Rekuperátory vzduchu. Typy a princip činnosti | Rekuperátor pro ventilační jednotky

Při navrhování systémů vytápění a větrání obytných a veřejných budov je důležité zajistit jejich vysokou energetickou účinnost a hospodárnost. Jedním z řešení v rámci projektu větrání domu je využití rekuperační technologie, která umožňuje racionální využití tepelné energie.

Podstata procesu obnovy

Rekuperace v topných systémech je založena na principu recyklace tepelné energie odpadního vzduchu. Funguje to takto:

• Teplý vzduch z místnosti vstupuje do rekuperátoru a předává teplo do výměníku.
• Studený přívodní vzduch z ulice prochází výměníkem tepla a je ohříván.
• Teplo odcházejícího vzduchu se rekuperuje k ohřevu přiváděného vzduchu.
• To umožňuje snížit náklady na energii na ohřev přiváděného vzduchu.

Rekuperátory využívají různé systémy výměny tepla a jsou instalovány ve vzduchotechnických jednotkách.

Jaké vybavení je potřeba k organizaci rekuperace tepla v domě?

• Rekuperátor je zařízení pro zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu a jeho předávání vzduchu přiváděnému.
• Přívodní a odtahové větrání se vzduchotechnickým systémem pro zajištění cirkulace proudění vzduchu přes rekuperátor.
• Automatizace pro řízení provozu rekuperačního systému v závislosti na venkovních a vnitřních teplotách.
• Snímače teploty přiváděného a odváděného vzduchu pro správnou funkci automatizačního systému.
• Motorizované vzduchové ventily na vzduchových kanálech pro regulaci průtoku vzduchu.
• Ventilátory pro vytvoření požadovaného přívodu a odvodu vzduchu přes rekuperátor.
• Filtry na čištění vzduchu instalované před a za rekuperátorem.
• Tlumiče pro snížení hluku z ventilátorů.
• Systém distribuce vzduchu s nastavitelnými difuzory nebo anemostaty.
• Automatizace vytápění pro integraci se systémem rekuperace.

Typy rekuperátorů tepla

• Lamela se skládá z žebrovaných kovových nebo plastových desek. K výměně tepla dochází při protiproudém pohybu vzduchu mezi deskami. Účinnost až 50-60%. Kompaktní velikost, snadná instalace.
• Rotační rekuperátor má rotační blok se speciální tryskou. Při otáčení přichází tryska střídavě do kontaktu s teplým a studeným vzduchem. Efektivní, ale vyžaduje pravidelnou údržbu.
• Regenerační výměník tepla akumuluje teplo v keramickém tepelném akumulátoru a následně ho uvolňuje do vzduchu. Vysoce účinná, odolná, ale drahá zařízení.
• Tepelné trubky přenášejí teplo díky pracovní kapalině, která cirkuluje uvnitř. Jsou jednoduché a spolehlivé, ale mají nízkou spotřebu a vyžadují velkou teplosměnnou plochu.
• Rekuperátory tepelného čerpadla využívají tepelné čerpadlo k přenosu tepla z odpadního vzduchu do vzduchu přiváděného. Vysoce účinné, umožňují ohřát vzduch až na +40 °C.
• Ohřívače vzduchu ohřívají vzduch pomocí vodního nebo elektrického ohřívače. Nejsou to rekuperátory, ale často pracují ve dvojicích pro přitápění.

Kritéria pro výběr rekuperátoru pro soukromý dům

Jedním z nejdůležitějších kritérií výběru je výkon rekuperátoru. Doporučuje se volit rekuperátor s výkonem 300 až 600 metrů krychlových za hodinu. To zajistí optimální větrání pro dům o velikosti cca 100-200 metrů čtverečních.

Účinnost ukazuje, jak efektivně rekuperátor využívá odpadní tepelnou energii. Doporučuje se volit rekuperátory s účinností minimálně 80 %. Vysoká účinnost znamená efektivnější využití energie a nižší náklady na vytápění.

Rekuperátory se dodávají v různých velikostech a mohou být navrženy pro různé typy instalace: nástěnná, stropní nebo podlahová. Je důležité vybrat takový výměník tepla, který nejlépe odpovídá architektuře vašeho domova a zajišťuje optimální distribuci vzduchu. Rozměry rekuperátoru se mohou lišit od 50 cm do 150 cm na výšku a šířku.

