Asupan udara segar dalam periode dingin menyebabkan perlunya pemanasan untuk memastikan iklim mikro tempat yang benar. Untuk meminimalkan biaya listrik dapat digunakan pasokan dan ventilasi pembuangan dengan pemulihan panas.
Memahami prinsip-prinsip operasinya akan secara maksimal mengurangi kehilangan panas sambil mempertahankan volume yang cukup dari udara yang diganti. Mari kita coba mencari tahu ini.
Hemat energi dalam sistem ventilasi
Pada periode musim gugur-musim semi ketika ventilasi adalah masalah utama adalah perbedaan suhu yang besar antara udara masuk dan udara dalam. Aliran dingin mengalir turun dan menciptakan iklim mikro yang tidak menguntungkan di rumah, kantor dan di tempat kerja atau gradien suhu vertikal yang tidak dapat diterima di gudang.
Solusi umum untuk masalah ini adalah integrasi ke ventilasi pasokan pemanas udara, dengan mana aliran dipanaskan. Sistem seperti itu membutuhkan konsumsi energi, sementara sejumlah besar udara hangat yang keluar menyebabkan hilangnya panas yang signifikan.
Keluar ke luar dengan uap yang kuat merupakan indikator hilangnya panas yang signifikan, yang dapat digunakan untuk memanaskan aliran yang masuk
Jika saluran udara masuk dan udara keluar terletak di dekatnya, maka dimungkinkan untuk memindahkan sebagian panas dari aliran keluar ke aliran masuk. Ini akan mengurangi konsumsi energi pemanas atau benar-benar meninggalkannya. Perangkat untuk menyediakan pertukaran panas antara aliran gas suhu yang berbeda disebut recuperator.
Di musim hangat, ketika suhu luar jauh lebih tinggi dari suhu kamar, recuperator dapat digunakan untuk mendinginkan aliran yang masuk.
Unit unit dengan recuperator
Struktur internal sistem pasokan dan ventilasi pembuangan dengan recuperator terintegrasi cukup sederhana, sehingga dapat dibeli dan dipasang secara independen. Jika perakitan atau perakitan mandiri sulit dilakukan, Anda dapat membeli solusi yang sudah jadi dalam bentuk monoblok khas atau struktur prefabrikasi individual sesuai pesanan.
Desain khas perangkat sistem pasokan dan ventilasi dengan recuperator yang terletak di satu rumah dapat dilengkapi dengan node lain atas kebijakan pengguna.
Elemen utama dan parameternya
Kasing dengan insulasi panas dan kebisingan biasanya terbuat dari baja lembaran. Dalam hal pemasangan di dinding, ia harus tahan terhadap tekanan yang terjadi ketika berbusa slot di sekitar unit, dan juga mencegah getaran dari kipas.
Dalam hal asupan masuk dan aliran udara di berbagai ruangan, sistem saluran dihubungkan ke perumahan. Itu dilengkapi dengan katup dan peredam untuk distribusi aliran.
Dengan tidak adanya saluran udara, panggangan atau diffuser dipasang pada outlet udara pasokan dari sisi ruangan untuk mendistribusikan aliran udara. Kisi-kisi udara masuk eksternal dipasang pada lubang masuk dari jalan untuk mencegah burung, serangga besar, dan sampah memasuki sistem ventilasi.
Gerakan udara disediakan oleh dua kipas aksial atau sentrifugal. Di hadapan recuperator, sirkulasi udara alami dalam volume yang cukup tidak mungkin karena hambatan aerodinamis yang diciptakan oleh unit ini.
Kehadiran recuperator melibatkan pemasangan filter halus di saluran masuk kedua aliran. Ini diperlukan untuk mengurangi penyumbatan debu dan timbunan lemak di saluran tipis penukar panas. Jika tidak, untuk berfungsinya sistem harus meningkatkan frekuensi pemeliharaan preventif.
Filter halus harus diubah atau dibersihkan secara berkala. Jika tidak, peningkatan hambatan aliran udara akan menyebabkan kipas pecah.
Satu atau lebih recuperator menempati volume utama perangkat suplai dan pembuangan. Mereka dipasang di tengah struktur.
