В основе конструкции теплообменника лежит герметичная камера, в которой расположено множество параллельно идущих воздуховодов. Эти каналы разделены перегородками, выполненными из теплопроводящих материалов, таких как сталь или алюминий, которые способствуют эффективной передаче тепла.
Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения
В процессе вентиляции из помещений не только выводится отработанный воздух, но также утилизируется и часть тепловой энергии. Это особенно заметно зимой, когда такие потери приводят к значительному увеличению счетов за энергоресурсы.
Для сокращения неоправданных расходов, не влияя при этом на качество воздухообмена, может быть использована рекуперация тепла в системах вентиляции как централизованного, так и локального типа. Для этой регенерации тепловой энергии применяются различные виды теплообменников, известных как рекуператоры.
В данной статье будет подробно рассмотрен ассортимент моделей рекуператоров, их конструктивные особенности, принципы работы, а также их достоинства и недостатки. Эта информация призвана помочь вам сделать осознанный выбор оптимального варианта для создания эффективной вентиляционной системы.
Понятие рекуперации: принцип работы теплообменника
Термин «рекуперация» происходит от латинского слова, означающего «возврат» или «возмещение». В контексте теплообменных процессов рекуперация подразумевает частичное возвращение энергии, затраченной на выполнение определенных технологических действий, с целью ее повторного использования в тех же процессах.
В вентиляционных системах принцип рекуперации используется для экономии тепловой энергии, что позволяет значительно сократить потери тепла.
Аналогично, в летний период рекуперация происходит при охлаждении – теплые приточные массы воздуха способствуют нагреву удаляемого отработанного воздуха, в результате чего его температура снижается.
Процесс рекуперации тепла в вентиляционных системах позволяет существенно сократить расходы, связанные с их эксплуатацией, при этом сохраняя нормативные показатели воздухообмена.
Рекуператоры целесообразно устанавливать в системах механической вентиляции, где движением воздуха управляют механические устройства, такие как вентиляторы.
Как правило, рекуператоры размещают на чердаках или в отдаленных технических помещениях, чтобы шум, создаваемый работающим оборудованием, не мешал жителям зданий, а также посетителям спортивных комплексов или работникам производственных цехов.
Воздух, который был рекуперирован, смешивается с подмешанной порцией свежего воздуха и подается в помещения через вентиляционные решетки воздуховодов.
При обустройстве вентиляционных контуров в производственных помещениях, с целью сохранить тепло и одновременно обеспечить подачу свежего воздуха, оборудование для обработки воздуха часто устанавливают в чердачных пространствах, а воздуховоды выводят под потолком.
В дополнение к повторному использованию тепла, вентиляционные системы также обеспечивают фильтрацию входящего воздушного потока, что включает в себя удаление пыли и токсичных веществ.
Современные рекуператоры оснащены эффективными устройствами, позволяющими сократить потребление энергии, что способствует значительному уменьшению затрат на электроэнергию.
Хотя рекуперация является экономичным решением для систем принудительной вентиляции, ее лучше использовать в качестве дополнения, так как основной объем воздуха в холодные месяцы все равно обрабатывают традиционные нагреватели.
Процесс регенерации энергии осуществляется в рекуперационном теплообменнике, который включает в себя теплообменный элемент и вентиляторы, предназначенные для прокачки воздухопотоков в разных направлениях. Система автоматики контролирует процесс и качество подачи воздуха, обеспечивая оптимальное исполнение всех операций.
Конструкция рекуператоров организована так, что приточные и вытягиваемые потоки воздуха располагаются в отдельных отсеках, что предотвращает их смешивание; тепло передается через стенки теплообменника.
Для лучшего понимания принципов работы вентиляции с рекуперацией полезно рассмотреть наглядную схему циркуляции воздуха.
Вытяжной воздух из влажных помещений (таких как туалет, ванная комната или кухня) выводится наружу, но прежде чем это произойдет, он проходит через рекуператор, на котором оставляет часть своей тепловой энергии. Входящий свежий воздух движется навстречу удаляемому потоку, затем подогревается и поступает в жилые зоны.
Что такое рекуперация
Рекуперация – это процесс восстановления или возврата части энергии, зачастую теряющейся в ходе выполнения определенного действия или процесса. Этот термин охватывает широкий спектр применений, однако в первую очередь он связан с восстановлением энергии или ресурсов в рамках технических, инженерных или физических систем. Слово «рекуперация» берет свои корни в латинском «recuperare», что означает «восстановить» или «вернуть». Таким образом, главная идея рекуперации заключается в том, чтобы вернуть утраченную энергию в систему для ее дальнейшего применения.