Rekuperační jednotky mohou být při provozu hlučné. Doporučuje se volit rekuperátor s hlučností maximálně 40 dB. Někteří výrobci nabízejí rekuperátory se speciální zvukově izolační vrstvou, která snižuje hlučnost až o 20 dB.

Dobrý rekuperátor musí být vybaven účinným systémem filtrace vzduchu. Doporučuje se volit rekuperátory s filtry třídy F7 nebo vyšší, které propustí méně než 10 % nečistot. Pozor na četnost výměny filtru, obvykle se tak děje přibližně jednou za 6-12 měsíců.

Mnoho rekuperátorů tepla je vybaveno moderními řídicími systémy, které umožňují sledovat a upravovat provozní parametry rekuperátoru. Doporučuje se volit výměníky s inteligentním ovládáním, které automaticky upravují provozní rychlost v závislosti na úrovni vlhkosti a kvalitě vzduchu v místnosti. Některé modely mají senzory CO2, které upravují rychlost ventilace v závislosti na koncentraci oxidu uhličitého.

Při výběru rekuperátoru věnujte pozornost délce záruční doby, která se může pohybovat od 2 do 5 let. Informujte se také o dostupnosti autorizovaných servisních středisek a dostupnosti náhradních dílů pro rekuperátory této značky.

Výměníky tepla s třídou energetické účinnosti A nebo vyšší jsou energeticky účinnější a pomohou snížit náklady na vytápění vašeho domu. Informace o třídě energetické účinnosti naleznete v technické specifikaci rekuperátoru.

Výhody větrání s rekuperací tepla

• Zvýšený komfort. Rekuperace tepla pomáhá udržovat stabilní vnitřní teploty a kvalitu vzduchu. Díky větrání s rekuperací tepla se čerstvý vzduch vstupující do místnosti předehřívá, což zabraňuje nepohodlí v důsledku náhlých teplotních změn. Systém také pomáhá zlepšovat kvalitu vnitřního vzduchu tím, že filtruje prach, znečišťující látky a alergeny, což je důležité zejména pro lidi s alergickými reakcemi nebo dýchacími problémy.
• Snížení nákladů na vytápění a klimatizaci. Ukládáním a redistribucí tepla v budově pomáhá systém rekuperace tepla snižovat spotřebu energie, což má za následek nižší provozní náklady.
• Ekologicky kompatibilní. Rekuperace tepla umožňuje snížit emise skleníkových plynů do životního prostředí, protože se snižuje spotřeba fosilních paliv na vytápění (břidlice, ropné produkty, plyn atd.).

U nás si můžete objednat dodávku větrání pro váš dům se systémem rekuperace tepla.

S rozvojem energeticky úsporných technologií na trhu ventilačních a klimatizačních systémů se staly obzvláště oblíbené rekuperátory vzduchu – zařízení pro přenos tepelné energie z odpadního vzduchu do vzduchu přiváděného. V tomto článku si povíme o principu činnosti, typech a konstrukci rekuperátorů, jejich výhodách a nevýhodách a kritériích výběru.

Co je to rekuperátor a jaké jsou jeho funkce?

Rekuperátor je zařízení, které je určeno k přenosu tepelné energie z odpadního vzduchu na přiváděný vzduch přiváděný do místnosti. Tepelnou energií se v tomto případě rozumí jak tepelná, tak chladicí energie, to znamená, že odváděný vzduch může předávat jak své teplo, tak chlad přiváděnému vzduchu, respektive jej ohřívat nebo chladit.

Hlavní funkcí rekuperátoru je získávání užitečné energie ze vzduchu odváděného z místnosti. Tuto funkci doplňuje podmínka: proudy by se neměly mísit, to znamená, že přiváděný vzduch by neměl být alespoň výrazně kontaminován odpadním vzduchem. Ve ventilačních a klimatizačních systémech je taková výroba energie důležitá jak v zimě, tak v létě.

