يؤدي تناول الهواء النقي في الفترة الباردة إلى الحاجة إلى التدفئة لضمان المناخ المحلي الصحيح للمباني. لتقليل تكلفة الكهرباء يمكن استخدام التهوية والتهوية العادم مع استرداد الحرارة.
إن فهم مبادئ عملها سيقلل إلى أقصى حد من فقدان الحرارة مع الحفاظ على حجم كاف من الهواء المستبدل. دعونا نحاول معرفة ذلك.
توفير الطاقة في أنظمة التهوية
في فترة الخريف والربيع عندما تكون التهوية مشكلة كبيرة ، يكون الفرق الكبير في درجة الحرارة بين الهواء الداخل والهواء. يندفع التيار البارد إلى أسفل ويخلق مناخًا محليًا غير مواتٍ في المنازل والمكاتب وفي مكان العمل أو تدرج درجة حرارة رأسي غير مقبول في المستودع.
الحل المشترك للمشكلة هو الاندماج في تهوية الإمداد لسخان الهواء ، حيث يتم تسخين التدفق. يتطلب مثل هذا النظام استهلاك الطاقة ، بينما تؤدي كمية كبيرة من الهواء الدافئ الخارج إلى فقدان كبير للحرارة.
الخروج إلى الخارج مع البخار المكثف هو مؤشر لفقدان حرارة كبير ، والذي يمكن استخدامه لتسخين التيار الوارد
إذا كانت قنوات السحب و هواء العادم في مكان قريب ، فمن الممكن نقل حرارة التيار الصادر جزئيًا إلى الوارد. سيؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الطاقة للسخان أو التخلي عنه تمامًا. ويسمى جهاز لتوفير التبادل الحراري بين تدفقات غازات درجة الحرارة المختلفة بجهاز الاسترداد.
في الموسم الدافئ ، عندما تكون درجة الحرارة الخارجية أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة ، يمكن استخدام جهاز الاسترداد لتبريد التيار الوارد.
وحدة وحدة مع استرداد
الهيكل الداخلي لنظام تهوية الإمداد والعادم مع جهاز استرداد متكامل بسيط للغاية ، لذلك يمكن شراؤها وتركيبها بشكل مستقل. في حالة صعوبة التجميع أو التجميع الذاتي ، يمكنك شراء حلول جاهزة في شكل أحادي الكتلة أو هياكل جاهزة فردية حسب الطلب.
يمكن استكمال التصميم النموذجي لجهاز نظام تهوية العرض والعادم مع جهاز استرداد يقع في مبيت واحد بعقد أخرى وفقًا لتقدير المستخدم
العناصر الرئيسية ومعلماتها
عادة ما تكون الحالة مع عزل الحرارة والضوضاء من صفائح الفولاذ. في حالة التثبيت على الحائط ، يجب أن يتحمل الضغط الذي يحدث عند فتح فتحات حول الوحدة ، وكذلك منع الاهتزاز من المراوح.
في حالة المدخول الموزع وتدفق الهواء عبر غرف مختلفة ، يتم توصيل نظام مجاري الهواء بالإسكان. وهي مجهزة بصمامات ومخمدات لتوزيع التدفقات.
في حالة عدم وجود مجاري الهواء ، يتم تركيب شواية أو ناشر على مخرج هواء الإمداد من جانب الغرفة لتوزيع تدفق الهواء. يتم تركيب شبكة سحب هواء خارجية على فتحة الدخول من الشارع لمنع الطيور والحشرات الكبيرة والقمامة من دخول نظام التهوية.
يتم توفير حركة الهواء بواسطة اثنين من المراوح المحورية أو الطاردة المركزية. في وجود جهاز الاسترداد ، من المستحيل دوران الهواء الطبيعي بكميات كافية بسبب السحب الديناميكي الهوائي الناتج عن هذه الوحدة.
