітрообмін), на вулиці та в перерізі припливної повітророзподільної решітки (звідки до приміщення потрапляє оброблене зовнішнє повітря). Формула для розрахунку ефективності рекуперації за температурою така:
Kt = (T4 - T1) / (T2 - T1), де
- Kt- Коефіцієнт ефективності рекуператора за температурою;
- T1- Температура зовнішнього повітря, oC;
- T2– температура витяжного повітря (тобто повітря у приміщенні), оС;
- T4- Температура припливного повітря, оС.
Ентальпія повітря – це теплоутримання повітря, тобто. кількість теплоти, що міститься в ньому, віднесена до 1 кг сухого повітря. Ентальпію визначають з допомогою i-dдіаграми стану вологого повітря, нанісши на неї крапки, що відповідають вимірюваній температурі та вологості в приміщенні, на вулиці та припливному повітря. Формула для розрахунку ефективності рекуперації за ентальпією наступна:
Kh = (H4 - H1) / (H2 - H1), де
- Kh- Коефіцієнт ефективності рекуператора по ентальпії;
- H1– ентальпія зовнішнього повітря, кДж/кг;
- H2-ентальпія витяжного повітря (тобто повітря в приміщенні), кДж / кг;
- H4- Ентальпія припливного повітря, кДж / кг.
Економічна доцільність застосування припливно-витяжних установок із рекуперацією.
Як приклад візьмемо техніко-економічне обґрунтування застосування вентиляційних установок з рекуперацією у системах припливно-витяжної вентиляції приміщень автосалону.
Вихідні дані:
- об'єкт – автосалон загальною площею 2000 м2;
- середня висота приміщень 3-6 м, складається з двох виставкових залів, офісної зони та станції технічне обслуговування(СТО);
- для припливно-витяжної вентиляції зазначених приміщень було обрано вентиляційні установкиканального типу: 1 одиниця з витратою повітря 650 м3/годину та споживаною потужністю 0,4 кВт і 5 одиниць з витратою повітря 1500м3/година та споживаною потужністю 0,83 кВт.
- гарантований діапазон зовнішніх температур повітря для канальних установокскладає (-15 ... +40) оС.
Для порівняння енергоспоживання зробимо розрахунок потужності канального електричного повітронагрівача, яка необхідна для підігріву зовнішнього повітря в холодну пору року в установці припливу традиційного типу (що складається з зворотного клапана, канального фільтра, вентилятора та електричного повітронагрівача) з витратою повітря 650 і 1500 м3/год відповідно. У цьому вартість електроенергії приймаємо 5 рублів за 1кВт*час.
Зовнішнє повітря необхідно нагріти від -15 до +20оС.
Розрахунок потужності електричного повітронагрівача здійснено за рівнянням теплового балансу:
Qн = G * Cp * T, Вт, де:
- Qн- Потужність повітронагрівача, Вт;
- G- масова витрата повітря через повітронагрівач, кг/сек;
- Ср- Питома ізобарна теплоємність повітря. Ср = 1000кДж/кг*К;
- Т- Різниця температур повітря на виході з повітронагрівача та вході.
T = 20 - (-15) = 35 оС.
1. 650/3600 = 0,181 м3/сек
р = 1,2 кг/м3 – густина повітря.
G = 0, 181 * 1, 2 = 0,217 кг/сек
Qн = 0, 217 * 1000 * 35 = 7600 Вт.
2. 1500/3600 = 0, 417 м3/сек
G = 0, 417 * 1, 2 = 0, 5 кг / сек
Qн = 0, 5 * 1000 * 35 = 17500 Вт.
Таким чином, застосування в холодну пору року канальних установок з рекуперацією тепла замість традиційних з використанням електричних повітронагрівачів дозволяє зменшити витрати електроенергії при одному і тому ж кількості повітря, що подається більш ніж у 20 разів і тим самим дозволяє знизити витрати і відповідно збільшити прибуток автосалону. Крім цього, застосування установок з рекуперацією дозволяє зменшити фінансові витрати споживача на енергоносії на опалення приміщень у холодну пору року та на їх кондиціювання у теплу пору приблизно на 50%.
Для більшої наочності зробимо порівняльний фінансовий аналіз енергоспоживання систем припливно-витяжної вентиляції приміщень автосалону, укомплектованих установками з рекуперацією тепла канального типу та традиційних установокз електричними повітронагрівачами.
Вихідні дані:
Система 1.
Установки з рекуперацією тепла витратою 650 м3/год - 1од. та 1500 м3/година – 5од.
Сумарна електрична споживана потужність складе: 0,4 + 5 * 0,83 = 4,55 кВт * год.
Система 2.
Традиційні канальні припливно-витяжні вентиляційні установки -1од. з витратою 650м3/годину та 5од. із витратою 1500м3/год.
Сумарна електрична потужність установки на 650 м3/год складе:
- вентилятори - 2 * 0,155 = 0,31 кВт * год;
- автоматика та приводи клапанів - 0,1 кВт * год;
- електричний повітронагрівач - 7,6 кВт * год;
Разом: 8,01 кВт * год.
Сумарна електрична потужність установки на 1500м3/год складе:
- вентилятори - 2 * 0,32 = 0,64 кВт * год;
- автоматика та приводи клапанів - 0,1 кВт * год;
- електричний повітронагрівач - 17,5 кВт * год.
Разом: (18,24 кВт * год) * 5 = 91,2 кВт * год.
Усього: 91,2 + 8,01 = 99,21кВт * год.
Приймається період використання підігріву в системах вентиляції 150 робочих днів на рік по 9 годин. Отримуємо 150 * 9 = 1350 годин.