Dalam kasus salju parah yang khas untuk wilayah tersebut dan efisiensi penukar panas yang tidak mencukupi, pemanas udara juga dapat dipasang untuk memanaskan udara luar. Juga, jika perlu, pelembab udara, ionizer dan perangkat lain dipasang untuk menciptakan iklim mikro yang menguntungkan di dalam ruangan.
Model modern meliputi unit kontrol elektronik. Modifikasi canggih memiliki fungsi untuk memprogram mode operasi tergantung pada parameter fisik udara. Panel eksternal memiliki penampilan yang menarik, sehingga dapat diintegrasikan dengan baik ke interior ruangan.
Memecahkan masalah kondensasi
Pendinginan udara yang berasal dari ruangan menciptakan prasyarat untuk pembuangan uap air dan pembentukan kondensat. Dalam hal laju aliran tinggi, sebagian besar tidak punya waktu untuk menumpuk di recuperator dan keluar. Dengan pergerakan udara yang lambat, sebagian besar air tetap berada di dalam perangkat. Oleh karena itu, perlu untuk memastikan pengumpulan kelembaban dan penarikannya di luar rumah dari sistem pasokan dan pembuangan.
Perangkat dasar untuk pengumpulan dan pemindahan kondensat adalah panci yang terletak di bawah recuperator dengan kemiringan ke arah lubang pembuangan
Kesimpulan kelembaban dihasilkan dalam wadah tertutup. Itu ditempatkan hanya di dalam ruangan untuk menghindari pembekuan saluran keluar pada suhu di bawah nol. Tidak ada algoritma yang dapat diandalkan untuk menghitung volume air yang diperoleh saat menggunakan sistem dengan recuperator, sehingga ditentukan secara eksperimental.
Penggunaan kembali kondensat untuk melembabkan udara tidak diinginkan, karena air menyerap banyak polutan, seperti keringat manusia, bau, dll.
Secara signifikan mengurangi jumlah kondensat dan menghindari masalah yang terkait dengan penampilannya dengan mengatur sistem pembuangan terpisah dari kamar mandi dan dapur. Di kamar-kamar inilah udara memiliki kelembaban tertinggi. Jika ada beberapa sistem pembuangan, pertukaran udara antara area teknis dan perumahan harus dibatasi dengan memasang katup periksa.
Dalam kasus pendinginan aliran udara keluar ke suhu negatif di dalam recuperator, kondensasi transisi ke es, yang menyebabkan pengurangan penampang hidup aliran dan, sebagai akibatnya, penurunan volume atau penghentian total ventilasi.
Untuk pencairan recuperator secara berkala atau satu kali, bypass dipasang - saluran bypass untuk pergerakan udara pasokan. Ketika aliran dilewati melewati perangkat, transfer panas berhenti, penukar panas memanas dan es menjadi cair. Air mengalir ke tangki pengumpul kondensat atau menguap ke luar.
Prinsip perangkat bypass sederhana, oleh karena itu, jika ada risiko pembentukan es, disarankan untuk memberikan solusi seperti itu, karena pemulihan panas penukar panas dengan cara lain rumit dan panjang.
Ketika aliran melewati bypass, tidak ada pemanasan udara pasokan melalui recuperator. Karena itu, ketika mode ini diaktifkan, perlu untuk menyalakan pemanas udara secara otomatis.
Fitur berbagai jenis recuperator
Ada beberapa opsi yang berbeda secara struktural untuk penerapan perpindahan panas antara aliran udara dingin dan panas. Masing-masing memiliki fitur tersendiri yang menentukan tujuan utama untuk setiap jenis recuperator.
Penukar panas pelat lintas aliran
Desain penukar panas pelat didasarkan pada panel berdinding tipis yang dihubungkan secara bergantian sedemikian rupa untuk mengganti jalur antara mereka dari aliran suhu yang berbeda pada sudut 90 derajat. Salah satu modifikasi dari model ini adalah perangkat dengan saluran bersirip untuk saluran udara. Ini memiliki koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi.