В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с утечкой энергии, зачастую не замечая этого. К примеру, когда мы тормозим автомобиль, кинетическая энергия, накапливавшаяся в процессе движения, просто уходит в воздух в виде тепла и звука. Аналогичный процесс наблюдается и в других системах, где используется движение и энергия. Основная идея рекуперации заключается в том, чтобы улавливать и сохранять часть этого теряющегося ресурса и затем использовать его вновь. Это позволяет значительно повысить эффективность систем и, следовательно, сократить расходы углеродных ресурсов.
Как работает система рекуперации
Система рекуперации в двунаправленных источниках питания проектируется для эффективного управления энергией в месте ее хранения, включая такие устройства, как аккумуляторы или суперконденсаторы. Она позволяет переключаться между двумя режимами работы: зарядкой и разрядкой, а также производить их одновременно, если это необходимо.
Во время работы в режиме зарядки источник энергии (например, солнечные панели или резервный генератор) преобразует доступную энергию в электрический ток и напряжение. Затем эта энергия подается на двунаправленный источник питания, который преобразует поступивший ресурс в подходящий формат для зарядки накопителя (аккумулятора или суперконденсатора). Когда оборудование начинает потреблять больше энергии, чем генерируется, двунаправленный источник питания может преобразовывать энергию из накопленного ресурса в электрический ток и напряжение, возвращая ее обратно в систему, таким образом поддерживая баланс.
В некоторых сценариях, когда имеется избыток энергии от источника и одновременно наблюдается потребность со стороны клиента, система рекуперации может одновременно осуществлять и зарядку, и разрядку. Это означает, что она направляет часть энергии на зарядку хранилища, а часть на питание пользователя. Системы учета потребностей в ресурсах, состояния батарей и качества сигнала (например, в случае работы с коммуникациями), а также многих других параметров помогают определить оптимальные моменты для использования сохраненной энергии.
Обзор видов рекуперации
Для более глубокого понимания концепции рекуперации необходимо отметить, что это понятие может быть использовано в самых разных отраслях и сферах человеческой деятельности, где подразумевается повторное использование материалов или энергии. Однако, важно понимать, что не всегда такое повторное применение происходит по аналогии с первичным использованием – даже вторичный материал может в дальнейшем требовать переработки. В первичном виде он может считаться просто мусором, что в свою очередь также является примером рекуперации.
Тем не менее, отличительным признаком рекуперации является снижение расходов, достигнутое за счет трансформации процесса. Хорошим иллюстративным примером служит повторное использование растворителей. На первый взгляд, использованный растворитель может казаться бесполезным для дальнейшего применения, но согласно элементарным азам химии мы понимаем, что составные части необходимого растворителя сохранились. Это предполагает возможность использования соответствующего реагента или технологии для фильтрации лишних компонентов и восстановления исходного растворителя.
Если восстановление, благодаря низкой стоимости процессов или высокой стоимости изначального продукта, оказывается экономически более целесообразным, чем закупка новой партии растворителей, или же если это является обоснованным с экологической точки зрения, то рекуперация выглядит исключительно оправданной.
Воды
На первый взгляд может показаться, что на планете воды в избытке, и выпить ее в физическом смысле не удастся. Тем не менее, ученые предупреждают о необходимости экономии воды – хотя она и присутствует в природе, уровень доступности для потребления может измениться. На примере различных регионов можно увидеть, что в одних территориях, как например в Сибири, рек достаточно и на одного человека по сравнению с другими местами, тогда как в пустынных районах вода становится ценным ресурсом из-за своей редкости.
Следует отметить, что даже крупные водоемы могут сократиться под воздействием человеческой деятельности, что приводит к тому, что чрезмерное расходование воды создает угрозу для экосистем, превращая даже ранее водные территории в пустыни.
Рекуперация сточных вод актуальна во многих случаях: как когда человечество демонстрирует ответственное отношение к последствиям своего потребительства, так и в тех регионах, где вода стоит значительно дороже (например, в некоторых арабских странах), или когда целью становится предотвращение загрязнения чистых источников. Следует помнить, что не всякая вода одинакова: ранее люди нередко пили raw-воду из рек, и это часто не имело негативных последствий, но в современном мире рисковать, как правило, не стоит, поскольку опасность не ограничивается только бактериями.
Процесс рекуперации воды может включать в себя как ее очистку для повторного применения, так и для сброса в водоемы. Даже на дачном участке можно применять данный принцип: к примеру, вода, использованная для мытья овощей и фруктов без добавления моющих средств, может быть успешно использована для полива.
