Rekuperatoriai vėdinimui - 80-95% šilumos taupymas!

šilumos taupymas - rekuperacija namo vėdinimui

Šilumos energija vis brangsta. Šilumos taupymas tampa tiesiog privalomas. To reikalauja visų Europos šalių statybos reglamentai.

Vėdindami patalpas, mes išmetame lauk šiltą orą ir įleidžiame iš lauko šaltą. Atliekant ventiliacijos projektavimą skaičiuojama, kad vienos, 20m² ploto, patalpos vėdinimui per šildymo sezoną sunaudojama vidutiniškai 250 000 m³ oro. Jo pašildymui eikvojama ~2000 kW*val šiluminės energijos. Ir tai - tik vienam kambariui. Nesunkiai galite paskaičiuoti, kiek sunaudojama viso namo ar biuro ventiliacijai. O kiek šilumos išleidžia į dangų sporto kompleksas ar prekybos centras, jei vėdinimui ne naudoti rekuperacinės sistemos?! Šilumos sąnaudos ventiliacijai yra pati didžiausia sąnaudų dalis. Kalbant apie šiuolaikinius, gerai apšiltintus pastatus, šilumos nuostoliai vėdinimui yra ~4 kartus didesni, nei per senas, stogą ir grindys, kartu paėmus. Tad, šilumos taupymas rekuperacijos dėka, kuri leidžia išvengti 80-95% minėtų šilumos nuostolių, yra labai svarbus namo vėdinimo projektavimo aspektas.

Rekuperatorius - geriausias sprendimas, norint taupyti šilumą.

Rekuperatorius vėdinimui - šilumos ekonomija 80-95%

Panaudodami išmetamo oro šilumą, rekuperatoriai pašildo tiekiamą lauko orą. Rotoriniai bei difuziniai (celiulioziniai) rekuperatoriai, taip pat, gali gražinti ir dalį drėgmės. Suminė šilumos ekonomija vidutiniškai sudaro ~80%. O geriausiose rekuperatorių modeliuose, tam tikruose režimuose, ekonomija gali siekti iki 96%. Analogiškai, vasara, rekuperatoriaus pagalba galima taupyti šaldymo energiją, sukauptą kondicionuojamose patalpose. Rekuperacinė vėdinimo sistema ypač aktuali gyvenamuose namuose, kur patalpas reikia vėdinti 24 val./parą.

Plačiau skaitykite: namo vėdinimas ...»

Kaip veikia šilumos rekuperatorius:

Rekuperatorių galima palyginti su radiatoriumi, kuriame vietoje karšto vandens teka ištraukiamas iš patalpos šiltas oras. Tas šiltas oras pašildo radiatorių, pro kurį teka šaltas oras iš lauko ir tik po to, kai temperatūrą nukrenta beveik iki lauko temperatūros - yra išmetamas laukan. O tiekiamas lauko oras rekuperatoriuje perima visą šilumą ir įšyla beveik iki kambario temperatūros.

Laukas Patalpa

Egzistuoja net keletą skirtingu tipų rekuperatorių, kuriose šilumos apsikeitimas realizuojamas skirtingais būdais. Plokšteliniuose rekuperatoriuse, apart tiesioginio šilumos perdavimo, kondensuojasi išmetamo oro drėgmė, dėl ko papildomai išsiskiria daug energijos ir paduodamas oras pašildomas šiek tiek daugiau. Rotaciniuose rekuperatoriuose, atvirkščiai – iš išmetamo oro paimama ne tik šiluma bet ir drėgmė, todėl jie žiema ne sausina patalpos oro ir yra tinkami naudoti gyvenamųjų patalpų vėdinimui. Tačiau visi rekuperatoriai leidžia pasiekti įspūdingą ekonomijos efektą: be jokių energijos sąnaudų, panaudojant tik išmetamo oro šilumą, paduodamas oras pašildomas beveik iki kambario temperatūros.

