Izguba toplote za prezračevanje je ena najpomembnejših ovir, ki jo morate premagati v prizadevanju za zmanjšanje stroškov ogrevanja vašega doma. Rešitev je izkoriščanje toplote iz izpušnega zraka. Za to se uporabljajo rekuperatorji

Nekateri še vedno mislijo, da so prezračevalne enote v enodružinskih domovih razkošje, vendar se uporabljajo vedno pogosteje. Rekuperatorji ne zagotavljajo le učinkovitega prezračevanja, temveč tudi nižje račune za ogrevanje.

Zračna enota - kaj je to?

Prezračevalna enota je naprava, na kateri temeljijo prisilni prezračevalni sistemi, to je mehansko prezračevanje, običajno dovod in odvod. Uporablja se za zagotavljanje izmenjave zraka v prostorih ter za njegovo čiščenje, ogrevanje, hlajenje, vlaženje ali razvlaževanje. Ko je AHU opremljen z elementi, ki omogočajo izvajanje vseh teh procesov, se imenuje klimatska naprava. V enodružinskih domovih pa so običajno nameščene enostavne klimatske enote, ki poleg tega, da v določeni količini (ne glede na atmosferske razmere) nenehno izmenjujejo zrak v stavbi in jo mimogrede čistijo, iz nje pridobivajo predvsem toploto. Zato jih imenujemo rekuperatorji, njihov glavni element, ne glede na ventilatorje, pa je prenosnik toplote, ki jih prenaša iz izpušnega zraka v dovodni zrak.

Pretočni toplotni izmenjevalniki so cenejši od nasprotnih tokov, vendar je njihova temperaturna učinkovitost manjša, zato da bi dobili rekuperator visoko energijsko učinkovitost, proizvajalci v nekatere modele namestijo dva takšna toplotna izmenjevalnika v seriji

Kateri ventilatorji v zračni enoti

Osnova mehanskega prezračevalnega sistema z rekuperacijo je dovodna in izpušna prezračevalna enota z dvema ventilatorjema. Eden ustvarja razlike v tlaku v izpušnih kanalih, drugi pa v kanalih za dovod zraka, da se prepreči podtlak v prostorih. Njen rezultat bi bil vstop zraka v njih, ki bi obšel toplotni izmenjevalec za njegovo rekuperacijo. Zahvaljujoč delu ventilatorjev v prostoru se v enoti časa izmenja določena količina zraka. Če so njihove zmogljivosti pravilno prilagojene potrebam stavbe, vedno zagotavljajo učinkovito prezračevanje. Dobra ideja je, da kupite rekuperator z ventilatorji s spremenljivo zmogljivostjo. Ko nikogar ni doma, je onesnaževanje zraka malo in ga nihče ne diha, zato ni razloga, da bi jih izmenjevali tako intenzivno kot med kopeljo, kuhanjem ali domačo plesno zabavo. Zato je koristna funkcija zmanjšanja in povečanja učinkovitosti prezračevanja glede na razmere, v katerih je enaka zahtevam standarda (PN-83 / B-03430). Priporočljivo je, da obseg regulacije zmogljivosti pokriva 60 do 150% velikosti toka izračuna. Možnost zmanjšanja je smiselno uporabiti pozimi, ko intenzivna izmenjava zraka povzroči največje izgube toplote, pogosto pa tudi prekomerno padanje vlage v notranjosti, kar članom gospodinjstva povzroča nelagodje. Ventilatorji, ki se uporabljajo v klimatskih napravah, se močno razlikujejo po količini porabljene električne energije. Če se odločimo za nakup rekuperatorja z upoštevanjem prihrankov, moramo biti pozorni na njegove ventilatorje DC-EC. To pomeni, da jih napaja enosmerni tok (DC) in ima brezkrtačni motor z elektronskim (brezkontaktnim) komutatorjem (EC) in gladkim uravnavanjem hitrosti. Tako imenovane ščetke so Ahilova peta elektromotorjev. Zagotavljajo električni stik med vrtljivimi elementi. Biti morajo dovolj tesni, kar povzroči izgubo moči motorja. Trenje povzroči njihovo obrabo, zato jih čez nekaj časa morate zamenjati. Ko je pritisk na ščetke prešibak, nastane električni lok, ki gori kontaktne točke. Izločanje ščetk z motorja daje pomembne koristi - zahvaljujoč pomanjkanju izgub zaradi zdrsa je njegova energetska učinkovitost večja in deluje veliko tišje. Ni nobenih elementov, ki se hitro obrabijo, ali oboka, ki povzročajo motnje v radiu. 50-odstotno zmanjšanje hitrosti ventilatorja z EC motorjem pomeni 88-odstotno zmanjšanje porabe energije, medtem ko so pri večstopenjskih ventilatorjih z motorjem z izmeničnim tokom (AC) te spremembe neposredno sorazmerne. Neskončno spremenljiva regulacija je seveda natančnejša od večstopenjske. Če ima rekuperator napredni sistem za avtomatizacijo, ki uravnava učinkovitost ventilatorjev in so tipi EC, porabi vsaj polovico manj električne energije kot rekuperator z motorji ventilatorjev izmeničnega toka brez samodejnega krmilnega sistema. Elektronski nadzorni sistem rekuperatorja lahko poskrbi za uravnoteženje dovodnih in izpušnih zračnih tokov s popravljanjem hitrosti ventilatorja (tip EC). Potreba po takih popravkih je posledica na primer filtrov z umazanim zrakom. Natančna regulacija učinkovitosti je koristna tudi za zagotovitev pravilnega postopka zgorevanja v kaminu - preprečuje se podtlakom v notranjosti, zaradi česar bi dim namesto iz dimnika tekel v prostore.