V zimním období je úkolem rekuperátoru zajistit „bezplatný“ ohřev přiváděného vzduchu na úkor vzduchu odváděného. K tomu je proud studeného vzduchu z ulice a proud teplého odpadního vzduchu z místnosti přiváděn do výměníku tepla, kde odpadní vzduch ohřívá přiváděný vzduch. Vzhledem k tomu, že odpadní vzduch by byl stále odváděn na ulici, můžeme říci, že toto vytápění probíhá „zdarma“.

U větrací jednotky takové vytápění umožňuje výrazné úspory energie elektrického nebo vodního ohřívače. Předpokládejme, že teplota vzduchu přiváděného do místnosti v zimě by měla být +18 °C, venkovní teplota -26 °C. Výkon ohřívače v systému bez rekuperátoru by se tedy měl vypočítat na základě vytápění na 18-(26)=44°C.

Při použití rekuperátoru lze přívodní vzduch ohřát odváděným vzduchem např. na teplotu +10 °C. V tomto případě by měl být výkon ohřívače vypočten na základě ohřevu pouze o 18-10 = 8 °C. Vzhledem k tomu, že výkon ohřívače je přímo úměrný rozdílu teplot, rekuperátor by ušetřil (44-8)100/44 = 82% výkonu větrací jednotky.

Typy, konstrukce a princip činnosti rekuperátorů

Bez ohledu na typ je rekuperátor v podstatě výměník tepla. Může se jednat o jeden výměník tepla, ve kterém si přiváděný a odváděný vzduch vyměňují teplo přes tenké stěny, nebo o dva výměníky tepla. Ve druhém případě v prvním výměníku tepla odevzdává odpadní vzduch své teplo nějakému mezilehlému chladivu a ve druhém výměníku tepla toto mezilehlé chladivo odevzdává své teplo přiváděnému vzduchu.

Zdůrazněme hlavní typy rekuperátorů a zvažte každý z nich samostatně:

• Rotační rekuperátor
• Deskový křížový rekuperátor
• Rekuperátor s mezichladicí kapalinou
• Komorový rekuperátor
• Freonový rekuperátor

Rotační rekuperátor

Rotační výměníky tepla DANTEX mají jedny z nejvyšších stupňů účinnosti na trhu. Představují velké kolo (rotor), jehož osa otáčení se shoduje s liniemi pohybu vzduchu a je umístěno mezi proudy tak, že polovina rotoru je v zóně odpadního vzduchu a druhá polovina je v zóně přiváděného vzduchu.

Rotor není pevný a jedná se o sadu vzájemně propojených desek. Vzduch může volně procházet mezi deskami, doslova rotorem.

Rotační rekuperátor

Pomalým otáčením se některá část rotoru nejprve dostane do kontaktu s odpadním vzduchem, který jej ohřeje. Po nějaké době se tato část rotoru přesune do zóny přiváděného vzduchu, kde jej ohřívá a uvolňuje dříve naakumulované teplo. Ihned poté opět přechází do zóny odpadního vzduchu a ohřívá se. Cyklus je dokončen.

Při přechodu ze zóny odpadního vzduchu do zóny přiváděného vzduchu a zpět nese rotor mezi deskami s sebou určité množství vzduchu, to znamená, že je pozorováno míchání proudů. V praxi je však směšování proudů v rotačních výměnících tepla DANTEX tak malé, že se obvykle zanedbává (asi 5 %).

Deskový křížový rekuperátor

Dalším typem rekuperátoru určeným pro použití v monoblokových vzduchotechnických jednotkách je křížový rekuperátor na bázi deskového výměníku tepla.

Na rozdíl od rotačních nemají tato zařízení žádné pohyblivé části. Jedná se o deskový výměník tepla, jehož kanály se pohybují proudy přiváděného a odváděného vzduchu. Tyto kanály se střídají. Každý proud odpadního vzduchu stěnami je tedy v kontaktu se dvěma proudy přiváděného vzduchu a každý proud přiváděného vzduchu je v kontaktu se dvěma proudy odpadního vzduchu.

Vzduchotechnické jednotky s deskovými rekuperátory

DANTEX cross flow rekuperátory jsou navrženy tak, aby maximalizovaly kontaktní plochu mezi proudy. Právě to vysvětluje vysokou účinnost výměny tepla a v důsledku toho vysokou účinnost zpětného získávání tepla (až 70 %).

