Для снижения эксплуатационных расходов жилых зданий, наблюдаемым с некоторых времен трендом является такое проектирование, чтобы обеспечить как можно лучше энергетические свойства.
Благодаря постоянно улучшающемуся сознанию инвесторов и увеличенной доступности материалов, которые удовлетворяют требованиям энергоэкономичности - гравитационная вентиляция, основанная на принудительном движении воздуха, не обеспечивает достаточного обмена воздуха. Гравитационная инсталляция в таком случае не справляется.
Поэтому проектировщики принуждены проектировать механическую инсталляцию, в которой движение воздуха происходит с помощью вентиляторов. Однако, как оказывается в практике, несмотря на хорошую термоизоляцию здания, примерно 50% расходуемой энергии - это энергия, необходимая на нагревание или охлаждение воздуха снаружи.
В итоге, полностью обосновано оборудование нашей вентиляционной инсталляции устройствами, которые позволяют получить обратно тепло или холод, с одновременным принудительным движением воздуха. Такими устройствами, удовлетворяющими вышеназванные требования, являются рекуператоры HRU-ECCO и HRU-ERGO фирмы Алнор.
Основные понятия
Понятие рекуперации связано с восстановлением энергии, которую в дальнейшем процесс можно перерабатывать. Аналогично рекуператор является устройством, которое восстанавливает термическую энергию. Благодаря этому возможно ограничение потерь тепла, вызванное вентиляционной инсталляцией. В итоге, рекуператоры применяются для ограничения энергии и поставки чистого и свежего воздуха.
Принцип действия
Основным заданием рекуператора является удаление израсходованного воздуха и поставка свежего воздуха, с сохранением соответствующих параметров - температуры, влажности, эффективности.
Теплый воздух затягивается снаружи с помощью приточных вентиляторов, проходит через фильтры, где удаляются загрязнения, пыль, пыльцы, а потом нагнетается в теплообменник. Одновременно израсходованный воздух из помещений вытягивается с помощью вытяжного вентилятора и также направляется в теплообменник. Две массы воздуха перекачиваются через теплообменник.
В теплообменнике наступает термодинамический обмен. Летом холод вытягиваемого воздуха из помещения передается на теплую массу воздуха, втягиваемую снаружи. Потом охлажденный свежий воздух попадает в помещения, а израсходованный выбрасывается наружу. Тем самым тепло восстанавливается из вытягиваемого наружу воздуха. Зимой процесс обратный: холодный воздух снаружи обогревается теплом израсходованного воздуха, вытягиваемого из помещений.
Температурная эффективность процесса восстановления зависит, в частности от примененного теплообменника и материалов, из которых он изготовлен.
Конструкция рекуператоров HRU-ECCO и HRU-ERGO фирмы Алнор:
Корпус
Корпусы рекуператоров Алнор изготовлены из оцинкованной стали. Размеры корпуса оптимизированы по эффективности отдельных типов. Весь корпус плотный и компактный. Благодаря этому не требует много монтажного пространства. Кроме того, может быть прикреплен горизонтально, стандартно или вверх ногами, если необходимо. Корпус частично изолирован термически и акустически, тем самым ограничивая потери энергии.
Патрубки
Диаметры подключений рекуператора, в зависимости от типа, равны 160, 200 или 250 мм. Патрубки закончены уплотнителями из резины EPDM. Это обозначает, что такая система обладает высшим классом плотности D.
Теплообменники
Самым важным элементом каждого рекуператора является теплообменник. Сейчас на рынке можно встретить различного рода конструкции теплообменников, которые отличаются друг от друга конструкцией, направлением потока воздуха, степенью восстановления, назначением. Рекуператоры HRU-ECCO и HRU-ERGO фирмы Алнор оборудованы, соответственно, целлюлозным крестообразным и противоточным теплообменником.
В крестообразном теплообменнике струи воздуха пересекаются под углом 90 градусов (рис. 5). Крестообразный теплообменник состоит из целой системы плиточных каналов, размещенных перпендикулярно. В местах стыка этик каналов наступает обмен теплом. Струи приточного и вытягиваемого воздуха не смешиваются.
Преимущества рекуператоров Алнор с крестообразным теплообменником:
В противоточном теплообменнике струи воздуха проходят параллельно в противоположных направлениях (рис. 8) Каналы, через которые проходят струи воздуха, имеют треугольное сечение. В таком решении поверхность контакта на много больше, благодаря чему эффективность восстановления на много выше.
Преимущества рекуператоров Алнор с противоточным теплообменником:
- простая конструкция,
- отсутствие подвижных частей,
- восстановление тепла макс. 80%.
- нет явления инея,
- нет помех в потоке.
Очень важным фактом является то, что крестообразный и противоточный теплообменники изготовлены из материала, покрытого специальной антибактериальной оболочкой, которая сильно уничтожает бактерии и защищает от роста грибков в теплообменнике.