ينطوي وجود جهاز الاسترداد على تركيب مرشحات دقيقة في مدخل كلا التدفقين. هذا ضروري لتقليل انسداد الغبار والدهون في القنوات الرقيقة للمبادل الحراري. خلاف ذلك ، من أجل الأداء الكامل للنظام يجب أن يزيد من تواتر الصيانة الوقائية.
يجب تغيير المرشحات الدقيقة أو تنظيفها بشكل دوري. خلاف ذلك ، سوف تؤدي زيادة مقاومة تدفق الهواء إلى كسر المراوح.
يشغل واحد أو أكثر من أجهزة الاسترداد الحجم الرئيسي لجهاز الإمداد والعادم. يتم تركيبها في وسط الهيكل.
في حالة الصقيع الشديد النموذجي للمنطقة وعدم كفاية المبادل الحراري ، يمكن تثبيت سخان الهواء بشكل إضافي لتسخين الهواء الخارجي. أيضًا ، إذا لزم الأمر ، يتم تركيب جهاز ترطيب ومؤين وأجهزة أخرى لإنشاء مناخ محلي موات في الغرفة.
تشمل الموديلات الحديثة وحدة تحكم إلكترونية. التعديلات المتطورة لها وظائف لبرمجة أوضاع التشغيل اعتمادًا على المعلمات المادية للهواء. تتميز الألواح الخارجية بمظهر جذاب ، حيث يمكن دمجها جيدًا في أي غرفة داخلية.
حل مشكلة التكثيف
يخلق تبريد الهواء القادم من الغرفة المتطلبات الأساسية لتصريف الرطوبة وتكوين المكثفات. في حالة ارتفاع معدل التدفق ، ليس لدى معظمها وقت للتراكم في جهاز الاسترداد ويخرج. مع حركة الهواء البطيئة ، يبقى جزء كبير من الماء داخل الجهاز. لذلك ، من الضروري ضمان جمع الرطوبة وسحبها خارج غلاف نظام الإمداد والعادم.
جهاز أولي لجمع المكثفات وإزالتها هو مقلاة تقع أسفل جهاز الاسترجاع مع منحدر نحو فتحة التصريف
يتم إنتاج استنتاج الرطوبة في حاوية مغلقة. يتم وضعها فقط في الداخل لتجنب تجميد قنوات التدفق عند درجات حرارة دون الصفر. لا توجد خوارزمية موثوقة لحساب حجم المياه التي يتم الحصول عليها عند استخدام الأنظمة مع جهاز الاسترداد ، لذلك يتم تحديدها تجريبيًا.
إن إعادة استخدام المكثفات لترطيب الهواء أمر غير مرغوب فيه ، حيث أن الماء يمتص العديد من الملوثات ، مثل العرق البشري ، والروائح ، وما إلى ذلك.
قلل بشكل كبير كمية المكثفات وتجنب المشاكل المرتبطة بمظهرها من خلال تنظيم نظام عادم منفصل عن الحمام والمطبخ. في هذه الغرف يكون للهواء أعلى نسبة رطوبة. إذا كان هناك العديد من أنظمة العادم ، فيجب الحد من تبادل الهواء بين المناطق التقنية والسكنية عن طريق تثبيت صمامات الفحص.
في حالة تبريد تدفق الهواء الصادر إلى درجات حرارة سلبية داخل جهاز الاسترداد ، يتحول المكثف إلى ثلج ، مما يؤدي إلى انخفاض في المقطع العرضي الحي للتدفق ، ونتيجة لذلك ، انخفاض في الحجم أو التوقف الكامل للتهوية.
من أجل إزالة الصقيع الدورية أو لمرة واحدة من جهاز الاسترداد ، يتم تثبيت تجاوز - قناة تجاوز لحركة هواء الإمداد. عندما يتم تخطي التدفق عن طريق الجهاز ، يتوقف نقل الحرارة ، يسخن المبادل الحراري ويصبح الثلج سائلاً. يتدفق الماء إلى خزان تجميع المكثفات أو يتبخر إلى الخارج.