Větrací jednotky DANTEX využívají kromě klasických cross-flow také šestihranné výměníky tepla. Jsou to směsi křížových a protiproudých výměníků tepla. Protiproudná zařízení mají vyšší účinnost, takže tato symbióza je výhodná a účinnost obnovy se zvyšuje na 77 %.

Šestihranné deskové výměníky tepla ve vzduchotechnických jednotkách

Rekuperátor s mezichladicí kapalinou

Třetím typem rekuperátoru jsou zařízení s mezichladicí kapalinou. Takové instalace mají dvě klíčové výhody. Za prvé umožňují implementovat principy rekuperace pro samostatné a dokonce vzdálené napájecí a odsávací jednotky. Za druhé mohou doplňovat stávající ventilační systémy, které zpočátku nezahrnovaly rekuperaci tepla.

Rekuperátor s mezilehlým chladivem se tedy skládá ze dvou výměníků tepla instalovaných v přívodním a výfukovém ventilačním systému, které jsou připojeny potrubím k chladicí kapalině.

Rekuperátor s mezichladicí kapalinou

Rekuperátor s mezichladicí kapalinou

V zimě odpadní vzduch ohřívá chladicí kapalinu. Poté je pomocí čerpadla čerpán do výměníku vzduchotechnické jednotky, kde odevzdává své teplo a ohřívá přiváděný vzduch. Poté je opět odeslán do výměníku tepla výfukové jednotky.

Vzdálenost, na kterou se může chladicí kapalina pohybovat, je prakticky neomezená, takže ventilační jednotky mohou být umístěny ve značné vzdálenosti od sebe, například jedna v suterénu budovy a druhá na střeše. Nezapomeňte, že zvýšení trasy chladicí kapaliny vyžaduje instalaci výkonnějšího čerpadla, zvyšuje náklady na potrubí a jejich instalaci a také zvyšuje tepelné ztráty. Nadměrné zvýšení trasy tedy vede ke zvýšení nákladů na systém a snížení jeho účinnosti. V rámci budovy jsou však takové systémy poměrně rozšířené a platí se samy za sebe.

Komorový rekuperátor

U komorových rekuperátorů hraje roli teplosměnné plochy stěna komory. Pomocí speciální klapky se nastavuje trajektorie odváděného vzduchu tak, aby procházel jednou polovinou komory a ohříval ji a druhou polovinou komory procházel přiváděný vzduch.

Brzy se klapka otočí a nyní přívodní vzduch prochází první (ohřívanou) polovinou komory, díky čemuž se ohřívá. Odpadní vzduch prochází druhou (chlazenou) polovinou komory a ohřívá ji. Poté se klapka vrátí do své předchozí polohy a procesy se opakují.

Freonový rekuperátor

U freonových rekuperátorů se uplatňují dva fyzikální jevy najednou – změna stavu agregace látky a skutečnost, že kapalina má vyšší hustotu než pára, v důsledku čehož kapalina vždy končí ve spodní části. kontejneru. Podívejme se na tyto jevy podrobněji.

Ve freonovém rekuperátoru jsou mezi proudy odpadního a přiváděného vzduchu umístěny prstencové trubky s chladivem. Proud odpadního vzduchu by měl být vždy nižší než přívod vzduchu a měl by být v kontaktu se spodní částí trubek. Hromadí se v nich kapalné chladivo, které odebírá teplo odváděnému vzduchu, vyvařuje se a stoupá vzhůru do zóny přiváděného vzduchu. Tam odevzdává své teplo, kondenzuje a padá dolů.

Freonový rekuperátor

Účinnost rekuperátoru

Nejdůležitější vlastností rekuperátoru je jeho účinnost. Ukazuje, jak moc byl rekuperátor schopen ohřát přiváděný vzduch vzhledem k ideální možnosti. Za ideální možnost se považuje případ, kdy je přiváděný vzduch ohříván na teplotu odváděného vzduchu. V praxi je tato možnost nedosažitelná a dochází k ohřevu na určitou meziteplotu Tp. Vzorec účinnosti je následující:

• TP – teplota přiváděného vzduchu za rekuperátorem, °C,
• ТН – teplota venkovního vzduchu (přiváděný vzduch do rekuperátoru), °С,
• TV – teplota odváděného vzduchu do rekuperátoru, °C.