Такая оболочка стойкая также к истиранию. Тем самым, во время чистки не изнашивается. Оболочка обладает способностью уничтожать бактерии, в частности E coli 8099, Staphylococcus aureus ATCC6538, Klebsiella pneumoniae ATCC4352, Candida albicans ATCC10231,
Вентиляторы
Рекуператор фирмы Алнор оборудован приточным и вытяжным вентилятором. Вентиляторы имеют двигатели типа АС. Конструкция вентиляторов обеспечивает длительную работоспособность, низкий уровень шума даже при высоких скоростях, а также относительно низкое потребление электроэнергии. Каждый из вентиляторов гарантирует оптимальное функционирование рекуператора.
Управление приточным и вытяжным вентилятором параллельно. Это обозначает, что если поменяем эффективность рекуператора, переключая его из режима high на режим medium, одновременно поменяется эффективность притока и вытягивания на таком же уровне. В практике, благодаря этому решению, столько же воздуха попадет в помещение, сколько и будет из него удалено.
Фильтры
Воздушные фильтры, примененные в рекуператорах Алнор, дополнительно повышают чистоту приточного воздуха. Система фильтрации оборудована фильтрами класса EU3. Фильтрующий вкладыш состоит из пластмассового корпуса и фильтрующего материала. Поверхность фильтров так подобрана, чтобы потери давления для номинальной эффективности были самыми низкими.
Контроллер
Рекуператоры фирмы Алнор оборудованы интеллигентными системами управления, позволяющими определять параметры работы рекуператора для конкретного времени и дня недели. Тем самым пользователь один раз определяет нужные температуры для каждого дня и времени, и больше ему не надо заботиться о работе рекуператора. Вид дисплея и панели управления представлены, соответственно, на рис. 10 и рис. 11.
Контроллер, кроме стандартных простых функций, как установка и просмотр параметров для отдельных режимов работы, позволяет также программировать недельные часы. Это обозначает, что пользователь может определить точную дату и время, когда рекуператор должен включиться и выключиться.
Например, если в данном помещении долго нет никого, нет необходимости в работе рекуператора. Т.е., например, с понедельника по пятницу рекуператор будет выключаться в 08.00 и включаться в 15.00. В таком случае, если вернемся домой с работы, в помещении будет свежий воздух. Больше подробной информации о контроллере найдете в инструкции.
Восстановление влажности
Рекуператоры HRU-ECCO и HRU-ERGO обладают функцией восстановления влажности. Это обозначает, что рекуператоры фирмы Алнор могут восстановить не только тепло, но также влажность из вытягиваемого воздуха, а потом передать эту влажность в свежий воздух, попадающий в помещение. Это особенно важно в помещениях, где воздух сухой, в частности при отоплении в зимнее время.
Процесс восстановления воздуха происходит в теплообменнике рекуператора. В теплообменнике частицы воды непосредственно передаются с содержащейся в ней энергией. В этом случае не наступает сжижение, т.е. не теряется энергия в форме водяного пара. Благодаря этому противоточные рекуператоры имеют высокую степень восстановления. Описанный процесс возможный благодаря специальной конструкции теплообменника.
Теплообменник изготовлен из специальной бумаги толщиной 45µм с высокой стойкостью к раздиранию
и старению. Вся тайна связана с толщиной и структурой бумаги, из которой изготовлен теплообменник. Бумага имеет ячейки размером 0,3nм. Частицы загрязнений больше 0,3nм, а частицы воды имеют размер 0,288nм. Это обозначает, что влага переходит через ячейки в теплообменнике и попадает в свежий воздух, нагнетаемый в помещение. Несмотря на такую конструкцию, теплообменник очень плотный. Теплообменник, который позволяет восстановить влажность, называется теплообменником энтальпии.
Летом во время охлаждения влажность приточного воздуха снаружи уменьшается. А зимой во время нагревания влажность приточного воздуха снаружи увеличивается. В итоге, рекуператоры фирмы Алнор подбирают влажность свежего воздуха, нагнетаемого в помещение.
В таблице представлены диаметры частиц различного рода газов и величины ячеек материала, из которого построен теплообменник.
By-pass
Рекуператоры Алнор оборудованы функцией by-pass. By-pass - это функция обхода, которая для определенных критериев пропускает воздух через обход, а не теплообменник. By-pass является автоматической функцией. Достаточно только определить температуру приточного воздуха для помещений и система сама будет решать, пропускать воздух снаружи через теплообменник или нет.
Если температура свежего приточного воздуха равна температуре воздуха, затягиваемого снаружи, функция by-pass включится. Функция эта особенно нужна летом. Если воздух ночью более прохладный, чем приточный воздух, нет необходимости восстанавливать холод. Холодный воздух снаружи непосредственно попадает в помещения. Тем самым by-pass это функция, которая включает обход теплообменника в случае небольшой разницы температур вытяжного и приточного воздуха.
Как подбирать рекуператоры фирмы Алнор?
Правильный подбор рекуператора сильно влияет на правильное действие целой вентиляционной инсталляции. Даже самый лучший рекуператор не удовлетворит ожиданий, если он неправильно подобран. Комфорт пребывания в так проветриваемом помещении значительно уменьшается, а эксплуатационные расходы растут.
