O princípio de operação e instalação de unidades de tratamento de ar com recuperação de calor

Sistemas de ventilação de ar forçado e de exaustão com recuperação de calor surgiram há relativamente pouco tempo, no entanto, rapidamente ganharam popularidade e tornaram-se bastante populares no sistema. Os dispositivos são capazes de ventilar completamente a sala durante o período frio, mantendo a temperatura ideal do ar que entra.

Ao usar ventilação de suprimento e exaustão no período de outono-inverno, muitas vezes há uma questão de manter o calor na sala. O fluxo de ar frio proveniente da ventilação sobe para o chão e contribui para a criação de um microclima desfavorável.A maneira mais comum de resolver este problema é instalar um aquecedor que aqueça o fluxo de ar frio da rua antes que eles sejam alimentados na sala. No entanto, este método é bastante intensivo em energia e não impede a perda de calor da sala.

A melhor solução para o problema é equipar o sistema de ventilação com um trocador de calor. O recuperador é um dispositivo no qual os canais de fluxo de saída e suprimento de ar estão próximos uns dos outros. A unidade de recuperação permite transferir parcialmente o calor do ar que sai da sala para o ar que entra. Graças à tecnologia de troca de calor entre fluxo de ar multidirecional, é possível economizar até 90% de eletricidade, além disso, no verão, o dispositivo pode ser usado para resfriar massas de ar de entrada.

O recuperador de calor é composto por um corpo coberto com materiais isolantes de calor e ruído e é feito de chapa de aço. O corpo do dispositivo é forte o suficiente e é capaz de suportar as cargas de peso e vibração.Existem aberturas de entrada e saída no gabinete, e o movimento do ar através do instrumento é fornecido por dois ventiladores, geralmente do tipo axial ou centrífugo. A necessidade de sua instalação é devida a uma desaceleração significativa na circulação de ar natural, que é causada pela alta resistência aerodinâmica do recuperador. Para evitar a sucção de folhas caídas, pequenas aves ou detritos mecânicos, uma grade de entrada de ar é instalada na entrada localizada no lado da rua. O mesmo orifício, mas do lado da sala, também é equipado com uma grade ou difusor, que distribui uniformemente o fluxo de ar. Na instalação dos sistemas ramificados, os dutos de ar são montados nas aberturas.

Além disso, as entradas de ambos os fluxos são equipadas com filtros finos que protegem o sistema contra gotículas de poeira e graxa. Isso protege os canais do trocador de calor do entupimento e prolonga significativamente a vida útil do equipamento. No entanto, a instalação de filtros é complicada pela necessidade de monitoramento constante de sua condição, limpeza e, se necessário, sua substituição.Caso contrário, o filtro entupido atuará como um obstáculo natural ao fluxo de ar, em conseqüência do qual a resistência a eles aumentará e a ventoinha quebrará.

Além de ventiladores e filtros, os recuperadores incluem elementos de aquecimento que podem ser água e eletricidade. Cada aquecedor é equipado com um relé de temperatura e pode ligar automaticamente se o calor que sai da casa não lidar com o aquecimento do ar de entrada. O poder dos aquecedores é selecionado em estrita conformidade com o volume da sala e a capacidade de trabalho do sistema de ventilação. No entanto, em alguns dispositivos, os elementos de aquecimento apenas protegem o permutador de calor do congelamento e não afetam a temperatura do ar que entra.

Os elementos do aquecedor de água são mais econômicos. Isto resulta do fato que o portador de calor que se move em uma bobina de cobre, vem a isto do sistema do aquecimento da casa.A partir da bobina é aquecida placas, que, por sua vez, emitem calor para o fluxo de ar. O sistema de regulagem do aquecedor de água é representado por uma válvula de três vias que abre e fecha o suprimento de água, uma válvula de aceleração que reduz ou aumenta sua velocidade, e uma unidade de mistura que regula a temperatura. Os aquecedores de água são instalados no sistema de dutos com uma seção retangular ou quadrada.

Aquecedores elétricos são freqüentemente instalados em dutos de ar com uma seção transversal circular, e uma hélice age como um aquecedor. Para uma operação correta e eficiente do aquecedor espiral, a taxa de fluxo de ar deve ser maior ou igual a 2 m / s, a temperatura do ar deve ser de 0 a 30 graus e a umidade das massas de passagem não deve exceder 80%. Todos os aquecedores elétricos são equipados com um temporizador e um interruptor térmico, que desliga o dispositivo em caso de superaquecimento.