Енергоспоживання установок із рекуперацією складе: 4,55*1350 = 6142,5 кВт
Експлуатаційні витрати становитимуть: 5 руб. * 6142,5 кВт = 30712,5 руб. або у відносному (до загальної площі автосалону 2000 м2) виразі 30172,5/2000 = 15,1 руб./м2.
Енергоспоживання традиційних систем складе: 99,21 * 1350 = 133933,5 кВт Експлуатаційні витрати становитимуть: 5 руб. * 133933,5 кВт = 669667,5 руб. або у відносному (до загальної площі автосалону 2000 м2) виразі 669 667,5/2000 = 334,8 руб./м2.
Надходження свіжого повітря в холодний період призводить до необхідності його нагрівання для забезпечення правильного мікроклімату приміщень. Для мінімізації витрат електроенергії може бути використана приточно-витяжна вентиляціяіз рекуперацією тепла.
Розуміння принципів її роботи дозволить максимально ефективно зменшити тепловтрати зі збереженням достатнього обсягу повітря, що заміщується. Спробуймо розібратися в цьому питанні.
В осінньо-весняний період при вентиляції приміщень серйозною проблемою є велика різниця температур повітря, що надходить і знаходиться всередині. Холодний потік спрямовується вниз і створює несприятливий мікроклімат житлових будинках, офісах та на виробництві або неприпустимий вертикальний градієнт температури у складі.
Поширеним вирішенням проблеми є інтеграція в припливну вентиляцію, за допомогою якого відбувається нагрівання потоку. Така система вимагає витрат електроенергії, тоді як значний обсяг теплого повітря, що виходить назовні, веде до суттєвих втрат тепла.
Вихід повітря назовні з інтенсивною парою служить індикатором суттєвих втрат тепла, яке можна використовувати на обігрів вхідного потоку
Якщо канали припливу і відведення повітря розташовані поруч, то можна частково передати тепло потоку, що входить. Це дозволить зменшити споживання електроенергії калорифером або відмовитися від нього. Пристрій забезпечення теплообміну між різнотемпературними потоками газів називається рекуператором.
У теплу пору року, коли температура зовнішнього повітря значно перевищує кімнатну, можна використовувати рекуператор для охолодження потоку.
Влаштування блоку з рекуператором
Внутрішній пристрій систем припливно-витяжної вентиляції з досить простим, тому можлива їх самостійна поелементна купівля та встановлення. Якщо збірка або самостійний монтажвикликає складнощі можна придбати готові рішенняу вигляді типових моноблочних чи індивідуальних збірних конструкцій на замовлення.
Елементарним пристроєм для збирання та відведення конденсату є піддон, розташований під рекуператором з ухилом у бік зливного отвору
Виведення вологи роблять у закриту ємність. Її розміщують тільки всередині приміщення, щоб уникнути перемерзання каналів відтоку при мінусових температурах. Алгоритму надійного розрахунку обсягу одержуваної води при використанні систем з рекуператором немає, тому його визначають експериментальним шляхом.
Повторне використання конденсату для зволоження повітря небажане, оскільки вода вбирає багато забруднювачів, таких як людський піт, запахи і т.д.
Значно зменшити обсяг конденсату та уникнути пов'язаних з його появою проблем можна організувавши окрему витяжну систему з ванної кімнати та кухні. Саме у цих приміщеннях повітря має найбільшу вологість. За наявності кількох витяжних систем повітрообмін між технічною та житловою зоною необхідно обмежити за допомогою встановлення зворотних клапанів.
У разі охолодження потоку повітря, що виходить, до негативних температур усередині рекуператора відбувається перехід конденсату в льоду, що викликає скорочення живого перерізу потоку і, як наслідок, - зменшення обсягу або повне припинення вентиляції.
Для періодичного чи разового розморожування рекуператора встановлюють байпас – обхідний канал для руху припливного повітря. При пропуску потоку в обхід пристрою відбувається припинення тепловіддачі, нагрівання теплообмінника і перехід криги в рідкий стан. Вода стікає в ємність збору конденсату або відбувається випаровування назовні.
Принцип пристрою байпасу нескладний, тому при ризику утворення льоду доцільно передбачити таке рішення, оскільки відігрів рекуператора іншими способами складний і тривалий.
При проходженні потоку через байпас відсутнє нагрівання повітря припливу за допомогою рекуператора. Тому при активації даного режиму потрібне автоматичне включення калорифера.
Особливості різних типів рекуператорів
Існує кілька конструктивно різних варіантів реалізації теплообміну між холодним і нагрітим повітряними потоками. Кожен із них має свої відмінні особливості, Які визначають основне призначення для кожного типу рекуператора.
В основі конструкції пластинчастого рекуператора лежать тонкостінні панелі, з'єднані по черзі таким чином, щоб чергувати перепустку між ними різнотемпературних потоків під кутом 90 градусів. Однією з модифікацій такої моделі є пристрій з ореброваним каналами для проходу повітря. Воно має більш високий коефіцієнт теплообміну.
Почерговий пропуск теплого та холодного потоку повітря через пластини реалізують за рахунок загину країв пластин та герметизацією сполук поліефірною смолою
Теплообмінні панелі можуть бути виконані з різних матеріалів:
- мідь, латунь і сплави на основі алюмінію мають хорошу теплопровідність і не схильні до іржі;
- пластмаса з полімерного гідрофобного матеріалу з високим коефіцієнтом теплопровідності мають малу вагу;
- гігроскопічна целюлоза дозволяє проникати конденсату через пластину та потрапляти назад у приміщення.
Недоліком є можливість утворення конденсату при низьких температурах. Через невелику відстань між пластинами волога або льоду істотно збільшують аеродинамічний опір. У разі обмерзання необхідно перекриття вхідного потоку повітря для відігріву пластин.
Переваги пластинчастих рекуператорів такі:
- низька вартість;
- тривалий термін служби;
- тривалий період між профілактичним обслуговуванням та простота його проведення;
- невеликі габарити та маса.