Tento vzorec zohledňuje změnu citelného tepla v proudění vzduchu. Může se však měnit i relativní vlhkost proudění a pak je lepší sáhnout po výpočtu účinnosti rekuperátoru na základě celkového tepla. Vzorec je podobný vzhledu jako předchozí, ale je založen na entalpiích proudění vzduchu:

• IP – entalpie přiváděného vzduchu za rekuperátorem, °C,
• IN – entalpie venkovního vzduchu (přívod vzduchu do rekuperátoru), °C,
• IB – entalpie odpadního vzduchu do rekuperátoru, °C.

První vzorec umožňuje rychle posoudit účinnost obnovy. Pro přesnější výsledky použijte druhý vzorec.

Výhody a nevýhody různých typů rekuperátorů

Výhoda rekuperátorů je zřejmá – umožňují výrazně ušetřit za ohřev přiváděného vzduchu v zimě a chlazení přiváděného vzduchu v létě.

Mezi nevýhody rekuperátorů patří:

• Vytvářejí dodatečný aerodynamický odpor v síti. Jako každý jiný prvek ve ventilační síti mají výměníky tepla určitý odpor, který je třeba vzít v úvahu při výběru ventilátoru. Tento odpor však není vysoký (obvykle ne více než 100 Pa) a nevede k výraznému zvýšení výkonu ventilátoru.
• Rekuperátory zvyšují jak cenu větrací jednotky, tak náklady na její údržbu. Jako každé jiné řešení zaměřené na zvýšení energetické účinnosti systému i rekuperátory stojí nějaké peníze a vyžadují pravidelnou údržbu. Zkušenosti však opakovaně prokázaly, že náklady na rekuperaci tepla jsou mnohem nižší než získané přínosy.
• Rotační, komorové a v mnohem menší míře deskové rekuperátory mají jednu nevýhodu, která může být u některých zařízení kritická – jsou v nich možné netěsnosti proudění vzduchu. V tomto případě je nebezpečím proudění odpadního vzduchu do vzduchu přiváděného. Takové úniky jsou nežádoucí ve ventilačních systémech čistých prostor a nejsou přijatelné například na infekčních odděleních nemocnic a operačních sálech. Důvodem je nebezpečí virů, které se dostaly do digestoře z kterékoli místnosti proudící do proudu přiváděného vzduchu s následným šířením do všech místností zařízení. V důsledku toho se v takových zařízeních používají rekuperátory s mezichladicí kapalinou nebo rekuperátory freonů.
• Rekuperátory zvětšují rozměry větrací jednotky. To se týká především deskových rekuperátorů, protože se jedná o výměníky tepla vzduch-vzduch a jsou poměrně velké. Kromě toho to platí pro rekuperátory s mezichladicí kapalinou kvůli přítomnosti dvou samostatných výměníků tepla, dvou potrubních vedení a potrubních jednotek v blízkosti každého z výměníků tepla.

Výběr typu rekuperátoru

Při výběru typu rekuperátoru je třeba vzít v úvahu několik faktorů:

• Možnost kombinace napájecí a odsávací jednotky v jednom pouzdře
• Instalační rozměry
• Požadovaná účinnost
• Možnost malých úniků
• Cena

V minulých letech byly hojně využívány rekuperátory s mezichladicí kapalinou. Dnes jsou stále častěji nahrazovány rotačními. V malých vzduchotechnických jednotkách (do bytu, na chatu nebo do malé kanceláře či obchodu) se používají deskové křížové rekuperátory. Konečně, v zařízeních, kde není přípustné proudění odpadního vzduchu do přívodní zóny, by měly být upřednostněny rekuperátory s mezichladicí kapalinou nebo freonové rekuperátory.

Mít dotaz? Zeptejte se na to odborníka!

• Jméno Email Předmět
• Otázka Kliknutím na tlačítko “Odeslat” dávám souhlas se zpracováním mých osobních údajů a přijímám podmínky “Souhlas se zpracováním osobních údajů Uživatelů”