Rotaciniai rekuperatoriai:

Rotacinis rekuperatorius vėdinimui

Kaip veikia: Nors rotaciniame (rotoriniame) rekuperatoriuje naudojamas tas pats šilumokaičio principas, konstrukcija yra ypatinga. Rotacinio rekuperatoriaus šilumokaitis yra lyg didelis būgnas be dangčių, kurio vidinė ertmė perskirstyta plonomis sienelėmis į tūkstančius mažu kanalų, pro kur gali tekėti oras. Į vėdinimo įrenginį šis rotorius pakabinamas ant ašies tokiu būdu, kad viena jo pusė pertvertų oro šalinimo kanalą, o kita – oro padavimo kanalą. Ištraukiamas iš patalpų oras teka per rotoriaus kanalus ir sušildo jų sieneles. Rotorius lėtai sukasi ir po kurio laiko, sušildyti kanalai atsiduria padavimo pusėje. Per jos pradeda tekėti šaltas lauko oras ir tokiu būdu sušyla. Po to atvėsę vamzdeliai vėl atsiduria šalinamo oro pusėje, kur išmetamas oras vėl sušildo jos. Tokiu būdu vyksta nepertraukiamas šilumos perdavimas.

Oro drėkinimas: Kadangi rekuperatoriuje išmetamas oras labai stipriai atšaldomas, jame esanti drėgmė kondensuojasi ant vamzdelių paviršiaus. Kai šie vamzdeliai atsiduria padavimo pusėje – vandens lašeliai išgaruoja į tiekiamą į patalpą orą . Tokių būdu paduodamas oras sudrėkinamas ir žiema jus nekenčiate nuo per sauso oro. Kai kuriuose modeliuose vamzdeliai padengti drėgmę absorbuojančia medžiaga (higroskopiniai rekuperatoriai). Tai padeda išsaugoti daugiau drėgmės.

Nėra užšalimo pavojaus: Kai šaltas lauko oras, tekėdamas per rotoriaus vamzdelius, atvėsina jos iki neigiamos temperatūros, gali atsitikti taip, kad ne visa drėgmė spėjo išgaruoti. Tada likę kondensato lašai užšąla. Tačiau, šių lašu kiekis yra labai mažas ir kiekvienas vamzdelis lieka pralaidus orui. Po kuriu laiko, pasisukus rotoriui, per vamzdelius pradeda tekėti šiltas oras iš patalpos ir atitirpina užšalusius drėgmės likučius. Automatika stebi rotoriaus temperatūrą ir esant reikalui gali pamažinti rotoriaus sukimusi greitį, kad vamzdeliai tikrai suspėtu atitirpti.

Didelis efektyvumo %: Nors maksimalus temperatūros perdavimo koeficientas (80-85%) yra mažesnis nei kai kurių plokštelinių rekuperatorių, tačiau lyginant bendros šilumos efektyvumo koeficientus (temperatūra + drėgmė), rotacinis rekuperatorius yra gerokai pranašesnis. Be to, rekuperacijos procesas nėra stabdomas dėl užšalimo pavojaus, todėl bendras per šildymo sezoną sutaupytas energijos kiekis gali net kelis kartus viršyti analogiško plokštelinio rekuperatoriaus pasiekimą.

Mažesnės elektros sąnaudos, nedideli gabaritai: Kadangi oro kelias per siaurus rotacinio šilumokaičio vamzdelius yra keletą kart trumpesnis nei plokšteliniame šilumokaityje – pasipriešinimas yra juntamai mažesnis ir galima naudoti mažesnio galingumo ventiliatorių. Mažesni įrenginio gabaritai leidžia taupyti vietą pastate. Egzistuoja visa gama plokščių pakabinamų modelių, kurios nesunkiai galima paslėpti už pakabinamų lubų. ...»

Plačiau skaitykite: namo vėdinimas ...»

Rekuperatoriaus užsakymas: rašyti užklausą ...»

Ar informacija buvo naudinga? ->

Plokšteliniai rekuperatoriai:

Plokšteliniai rekuperatoriai neperduoda ištraukiamo oro drėgmės į paduodamą orą, todėl jie yra nepamainomi patalpose, kur yra drėgmės perteklius, pvz. baseinuose.