Такий тип рекуператора найпоширеніший для житлових та офісних приміщень. Також його використовують і в деяких технологічних процесах, наприклад, для оптимізації згоряння палива при роботі печей.
Барабанний або роторний тип
Принцип дії роторного рекуператора заснований на обертанні теплообмінника, всередині якого розташовані шари гофрованого металу, що має високу теплоємність. В результаті взаємодії з вихідним потоком відбувається нагрівання сектора барабана, який згодом віддає тепло повітря, що надходить.
Дрібнокомірчастий теплообмінник роторного рекуператора схильний до засмічення, тому особливо уважно потрібно поставитися до якісної роботифільтрів тонкого очищення
Переваги роторних рекуператорів:
- досить високий ККД у порівнянні з конкуруючими типами;
- повернення великої кількостівологи, яка у вигляді конденсату залишається на барабані і випаровується при контакті з сухим повітрям, що надходить.
Цей тип рекуператора рідше використовують для житлових будинків при поквартирній або котеджній вентиляції. Часто його застосовують у великих котельнях для повернення тепла до печей або для великих приміщень промислового чи торгово-розважального призначення.
Однак цей тип пристроїв має суттєві недоліки:
- відносно складна конструкція з наявністю рухомих частин, що включає електромотор, барабан та ремінний привід, що потребує постійного обслуговування;
- підвищений рівень шуму.
Іноді для таких пристроїв можна зустріти термін "регенеративний теплообмінник", що більш правильно ніж "рекуператор". Справа в тому, що незначна частина повітря, що виходить, потрапляє назад через нещільне прилягання барабана до корпусу конструкції.
Це накладає додаткові обмеження на можливість використання таких пристроїв. Наприклад, як теплоносій не можна використовувати забруднене повітря від печей опалення.
Система на основі трубок та кожуха
Рекуператор трубчастого типу складається з розташованих у утепленому кожусі системи тонкостінних трубок невеликого діаметру, якими відбувається приплив зовнішнього повітря. По кожуху роблять виведення теплої повітряної маси з приміщення, що обігріває вхідний потік.
Виведення теплого повітря необхідно здійснювати саме по кожуху, а не через систему трубок, оскільки видалити конденсат із них неможливо
Основні переваги трубчастих рекуператорів такі:
- високий ККД, завдяки протиточному принципу руху теплоносія та повітря, що надходить;
- простота конструкції та відсутність рухомих частин забезпечує низький рівень шуму і рідко виникає необхідність в обслуговуванні;
- тривалий термін служби;
- найменший переріз серед усіх типів пристроїв рекуперації.
Трубки для такого типу використовують або легкосплавні металеві або, що рідше, - полімерні. Ці матеріали не гігроскопічні, тому при значній різниці температур потоків можливе утворення інтенсивного конденсату в кожусі, що вимагає конструктивного рішеннящодо його видалення. Ще одним недоліком є те, що металева начинка має значну вагу, незважаючи на невеликі габарити.
Простота конструкції трубчастого рекуператора робить цей тип пристроїв популярним. самостійного виготовлення. Як зовнішній кожух зазвичай використовують пластикові трубидля повітроводів, утеплені пінополіуретановою шкаралупою.
Пристрій із проміжним теплоносієм
Іноді припливні та витяжні повітроводи розташовані на деякій відстані один від одного. Така ситуація може виникнути через технологічні особливості будівлі або санітарних вимогпо надійному поділу повітряних потоків.
У цьому випадку використовують проміжний теплоносій, що циркулює між повітропроводами ізольованим трубопроводом. Як середовище передачі теплової енергії використовують воду чи водно-гликолевый розчин, циркуляцію якого забезпечують роботою .
Рекуператор з проміжним теплоносієм є об'ємним і дорогим пристроєм, застосування якого економічно виправдане для приміщень з великими площами.
У тому випадку, якщо є можливість використовувати інший тип рекуператора, то краще не застосовувати систему з проміжним теплоносієм, оскільки вона має такі істотні недоліки:
- низький ККД у порівнянні з іншими типами пристроїв, тому для невеликих приміщень з малою витратою повітря такі пристрої не застосовують;
- значний обсяг та вага всієї системи;
- необхідність додаткового електричного насоса для циркуляції рідини;
- підвищений шум роботи насоса.
Існує модифікація цієї системи коли замість примусової циркуляції теплообмінної рідини використовують середовище з низькою точкою кипіння, наприклад фреон. У цьому випадку рух по контуру можливим природним чином, але тільки якщо припливний повітропровід розташований над витяжним.
Така система не вимагає додаткових витрат електроенергії, але працює на обігрів лише за значного перепаду температур. Крім того, необхідне точне налаштування точки зміни агрегатного станутеплообмінної рідини, яка може бути реалізована методом створення потрібного тиску чи певного хімічного складу.
Основні технічні параметри
Знаючи необхідну продуктивність системи вентиляції та ККД теплообміну рекуператора, легко розрахувати економію на обігріві повітря для приміщення за конкретних кліматичних умов. Порівнявши потенційну вигоду з витратами на купівлю та обслуговування системи, можна обґрунтовано зробити вибір на користь рекуператора або стандартного калорифера.
Часто виробники обладнання пропонують модельну лінійку, в якій вентиляційні блоки зі схожим функціоналом відрізняються обсягом повітрообміну. Для житлових приміщень цей параметр необхідно розраховувати згідно з таблицею 9.1. СП 54.13330.2016
Коефіцієнт корисної дії
Під коефіцієнтом корисної діїрекуператора розуміють ефективність теплопередачі, яку розраховують за такою формулою:
K = (Т п - Т н) / (Т в - Т н)
В якій:
- Т п - температура повітря, що надходить всередину приміщення;
- Т н – температура зовнішнього повітря;
- Т в – температура повітря у приміщенні.
