Вентиляция с рекуперацией, рециркуляцией.

Системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией и рециркуляцией тепла

Рециркуляция воздуха в системах вентиляции представляет собой смешение некоторого количества отработанного (вытяжного) воздуха, к приточному потоку. Благодаря этому достигается снижение затрат энергии на нагрев свежего воздуха в зимний период года.
схема вентиляции с рекуперацией/рециркуляцией
Схема приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией и рециркуляцией,
где L - расход воздуха, T - температура.


Рекуперация тепла в вентиляции - это способ передачи тепловой энергии от потока отработанного воздуха, к потоку приточного. Рекуперация применяется при наличии разности температур между удаляемым и приточным воздухом, для повышения температуры свежего воздуха. Данный процесс не подразумевает смешения воздушных потоков, процесс передачи теплоты происходит через какой-либо материал.

вентиляция с рекуперацией
Температура и движение воздуха в рекуператоре

Устройствами, которые осуществляют рекуперацию теплоты, носят название рекуператоры теплоты. Они бывают двух видов:

Теплообменники-рекуператоры – они передают тепловой поток через стенку. Они чаще всего встречаются в установках систем приточно-вытяжной вентиляции.

Теплоообименники - рекуператоры
Теплоообименники - рекуператоры

Регенеративные рекуператоры - в первом цикле, которые нагреваются от уходящего воздуха, во втором охлаждаются, отдавая тепло приточному.

Регенеративные рекуператоры

Регенеративные рекуператоры

Система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией является наиболее распространенным способом использования рекуперации теплоты. Основным элементом данной системы является приточно-вытяжная установка, в составе которой установлен рекуператор. Устройство приточной установки с рекуператором, позволяет передать нагреваемому воздуху до 80-90% теплоты, что значительно снижает мощность калорифера, в котором происходит подогрев приточного воздуха, в случае нехватки теплового потока от рекуператора.

Особенности применения рециркуляции и рекуперации 

Основным отличием рекуперации от рециркуляции является отсутствием подмешивания воздуха из помещения к наружному . Рекуперация тепла применима для большинства случаев, в то время как рециркуляция имеет ряд ограничений, которые указаны в нормативных документах.

СНиП 41-01-2003 не допускает повторную подачу воздуха (рециркуляция)  в следующих ситуациях:

  • В помещениях, расход воздуха в которых определяется из расчета выделяемых вредных веществ;
  • В помещениях, в которых имеются болезнетворные бактерии и грибки в повышенных концентрациях;
  • В помещениях, с наличием вредных веществ, возгоняемые при контакте с нагретыми поверхностями;
  • В помещениях категории Б и А;
  • В помещениях, в которых производятся работы с вредными или горючими газами, парами;
  • В помещениях категории В1-В2, в которых могут выделяться горючи пыли и аэрозоли;
  • Из систем, с наличием в них местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом;
  • Из тамбуров-шлюзов.

Рециркуляция:
Рециркуляция в приточно-вытяжных установках активно применяется чаще при большой производительности систем, когда воздухообмен может быть от 1000-1500 м3/ч до 10000-15000 м3/ч. Удаляемый воздух несет в себе большой запас тепловой энергии, подмешивание его в поток наружного, позволяет повысить температуру приточного воздуха, тем самым снизится требуемая мощность нагревательного элемента.  Но в подобных случаях перед повторной подачей в помещение, воздух должен пройти систему фильтрации.

Вентиляция с рециркуляцией позволяет повысить энергоэффективность, решить проблему энергосбережения в случае, когда 70-80% удаляемого воздуха поступает в систему вентиляции повторно.

Рекуперация:
Приточно-вытяжные установки с рекуперацией возможно устанавливать практически при любых расходах воздуха (от 200 м3/ч и до нескольких тысяч м3/ч), как при маленьких так и при больших. Рекуперация так же позволяет передавать тепло от вытяжного воздуха к приточному, тем самым снижая потребность энергии на нагревательном элементе.