Plokštelinis rekuperatorius namo vėdinimui

Konstrukcija: Plokštelinis rekuperatorius atrodo kaip tuščiaviduris kubas, ar lygiagretainis, kurio vidinė ertmė perskirstyta plonomis sienelėmis taip, kad tarp jų susidarytų kanalai, kuriomis oras gali pratekėti per iš vienos kubo pusės į kitą. Pirmi šilumokaičiai atrodydavo kaip sumuštinis iš atskirų plokštelių, sudėtų su tarpais. Kas antrame tarpe teka šaltas lauko oras, kas pirmame - šiltas oras, šalinamas iš patalpų. Šiluma per plonas folijos sieneles perduodama iš šalinamo oro - tiekiamam. Kanalų galai yra išvedami į skirtingas kubo puses ir tokių būdu paduodamo ir ištraukiamo oro srautai lieka visiškai izoliuoti vienas nuo kito. Kondensatas, išsiskiriantis išmetamo oro kanale, nubėga į specialų indą ir nuvedamas į kanalizaciją. (Egzistuoja ir plokšteliniai rekuperatoriai su drėgmės gražinimu, taip vadinami - difuziniai (celiulioziniai) rekuperatoriai ...»)

Kryžminis rekuperatorius: pirmieji buvo plokšteliniai rekuperatoriai su kvadrato formos skerspjūvio šilumokaičiu. (žr. paveikslėlį). Kaip matote, paduodamo ir ištraukiamo oro srautu kryptys kryžiuojasi vienas kito atžvilgiu. Paduodamas oras, keliaudamas per šilumokaiti, palaipsniui šylą, išmetamas atvirkščiai – šąla. Gaunasi kad viename kampe skirtumas tarp paduodamo ir ištraukiamo oro temperatūros yra maksimalus ir šiluma perduodama labai greitai. O kitame kampe temperatūra yra beveik vienoda ir šilumos perdavimas nevyksta. Tokiu būdu šilumokaičio paviršius naudojamas nevienodai ir kryžminio plokštelinio rekuperatoriaus galimybės yra labai ribotos. Maksimalus temperatūrinis efektyvumas dažniausiai siekia tik 55%. Tam kad pašildyti paduodamą orą iki kambario temperatūros naudojamas papildomas elektrinis arba vandeninis šildytuvas. ...»

Priešpriešinių srautų rekuperatorius:

Priešpriešinių srautų rekuperatoriai

Priešpriešinių srautų rekuperatorius, kaip ir kryžminis plokštelinis rekuperatorius ne grąžina drėgmės, tad skirtas įrengimui drėgnuose patalpose. Šiame įrenginyje naudojamas šilumokaitis turi dvigubai didesnį plokštelių plotą bei pailgą formą. Vidurinėje dalyje oro srautai juda vienas prieš kitą. Gaunasi kad apatinėje dalyje atvėsęs išmetamas oras perduoda šilumą lauko orui (kurio temperatūra yra dar žemesnė). Viršutinėje dalyje taip pat vyksta šilumos perdavimas, kadangi įšilęs rekuperatoriuje lauko oras kontaktuoja su dar šiltesniu ištraukiamu oru. Šilumos perdavimas nepertraukiamai vyksta praktiškai visame šilumokaičio plote. Turint dvigubai didesnį šilumokaičio plotą, tai leidžia pasiekti gerokai didesnio šildymo efekto. Tiesa, šie įrenginiai naudoja gerokai galingesnius ventiliatorius, tam kad nugalėti didesnį šilumokaičio pasipriešinimą, bet šilumos ekonomija viršija sunaudotą elektros energiją. ...»

4 krypčių priešpriešinių srautų rekuperatoriai:

4 krypčių priešpriešinių srautų rekuperatoriai

Priešpriešinių srautų rekuperatorių pradininkai, vokiškos firmos Paul inžinieriai sukūrė šilumokaitį, kuriame ne tik išvengė srautų sukryžiavimo, bet ir kelis kartus padidino darbinį šilumokaičio paviršiaus plotą. Vidurinė šilumokaičio dalis, kurioje srautai juda lygiagrečiai priešingomis kryptimis, yra gerokai ilgesnė nei kryžminėse priešpriešiniuose rekuperatoriuse. Be to, lauko oro ir ištraukiamo oro kanalai išdėstyti ne sluoksniais, o šachmatų principu. Tokiu būdu, šilumos apsikeitimas iš kiekvieno kanalo vyksta visomis kryptimis - ne iš 2-jų, o iš visų 4-jų pusių. Tai dvigubai padidino šilumos perdavimo plotą ir leidžia pasieti tokio pat šilumos perdavimo greitį dvigubai trumpesniuose šilumokaičiuose. Bandymuose užfiksuota, kad 1.6m aukščio, 100-300 m³/h našumo, Paul rekuperatoriaus temperatūrinis efektyvumo koeficientas siekė net 92%.