Ventilatorji se napajajo z električno energijo. Stroške te energije je treba upoštevati, če upoštevate donosnost nakupa rekuperatorja. Najbolje je izbrati naprave z zelo učinkovitimi motorji tipa EC - elektronsko komutirani, z gladkim nadzorom hitrosti

Rekuperacija toplote v prezračevalni enoti: toplotni izmenjevalec

V prezračevalni enoti je seveda zelo pomemben njegov toplotni izmenjevalec. Pri rekuperatorjih so najbolj priljubljeni križni in protipostavljeni toplotni izmenjevalci. V prečnem toku sta dovodni in izpušni tokovi zraka pravokotni drug na drugega, v nasprotnem toku pa vzporedni z nasprotnimi zavoji. Izmenjevalniki toplote z nasprotnim tokom so dražji od pretočnih izmenjevalnikov toplote, vendar omogočajo obnovitev več energije. Temperaturna učinkovitost izmenjevalnika s prečnim pretokom je približno 60%, protitlak - 90%. To pomeni, da če je svež zrak 0 o C, izpušni zrak iz prostorov pa 20 o C, je po odtoku skozi protipožarni izmenjevalec temperatura odsesanega zraka 2 o C, temperatura svežega zraka pa 18 o C. Zato doma z dobrim rekuperatorjem razreda, kljub intenzivni zamenjavi zraka, pozimi v prostorih ne čutimo hladnih prepihov, ogrevanje zraka pa nas malo stane. Izmenjevalniki toplote s prečnim pretokom in protipotokom so izdelani iz sosednjih plošč, profiliranih tako, da so med njimi ozke vrzeli, skozi katere teče zrak - vsako sekundo se vpihuje, druga pa izpihne. Reže se lahko profilirajo na različne načine, tako da se posamezne naprave nekoliko razlikujejo po učinkovitosti. Upor pretoka zraka je tudi pomemben parameter toplotnega izmenjevalca. Večji izkoristek ponavadi plačajo večji odpornosti toka in posledično večja poraba energije ventilatorjev, zato je treba iskati kompromis. Izmenjevalniki so kovinski (dobro vodijo toploto), celuloza (pridobivajo vlago in z njo latentno toploto, zato je njihov izkoristek zelo visok), v družinskih domovih pa se plastika zelo pogosto uporablja. So poceni, trpežni in za njihovo pranje ni ovir. Pri nakupu rekuperatorja z aluminijevim ali celuloznim izmenjevalcem je treba upoštevati, da se bo med pranjem poškodoval in ga bo treba čez nekaj let zamenjati. Če pa nekdo postavi energetsko učinkovitost nad vse drugo, bi ga morali zanimati izmenjevalci proti struji iz celuloze, ki vsebuje vodo, ki absorbira vodo. Imenujejo jih entalpija.