Além do conjunto padrão de elementos, a pedido do consumidor, ionizadores de ar e umidificadores são instalados nos trocadores de calor e os modelos mais modernos são equipados com uma unidade de controle eletrônico e uma função de programação de funções, dependendo das condições externas e internas.Os painéis de instrumentos têm uma aparência estética, permitindo que os recuperadores se encaixem organicamente no sistema de ventilação e não perturbem a harmonia da sala.

Para entender melhor como o sistema regenerativo funciona, deve-se referir à tradução da palavra “recuperador”. Literalmente, significa "retorno usado", neste contexto - transferência de calor. Nos sistemas de ventilação, o trocador de calor retira o calor do ar que sai da sala e o fornece aos fluxos de entrada. A diferença de temperatura entre jatos de ar multidirecionais pode atingir 50 graus. No verão, o aparelho funciona ao contrário e resfria o ar que sai da rua para a temperatura externa. Em média, a eficiência dos dispositivos é de 65%, o que permite o uso racional de recursos energéticos e economiza significativamente em eletricidade.

Na prática, a troca de calor no trocador de calor é a seguinte: ventilação forçada leva uma quantidade excessiva de ar para dentro da sala, como resultado de que massas contaminadas são forçadas a sair da sala através de um duto de exaustão. O ar quente de saída passa pelo trocador de calor, aquecendo as paredes da estrutura.Ao mesmo tempo, uma corrente de ar frio se move em direção a ela, que recebe o calor obtido pelo trocador de calor sem se misturar com os fluxos exaustos.

No entanto, o resfriamento do ar que sai da sala leva à formação de condensado. Com bom desempenho dos ventiladores, que conferem alta velocidade às massas de ar, o condensado não tem tempo de cair nas paredes do aparelho e sai com o jato de ar. Mas se a velocidade do ar não for alta o suficiente, a água começa a se acumular dentro do dispositivo. Para esses propósitos, um pallet é incluído no projeto do recuperador, que está localizado em uma ligeira inclinação em direção à abertura do dreno.

Através do orifício de drenagem, a água entra no tanque fechado, que é instalado do lado da sala. Isso é ditado pelo fato de que a água acumulada pode congelar os canais de saída e a condensação não terá onde ser drenada. Não é recomendado usar água coletada para umidificadores: o líquido pode conter um grande número de microrganismos patogênicos e, portanto, deve ser derramado no sistema de esgoto.

No entanto, se a geada da condensação ainda se formar, é recomendável instalar um equipamento adicional - um bypass.Este dispositivo é feito na forma de um canal de bypass através do qual o ar que entra entrará na sala. Como resultado, o trocador de calor não aquece as correntes de entrada, mas consome seu calor exclusivamente para derreter o gelo. O ar de entrada, por sua vez, é aquecido por meio de um aquecedor, que é ligado sincronicamente com o bypass. Depois que todo o gelo tiver sido derretido e a água tiver sido trazida para o tanque de armazenamento, o bypass será desligado e o recuperador começará a operar no modo normal.

Além da instalação do bypass, para combater o congelamento usando polpa higroscópica. O material está em cassetes especiais e absorve a umidade antes que tenha tempo de cair no condensado. O vapor de umidade passa pela camada celulósica e retorna para a sala com o fluxo de entrada. As vantagens de tais dispositivos são a instalação simples, a instalação opcional de uma coleção para condensado e tanque de armazenamento. Além disso, a eficiência dos trocadores de calor de celulose cassete não depende de condições externas, e a eficiência é superior a 80%. As desvantagens incluem a incapacidade de usar em ambientes com umidade excessiva e o alto custo de alguns modelos.

O moderno mercado de equipamentos de ventilação representa uma ampla escolha de trocadores de calor de diferentes tipos, diferindo entre si tanto no design quanto no método de troca de calor entre os fluxos.