Максимальне значення ККД при штатному та визначеному температурному режимівказують у технічній документації пристрою. Його реальний показник буде трохи меншим.
У разі самостійного виготовлення пластинчастого або трубчастого рекуператора для досягнення максимальної ефективності теплопередачі необхідно дотримуватись таких правил:
- Найкращий теплообмін забезпечують протиточні пристрої, потім перехресно-точні, а найменшу – з односпрямованим рухом обох потоків.
- Інтенсивність теплообміну залежить від матеріалу та товщини стінок, що розділяють потоки, а також від тривалості знаходження повітря усередині пристрою.
Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Т в - Т н)
де Р (м 3 /годину) - Витрата повітря.
Розрахунок ефективності рекуператора у грошовому еквіваленті та порівняння з витратами на його придбання та монтаж для двоповерхового котеджузагальною площею 270 м2 показує доцільність встановлення такої системи
Вартість рекуператорів із високим ККД досить велика, вони мають складну конструкціюта значні розміри. Іноді можна обійти ці проблеми встановленням декількох більш простих пристроїв таким чином, щоб повітря, що надходить, послідовно проходило через них.
Продуктивність вентиляційної системи
Обсяг повітря, що пропускається визначається статичним тиском, який залежить від потужності вентилятора і основних вузлів, що створюють аеродинамічний опір. Як правило, точний його розрахунок неможливий через складність математичної моделі, тому для типових моноблочних конструкцій проводять експериментальні дослідження, а для індивідуальних пристроїв здійснюють добір компонентів.
Потужність вентилятора необхідно вибирати з урахуванням пропускної спроможності встановлюваних рекуператорів будь-яких типів, яка в технічній документації зазначена як рекомендована швидкість потоку або обсяг повітря, що пропускається пристроєм за одиницю часу. Як правило, допустима швидкість повітря всередині пристрою не перевищує 2 м/с.
В іншому випадку на високих швидкостяху вузьких елементах рекуператора відбувається різке зростання аеродинамічного опору. Це призводить до зайвих витрат електроенергії, неефективного прогріву зовнішнього повітря та скорочення терміну служби вентиляторів.
Графік залежності втрати тиску від швидкості потоку повітря для кількох моделей рекуператорів високої продуктивності показує нелінійне зростання опору, тому необхідно дотримуватись вимог щодо рекомендованого обсягу повітрообміну вказаних у технічній документації пристрою
Зміна напряму потоку повітря створює додатковий аеродинамічний опір. Тому при моделюванні геометрії повітроводу всередині приміщення бажано мінімізувати кількість поворотів труб на 90 градусів. Дифузори для розсіювання повітря також збільшують опір, тому бажано використовувати елементи зі складним малюнком.
Забруднені фільтри та грати створюють значні перешкоди руху потоку, тому їх необхідно періодично прочищати чи міняти. Одним з ефективних способів оцінки засміченості є встановлення датчиків, що відстежують перепад тиску на ділянках до фільтра та після нього.
Висновки та корисне відео на тему
Принцип роботи роторного та пластинчастого рекуператора:
Замір ККД рекуператора пластинчастого типу:
Побутові та промислові системивентиляції з інтегрованим рекуператором довели свою енергетичну ефективність збереження тепла всередині приміщень. Зараз існує безліч пропозицій щодо продажу та встановлення таких пристроїв як у вигляді готових та випробуваних моделей, так і за індивідуальним замовленням. Провести розрахунок необхідних параметрів та виконати монтаж можна самостійно.
Якщо при ознайомленні з інформацією з'явилися питання або ви знайшли неточності в нашому матеріалі, будь ласка, залишайте свої коментарі в блоці, що знаходиться нижче.
У процесі вентилювання із приміщення утилізується не лише відпрацьоване повітря, а й частина теплової енергії. Взимку це призводить до збільшення рахунків на енергоресурси.
Скоротити невиправдані витрати, не на шкоду повітрообміну, дозволить рекуперація тепла в системах вентиляції централізованого та локального типу. Для регенерації теплової енергії використовують різні види теплообмінників – рекуператори.
У статті докладно описані моделі агрегатів, їх конструктивні особливості, принципи роботи, переваги та недоліки. Викладена інформація допоможе у виборі оптимального варіантадля облаштування вентиляційної системи.
У перекладі з латинської рекуперація означає відшкодування або зворотне отримання. Щодо теплообмінних реакцій, рекуперація характеризується як часткове повернення енергії, витраченої на проведення технологічної дії з метою застосування в цьому ж процесі.
У локальних рекуператорах передбачений вентилятор та пластинчастий теплообмінник. "Рукав" припливника ізольований шумопоглинаючим матеріалом. Блок керування компактних вентустановок розміщується на внутрішній стіні
Особливості децентралізованих вентсистем із рекуперацією:
- ККД – 60-96%;
- невисока продуктивність– пристрої розраховані на забезпечення повітрообміну у приміщеннях до 20-35 кв.м;
- доступна вартістьширокий вибір агрегатів, починаючи від звичайних стінових клапанів до автоматизованих моделей з багатоступінчастою системою фільтрації та можливістю регулювання вологості;
- простота монтажу– для введення в експлуатацію не потрібно прокладання повітроводів, можна самостійно.
Важливі критерії вибору стінового припливника: допустима товщина стіни, продуктивність, ККД рекуператора, діаметр повітряного каналу і температура середовища, що перекачується
Висновки та корисне відео на тему
Порівняння роботи природної вентиляції та примусової системиз рекуперацією:
Принцип функціонування централізованого рекуператора, розрахунок ККД:
Влаштування та порядок роботи децентралізованого теплообмінника на прикладі стінового клапана Prana:
Через вентсистему з приміщення йде близько 25-35% тепла. Для скорочення втрат та ефективної теплоутилізації використовуються рекуператори. Кліматичне обладнання дозволяє задіяти енергію відпрацьованих мас для нагрівання повітря, що надходить.