Izmenjevalniki toplote z nasprotnim tokom zagotavljajo največjo učinkovitost rekuperatorjev na domu. Večina jih je narejena iz plastike, vendar je tudi tako imenovana entalpija - iz celuloze, skozi katero lahko prodre voda, zahvaljujoč kateri rekuperator doseže še večjo energijsko učinkovitost

Izmenjevalnik vlage v enoti za upravljanje zraka

Zaradi hlajenja izpušnega zraka v toplotnem izmenjevalniku se voda kondenzira. Iz plastičnega ali kovinskega izmenjevalnika se pretaka v poseben zabojnik, iz njega pa v kanalizacijo. V izmenjevalniku entalpije pa se vpije v celulozo. Svež zrak, ki vstopa v izmenjevalnik, je suh, ko je hladno, a z višanjem temperature lahko absorbira vse več vode. Zato asimilira tisto, ki je nasičena s stenami celuloze. Zahvaljujoč temu, če je temperatura pod ničlo, se v izmenjevalniku ne bo oblikoval led, ki ga lahko zamaši. Zato delovanje sistema proti zmrzovanju ni potrebno (opremljen je z vsakim rekuperatorjem), kar povzroči znatno zmanjšanje učinkovitosti rekuperacije toplote v običajnih izmenjevalnikih toplote. Takojšnja temperaturna učinkovitost izmeničnega entalpijskega izmenjevalnika je manjša kot pri plastiki in kovini, vendar je veliko bolj pomembna periodična (povprečna) energetska učinkovitost ob upoštevanju izgub pri odtajanju izmenjevalnika veliko večja. Prednost je tudi višja relativna vlažnost zraka, ki se vpihuje v prostore, kar pozimi pomeni boljšo mikroklimo. Visoka cena in kratka življenjska doba sta ovira za široko uporabo izmenjevalcev entalpije. Čeprav omogočajo najnižje potrebe po energiji za ogrevanje in prezračevanje hiše, njihova uporaba ni zelo donosna. Zato jih najdemo predvsem v rekuperatorjih, namenjenih pasivnim hišam, v katerih je najpomembnejše potrdilo, ki potrjuje visoko stopnjo izkoristka energije. Podobna težava se nanaša na regenerativne (rotacijske) izmenjevalnike toplote. Prav tako niso dovzetni za zmrzovanje, zahvaljujoč temu, da lahko pridobivajo relativno veliko energije v podnebju, kot je naše. Vendar je njihova gradnja precej zapletena, zaradi česar so drage. Imajo obliko vrtljivega bobna za akumulacijo toplote. Boben poganja elektromotor, ki seveda absorbira energijo. Posledično je uporaba regenerativnih toplotnih izmenjevalcev kljub visoki energetski učinkovitosti rekuperacije toplote v enodružinskih domovih manj donosna kot enostavnejši in precej cenejši križni ali nasprotni tokovni izmenjevalci.

Prednost dovodnega in izpušnega prezračevanja nad gravitacijo ne določa le možnost pridobivanja toplote, ampak tudi čiščenje zraka, ki se dovaja v prostore. Za to se uporabljajo filtri, ki se nahajajo v rekuperatorjih