Относительно небольшие установки применяют в системах вентиляции квартир, коттеджей. В практике приточно-вытяжные установки монтируют под потолком (например, между перекрытием и навесным потолком). Данное решение требует от установки некоторых специфических требований, а именно: незначительные габаритные размеры, низкий уровень шума, простое обслуживание.

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией требует обслуживания, что обязывает сделать в потолке люк для обслуживания рекуператора, фильтров, нагнетателей (вентиляторов).

Основные элементы приточно-вытяжных установок

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией или с рециркуляцией, имеющая в своем арсенале и первый, и второй процесс, всегда сложный организм, требующий высокоорганизованного управления. Приточно-вытяжная установка скрывает за своим защитным коробом такие основные компоненты как:

  • Два вентилятора различного типа, которые определяют производительность установки по расходу.
  • Теплообменник рекуператор  – нагревает приточный воздух путем передачи тепла от удаляемого воздуха.
  • Электрический нагреватель – нагревает приточный воздух до нужных параметров, в случае нехватки теплового потока от вытяжного воздуха.
  • Воздушный фильтр - благодаря нему производится контроль и очистка наружного воздуха, а также обработка вытяжного  перед рекуператором, для защиты теплообменника.
  • Воздушные клапана с электроприводами – могут быть установлены перед выходными воздуховодами для дополнительного регулирования воздушным потоком и перекрытия канала при выключенном оборудования.
  • Байпас - благодаря которому воздушный поток можно направить мимо рекуператора в теплый период года, тем самым не нагревать приточный воздух, а подавать его напрямую в помещение.
  • Камера рециркуляции - обеспечивающая подмес удаляемого воздуха в приточный, тем самым обеспечивая рециркуляцию воздушного потока.

Помимо основных составляющих приточно-вытяжной установки в нее также входит большое количество мелких комплектующих, таких как датчики, система автоматики  для управления и защиты и т.д.

мелкие комплектующие

SS

Датчик температуры приточного воздуха

HE

Теплообменник

ETS

Датчик температуры вытяжного воздуха

DHE

Воздушный клапан с электроприводом

OS

Датчик температуры наружного воздуха

BD

Байпас

EHS

Датчик температуры удаляемого воздуха

DBD

Байпасный клапан

HT

Воздухонагреватель

SFL

Фильтр на притоке

OT

Термостат защиты от перегрева

EFL

Фильтр на вытяжке

ET

Аварийный термостат

FGS

Датчик фильтра приточного воздуха

AFS

Датчик расхода приточного вентилятора

FGE

Датчик фильтра вытяжного воздуха

FPS

Термостат защиты от замораживания

DEH

Клапан вытяжного воздуха

WVA

Привод водяного клапана

DSP

Клапан приточного воздуха

WV

Водяной клапан

SF

Приточный вентилятор

EF

Вытяжной вентилятор

 

 



Схема управления

Все составляющие элементы приточно-вытяжной установки должны быть правильно интегрированы в систему работы установки, и выполнять свои функции в должном объеме. Задачу управления работой всех компонентов решает автоматизированная система управления технологическим процессом. В комплект установки включены датчики, анализируя их данные, система управления корректирует работу нужных элементов. Система управления позволяет плавно и грамотно выполнять цели и задачи приточно-вытяжной установки, решая сложные проблемы взаимодействия всех элементов установки между собой.


управление вентиляцией с рекуперацией
Пульт управления вентиляцией

Несмотря на сложность системы управления технологическим процессом, развитие технологий позволяет предоставить обычному человеку пульт управления от установки в таком виде, чтобы с первого прикосновения было понятно и приятно пользоваться установкой на всем протяжении ее службы.

Пример. Расчет эффективности рекуперации тепла:
Расчет эффективности применения рекуперативного теплообменника в сравнении с использованием только электрического или только водяного нагревателя. 