В промышленности аналогичные методы имеют широкое применение.
Отходов
Еще одной ключевой темой в области экологии является увеличение объема отходов, производимых человечеством. Чаще всего в центре внимания оказывается проблема с пластиком, однако без него ситуация остается не столь оптимистичной – можно только представить, сколько мусора образуется в результате деятельности восьми миллиардов человек ежедневно. Мы не стремимся жить на свалке, но без активных мер по рекуперации отходов сможем столкнуться с серьезными проблемами в будущем, особенно в свете роста численности населения. Заметим, что некоторые отходы можно перерабатывать повторно. Первое, что приходит на ум – это тот же пластик, который может быть переработан для производства новых изделий. Несмотря на то, что стоимость данного материала относительно низка, для многих компаний бывает проще производить новые пластиковые изделия, чем искать и перерабатывать старые со свалок. Тем не менее, меры по рекуперации являются жизненно необходимыми для будущего планеты.
Мы гордимся нашими партнерами
Подробности о выполненных работах по вентиляции и наших партнерах можно найти здесь.
Адрес: Россия, г. Пенза, ул. Коммунистическая, 22-а.
Часы работы: с 9:00 до 17:00, выходные дни – суббота и воскресенье.
Телефон: 8 (8412) 233-200.
Обратный звонок
Оставьте свой номер, и мы перезвоним вам.
Рекуперация
В последние годы в России активно реализуется политика энергосбережения и повышения эффективности использования энергоресурсов. Как известно, в холодный период большая часть энергии расходуется на обогрев поступающего воздуха в системах приточной вентиляции. Внедрение рекуперации позволяет существенно снизить энергопотребление и повысить общий коэффициент полезного действия инженерных систем.
Термин «рекуперация» подразумевает повторное применение уже отработанной энергии или веществ. В контексте вентиляционных систем речь идет о передаче тепла от вытяжного воздуха, который нагрелся в помещении, холодному приточному воздуху, которая осуществляется без прямого контакта между потоками. Основу рекуператора составляет теплообменник, который обеспечивает процесс теплопередачи. Кроме того, существуют установки с приточно-вытяжной системой, в которой возможно рециркулирование воздуха в секции рекуператора благодаря открытию специальных заслонок.
Принципиальная схема вентиляции с рекуператором
Перед тем как свежий воздух с улицы попадает в обслуживаемые установки (такие как спальни, детские комнаты и гостиные), он проходит презрект через рекуператор, где подогревается за счет вытяжного воздуха, отводимого из туалета, ванной комнаты и кухни. Данная конструкция позволяет значительно снизить затраты энергии на нагрев приточного воздуха.
Эффективность и целесообразность использования рекуператора
В этом разделе мы обсудим эффективность рекуператоров в вентиляционных системах и рассмотрим их основные преимущества и недостатки. Важно отметить, что эффективность и срок окупаемости рекуператора зависит от множества факторов:
- Модель рекуператора.
- Объем воздухообмена.
- Температурный режим работы системы.
- Тип основного источника тепла для нагрева поступающего воздуха (газ или горячая вода, электрическая энергия).
- Уровень тарифов на энергоресурсы.
Например, в крупных объектах Москвы с воздухообменом более 1000 м³/ч и электрическим калорифером срок окупаемости рекуператора составляет около 2–3 лет. Для небольшого частного дома, где расход воздуха менее 200 м³/ч, период окупаемости может достигать 8 лет. Для систем с водяным нагревом этот срок возрастает в 5–7 раз, такое увеличение делает приобретение рекуператора экономически нецелесообразным. Эффективность работы рекуператора варьируется в пределах 40–90%, причем устройства с коэффициентом полезного действия выше 60% считаются эффективными.
Среди основных недостатков использования рекуператоров можно выделить следующие:
- Высокие первоначальные капиталовложения. Значительные начальные инвестиции– это главная проблема, связанная с рекуператорами. Однако это может быть компенсировано за счет сокращения будущих эксплуатационных затрат на нагрев и охлаждение поступающего воздуха.
- Выпадение конденсата. На стенках теплообменника, в результате разницу температур, может происходить конденсация. В зимний период есть риск обледенения, что приводит к снижению КПД и потенциальному выходу рекуператора из строя.
- Повышенное аэродинамическое сопротивление в вентсистеме. При выборе вентиляторов важно учитывать, что на рекуператорах теряется до 100 Паскалей.
- Риск перетока вытяжного воздуха в приточный поток в некоторых моделях.
- Увеличение габаритов приточно-вытяжной системы.
- Шумная работа ряда моделей рекуператоров.