Šio metų yra gamintojų, kurie deklaruoja dar didesnį - 96% temperatūrinį efektyvumo koeficientą. Tam kad išgauti maksimalų rekuperatoriaus efektyvumą, rekomenduojama priešpriešinio srauto rekuperatorius eksploatuoti ne maksimaliu, o dvigubai ar trigubai mažesniu našumu, t.y. - reikia pirkti trigubai didesnį įrenginį nei apskaičiuota vėdinimo apykaita. Ne labai patrauklus sprendimas, turint omenyje ir taip didele šio tipo rekuperatorių kainą. Be to, toks rezultatas yra įmanomas, tik jei ištraukiamas iš patalpų oras yra prisotintas drėgmės.

Vandens garų panaudojimas šildymui: žinoma kad prisotintas drėgmės oras talpina savyje daug didesnį šilumos energijos kiekį nei sausas. Kai vyksta drėgmės kondensacija, ši energija išsilaisvina ir panaudojama paduodamo oro šildymui. Ir atvirkščiai – sausas paduodamas oras reikalauja daug mažiau energijos tam, kad jį sušildyti. Kadangi plokšteliniai rekuperatoriai naudojami drėgnų patalpų vėdinimui, priešpriešinių srautų rekuperatorių temperatūrinis koeficientas gali siekti 80-95%.

Rekuperatoriaus apsauga nuo užšalimo

Užšalimo pavojus: kadangi ištraukiamas iš patalpos oras yra staiga atšaldomas, susidaro kondensatas. Kai lauko oro temperatūra yra žemiau nulio, kondensatas pradeda užšalinėti ant šilumokaičio sienelių ir užblokuoja rekuperatoriaus kanalus. Kadangi užšaldamas vanduo plečiasi – rekuperatorius gali būti nepataisomai sugadintas. Kad to išvengtų, automatika uždaro lauko oro kanalą, kai rekuperatoriaus šalčiausio taško temperatūra nukrenta žiemiau +3ºC. Lauko oras yra nukreipiamas aplink rekuperatoriaus ir šildomas tik papildomo šildytuvo pagalba. To tarpu, šiltas ištraukiamas iš patalpos oras ir toliau keliauja per rekuperatorių ir atitirpina jį. Po 3-jų min. pauzės automatika pradeda uždarinėti apėjimo kanalą ir lauko oras vėl pradeda tekėti per rekuperatorių. Kai praeinanti per šilumokaitį šalto lauko oro dalis padidėja tiek, kad vėl suveikia priešužšaliminė apsauga – algoritmas pasikartoja. Tad realiai nėra pavojaus kad plokštelinis rekuperatorius užšals, bet, esant neigiamai lauko temperatūrai, didesnę dalį laiko oras bus šildomas ne rekuperatoriaus, o papildomo šildytuvo pagalba.

Pritaikymas Lietuvos klimatui: ko didesnis rekuperatoriaus efektyvumas, to labiau jame atšąla išmetamas oras. Pvz. kai efektyvumo koeficientas yra 80%, jau kai lauke yra -2ºC, išmetamas oras atvėsta žiemiau +3ºC ir suveikia priešužšaliminė apsauga. Vidutinė žemos temperatūra Lietuvoje yra -9ºC. Todėl, norint kad rekuperacinėje sistemoje šilumos atgavimo procesas vyktu nepertraukiamai, oro paėmimo kanale, prieš įrenginį reikia sumontuoti šildytuvą, kuris pašildytu lauko orą iki ~0ºC. ...»