مبدأ جهاز الالتفافية بسيط ، لذلك ، إذا كان هناك خطر من تكوين الثلج ، فمن المستحسن توفير مثل هذا الحل ، لأن تسخين المبادل الحراري بطرق أخرى معقد ويستغرق وقتًا طويلاً
عندما يمر التدفق من خلال الالتفافية ، لا يوجد تسخين لهواء الإمداد من خلال جهاز الاسترداد. لذلك ، عند تنشيط هذا الوضع ، يجب عليك تشغيل سخان الهواء تلقائيًا.
ميزات أنواع مختلفة من أجهزة الاسترداد
هناك العديد من الخيارات الهيكلية المختلفة لتنفيذ نقل الحرارة بين تيارات الهواء الباردة والسخونة. لكل منهم ميزاته المميزة التي تحدد الغرض الرئيسي لكل نوع من أجهزة الاسترداد.
لوحة مبادل حراري للتدفق
يعتمد تصميم المبادل الحراري للألواح على ألواح رقيقة الجدران متصلة بالتناوب بطريقة تتناوب فيها الممر بينها بتدفقات حرارة مختلفة بزاوية 90 درجة. أحد تعديلات هذا النموذج هو جهاز بقنوات ذات زعانف للممر الجوي. لديها معامل نقل حرارة أعلى.
يتم تحقيق الممر البديل لتدفق الهواء الدافئ والبارد من خلال الألواح من خلال ثني حواف الألواح ومركبات الختم مع راتنجات البوليستر
يمكن تصنيع لوحات نقل الحرارة من مواد مختلفة:
- سبائك النحاس والنحاس والألومنيوم لديها موصلية حرارية جيدة وغير قابلة للصدأ.
- البلاستيك المصنوع من مادة البوليمر مسعور مع ارتفاع معامل التوصيل الحراري خفيف الوزن ؛
- يسمح السليلوز الماص للمكثفات باختراق اللوحة والعودة إلى الغرفة.
العيب هو إمكانية التكثيف في درجات حرارة منخفضة. نظرًا للمسافة الصغيرة بين الألواح ، تزيد الرطوبة أو الثلج بشكل كبير من السحب الديناميكي الهوائي. في حالة التجميد ، من الضروري إيقاف تدفق الهواء الوارد لتدفئة الألواح.
مزايا جهاز استرداد الصفائح هي كما يلي:
- تكلفة منخفضة؛
- عمر خدمة طويل
- فترة طويلة بين الصيانة الوقائية وبساطتها ؛
- الأبعاد والوزن الصغير.
هذا النوع من أجهزة الاسترداد هو الأكثر شيوعًا في المباني السكنية والمكاتب. يتم استخدامه أيضًا في بعض العمليات التكنولوجية ، على سبيل المثال ، لتحسين احتراق الوقود أثناء تشغيل الأفران.
طبل أو نوع دوار
يعتمد مبدأ تشغيل المبادل الحراري الدوار على دوران المبادل الحراري ، الذي يوجد داخله طبقات من المعدن المموج بسعة حرارة عالية. نتيجة للتفاعل مع النفايات السائلة ، يتم تسخين قطاع الأسطوانة ، مما يؤدي لاحقًا إلى إطلاق الحرارة إلى الهواء الداخل.
المبادل الحراري للشبكات الدقيقة للمبادل الحراري الدوار عرضة للانسداد ، لذلك ، من الضروري بشكل خاص الانتباه إلى التشغيل عالي الجودة للمرشحات الدقيقة
مزايا أجهزة الاسترداد الدوارة هي كما يلي:
- كفاءة عالية إلى حد ما بالمقارنة مع الأنواع المتنافسة ؛
- عودة كمية كبيرة من الرطوبة التي تبقى في شكل مكثف على الأسطوانة وتبخر عند ملامسة الهواء الجاف الوارد.