Є, що доповнити, чи виникли питання щодо роботи різних вентиляційних рекуператорів? Залишайте, будь ласка, коментарі до публікації, поділіться досвідом експлуатації таких установок. Форма зв'язку перебуває у нижньому блоці.
Створення енергоефективної адміністративної будівлі, яка буде максимально наближена до стандарту PASSIVE HOUSE, неможлива без сучасної припливно-витяжної установки (ПВП) з рекуперацією тепла.
Під рекуперацією мається на увазіпроцес утилізації тепла внутрішнього витяжного повітря з температурою t в, що викидається в холодний період з високою температуроюна вулицю, для нагрівання зовнішнього припливного повітря. Процес утилізації тепла відбувається в спеціальних утилізаторах теплоти: пластинчасті рекуператори, регенератори, що обертаються, а також в теплообмінних апаратах, що встановлюються окремо в повітряних потокахз різною температурою (у витяжних та припливних установках) та з'єднані проміжним теплоносієм (гліколем, етиленгліколем).
Останній варіант найбільш актуальний у разі, коли приплив та витяжка рознесені по висоті будівлі, наприклад, припливна установка – у підвалі, а витяжна – горищному приміщенніПроте ефективність рекуперації таких систем буде значно меншою (від 30 до 50% порівняно з ПВУ в одному корпусі.
Пластинчасті рекуператориявляють собою касету, в якій канали припливного та витяжного повітря розділені між собою листами алюмінію. Між припливним та витяжним повітрям через листи алюмінію відбувається теплообмін. Внутрішнє витяжне повітря через пластини рекуператора нагріває зовнішнє повітря припливу. У цьому процесу змішування повітря немає.
У роторних рекуператорівпередача тепла від витяжного повітря припливному здійснюється через циліндричний ротор, що обертається, що складається з пакета тонких металевих пластин. У процесі роботи роторного рекуператора витяжне повітря нагріває пластини, а потім ці пластини переміщуються в холодний потік повітря і нагрівають його. Однак у вузлах поділу потоків через їх негерметичність відбувається перетікання витяжного повітря в припливний. Відсоток перетікання може бути від 5 до 20% залежно від якості обладнання.
Для досягнення поставленої мети – наблизити будівлю ФДАУ «НДІ ЦЕПП» до пасивного, під час тривалих обговорень та розрахунків, було ухвалено рішення встановити припливно-витяжні вентиляційні установки з рекуператором Російського виробника енергозберігаючих кліматичних систем– компанії TURKOV.
Компанія TURKOVвиробляє ПВУ для наступних регіонів:
- Для Центрального регіону (обладнання з двоступінчастою рекуперацією серії ZENIT, яке стабільно працює до -25 о З, і відмінно підходить для клімату Центрального регіону Росії, ККД 65-75%);
- Для Сибіру (обладнання з триступеневою рекуперацією серії Zenit HECOстабільно працює до -35 о З, і відмінно підходить для клімату Сибіру, проте часто застосовується і в центральному регіоні, ККД (80-85%);
- Для Крайньої Півночі (обладнання з чотириступінчастою рекуперацією серії CrioVentстабільно працює до -45 о З відмінно підходить для екстремально холодного клімату і застосовується в найсуворіших регіонах Росії, ККД до 90%).
Однак у ПВУ TURKOV використовується ентальпійний пластинчастий рекуператор, в якому разом із перенесенням неявного тепла з витяжного повітря припливному також переноситься волога.
Робоча область ентальпійного рекуператора виконана з полімерної мембрани, яка пропускає молекули водяної пари з витяжного (зволоженого) повітря та передає припливному (сухому). Змішування витяжного та припливного потоків у рекуператорі не відбувається, оскільки волога пропускається через мембрану за допомогою дифузії через різницю концентрації пари з двох сторін мембрани.
Розміри осередків мембрани такі, що пройти через неї може лише водяна пара, для пилу, забруднюючих речовин, крапель води, бактерій, вірусів і запахів мембрана є непереборною перешкодою (через співвідношення розмірів «осередків» мембрани та інших речовин).
Ентальпійний рекуператорпо суті – пластинчастий рекуператор, де замість алюмінію використовується полімерна мембрана. Так як теплопровідність пластини мембрани менше, ніж у алюмінію, то необхідна площа ентальпійного рекуператора значно більша за площу аналогічного алюмінієвого рекуператора. З одного боку це збільшує габарити обладнання, з іншого дозволяє передавати великий обсяг вологи, і саме завдяки цьому виходить досягти високої морозостійкості рекуператора та стабільної роботи обладнання при наднизьких температурах.
У зимовий час(вулична температура нижче -5С), якщо вологість витяжного повітря перевищує 30% (при температурі витяжного повітря 22...24 про С), в рекуператорі разом з процесом передачі вологи в повітря припливу відбувається процес накопичення вологи на пластині рекуператора. Тому необхідно проводити періодичне відключення припливного вентилятора та висушування гігроскопічного шару рекуператора витяжним повітрям. Тривалість, періодичність і температура, нижче за яку, потрібний процес просушування, залежить від ступінчастості рекуператора, температури і вологості всередині приміщення. Настройки просушування рекуператора, що найчастіше використовуються, наведені в таблиці 1.