Bagian alternatif dari aliran udara hangat dan dingin melalui pelat diwujudkan dengan menekuk tepi piring dan menyegel senyawa dengan resin poliester
Panel perpindahan panas dapat dibuat dari berbagai bahan:
- paduan berbasis tembaga, kuningan dan aluminium memiliki konduktivitas termal yang baik dan tidak rentan terhadap karat;
- plastik yang terbuat dari bahan polimer hidrofobik dengan koefisien konduktivitas termal yang tinggi adalah ringan;
- selulosa penyerap memungkinkan kondensat untuk menembus pelat dan kembali ke ruangan.
Kerugiannya adalah kemungkinan kondensasi pada suhu rendah. Karena jarak yang kecil antara pelat, kelembaban atau es secara signifikan meningkatkan gaya hambat aerodinamik. Dalam hal pembekuan, perlu untuk mematikan aliran udara yang masuk untuk menghangatkan pelat.
Keuntungan dari recuperator piring adalah sebagai berikut:
- biaya rendah;
- umur panjang;
- periode yang panjang antara pemeliharaan preventif dan kesederhanaannya;
- dimensi dan berat kecil.
Jenis pemulihan ini paling umum untuk tempat tinggal dan kantor. Ini juga digunakan dalam beberapa proses teknologi, misalnya, untuk mengoptimalkan pembakaran bahan bakar selama operasi tungku.
Drum atau tipe rotari
Prinsip operasi penukar panas rotary didasarkan pada rotasi penukar panas, di dalamnya adalah lapisan logam bergelombang dengan kapasitas panas tinggi. Sebagai hasil interaksi dengan efluen, sektor drum dipanaskan, yang kemudian mengeluarkan panas ke udara yang masuk.
Penukar panas fine-mesh dari penukar panas putar rentan terhadap penyumbatan, oleh karena itu, sangat perlu untuk memperhatikan operasi berkualitas tinggi dari filter halus
Keuntungan dari rotary recuperators adalah sebagai berikut:
- efisiensi agak tinggi dibandingkan dengan jenis yang bersaing;
- kembalinya sejumlah besar uap air, yang dalam bentuk kondensat tetap pada drum dan menguap saat kontak dengan udara kering yang masuk.
Recuperator jenis ini lebih jarang digunakan untuk bangunan tempat tinggal dengan ventilasi apartemen atau pondok. Seringkali digunakan di ruang ketel besar untuk mengembalikan panas ke tungku atau untuk fasilitas industri atau ritel besar.
Namun, perangkat jenis ini memiliki kelemahan signifikan:
- struktur yang relatif kompleks dengan bagian-bagian yang bergerak, termasuk motor listrik, drum dan penggerak sabuk, yang membutuhkan perawatan yang konstan;
- peningkatan tingkat kebisingan.
Kadang-kadang untuk perangkat jenis ini, istilah "penukar panas regeneratif" dapat ditemukan, yang lebih tepat daripada "recuperator". Faktanya adalah bahwa sebagian kecil dari udara buangan mengalir kembali karena lepasnya drum ke badan struktur.
Ini memberlakukan batasan tambahan pada kemungkinan menggunakan perangkat jenis ini. Misalnya, udara yang terkontaminasi dari kompor pemanas tidak dapat digunakan sebagai pembawa panas.
Sistem Tube dan Casing
Recuperator tipe tubular terdiri dari tabung berdinding tipis berdiameter kecil yang terletak di dalam selubung sistem yang terisolasi, di mana aliran udara eksternal mengalir. Pada casing menghasilkan kesimpulan massa udara hangat dari ruangan, yang memanaskan aliran yang masuk.
Keluaran udara hangat harus dilakukan dengan tepat melalui selubung, dan bukan melalui sistem tabung, karena tidak mungkin untuk menghilangkan kondensat dari mereka
Keuntungan utama dari recuperators tubular adalah sebagai berikut:
- efisiensi tinggi, karena prinsip gerakan berlawanan dari pendingin dan udara yang masuk;
- kesederhanaan desain dan tidak adanya bagian yang bergerak menyediakan tingkat kebisingan yang rendah dan kebutuhan pemeliharaan yang jarang muncul;
- umur panjang;
- penampang terkecil di antara semua jenis perangkat pemulihan.