يستخدم هذا النوع من أجهزة الاسترداد بشكل أقل شيوعًا للمباني السكنية ذات التهوية السكنية أو المنزلية. غالبًا ما يتم استخدامه في غرف المرجل الكبيرة لإعادة الحرارة إلى الأفران أو للمنشآت الصناعية أو التجزئة الكبيرة.
ومع ذلك ، فإن هذا النوع من الأجهزة له عيوب كبيرة:
- هيكل معقد نسبيًا مع أجزاء متحركة ، بما في ذلك المحرك الكهربائي والأسطوانة ومحرك الحزام ، الأمر الذي يتطلب صيانة مستمرة ؛
- زيادة مستوى الضوضاء.
في بعض الأحيان بالنسبة للأجهزة من هذا النوع ، يمكن العثور على مصطلح "مبادل حراري متجدد" ، وهو أكثر صحة من "جهاز الاسترداد". والحقيقة هي أن جزءًا صغيرًا من هواء العادم يتدفق مرة أخرى بسبب الملاءمة الفضفاضة للأسطوانة لجسم الهيكل.
هذا يفرض قيودًا إضافية على إمكانية استخدام أجهزة من هذا النوع. على سبيل المثال ، لا يمكن استخدام الهواء الملوث من مواقد التدفئة كحامل حراري.
أنبوب ونظام غلاف
يتكون جهاز الاسترداد الأنبوبي من أنابيب رقيقة الجدران ذات قطر صغير تقع في الغلاف المعزول للنظام ، والتي من خلالها يتدفق الهواء الخارجي. على الغلاف ينتج استنتاج كتلة الهواء الدافئ من الغرفة ، والتي تسخن التيار الوارد.
يجب أن يتم إخراج الهواء الدافئ بدقة من خلال الغلاف ، وليس من خلال نظام أنابيب ، لأنه من المستحيل إزالة المكثفات منها
المزايا الرئيسية للتعافي الأنبوبي هي كما يلي:
- كفاءة عالية ، بسبب مبدأ التيار المعاكس لحركة المبرد والهواء الوارد ؛
- توفر بساطة التصميم وغياب الأجزاء المتحركة مستوى ضوضاء منخفضًا ونادرًا ما تنشأ حاجة للصيانة ؛
- عمر خدمة طويل
- أصغر مقطع عرضي بين جميع أنواع أجهزة الاسترداد.
تستخدم أنابيب الأجهزة من هذا النوع إما معدن خفيف أو بوليمر أقل شيوعًا. هذه المواد ليست استرطابية ، لذلك ، مع وجود اختلاف كبير في درجة حرارة التدفقات ، من الممكن تشكيل مكثف مكثف في الغلاف ، الأمر الذي يتطلب حلًا بنّاءًا لإزالته. عيب آخر هو أن الحشوة المعدنية لها وزن كبير ، على الرغم من أبعادها الصغيرة.
إن بساطة تصميم جهاز الاسترداد الأنبوبي يجعل هذا النوع من الأجهزة شائعًا في التصنيع الذاتي. كغلاف خارجي ، يتم استخدام الأنابيب البلاستيكية لمجاري الهواء ، المعزولة بقذائف رغوة البولي يوريثين ، عادة.
جهاز نقل الحرارة المتوسط
في بعض الأحيان تقع قنوات الإمداد والعادم على مسافة معينة من بعضها البعض. قد ينشأ هذا الوضع بسبب السمات التكنولوجية للمبنى أو المتطلبات الصحية للفصل الموثوق لتدفقات الهواء.
في هذه الحالة ، استخدم مبردًا متوسطًا يدور بين القنوات من خلال أنبوب معزول. كوسيلة لنقل الطاقة الحرارية ، يتم استخدام الماء أو محلول ماء-جليكول ، يتم ضمان تداوله عن طريق تشغيل مضخة حرارية.