Difuzinis (celiuliozinis) rekuperatorius

Difuzinis (celiuliozinis) rekuperatorius vėdinimui

Praeito amžiaus pabaigoje, kai egzistavo tik plokšteliniai rekuperatoriai, siekiant pritaikyti šį įrenginį gyvenamojo namo vėdinimui, japonų inžinieriai išrado ir užpatentavo difuzinį rekuperatorių, kur šilumokaičio sienelės buvo pagaminti iš celiuliozės. Principinis skirtumas nuo metalinio plokštelinio rekuperatoriaus yra tame, kad susidarantis išmetamo oro kanaluose kondensatas sušlampa popierines sieneles, o kitoje pusėje tekantis sausas lauko oras jas išdžiovina. Tokiu būdu išmetamo oro drėgmė pereina į paduodamą orą. Šie, DAIKIN firmos rekuperatoriai beveik nesausina patalpos oro žiema, todėl ir šiandien yra sėkmingai naudojami butų bei kitų gyvenamųjų patalpų vėdinimui. ...»

Atskirtų srautų rekuperatoriai:

Atskirtų srautų rekuperatorius

Atskirtų srautų rekuperatoriai naudojami, kai yra neįmanoma (arba - per daug sudėtinga, arba - per daug brangu) suvesti į vieną vėdinimo įrenginį paduodamo bei ištraukiamo oro kanalus. Pvz. - kai oro padavimo ir ištraukimo taškai randasi priešingose pastato pusėse. Kitas atvejis -kai šalinamame ore yra agresyvių medžiagų, ar dulkių, galinčiu sugadinti neapsaugotą rekuperatoriaus šilumokaitį, arba užkimšti vėdinimo įrenginio filtrus. Tuomet ištraukimo kanale atliekamas montavimas specialaus, apsaugoto vandeninio radiatoriaus, kuris nuima išmetamo oro šilumą ir perduoda ją tiekiamam į patalpą orui per analogišką vandeninį šildytuvą, sumontuotą oro padavimo kanale. Dulkėtam orui galima naudoti atskirtų srautų rekuperatorius su automatiškai apiplaunamais šilumokaičiais. Tai ypač aktualu pramonėje.

Atskirtų srautų stoginis rekuperatorius

Veikimo principas: rekuperacinės sistemos oro padavimo bei ištraukimo kanaluose montuojami radiatoriai. Radiatoriai sujungti tarpusavį ir per jos siurblys varinėja neužšąlantį skystį (glikolio tirpalą). Išmetamas oras sušildo glikolį savo radiatoriuje, po to skystis keliauja į tiekiamo oro šildytuvą ir šildo paduodamą orą. Atvėsęs skystis vėl paduodamas į radiatorių oro ištraukimo kanale, kur įšyla ir ciklas pasikartoja iš naujo. Kadangi šio būdo efektyvumas yra labai mažas, tam, kad temperatūrinis efektyvumo koeficientas pasiektu bent 50% - naudojami 6-8 eilių kaloriferiai. ...»

Geoterminiai “rekuperatoriai“ (žemės šilumokaičiai):

Žemės šilumokaitis perduoda esantį žemėje šilumą paimamam iš lauko orui. Žemės šilumokaičių veikimas pagrįstas tuo, kad ~1.5 m. gylyje žemės temperatūra net žiema yra aukščiau nulio. Net Lietuvoje, atvirose vietose vasaros pabaigoje gruntas gali įšilti iki +14ºC. Vėliau atvėsta iki +4ºC, tačiau grunto temperatūra vis tiek yra aukštesnė už orą.

Skaldos šilumokaitis

Senovėje darydavo užpildą iš skaldos. Sluoksnio vidurį užkasdavo perforuotą vamzdį per kurį į skaldos sluoksnį patekdavo oras iš lauko. Kraštuose užkasdavo du perforuotus vamzdžius oro paėmimui. Žiema lauko oras sušyla iki teigiamos temperatūros, praeidamas per tarpelius tarp sukaupusių šilumą akmenukų. Vasara, atvirkščiai – atvėsta. Kad pratekantis oro srautas neužšaldytu šio sluoksnio, kelėtą valandų “dirba“ viena pusė žemės šilumokaičio, po to jungiama kita pusė. Tuo metu pirma pusė kiek atsistato, sušildama nuo aplink esančio grunto. Kad atsistatymo procesas vyktu greičiau, patartina skaldą drėkinti per specialiai tam įrengtą laistymo žarnelių tinklą. Suprantama, kad tokie įrenginiai yra griozdiški, jų įrengimas šiais laikais labai brangiai kainoja, orą reikia papildomai valyti nuo dulkių, atsiranda papildomos sąnaudos nes tam, kad prapusti orą per skaldos sluoksnį ir filtrą, ventiliatorius sunaudoja nemažai energijos.