Tabung untuk perangkat jenis ini menggunakan logam paduan ringan atau, yang lebih jarang, polimer. Bahan-bahan ini tidak higroskopis, oleh karena itu, dengan perbedaan yang signifikan dalam suhu aliran, pembentukan kondensat intens di dalam casing dimungkinkan, yang membutuhkan solusi konstruktif untuk menghilangkannya. Kerugian lain adalah pengisian logam memiliki berat yang cukup besar, meskipun dimensinya kecil.
Kesederhanaan desain recuperator tubular membuat jenis perangkat ini populer untuk pembuatan sendiri. Sebagai selubung eksternal, pipa plastik untuk saluran udara, yang diisolasi dengan cangkang busa poliuretan, biasanya digunakan.
Perangkat transfer panas menengah
Terkadang saluran pasokan dan saluran pembuangan terletak agak jauh satu sama lain. Situasi ini dapat timbul karena fitur teknologi bangunan atau persyaratan sanitasi untuk pemisahan aliran udara yang andal.
Dalam hal ini, gunakan cairan pendingin antara yang beredar di antara saluran melalui pipa berinsulasi. Sebagai media untuk mentransfer energi panas, air atau larutan glikol air digunakan, sirkulasi yang dipastikan dengan pengoperasian pompa panas.
Recuperator dengan pendingin menengah adalah perangkat volumetrik dan mahal, yang penggunaannya secara ekonomis dibenarkan untuk kamar dengan area yang luas
Jika dimungkinkan untuk menggunakan jenis recuperator yang berbeda, lebih baik tidak menggunakan sistem dengan pendingin perantara, karena memiliki kelemahan signifikan sebagai berikut:
- efisiensi rendah dibandingkan dengan jenis perangkat lain, oleh karena itu, perangkat tersebut tidak digunakan untuk kamar kecil dengan aliran udara rendah;
- volume dan berat yang signifikan dari keseluruhan sistem;
- kebutuhan akan pompa listrik tambahan untuk cairan sirkulasi;
- peningkatan kebisingan dari pompa.
Ada modifikasi dari sistem ini ketika, alih-alih sirkulasi paksa dari cairan perpindahan panas, media dengan titik didih rendah, seperti freon, digunakan. Dalam hal ini, gerakan di sepanjang sirkuit dimungkinkan secara alami, tetapi hanya jika saluran udara pasokan berada di atas saluran buang.
Sistem seperti itu tidak memerlukan biaya energi tambahan, tetapi hanya berfungsi untuk memanaskan pada perbedaan suhu yang signifikan. Selain itu, perlu untuk menyempurnakan titik perubahan dalam keadaan agregasi fluida transfer panas, yang dapat diimplementasikan dengan menciptakan tekanan yang diinginkan atau komposisi kimia tertentu.
Parameter teknis utama
Mengetahui kinerja yang diperlukan dari sistem ventilasi dan efisiensi perpindahan panas dari penukar panas, mudah untuk menghitung penghematan pada memanaskan udara untuk ruangan dalam kondisi iklim tertentu. Dengan membandingkan manfaat potensial dengan biaya membeli dan memelihara sistem, Anda dapat secara wajar membuat pilihan yang mendukung recuperator atau pemanas udara standar.
Seringkali, produsen peralatan menawarkan garis model di mana unit ventilasi dengan fungsi serupa berbeda dalam volume pertukaran udara. Untuk tempat tinggal, parameter ini harus dihitung sesuai tabel 9.1. SP 54.13330.2016
Efisiensi
Efisiensi recuperator dipahami sebagai efisiensi perpindahan panas, yang dihitung dengan rumus berikut:
K = (TP - Tn) / (Tdi - Tn)
Di mana:
- TP - suhu udara yang masuk ke dalam ruangan;
- Tn - suhu luar;
- Tdi - suhu udara di dalam kamar.
Nilai maksimum efisiensi pada laju aliran udara standar dan rezim suhu tertentu ditunjukkan dalam dokumentasi teknis perangkat. Tingkat riilnya akan sedikit kurang.