• Modelos de placas são o tipo mais simples e mais comum de recuperadores, eles se distinguem pelo baixo custo e longa vida útil. O trocador de calor dos modelos consiste em finas placas de alumínio, que possuem alta condutividade térmica e aumentam significativamente a eficiência dos dispositivos, que nos modelos de chapa podem chegar a 90%. Os indicadores de alta eficiência são devidos à peculiaridade da estrutura do trocador de calor, cujas placas estão dispostas de tal forma que ambos os fluxos alternam entre si em um ângulo de 90 graus entre si. A seqüência de passagem de jatos quentes e frios foi possível dobrando as bordas das placas e vedando as juntas com resinas de poliéster. Além de alumínio, para a produção de placas utilizando ligas de cobre e latão, bem como plásticos hidrofóbicos poliméricos. No entanto, além das vantagens, os trocadores de calor a placas têm suas próprias fraquezas. A desvantagem dos modelos é um alto risco de condensação e formação de gelo, que é causada pelo arranjo muito próximo das placas entre si.

• Modelos rotativos Eles consistem em um corpo dentro do qual um rotor cilíndrico gira, consistindo de placas perfiladas. Durante a rotação do rotor, o calor é transferido dos fluxos de saída para a entrada, resultando em uma ligeira mistura das massas. E embora a taxa de mistura não seja crítica e normalmente não exceda 7%, tais modelos não são usados ​​em instituições médicas e infantis. O nível de recuperação da massa de ar depende inteiramente da velocidade de rotação do rotor, que é ajustada no modo manual. A eficiência dos modelos de rotores é de 75 a 90%, o risco de formação de gelo é mínimo. O último é devido ao fato de que a maior parte da umidade é retida no tambor, e então evapora. As desvantagens incluem a complexidade de manutenção, alta carga de ruído, que é devido à presença de mecanismos móveis, bem como o tamanho do dispositivo, a incapacidade de instalar na parede e a probabilidade de odores e poeira durante a operação.

• Modelos de câmara Eles consistem em duas câmaras, entre as quais há um amortecedor comum. Após o aquecimento, ele começa a girar e passar ar frio para a câmara quente.Então o ar aquecido entra no quarto, o amortecedor se fecha e o processo se repete novamente. No entanto, o trocador de calor de câmara não recebeu grande popularidade. Isso se deve ao fato de que a aba não é capaz de garantir o aperto completo das câmaras, de modo que o fluxo de ar é misturado.

• Modelos tubulares consistem em um grande número de tubos que contêm freon. No processo de aquecimento a partir dos fluxos de saída, o gás sobe para as seções superiores dos tubos e aquece os fluxos de entrada. Depois que o calor é liberado, o freon assume uma forma líquida e flui para as partes inferiores dos tubos. As vantagens dos trocadores de calor tubulares incluem uma eficiência suficientemente alta, chegando a 70%, a ausência de partes móveis, a ausência de zumbido durante a operação, tamanho pequeno e longa vida útil. As desvantagens são o grande peso dos modelos, devido à presença de tubos metálicos no design.

• Modelos com refrigerante intermediário consistem em duas condutas separadas que passam através de um permutador de calor cheio de solução de água-glicol. Como resultado da passagem através do nó de calor, o ar de exaustão libera calor para o refrigerante, e isso, por sua vez, aquece o fluxo de entrada.As vantagens do modelo incluem a sua durabilidade, devido à ausência de partes móveis, e entre as desvantagens nota-se a baixa eficiência, atingindo apenas 60%, e uma predisposição à formação de condensado.

Devido à grande variedade de trocadores de calor apresentados aos consumidores, não é difícil escolher o modelo desejado. Além disso, cada tipo de dispositivo tem sua própria especialização estreita e local de instalação recomendado. Então, ao comprar um aparelho para um apartamento ou uma casa particular, é melhor escolher um modelo lamelar clássico com placas de alumínio. Tais dispositivos não requerem manutenção, não exigem manutenção regular e são caracterizados por uma longa vida útil.

Este modelo é perfeito para uso em um prédio de apartamentos. Isso se deve ao baixo nível de ruído durante a operação e ao tamanho compacto. Modelos de tipo tubular também provaram ser uma boa idéia para uso privado: eles são pequenos e não zumbem. Contudo, o custo de tais permutadores de calor excede ligeiramente o custo dos produtos de chapa, pelo que a escolha do dispositivo depende das possibilidades financeiras e das preferências pessoais dos proprietários.