Таблиця 1. Налаштування просушки рекуператора, що найчастіше використовуються.
| Щаблі рекуператора | Температура/Вологість | ||||
|
|
<20% | 20%-30% | 30%-35% | 35%-45% | |
| 2 ступені | не вимагається | 3/45 хв | 3/30 хв | 4/30 хв | |
| 3 ступені | не вимагається | 3/50 хв | 3/40 хв | 3/30 хв | |
| 4 ступені | не вимагається | 3/50 хв | 3/40 хв | ||
Просушування рекуператора потрібно тільки при встановленні систем зволоження повітря, або при роботі обладнання з великими, систематичними притоками води.
- При стандартних параметрах внутрішнього повітря режим просушування не потрібний.
У цій статті як приклад адміністративної будівлі розглянуто типову п'ятиповерхову будівлю ФДАУ «НДІ ЦЕПП» після реконструкції, що намічається.
Для цього будівлі було визначено витрату припливного та витяжного повітря відповідно до норм повітрообміну в адміністративних приміщеннях для кожного приміщення будівлі.
Сумарні значення витрат припливного та витяжного повітря по поверхах будівлі наведено у таблиці 2.
Таблиця 2. Розрахункові витрати припливного/витяжного повітря поверхами будівлі
| Поверх | Витрата припливного повітря, м 3/год | Витрата витяжного повітря, м 3/год | ПВУ TURKOV |
| Підвал | 1987 | 1987 | Zenit 2400 HECO SW |
| 1 поверх | 6517 | 6517 |
Zenit 1600 HECO SW Zenit 2400 HECO SW Zenit 3400 HECO SW |
| 2 поверх | 5010 | 5010 | Zenit 5000 HECO SW |
| 3 поверх | 6208 | 6208 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW – 2 шт. |
| 4 поверх | 6957 | 6957 | Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW |
| 5 поверх | 4274 | 4274 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW |
У лабораторіях ПВУ працюють за спеціальним алгоритмом з компенсацією витяжки з витяжних шаф, тобто при включенні будь-якої витяжної шафи витяжка ПВУ автоматично зменшується на величину витяжки шафи. На основі розрахункових витрат було зроблено вибір припливно-витяжних установок Turkov. Кожен поверх обслуговуватиметься своєю ПВУ Zenit HECO SW та Zenit HECO MW з триступінчастою рекуперацією до 85%.
Вентиляція першого поверху здійснюється ПВУ, які встановлені у підвалі та на другому поверсі. Вентиляція решти поверхів (крім лабораторій на четвертому та третьому поверсі) забезпечується ПВУ, встановленими на технічному поверсі.
Зовнішній вигляд ПВУ установки Zenit Heco SW наведено малюнку 6. У таблиці 3 наведено технічні дані кожної ПВУ установки.
Встановлення Zenit Heco SWвключає в себе: - Корпус із тепло-шумоізоляцією;
- Припливний вентилятор;
- Витяжний вентилятор;
- Фільтр припливу;
- Витяжний фільтр;
- 3-х ступінчастий рекуператор;
- Водяний нагрівач;
- Змішувальний вузол;
- Автоматика із комплектом датчиків;
- Дротовий пульт управління.
Важливим плюсом є можливість монтажу обладнання як вертикально, так і горизонтально під стелею, що застосовується в даній будівлі. А також можливість розміщувати обладнання в холодних зонах (горищах, гаражах, техприміщеннях і т.д.) і на вулиці, що дуже актуально при реставраціях та реконструкціях будівель.
ПВУ Zenit HECO MW – невеликі ПВУ з рекуперацією тепла та вологи з водяним нагрівачем та змішувальним вузлом у легкому та універсальному корпусі із спіненого поліпропілену, призначені для підтримки клімату у невеликих приміщеннях, квартирах, будинках.
Компанія TURKOVсамостійно розробила та виробляє в Росії автоматику Monocontroller для вентиляційного обладнання. Ця автоматика використовується в ПВУ Zenit Heco SW
- Контролер управляє електронно-комутованими вентиляторами по лінії MODBUS, що дозволяє стежити за роботою кожного вентилятора.
- Керує водяними нагрівачами та охолоджувачами, для точної підтримки температури повітря, що подається як в зимовий, так і в літній періоди.
- Для контролю CO 2 у конференц-залі та переговорних автоматика оснащується спеціальними датчиками CO 2 . Устаткування стежитиме за концентрацією CO 2 та автоматично змінювати витрату повітря підлаштовуючись під кількість людей у приміщенні, для підтримки необхідної якості повітря, тим самим зменшуючи теплоспоживання обладнання.
- Комплектна система диспетчеризації дозволяє максимально легко організувати диспетчерський пункт. А система віддаленого моніторингу дозволить стежити за обладнанням із будь-якої точки світу.
Можливості пульта керування:
- Годинник, дата;
- Три швидкості вентилятора;
- Відображення стану фільтра у реальному часі;
- Тижневий таймер;
- Встановлення температури повітря;
- Відображення неполадок на дисплеї.
Оцінка ефективності
Для оцінки ефективності установки в будівлі припливно-витяжних установок Zenit Heco SW з рекуперацією визначимо розрахункові, середні та річні навантаження на систему вентиляції, а також витрати в рублях за холодний період, теплий період і за весь рік для трьох варіантів ПВУ:
- ПВУ з рекуперацією Zenit Heco SW (ККД рекуператора 85%);
- Прямоточна ПВУ (тобто без рекуператора);
- ПВУ з ККД повернення тепла 50%.
Навантаження на систему вентиляції – це навантаження на повітронагрівач, який догріває (у холодний період) або охолоджує (в теплий період) повітря після рекуператора. У прямоточній ПВУ в нагрівачі нагрівається повітря від початкових параметрів, які відповідають параметрам зовнішнього повітря в холодний період, а в теплий період охолоджується. Результати розрахунку розрахункового навантаження на систему вентиляції в холодний період по поверхах будівлі наведено у таблиці 3. Результати розрахунку розрахункового навантаження на систему вентиляції у теплий період для всієї будівлі наведено у таблиці 4.