Основным критерием подбора рекуператоров HRU-ECCO и HRU-ERGO является определение размера и потребности в свежем воздухе. Эта величина будет соответствовать эффективности рекуператора.
Эффективность рекуператора должна обеспечить соответствующее количество обмена воздуха в один час.
В связи с этим, очередным важным критерием подбора является кратность обмена. Считается, что рекуператор должен обеспечить один обмен воздуха в час. В практике это обозначает, что рекуператор, действующий с максимальной эффективностью, должен обеспечить полный обмен воздуха в здании в течение одного часа.
Для определения количества необходимого свежего воздуха, который следует поставить в помещение, необходимо знать размеры и назначение данного помещения. Имея эти данные, на основе таблицы (таб. 2) назначаем параметры: количество свежего воздуха, необходимого для одного человека и кратность обмена.
В случае нескольких помещений с различным количеством лиц, пребывающих в них, потребность будет равна сумме произведению эффективности из отдельных помещений и лиц в них пребывающих.
Проектируя вентиляционную инсталляцию с восстановлением тепла, следует помнить, чтобы всегда подавать свежий воздух в комнаты, спальни и удалять израсходованный воздух из кухни, ванной. Тем самым загрязнения будут удаляться из мест их образования. Благодаря этому всегда будем уверены, что поставляемый воздух чист.
Защита от инея и обледенения
Рекуператоры HRU-ECCO и HRU-ERGO в дополнительном оборудовании имеют систему защиты от инея и замерзания в низких температурах. Это чрезмерно важно, т.к.
в случае появления льда в теплообменнике часто затыкаются каналы и восстановление тепла становится полностью невозможным. Чтобы лучше понять явление появления инея, следует проследить процесс его образования. Для этого применим схему кривой насыщенности.
Кривая насыщенности отделяет от себя районы проявления в системе одной или двух фаз. Это граничная линия, после пересечения которой, вместе со снижением температуры, сухой воздух (т.е. ненасыщенный воздух) меняется в водяной пар (пересыщенный воздух), потом в воду и лед. Кривая насыщенности графически представляет отношение между температурой и абсолютной влажностью воздуха в данном состоянии.
Процесс охлаждения воздуха может быть реализован двумя способами - как процесс с конденсированием водяного пара и без конденсирования водяного пара. Охлаждение с конденсированием водяного пара представлено красной линией.
Несомненно, следует избегать явления конденсирования воды. Слишком большое нагромождение воды может привести к заливанию, или - в случае обледенения - к блокаде теплообменника. В результате значительно уменьшится степень восстановления или полностью перестанет функционировать.
Поэтому важно, чтобы процесс охлаждения воздуха проходил без конденсирования водяного пара. Как видно, эта линия полностью проходит в районе ненасыщенного воздуха. Реализация такого охлаждения возможна двумя способами.
Первый способ связан с применением системы подогрева, т.е. водяной, паровой, электрический подогреватель. Во время замерзания включается подогреватель, который растапливает лед. Рекуператоры фирмы Алнор не
оборудованы подогревателем.
Второй способ - это соответствующее управление работой приточного и вытяжного вентилятора.
В случае констатирования обледенения вытяжной вентилятор автоматически увеличит эффективность, а приточный вентилятор выключится, когда температура свежего затягиваемого снаружи воздуха будет выше +15oC в течение одной минуты. Кратко говоря, приточный вентилятор замедляет.
Второй способ на много выгоднее, т.к. рекуператор постоянно подает свежий воздух в помещения. Кроме того, подогреватель увеличивает расход электроэнергии.
Диапазон температур применения и работы рекуператоров фирмы Алнор это -15 oC до +40 oC. В таких температурах теплообменник не обледенеет. Можно применять рекуператоры в более низких температурах, т.е. ниже -15o, но тогда следует применять электрический подогреватель.
Характеристики
Каждый рекуператор фирмы Алнор имеет характеристики подбора. Примерная характеристика рекуператора HRU-ECCO-200 представлена на рис. 15.
Из этой характеристики можно прочитать потери давлений для отдельных длин каналов. Это может пригодиться при проектировании и подборе элементов инсталляции с рекуперацией. Кроме того, схемы представляют потери давления для отдельных ходов и потоков воздуха. Зная эти данные, можем узнать величину потери давления
в данный момент работы рекуператора. Кроме того, схемы представляют температурные величины во время
охлаждения и обогрева.
Удержание
Срок действия рекуператора зависит от многих факторов, например вида среды, в которой работает (офис, производственный цех и т.п.), времени работы, эффективности работы рекуператора.
Для обеспечения правильной и долговременной безаварийной работы следует соблюдать следующие рекомендации:
Резюме
Подводя итог, рекуператоры HRU-ECCO и HRU-ERGO характеризуются:
Преимущества рекуператоров Алнор:
Все элементы, необходимые для построения комплектной инсталляции, можно купить в Интернете на сайте www.alnor.com.pl в закладке Продукты, выбирая МАГАЗИН ОН-ЛАЙН.