Рассмотрим систему вентиляции, с расходом 500 м3/ч. Расчеты будут проводиться для отопительного периода в г. Москва. Из СНиПа 23-01-99 «Строительная климатологи и геофизика» известно, что продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже +8°С составляет 214 суток, средняя температура периода со среднесуточной температурой ниже +8°С составляет -3,1°С.

Рассчитаем необходимую среднюю тепловую мощность: 
Для того, чтобы нагреть воздух с улицы до комфортной температуры в 20°С, потребуется:

N = G * C* ρ(в-ха) * (tвн-tср )= 500/3600 * 1,005 * 1,247 * [20-(-3,1) ] = 4,021 кВт

Данное количество теплоты за единицу времени можно передать приточному воздуху несколькими способами:

  1. Нагрев приточного воздуха электрическим нагревателем;
  2. Нагрев приточного теплоносителя удаляемым через рекуператор, с дополнительным нагревом электрическим нагревателем;
  3. Нагрев уличного воздуха в водяном теплообменном аппарате и др.

Расчет 1: Теплоту к приточному воздуху передаем посредством электрического нагревателя. Стоимость электроэнергии в г. Москва S=5,2 руб/(кВт*ч). Вентиляция работает круглосуточно, на протяжении 214 суток отопительного периода, сумма денежных средств, в этом случае будет равна:
Ц
1=S * 24 * N * n = 5,2 * 24 * 4,021 * 214 =107 389,6 руб/(отоп.период)

Расчет 2: Современные рекуператоры осуществляют передачу теплоты с высокой эффективностью. Пусть рекуператор нагрел воздух на 60% от требуемой теплоты в единицу времени. Тогда электрическому нагревателю необходимо затратить следующее количество мощности:
N(эл.нагр) = Q - Qрек = 4,021 - 0,6 * 4,021 = 1,61 кВт

При условии, что вентиляция будет работать на всем промежутке отопительного периода, получаем сумму за электроэнергию:
Ц= S * 24 * N(эл.нагр) * n = 5,2 * 24 * 1,61 * 214 = 42 998,6 руб/(отоп.период) 

Расчет 3: Для нагрева уличного воздуха используется водяной нагреватель. Ориентировочная стоимость тепла от технической горячей воды за 1 гкал в городе Москва:
Sг.в .= 1500 руб./гкал.  Ккал=4,184 кДж

Для нагрева нам потребуется следующее количество тепла:
Q(г.в.)  =  N  *  214  *  24  *  3600 / (4,184 * 106)= 4,021  * 214 * 24 * 3600 / (4,184 * 106) = 17,75 Гкал

В работе вентиляции и теплообменного аппарата на всем холодном периоде года сумма денежных средств за теплоту технической воды:
Ц3 = S(г.в.)  *  Q(г.в.) = 1500 * 17,75 = 26 625 руб/(отоп.период)


Результаты расчетов затрат на подогрев приточного воздуха за отопительный
период года:

Электрический нагревательЭлектрический нагреватель
+ рекуператор
 Водяной нагреватель
107 389,6 руб 42 998,6 руб 26 625 руб 

Из приведенных расчетов видно, что самый экономичный вариант это использование контура горячей технической воды. Помимо этого сумма денежных средств, необходимая для нагрева приточного воздуха значительно снижается при использовании рекуперативного теплообменника в системе приточно-вытяжной вентиляции в сравнении с использованием электрического нагревателя.

В заключении хотелось бы отметить, что применение в системах вентиляции установок с рекуперацией или рециркуляцией позволяет использовать энергию удаляемого воздуха, что позволяет снижать затраты энергии на нагрев приточного воздуха, следовательно снижаются денежные расходы на эксплуатацию системы вентиляции. Использование теплоты удаляемого воздуха является современной энергосберегающей технологией и позволяет приблизиться к модели «умного дома», в котором максимально полно и полезно используется любой доступный вид энергии.


Получить бесплатную консультацию инженера по вентиляции с рекуперацией

Получить!
Мы перезвоним Вам в ближайшее время!