Таблиця 3. Розрахункове навантаження на систему вентиляції в холодний період по поверхах, кВт
| Поверх | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% |
| Підвал | 3,5 | 28,9 | 14,0 |
| 1 поверх | 11,5 | 94,8 | 45,8 |
| 2 поверх | 8,8 | 72,9 | 35,2 |
| 3 поверх | 10,9 | 90,4 | 43,6 |
| 4 поверх | 12,2 | 101,3 | 48,9 |
| 5 поверх | 7,5 | 62,2 | 30,0 |
| 54,4 | 450,6 | 217,5 |
Таблиця 4. Розрахункове навантаження на систему вентиляції у теплий період по поверхах, кВт
| Поверх | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 |
Оскільки розрахункові температури зовнішнього повітря в холодний та теплий період – не постійні під час опалювального періоду та періоду охолодження, необхідно визначити середнє вентиляційне навантаження за середньої температури зовнішнього повітря:
Результати розрахунку річного навантаження на систему вентиляції у теплий період та холодний період для всієї будівлі наведено у таблицях 5 та 6.
Таблиця 5. Річна навантаження на систему вентиляції в холодний період поверхів, кВт
| Поверх | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% |
| 66105 | 655733 | 264421 | |
| 66,1 | 655,7 | 264,4 |
Таблиця 6. Річна навантаження на систему вентиляції в теплий період поверхів, кВт
| Поверх | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% |
| 12362 | 20287 | 19019 | |
| 12,4 | 20,3 | 19,0 |
Визначимо витрати в рублях за рік на догрівання, охолодження та роботу вентиляторів.
Витрата в рублях на догрівання виходить перемноженням річних значень вентиляційних навантажень (у Гкал) в холодний період на вартість 1 Гкал/годину теплової енергії від мережі та на час роботи ПВУ в режимі нагрівання. Вартість 1 Гкал/год теплової енергії від мережі приймаємо рівною 2169 рублів.
Витрати в рублях на роботу вентиляторів отримані перемноженням їх потужності, часу роботи та вартості 1 кВт електрики. Вартість 1 кВт∙год електрики приймаємо рівною 5,57 руб.
Результати розрахунків витрат у рублях на роботу ПВУ в холодний період наведено в таблиці 7, а в теплий період у таблиці 8. У таблиці 9 наведено порівняння всіх варіантів ПВУ по всій будівлі ФДАУ "НДІ ЦЕПП".
Таблиця 7. Витрати в рублях протягом року працювати ПВУ в холодний період
| Поверх | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% | |||
| На догрівання | На вентилятори | На догрівання | На вентилятори | На догрівання | На вентилятори | |
| Сумарні витрати | 368 206 | 337 568 | 3 652 433 | 337 568 | 1 472 827 | 337 568 |
Таблиця 8. Витрати в рублях за рік на роботу ПВУ в теплий період
| Поверх | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% | |||
| На охолодження | На вентилятори | На охолодження | На вентилятори | На охолодження | На вентилятори | |
| Сумарні витрати | 68 858 | 141 968 | 112 998 | 141 968 | 105 936 | 141 968 |
Таблиця 9. Порівняння всіх ПВУ
| Величина | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточна ПВУ | ПВУ із рекуперацією 50% |
| , КВт | 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 | |
| Витрати на догрівання, руб | 122 539 | 1 223 178 | 493 240 |
| Витрати на охолодження, руб | 68 858 | 112 998 | 105 936 |
| Витрати на вентилятори взимку, руб | 337 568 | ||
| Витрати на вентилятори влітку, руб | 141 968 | ||
| Сумарні річні витрати, руб | 670 933 | 1 815 712 | 1 078 712 |
Аналіз таблиці 9 дозволяє зробити однозначний висновок – припливно-витяжні установки Zenit HECO SW та Zenit HECO MW з рекуперацією тепла та вологи фірми Turkov дуже енергоефективні.
Сумарне річне вентиляційне навантаження ПВУ TURKOV менше навантаження у ПВУ з ККД 50% на 72%, а порівняно з прямоточним ПВУ на 88%. ПВУ Turkov дозволить заощадити 1 млн 145 тис.руб - у порівнянні з прямоточною ПВУ або 408 тис.руб - у порівнянні з ПВУ, ККД якої 50%.
Де ще економія.
Основною причиною відмов застосування систем з рекуперацією є відносно високі початкові капіталовкладення, проте при більш повному погляді на витрати на забудову, такі системи не тільки швидко окупаються, але й дозволяють зменшити загальні капіталовкладення при забудові. Як приклад візьмемо наймасовішу «типову» забудову застосуванням житлових, офісних будівель та магазинів.
Середнє значення тепловтрат готових будівель: 50 Вт/м 2 .
- Включено: Тепловтрати через стіни, вікна, покрівлю, фундамент і т.д.
Включено:
- Вентиляцію квартир із розрахунком за призначенням приміщень та кратності.
- Вентиляцію офісів з розрахунком за кількістю людей та компенсацією CO2.
- Вентиляцію магазинів, коридорів, складських приміщень тощо.
- Співвідношення площ вибрано на основі кількох існуючих комплексів
Включено:
- Компенсація санвузлів, ванних кімнат, кухонь та ін. Так як з цих приміщень не можна організувати втяжку в систему рекуперації, то в даний приміщення організований приплив, а витяжка йде окремими вентиляторами повз рекуператор.
Різниця між кількістю припливного повітря та кількістю повітря на компенсацію.
Саме цей обсяг витяжного повітря передає тепло припливному повітрі.
Отже, необхідно зробити забудову району стандартними будинками із загальною площею 40000 м 2 із зазначеними характеристиками тепловтрат. Подивимося, на чому дозволить заощадити застосування систем вентиляції з рекуперацією.