جهاز الاسترداد المزود بمبرد وسيط هو جهاز حجمي ومكلف ، واستخدامه له ما يبرره اقتصاديًا للغرف ذات المساحات الكبيرة
في حالة إمكانية استخدام نوع مختلف من جهاز الاسترداد ، فمن الأفضل عدم استخدام نظام يحتوي على سائل تبريد وسيط ، حيث أن له عيوب كبيرة:
- كفاءة منخفضة مقارنة بأنواع الأجهزة الأخرى ، لذلك ، بالنسبة للغرف الصغيرة ذات تدفق الهواء المنخفض ، لا يتم استخدام هذه الأجهزة ؛
- حجم ووزن كبير للنظام بأكمله ؛
- الحاجة إلى مضخة كهربائية إضافية لتدوير السوائل ؛
- زيادة الضوضاء من المضخة.
هناك تعديل في هذا النظام عندما يتم استخدام وسيط بنقطة غليان منخفضة ، مثل الفريون ، بدلاً من التداول القسري لمائع نقل الحرارة. في هذه الحالة ، تكون الحركة على طول الدائرة ممكنة بطريقة طبيعية ، ولكن فقط إذا كان مجرى الهواء الموجود فوق قناة العادم.
لا يتطلب مثل هذا النظام تكاليف طاقة إضافية ، ولكنه يعمل للتدفئة فقط عند اختلاف كبير في درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري ضبط نقطة التغيير في حالة تجمع مائع نقل الحرارة ، والتي يمكن تنفيذها عن طريق إنشاء الضغط المطلوب أو تركيبة كيميائية محددة.
المؤشرات الفنية الاساسية
بمعرفة الأداء المطلوب لنظام التهوية وكفاءة نقل الحرارة للمبادل الحراري ، من السهل حساب التوفير في تسخين الهواء لغرفة في ظروف مناخية محددة. من خلال مقارنة الفوائد المحتملة بتكلفة شراء وصيانة النظام ، يمكنك بشكل معقول أن تختار لصالح جهاز الاسترداد أو سخان الهواء القياسي.
في كثير من الأحيان ، يقدم مصنعو المعدات خطًا نموذجيًا تختلف فيه وحدات التهوية ذات الوظائف المماثلة في كمية تبادل الهواء. بالنسبة للمباني السكنية ، يجب حساب هذه المعلمة وفقًا للجدول 9.1. 54.13330.2016 س
كفاءة
يُفهم من كفاءة جهاز الاسترداد على أنه كفاءة نقل الحرارة ، والتي يتم حسابها بالصيغة التالية:
K = (T.ص - تن) / (تفي - تن)
حيث:
- تص - درجة حرارة الهواء الداخل إلى الغرفة ؛
- تن - درجة الحرارة الخارجية ؛
- تفي - درجة حرارة الهواء في الغرفة.
يشار إلى القيمة القصوى للكفاءة في معدل تدفق الهواء القياسي ونظام درجة حرارة معين في الوثائق الفنية للجهاز. سيكون سعرها الحقيقي أقل قليلاً.
في حالة التصنيع المستقل لصفيحة أو مبادل حراري أنبوبي ، لتحقيق أقصى كفاءة في نقل الحرارة ، يجب الالتزام بالقواعد التالية:
- يتم ضمان أفضل تبادل للحرارة بواسطة أجهزة التيار المعاكس ، ثم أجهزة التدفق المتقاطع ، والأصغر - مع الحركة الأحادية الاتجاه لكلا التدفقات.
- يعتمد معدل نقل الحرارة على المواد وسمك الجدران التي تفصل بين التدفقات ، وكذلك على مدة الهواء داخل الجهاز.
بمعرفة كفاءة جهاز الاسترداد ، من الممكن حساب كفاءة طاقته في درجات حرارة مختلفة للهواء الخارجي والداخلي:
E (W) = 0.36 x P x K x (Tفي - تن)
حيث P (م3/ ساعة) - استهلاك الهواء.
