La questione del miglioramento dell'efficienza energetica deve essere considerata nella progettazione e nella revisione di edifici residenziali privati. L'installazione di aria forzata e di scarico nel sistema di ventilazione è una delle soluzioni efficaci per risparmiare sul pagamento delle risorse energetiche.
Tipi di sistemi di ventilazione
Il ricambio d'aria nei locali residenziali e di servizio, in cucina e in bagno è un prerequisito per mantenere un microclima sano.
La ventilazione è naturale e forzata.
Nel primo caso, l'aria pulita scorre dall'esterno e viene rimossa nell'atmosfera a causa dei processi fisici di trazione in un tubo alto.
In inverno, l'aria fredda entra nella casa attraverso finestre, porte, condotti di alimentazione e lascia i locali riscaldati a temperatura ambiente, quindi fino al 15% di energia viene sprecata per il riscaldamento stradale.
I sistemi a circolazione forzata utilizzano ventole installate nei condotti di alimentazione dell'aria o di scarico.
Nella ventilazione di alimentazione e di scarico, entrambi i processi sono forzati.
Il principio di funzionamento dei sistemi con recupero
La ventilazione con recupero funziona secondo uno schema semplice:
- In un luogo comodo per l'installazione e la manutenzione, è installato un recuperatore - uno scambiatore di calore, a cui sono collegati condotti di ventilazione di alimentazione e di scarico.
- L'aria calda della stanza dalla stanza riscalda il freddo proveniente dall'esterno.
- Le masse d'aria calda riscaldata vengono pompate nella casa.
- Il processo viene quindi ripetuto.
È stato verificato sperimentalmente che a una temperatura dell'aria di scarico di 23 ° C e in arrivo dall'esterno di -20 ° C, nei migliori campioni di recuperatori, i flussi in entrata sono riscaldati a 18 ° C. In questo modo si ottengono risparmi energetici.
L'aria fredda e inquinata nel recuperatore non si mescola - l'aria pulita entra nell'edificio dalla strada.
Per aumentare l'efficienza in diverse condizioni operative, è stata sviluppata un'ampia varietà di modelli di recuperatori.
Caratteristiche del progetto
La classificazione degli scambiatori di calore viene effettuata secondo vari criteri:
- specifiche tecniche;
- metodo di posizionamento;
- materiale della cassa ed elementi interni;
- principio di azione;
- progettazione di oggetti di lavoro;
- l'ambiente fisico utilizzato per il trasferimento di calore;
- schema di automazione e controllo.
La scelta viene effettuata dopo un'attenta analisi di tutte le funzionalità.
Posizione di installazione dell'hardware
Quando si sceglie la posizione di installazione dell'unità principale del recuperatore, considerare dove sono installati i ventilatori o le pompe. Il rumore generato dal dispositivo può essere un grosso ostacolo.
I recuperatori non si montano su camere da letto e asili nido.
Con il metodo di installazione, i dispositivi a pavimento e sospesi si distinguono, la superficie influisce sulla scelta. Se non ci sono solide mura di cinta, è meglio rimanere sul modello installato sul pavimento.
I dispositivi di sospensione possono essere nascosti dietro un controsoffitto, ma tali soluzioni sono adatte per edifici industriali. La vibrazione creata dalla ventola e dall'alloggiamento viene trasmessa e amplificata dalle strutture dell'edificio.
L'alloggiamento dello scambiatore di calore può essere orizzontale e verticale. Ciò non influisce sulle caratteristiche tecniche, ma consente di scegliere un modello per un comodo collegamento dei condotti dell'aria.Meno angoli e curve, meno rumore dai flussi d'aria e meno energia sprecata nel movimento delle masse d'aria da parte dei fan.
Schemi di costruzione tipici
Tutti i recuperatori sono convenzionalmente suddivisi in modelli di trasferimento diretto di calore e dispositivi con un refrigerante intermedio.
La prima classe include scambiatori di calore:
- Camera;
- rotante;
- flusso incrociato e controflusso lamellare;
- tubolare.
Nei dispositivi con un vettore di calore intermedio, viene utilizzato il freon o un liquido acqua-glicole.
Camera
Il dispositivo è composto da due telecamere isolate. I flussi sono controllati automaticamente da una serranda mobile.
Nella prima fase, l'aria calda viene inviata alla camera n. 1, mentre le pareti vengono riscaldate. Dopo un tempo determinato dall'automazione, l'ammortizzatore cambia il flusso d'aria: quello della strada va nella camera riscaldata e si riscalda lì, mentre quello della stanza va nella camera n. 2.
Il processo viene ripetuto ciclicamente quando gli scomparti vengono riscaldati e raffreddati. L'efficienza dei dispositivi non supera il 50 - 60%.
Rotante
Lo scambiatore di calore nell'unità di alimentazione e scarico con un recuperatore di tipo rotativo è la piastra fissata alla ruota. L'albero ruota lentamente nel tamburo, l'asse coincide con il flusso d'aria. Il tamburo è diviso in due parti, una delle quali muove l'aria dell'appartamento, l'altra strada. La girante della ruota, spostandosi nel primo segmento, si riscalda. Inoltre, mediante rotazione, le pale riscaldate si spostano verso un'altra parte del tamburo, dove emettono calore nell'aria della strada.
L'apparecchiatura di controllo consente di disattivare la modalità di riscaldamento nella stagione calda. L'efficienza dell'installazione è di circa l'80%.