Експлуатаційні витрати
Основною метою вибору систем з рекуперацією є зниження вартості експлуатації обладнання, за рахунок значного скорочення необхідної теплової потужності для нагрівання припливного повітря.
Із застосуванням припливних та витяжних вентиляційних установок без рекуперації ми отримаємо теплоспоживання системи вентиляції однієї будівлі 2410 кВт∙год.
- Приймемо вартість експлуатації такої системи за 100%. Економії при цьому взагалі немає – 0%.
Із застосуванням набірних припливно-витяжних вентиляційних установок із рекуперацією тепла та середнім ККД 50% ми отримаємо теплоспоживання системи вентиляції однієї будівлі 1457 кВт∙год.
- Вартість експлуатації – 60%. Економія з набірним обладнанням 40%
Із застосуванням моноблочних високоефективних припливно-витяжних вентиляційних установок TURKOV із рекуперацією тепла та вологи та середнім ККД 85% ми отримаємо теплоспоживання системи вентиляції однієї будівлі 790 кВт∙год.
- Вартість експлуатації – 33%. Економія з обладнанням TURKOV 67%
Як видно, системи вентиляції з високоефективним обладнанням мають менше теплоспоживання, що дозволяє говорити про окупність обладнання в термін 3-7 років при застосуванні водяних нагрівачів та 1-2 роки із застосуванням електричних нагрівачів.
Витрати при забудові
Якщо робити забудову в місті, то необхідно виділити значну кількість теплової енергії з існуючої тепломережі, що завжди потребує значних фінансових витрат. Чим більше тепла потрібно – тим дорожчою буде вартість підведення.
Забудова «у полі» найчастіше передбачає підведення тепла, зазвичай підводиться газ і виробляється власної котельні чи ТЕЦ. Вартість даної споруди пропорційна необхідної теплової потужності: чим більше – тим дорожче.
Як приклад припустимо, що побудована котельня потужністю 50 МВт теплової енергії.
Окрім вентиляції витрати на опалення типової будівлі площею 40000 м 2 і тепловтратами 50 Вт/м 2 становитимуть близько 2000 кВт∙год.
Із застосуванням припливних та витяжних вентиляційних установок без рекуперації вдасться збудувати 11 будівель.
Із застосуванням набірних припливно-витяжних вентиляційних установок із рекуперацією тепла та середнім ККД 50% вдасться збудувати 14 будівель.
Із застосуванням моноблочних високоефективних припливно-витяжних вентиляційних установок TURKOV з рекуперацією тепла та вологи та середнім ККД 85% вдасться збудувати 18 будівель.
Підсумковий кошторис підведення більшої кількості теплової енергії або будівництво котельної великої потужності коштує значно дорожче, ніж вартість більш енергоефективного вентиляційного обладнання. Із застосуванням додаткових засобів зниження тепловтрат будівлі можна збільшити забудову без збільшення необхідної теплової потужності. Наприклад, зменшивши тепловтрати всього на 20%, до 40 Вт/м 2 , побудувати вийде вже 21 будинок.
Особливості роботи обладнання у північних широтах
Як правило, обладнання з рекуперацією має обмеження за мінімальною температурою вуличного повітря. Пов'язано це з можливостями рекуператора і обмеження становить -25…-30 o С. Якщо температура знижуватиметься – конденсат із витяжного повітря замерзатиме на рекуператорі, тому при наднизьких температурах використовується електричний переднагрівач або водяний переднагрівач із незамерзаючою рідиною. Наприклад, у Якутії розрахункова температура вуличного повітря -48 o С. Тоді класичні системи з рекуперацією працюють наступним чином:
- o З нагрівається попереднім нагрівачем до -25 o С (Витрачається теплова енергія).
- З -25 o З повітря нагрівається в рекуператорі до -2,5 o З (при ККД 50%).
- З -2.5 o З повітря нагрівається основним нагрівачем до необхідної температури (витрачається теплова енергія).
При застосуванні спеціальної серії обладнання для крайньої півночі з 4-х ступінчастою рекуперацією TURKOV CrioVent переднагрівання не потрібно, оскільки 4 ступені, велика площа рекуперації і повернення вологи дозволяють не допускати обмерзання рекуператора. Обладнання працює сивим чином:
- Вуличне повітря з температурою -48 o З нагрівається в рекуператорі до 11,5 o С (ККД 85%).
- З 11,5 o З повітря нагрівається основним нагрівачем до необхідної температури. (Витрачається теплова енергія).
Відсутність переднагрівання та високий ККД обладнання дозволять значно скоротити теплоспоживання та спростити конструктив обладнання.
Застосування високоефективних систем рекуперації в північних широтах найбільш актуальне, оскільки через низькі температури вуличного повітря застосування класичних систем рекуперації важко, а обладнання без рекуперації потребує занадто великої кількості теплової енергії. Устаткування Turkov успішно працює в містах з найскладнішими кліматичними умовами, такими як: Улан-Уде, Іркутськ, Єнісейськ, Якутськ, Анадир, Мурманськ, а також у багатьох інших містах з більш м'яким, порівняно з цими містами, кліматом.
Висновок
- Застосування систем вентиляції з рекуперацією дозволяє не лише знизити експлуатаційні витрати, а й у разі масштабної реконструкції чи капітальної забудови випадків зменшити початкові капіталовкладення.
- Максимальної економії можна досягти в середніх та північних широтах, де обладнання працює у важких умовах із тривалими негативними температурами вуличного повітря.
- На прикладі будівлі ФДАУ «НДІ ЦЕПП» система вентиляції з високоефективним рекуператором дозволить заощадити 3 млн 33 тис.руб на рік – у порівнянні з прямоточною ПВУ та 1 млн 40 тис.руб на рік – у порівнянні з набірною ПВУ, ККД якої 50%.