Sistem regulacije AHU

Temperaturna učinkovitost istovrstnih toplotnih izmenjevalnikov je podobna, vendar energetsko učinkovitost rekuperatorjev določajo tudi drugi dejavniki, zato se spreminja. Praviloma cenejše naprave delujejo manj učinkovito kot dražje, saj prihranijo pri dragih rešitvah, ki prispevajo k večji energetski učinkovitosti. Nanjo močno vpliva način zaščite izmenjevalnika pred zmrzovanjem. Zaradi hlajenja izpušnega zraka iz prostorov se voda kondenzira. V bližini dovoda svežega zraka je temperatura izmenjevalnika lahko negativna in voda bo zmrznila. Led je ovira na zračni poti - lahko povzroči odpoved ventilatorja, ki ne bo mogel premagati povečanega upora pretoka, lahko se tudi poškoduje zamašen izmenjevalec. Zato rekuperatorji potrebujejo sistem za odtaljevanje toplotnega izmenjevalnika. Najenostavnejša rešitev je sistem, ki ustavi napajalni ventilator, ko temperatura na vstopu v izmenjevalec pade na 3-4 o C. Zaradi tega se temperatura dvigne, vendar v tem času ne pride do izmenjave toplote. Naprednejši sistem ventilatorja ne izklopi, ampak zmanjša njegovo hitrost - uporablja se v rekuperatorjih z motorji s spremenljivo hitrostjo (EC). Izmenjava toplote za odtajevanje se ne ustavi v celoti, zato je energetska učinkovitost rekuperatorja višja. Tretja metoda je uporaba predgrelnika, običajno električnega. Ko temperatura na vstopu v izmenjevalec postane prenizka, se vklopi grelec in segreje svež zrak - temperatura se dvigne, tako da voda ne zmrzne. Zahvaljujoč temu lahko ventilatorji vedno delujejo s stalnim izkoristkom, vendar se izkoristek rekuperacije toplote tako ali tako zmanjša - v sistem se dovaja dodatna energija in je draga, saj je električna. Tak sistem lahko štejemo za varčevanje z energijo, če je moč grelca gladko regulirana, tako da je poraba električne energije minimalna. V cenejših modelih obstaja preprosta regulacija izklopa in ta rešitev je veliko manj učinkovita. Dražji modeli rekuperatorjev nimajo le gladke regulacije hitrosti ventilatorja ali moči grelca, ampak tudi tako imenovani by-pass. Gre za blažilnik, ki nadzoruje pretok zraka v rekuperatorju - skozi ali ob toplotnem izmenjevalniku. Možnost obhajanja izmenjevalnika toplote je uporabna poleti, tako da hladnejši svež zrak ne bo po nepotrebnem ogrevan v toplejših prostorih, ogretih s soncem. Ker se med letom takšne razmere izmenjujejo s tistimi, v katerih je zaželena izmenjava toplote, po možnosti je obvod samodejen. Nato rekuperator vedno deluje v načinu, ki trenutno zagotavlja najvišjo raven udobja.

AHU za majhno hišo ne sme zasedati veliko prostora. Nekateri proizvajalci temu pripisujejo velik pomen in komponente rekuperatorja umeščajo v ergonomska ohišja, ki olajšajo njihovo namestitev v majhen prostor

Učinkovitost rekuperatorja

Izbira modela rekuperatorja je treba izvesti na podlagi zahtevane učinkovitosti njegovih ventilatorjev - stopnje pretoka zraka, ki jo lahko zagotavljajo pod določenim pritiskom (sposobnost generiranja dinamičnega tlaka, potrebnega za premagovanje upora pretoka). Pretok mora ustrezati količini zraka, ki jo je treba odvzeti na uro iz prostorov v našem domu - določi se na podlagi zahtev PN-83 / B-03430. Potrebno stiskanje ventilatorja je posledica upora zraka skozi prezračevalni sistem. Za njihov natančen izračun je potrebno znanje projektanta sanitarnih instalacij, vendar v tako nezapletenih sistemih, kot so v enodružinskih hišah, predpostavljamo, da je zadostna vrednost razpoložljivega stiskanja klimatske naprave 150 Pa. Zato se lahko za to vrednost določi stopnja pretoka zraka, ki jo zagotavlja. Odvisnost razpoložljive kompresije od pretoka je prikazana z krivuljo (značilnostjo), katere potek naj bo viden na grafu v tehničnih podatkih naprave. Ker je odpornost pretoka zraka težko določiti z visoko natančnostjo, se lahko spremeni tudi med delovanjem prezračevalnega sistema (na primer zaradi umazanih zračnih filtrov), bi morali izbrati enoto za upravljanje zraka, katere značilnosti v bližini delovne točke so ravne (spremembo tlaka s na desetine paskalov ne bi smele povzročiti velike spremembe hitrosti pretoka zraka). Potem bomo prepričani, da bodo ventilatorji zagotovili zahtevane zmogljivosti prezračevanja in hkrati delovali varčno in tiho.

Mehansko prezračevanje v energetsko učinkoviti hiši: video

Kategorija:

Hišna operacija