Рекуператоры (утилизаторы) тепла в приточно-вытяжных установках: виды, особенности применения

Рекуператоры (утилизаторы) тепла в приточно-вытяжных установках Aircut

04.Апр.2022

Для экономии тепловой и электроэнергии в климатических установках систем вентиляции применяются агрегаты использующие вторичные низкопотенциальные источники тепла. По категориям теплоутилизаторы разделяют на регенеративные и рекуперативные.

Устанавливаемые в приточно-вытяжных установках утилизаторы тепла:

Пластинчатый
Роторный:

- конденсационный
- энтальпийный
- сорбционный

С промежуточным теплоносителем (KVS)
Тепловая труба

Пластинчатый рекуператор

Пластинчатый теплообменный агрегат составлен из штампованных алюминиевых пластин образующих условно-герметичные каналы.

Теплопередача осуществляется через перегородки образуемые пластинами.

Эффективность 70%.

Для увеличения эффективности возможна установка нескольких агрегатов последовательно.

Варианты исполнения пластинчатого теплоутилизатора:

гигиеническое - пластины спаиваются для обеспечения полной герметизации;
для агрессивных сред - с покрытием эпоксидной смолой.

Для предупреждения обмерзания предусматривается:

устройство байпасирования приточного воздуха;

предварительный подогрев приточного воздуха;

уменьшение производительности приточного вентилятора;

отключение приточного вентилятора.

Для предупреждения обмерзания конденсата, предусматривается байпас.

Для предупреждения перетекания воздуха следует предусматривать установку вентиляторов таким образом, чтобы перепад статического давления был минимальным.

Организация воздушного потока при использовании пластинчатого рекуператора

Конденсат скапливается в холодной зоне рекуператора под действием потока воздуха и силы тяжести.
С увеличением влажности удаляемого воздуха опасность обмерзания снижается.

пластинчатый рекуператор вариант воздухообмена 1

Конденсат скапливается в теплой зоне теплоутилизатора под действием потока воздуха и силы тяжести.

Опасность обмерзания снижается.

пластинчатый рекуператор вариант воздухообмена 2

Конденсат скапливается в холодной зоне теплоутилизатора под действием потока воздуха и силы тяжести.

С увеличением влажности удаляемого воздуха опасность обмерзания снижается.

пластинчатый рекуператор вариант воздухообмена 3

Конденсат скапливается в теплой зоне теплоутилизатора под действием потока воздуха и силы тяжести.

Опасность обмерзания снижается.

пластинчатый рекуператор вариант воздухообмена 4

Роторный рекуператор в приточно-вытяжной установке

Регенеративный теплообменный агрегат представляет собой пакет обечаек с заполнением алюминиевой фольгой. Изменение толщины фольги и высоты волн позволяет решать задачи утилизации тепла для различных условий работы.

Эффективность 85%

Эффективность процесса регулируется частотой вращения ротора, посредством изменения частоты оборотов управляющего электродвигателя.

Типы роторных рекуператоров

Конденсационный ротор

Утилизируют преимущественно явное тепло. Перенос влаги осуществляется, если вытяжной воздух охлаждается на роторе до температуры ниже «точки росы».

Энтальпийный ротор

Роторы имеют гигроскопическое покрытие фольги, способствующее переносу влаги. Таким образом утилизируется полное тепло.

Сорбционный ротор

Роторы имеют высокогигроскопическую поверхность, позволяющую эффективнее осуществлять перенос влаги.

Перенос влаги в роторных утилизаторах в значительной степени зависит от разницы температур, между наружным и внутренним воздухом, и относительной влажности.

Также стоит учитывать степень чистоты подаваемого и удаляемого воздуха, так как загрязнение поверхности ротора ухудшит процесс переноса влаги и тепла.

Использование утилизаторов с гигроскопической поверхностью позволяет возвращать часть удаляемой влаги.

Варианты исполнения роторных рекуператоров:

высокотемпературные (работают с температурами выше 150°С);
для агрессивных сред (с эпоксидным покрытием).

Для предупреждения обмерзания предусматривается:

изменение частоты вращения ротора;

уменьшение производительности приточного вентилятора;

отключение приточного вентилятора;

предварительный подогрев приточного воздуха.

Для предупреждения перетекания воздуха предусматривается:

установка продувочной камеры;

установку вентиляторов таким образом, чтобы перепад статического давления был минимальным.

Организация воздушного потока при использовании роторного утилизатора

Для уменьшения перетока воздуха рекомендуется предусматривать перепад статического давления на утилизаторе одного знака. Реализуется это посредством корректной расстановки вентиляторов.

Оба вентилятора всасывающие: Предпочтительное использование.

Потенциал давления приточного воздуха должен быть больше, чем вытяжного. Регулировка может осуществляться воздушным клапаном, встроенным в секцию вытяжного воздуха. Применяется стандартная продувочная камера 2 x 5 градусов.

Роторный рекуператор оба вентилятора всасывающие

Вентилятор наружного воздуха – нагнетательный.

Вентилятор удаляемого воздуха – всасывающий.

Из-за большой разницы потенциалов давления расход воздуха, проходящий через продувочную камеру, увеличивается. Переток воздуха практически не происходит.
Продувочную камеру следует уменьшить до 2 x 2,5 градусов.

Роторный рекуператор вентилятор всасывающий и нагнетательный

Вентилятор приточного воздуха - всасывающий.

Вентилятор удаляемого воздуха - нагнетательный.

Продувочная камера должна оставаться снизу.
Переток может достигать 10%.

Вентилятор наружного и удаляемого воздуха – нагнетательный.

Потенциал давления приточного воздуха должен быть больше, чем вытяжного воздуха.
Применяется стандартная продувочная камера 2 x 5 градусов.

Утилизаторы могут выполнять свою функцию не только в отопительный период, но и для утилизации холода в системах с охлаждением. Для интенсификации охлаждения на рекуператоре в теплый период года, возможны схемы с установкой увлажнителя удаляемого воздуха.

Теплоутилизатор с промежуточным теплоносителем (KVS)

Комплекс включает: два теплообменных агрегата, трёхходовой клапан, расширительный бак и циркуляционный насос.

Один агрегат устанавливается в приточном канале, а другой в вытяжном. Раствор воды с незамерзающей жидкостью циркулирует по замкнутому контуру и переносит тепло от вытяжного воздуха в приточный.

Эффективность KVS 50%

Эффективность процесса, регулируется расходом теплоносителя.

Теплоутилизатор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем KVS исключает возможность перетекания воздуха.

Для предупреждения обмерзания предусматривается изменение расхода теплоносителя.

Рекуператор типа тепловая труба

Устройство представляет герметичный медный цилиндр заправленный хладоном. Один конец трубы нагревается в потоке вытяжного воздуха, хладон абсорбирует тепло и испаряется, образовавшийся пар поднимается до холодного приточного воздуха и, отдавая тепло, конденсируется на стенках цилиндра и стекает вниз, возобновляя цикл.

Тепловая труба не требует дополнительного подвода энергии.

Расчет эффективности утилизатора тепла в приточно-вытяжных системах вентиляции

формула расчета эффективности рекуператора

Где

t _нар2 – температура приточного воздуха после утилизатора, °С;
t _нар1 – температура приточного воздуха до утилизатора, °С;
t _уд – температура удаляемого воздуха, °С;