Dalam hal pembuatan plat atau penukar panas tubular yang independen, untuk mencapai efisiensi transfer panas maksimum, perlu mematuhi aturan berikut:
- Pertukaran panas terbaik dijamin oleh perangkat berlawanan, kemudian perangkat cross-flow, dan terkecil - dengan gerakan searah dari kedua aliran.
- Tingkat perpindahan panas tergantung pada bahan dan ketebalan dinding yang memisahkan aliran, serta pada durasi udara di dalam perangkat.
Mengetahui efisiensi recuperator, Anda dapat menghitung efisiensi energinya pada berbagai suhu udara eksternal dan internal:
E (W) = 0,36 x P x K x (Tdi - Tn)
dimana P (m3/ jam) - konsumsi udara.
Perhitungan efisiensi recuperator dalam hal moneter dan perbandingan dengan biaya pembelian dan pemasangannya untuk pondok berlantai dua dengan total luas 270 m2 menunjukkan kelayakan memasang sistem seperti itu.
Biaya recuperator dengan efisiensi tinggi cukup tinggi, mereka memiliki struktur yang kompleks dan ukuran yang cukup besar. Terkadang Anda dapat mengatasi masalah ini dengan memasang beberapa perangkat yang lebih sederhana sehingga udara yang masuk melewatinya secara berurutan.
Kinerja sistem ventilasi
Volume aliran udara ditentukan oleh tekanan statis, yang tergantung pada kekuatan kipas dan komponen utama yang menciptakan gaya hambat aerodinamik. Sebagai aturan, perhitungan pastinya tidak mungkin karena kompleksitas model matematika, sehingga studi eksperimental dilakukan untuk struktur monoblok yang khas, dan komponen dipilih untuk perangkat individu.
Daya kipas harus dipilih dengan mempertimbangkan throughput recuperator yang dipasang dari jenis apa pun, yang ditunjukkan dalam dokumentasi teknis sebagai laju aliran yang disarankan atau volume udara yang dilewati perangkat per unit waktu. Sebagai aturan, kecepatan udara yang diizinkan di dalam perangkat tidak melebihi 2 m / s.
Jika tidak, pada kecepatan tinggi di elemen-elemen sempit recuperator ada peningkatan tajam dalam gaya aerodinamis. Hal ini menyebabkan biaya energi yang tidak perlu, pemanasan udara luar yang tidak efisien dan mempersingkat masa pakai kipas.
Grafik kehilangan tekanan versus laju aliran udara untuk beberapa model penukar panas berkinerja tinggi menunjukkan peningkatan resistensi non-linear, oleh karena itu, perlu mematuhi persyaratan untuk volume pertukaran udara yang direkomendasikan yang ditunjukkan dalam dokumentasi teknis perangkat.
Mengubah arah aliran udara menciptakan hambatan aerodinamis tambahan. Oleh karena itu, ketika memodelkan geometri saluran indoor, diinginkan untuk meminimalkan jumlah putaran pipa hingga 90 derajat. Diffuser untuk dispersi udara juga meningkatkan resistansi, sehingga disarankan untuk tidak menggunakan elemen dengan pola yang kompleks.
Filter dan kisi-kisi yang terkontaminasi menciptakan gangguan signifikan terhadap aliran, sehingga harus dibersihkan atau diganti secara berkala. Salah satu cara efektif untuk menilai penyumbatan adalah dengan memasang sensor yang memantau penurunan tekanan di area sebelum dan sesudah filter.
Prinsip operasi dari rotary dan plat recuperator:
Mengukur efisiensi recuperator tipe pelat:
Sistem ventilasi domestik dan industri dengan recuperator terintegrasi telah membuktikan efisiensi energinya dalam mempertahankan panas di dalam ruangan. Sekarang ada banyak penawaran untuk penjualan dan pemasangan perangkat tersebut, baik dalam bentuk model siap pakai dan teruji, serta untuk pesanan individu. Anda dapat menghitung parameter yang diperlukan dan melakukan instalasi sendiri.
Jika Anda memiliki pertanyaan saat membaca informasi atau jika Anda menemukan ketidakakuratan dalam materi kami, silakan tinggalkan komentar Anda di kotak di bawah ini.