Ao escolher um modelo para uma oficina de produção, um depósito para não-alimentos ou um estacionamento subterrâneo, você deve se concentrar em aparelhos rotativos. Tais dispositivos possuem alta potência e alto desempenho, sendo um dos principais critérios para o trabalho em grandes áreas. Os recuperadores com refrigerante intermediário também provaram a si mesmos, mas por causa de sua baixa eficiência, eles não são tão populares quanto os conjuntos de bateria.

Para não se confundir com a escolha do trocador de calor, é necessário calcular a eficiência e a eficiência do dispositivo. Para calcular a eficiência, use a seguinte fórmula: K = (Tn - Tn) / (Tv - Tn), onde Tp indica a temperatura do fluxo de entrada, Tn - a temperatura externa e Tv - a temperatura ambiente. Em seguida, você precisa comparar seu valor com o maior indicador possível de eficiência do dispositivo adquirido.Geralmente esse valor é indicado no certificado técnico do modelo ou em outra documentação anexa. No entanto, ao comparar a eficiência desejada e a indicada no passaporte, deve-se lembrar que, de fato, esse coeficiente será um pouco menor do que o indicado no documento.

Conhecendo a eficiência de um modelo específico, você pode calcular sua eficácia. Isso pode ser feito de acordo com a seguinte fórmula: E (W) = 0.36xPxKx (TV - Tn), onde P será o fluxo de ar e medido em m3 / h. Depois que todos os cálculos foram feitos, os custos de compra do trocador de calor devem ser comparados com sua eficiência, convertidos em um equivalente de caixa. Se a compra justificar-se, o dispositivo pode ser comprado com segurança. Caso contrário, você deve considerar métodos alternativos de aquecimento do ar de entrada ou instalar vários dispositivos mais simples.

Ao projetar o dispositivo, deve-se ter em mente que os dispositivos de contracorrente têm a maior eficiência de troca de calor. Eles são seguidos por precisão cruzada e dutos de ar unidirecionais estão localizados no último lugar. Além disso, quão intensa será a troca de calor depende diretamente da qualidade do material,a espessura das paredes divisórias, bem como por quanto tempo as massas de ar estarão dentro do dispositivo.

Montagem e instalação da unidade de recuperação podem ser realizadas de forma independente. O tipo mais simples de dispositivo caseiro é um trocador de calor coaxial. Para sua fabricação, pegue um tubo plástico de dois metros para seção de esgoto de 16 cm e corrugação de ar de alumínio com um comprimento de 4 m, cujo diâmetro deve ser de 100 mm. Nas extremidades de um tubo grande, use adaptadores, divisores, com os quais o dispositivo se conectará ao duto, e o interior da corrugação, torcendo-o em espiral. O permutador de calor é ligado ao sistema de ventilação de tal forma que o ar quente penetra através da ondulação e o ar frio atravessa o tubo de plástico.

Como resultado desse projeto, a mistura de fluxos não ocorre e o ar externo tem tempo para se aquecer, movendo-se dentro do tubo. Para melhorar o desempenho do dispositivo, você pode combiná-lo com um trocador de calor de aterramento. No processo de teste, um trocador de calor fornece bons resultados. Assim, com uma temperatura exterior de -7 graus e uma temperatura interna de 24 graus,o desempenho do instrumento foi de cerca de 270 metros cúbicos por hora, e a temperatura do ar de entrada correspondeu a 19 graus. O custo médio de um modelo caseiro é de 5 mil rublos.

Com produção e instalação independentes do trocador de calor, deve-se lembrar que quanto maior o trocador de calor, maior será a eficiência da instalação. Portanto, artesãos experientes recomendam a coleta de um trocador de calor de quatro segmentos de 2 m cada, após a realização de isolamento térmico preliminar de todos os tubos. O problema do dreno de condensado pode ser resolvido instalando um encaixe para drenar a água, e o próprio dispositivo deve ser colocado ligeiramente inclinado.

Em geral, os consumidores falam muito bem dos recuperadores. Há um aquecimento eficaz do ar que entra e a capacidade de economizar significativamente nas contas de eletricidade. Das desvantagens, note-se o alto custo dos dispositivos, a formação de gelo de condensado e ruído ao operar alguns modelos.

Para aprender a instalar a ventilação de ar forçado com suas próprias mãos, veja o vídeo a seguir.