Pasyvus vėsinimas

Vėliau buvo sugalvota panaudoti žemės šilumą kitokiu būdu. Lauko oras buvo praleidžiamas per užkastą žemėje vamzdį. Norint pasiekti juntamo efekto, vamzdžio ilgis turėtu sudaryti keliasdešimt metrų, o jo skersmuo turi pakankamai didelis, kad oro judėjimo greitis neviršytu 3m/s (arba reik naudoti kelis vamzdžius). Toks įrenginys taip pat reikalauja nemažų investicijų, be to – turi rimtą trūkumą. Vasara, vėsinant orą, vamzdyje iškrenta kondensatas. Drėgnoje terpėje gali pradėti veistis mikroorganizmai ir kvėpuoti tokiu oru nėra sveika.

Reikia atkreipti dėmesį, kad Lietuvoje vidutinė šildymo sezono temperatūra yra ~0ºC. Didesnę dalį laiko lauko temperatūra yra teigiama, t.y. – ne žemesnė nei grunto temperatūra ir naudoti žemės šilumokaitį šildymui nėra prasmės. O kai lauke paspaudžia šaltukas – rotacinis rekuperatorius gerai pašildo orą ir be žemės šilumokaičio pagalbos.

Geoterminis horizontalus šildymas

Tačiau, žemės šilumokaitį apsimoka naudoti patalpų vėsinimui vasara. Tam naudojami skystiniai žemės šilumokaičiai. Į žemę užkasamas vamzdelis. Pripildomas neužšąlančiu etilenglikolio tirpalu. Cirkuliacinis siurbliukas paduoda jį į radiatorių, per kuri teka paimamas iš lauko oras. Sezono pradžioje grunto temperatūra yra ~4ºC. Paduodant tokį šaltą skystį, galima atvėsinti tiekiamą orą iki 10-12ºC. Sušilęs skystis vėl keliauja per požeminį kontūrą, kur atvėsta ir vėl paduodamas į radiatorių. Tokiu būdu, investavus į požeminio kontūro įrengimą, po to galima vėsinti namą, praktiškai nenaudojant elektros energijos, kaip tai daroma kondicionieriuje. Šis būdas vadinamas pasyviu vėsinimu ir plačiai naudojamas įrenginėjant namus pagal “Passiv Haus“ technologiją. Suprantama, kad žema, esant neigiamai lauko temperatūrai, tokį įrenginį galima naudoti oro pašildymui iki ~0ºC.

Aprašytas skystinis žemės šilumokaitis turi vieną trūkumą. Jei vandens aušinimui naudojamas horizontalus kolektorius, kuris dažniausia užkasamas ne gyliau kaip 1.5m., tai - vasara grunto temperatūra gali pakilti iki +14ºC. Atitinkamai – tiekiamo oro temperatūra bus ne mažesnė kaip +20-22ºC. T.y. – tiekiamas oras bus nedaug vėsesnis nei patalpos temperatūra. Tam kad atvėsinti patalpas tokiu oru, prireiks labai didelės apykaitos.

Vertikalus geoterminio šildymo kontūras

Ženkliai efektyvesnį vėsinimą galima pasiekti, kai vandens aušinimui naudojamas vertikalus kolektorius (gręžinys). Dėl brangumo, gal, neapsimoka įrenginėti gręžinį vien tik oro vėsinimui. Tačiau, jei name įrengiama geoterminio šildymo sistema, tokį kontūrą galima lygiagrečiai naudoti ir aprašytam pasyviam vėsinimui. Žinoma, geriausia - kai projektuojama kompleksinė orinio šildymo – vėdinimo – kondicionavimo sistema, panaudojant žemė-oras šilumos siurblį.

Daugiau info: orinis šildymas butams...»

Ar informacija buvo naudinga? ->