يوضح حساب كفاءة جهاز الاسترداد من الناحية النقدية والمقارنة مع تكاليف شرائه وتركيبه لمنزل ريفي مكون من طابقين بمساحة إجمالية تبلغ 270 مترًا مربعًا إمكانية تثبيت مثل هذا النظام
تكلفة أجهزة الاسترداد ذات الكفاءة العالية عالية جدًا ، فهي ذات بنية معقدة وحجم كبير. في بعض الأحيان يمكنك التغلب على هذه المشاكل عن طريق تثبيت العديد من الأجهزة الأبسط بحيث يمر الهواء الوارد عبرها بالتتابع.
أداء نظام التهوية
يتم تحديد حجم تدفق الهواء عن طريق الضغط الساكن ، والذي يعتمد على قوة المروحة والمكونات الرئيسية التي تخلق السحب الديناميكي الهوائي. كقاعدة ، حسابها الدقيق مستحيل بسبب تعقيد النموذج الرياضي ، لذلك يتم إجراء دراسات تجريبية لهياكل أحادية الكتلة النموذجية ، ويتم اختيار المكونات للأجهزة الفردية.
يجب اختيار طاقة المروحة مع مراعاة معدل النقل لأي نوع من أجهزة الاسترداد المركبة ، والذي يشار إليه في الوثائق الفنية كمعدل التدفق الموصى به أو حجم الهواء الذي يمر به الجهاز لكل وحدة زمنية. كقاعدة ، لا تتجاوز سرعة الهواء المسموح بها داخل الجهاز 2 م / ث.
خلاف ذلك ، عند السرعات العالية في العناصر الضيقة لجهاز الاسترداد ، هناك زيادة حادة في السحب الديناميكي الهوائي. هذا يؤدي إلى تكاليف الطاقة غير الضرورية ، والتدفئة غير الفعالة للهواء الخارجي وتقصير عمر المراوح.
يوضح الرسم البياني لفقدان الضغط مقابل معدل تدفق الهواء للعديد من نماذج المبادلات الحرارية عالية الأداء زيادة غير خطية في المقاومة ، لذلك ، من الضروري الالتزام بمتطلبات حجم تبادل الهواء الموصى به المشار إليه في الوثائق الفنية للجهاز
يؤدي تغيير اتجاه تدفق الهواء إلى إنشاء سحب ديناميكي إضافي. لذلك ، عند نمذجة هندسة القناة الداخلية ، من المستحسن تقليل عدد دورات الأنابيب بمقدار 90 درجة. تزيد ناشرات تشتت الهواء أيضًا من المقاومة ، لذلك يُنصح بعدم استخدام العناصر ذات النمط المعقد.
تؤدي الفلاتر والشبكات الملوثة إلى حدوث تداخل كبير مع التدفق ، لذلك يجب تنظيفها أو استبدالها بشكل دوري. تتمثل إحدى الطرق الفعالة لتقييم الانسداد في تثبيت أجهزة استشعار تراقب انخفاض الضغط في المناطق قبل المرشح وبعده.
مبدأ تشغيل جهاز الاسترجاع الدوار واللوح:
قياس كفاءة جهاز الاسترداد من نوع اللوحة:
أثبتت أنظمة التهوية المنزلية والصناعية المزودة بجهاز استرداد متكامل كفاءة طاقتها في الحفاظ على الحرارة في الداخل. الآن هناك العديد من العروض لبيع وتركيب هذه الأجهزة ، سواء في شكل نماذج جاهزة ومختبرة ، وكذلك للطلبات الفردية. يمكنك حساب المعلمات اللازمة وإجراء التثبيت بنفسك.
إذا كانت لديك أسئلة عند قراءة المعلومات أو إذا وجدت عدم دقة في موادنا ، فالرجاء ترك تعليقاتك في المربع أدناه.