Lo svantaggio del modello è l'impossibilità tecnica di separare completamente i flussi: si mescolano circa il 5% delle masse d'aria. La funzione non consente l'uso di dispositivi di questo tipo in ambienti in cui SNiP è impostato sui valori massimi ammissibili di inquinamento.
Lamellare
Esistono due tipi di modelli: controcorrente e flusso incrociato, il nome dipende dalla direzione del movimento dell'aria.
Le piastre di alluminio si accumulano e rilasciano calore, da cui si formano stretti canali di guida.
Lo schema di produzione consente la miscelazione di masse d'aria a un livello di circa lo 0,1%, che serve come base per considerare ermetico il dispositivo.
L'efficienza dei recuperatori di controcorrente dipende dalle dimensioni geometriche. Le attrezzature ingombranti hanno un costo elevato e vengono utilizzate raramente per le case private.
Negli scambiatori di calore a flusso incrociato, i flussi d'aria attraversano il dispositivo perpendicolarmente.
Gli scambiatori di calore a controflusso sono particolarmente efficaci per le piccole dimensioni. Un gran numero di elementi costitutivi riduce la resistenza meccanica, pertanto tali unità vengono utilizzate solo con piccole cadute di pressione.
Tubolare
Strutturalmente costituito da un tubo di grande diametro, all'interno del quale ci sono molti tubi di una sezione più piccola.
I flussi caldi, passando attraverso tubi sottili, li riscaldano. Un flusso di aria di strada viene riscaldato dalle pareti, che entra nella casa attraverso un ventilatore.
Ventilazione con recuperatore di freon
I recuperatori di freon appartengono alla classe dei dispositivi con un refrigerante intermedio.
La base del lavoro sono due principi fisici:
- un cambiamento nello stato aggregato di freon durante i cicli di riscaldamento-raffreddamento: il refrigerante, che si raffredda, entra in uno stato liquido e si trasforma in una frazione di gas quando riscaldato;
- la proprietà di un gas deve essere superiore a un liquido a causa del diverso peso specifico.
Il design è costituito da una moltitudine di tubi anulari riempiti con freon refrigerante.
I tubi passano attraverso i canali dell'unità di ventilazione e il condotto di scarico deve essere sempre più basso dell'aria di mandata.L'aria calda riscalda la parte inferiore dei tubi, il freon bolle e sale nella cavità superiore, attraverso la quale passa l'aria fredda della strada. Nella camera superiore, il freon nel tubo emette calore, si raffredda, passa nella frazione liquida e scende nel tubo.
I vantaggi del sistema freon:
- mancanza di compressori per il pompaggio di refrigerante, il che significa alta affidabilità del dispositivo;
- la completa assenza di miscelazione di aria pulita e inquinata, che si ottiene dalla compattazione dei luoghi in cui i tubi attraversano le pareti delle camere.
Recuperatore di canali con portatore di calore intermedio
Il dispositivo è costituito da due scambiatori di calore che possono essere trasportati su lunghe distanze.
L'apparecchiatura è adatta per la ricostruzione di sistemi di ventilazione, la cui progettazione inizialmente non prevedeva la possibilità di trasferimento di calore.
Algoritmo di lavoro:
- L'aria dal condotto di scarico passa attraverso uno scambiatore di calore costituito da tubi attraverso i quali circola il liquido glicole etilenico.
- Il liquido di raffreddamento viene pompato attraverso una pompa di circolazione allo stesso radiatore installato nel condotto di alimentazione.
- Il liquido emette calore nell'aria di alimentazione che passa attraverso la griglia del radiatore.
- Il processo di pompaggio è continuo.
Per regolare il grado di scambio termico tra le valvole installate dei tubi di trasporto. In linea di principio, questo è simile allo schema di controllo del trasferimento di calore dei radiatori per riscaldamento.
Con qualsiasi schema per la costruzione di recuperatori, forme di condensa nel dispositivo. Per la sua rimozione, deve essere fornito un contenitore per la raccolta e le modalità di ulteriore smaltimento all'esterno della casa o nel sistema fognario.
Gli elementi principali dei sistemi di ventilazione
La ventilazione con recupero di calore in una casa privata non consiste solo in uno scambiatore di calore.
Il sistema include:
- griglie di protezione;
- condotto d'aria;
- valvole
- fan
- Filtri.
- organi di automazione e controllo.
Le grate proteggono dall'ingresso accidentale di oggetti di grandi dimensioni, uccelli e roditori nel sistema, che può causare incidenti. Questa opzione è possibile quando un oggetto estraneo sale sulla girante della ventola. La conseguenza può essere:
- lame deformate e aumento del livello di vibrazione (rumore);
- inceppamento del rotore del ventilatore e combustione degli avvolgimenti del motore;
- odore sgradevole da animali morti e in decomposizione.
La sezione trasversale totale dei fori della griglia non dovrebbe essere molto più piccola della sezione trasversale dei condotti dell'aria, ciò porta a una riduzione delle prestazioni dell'intero sistema.
I condotti dell'aria e i raccordi (spire, raccordi a T, adattatori) vengono acquistati contemporaneamente, cercando di acquistare prodotti dello stesso produttore. La differenza di dimensioni porta a lacune nelle giunzioni, interruzione del flusso e turbolenza.
Non utilizzare condotti ondulati per la ventilazione con un recuperatore, che creano resistenza al flusso d'aria e aumento del rumore durante il funzionamento.
Le valvole dell'aria sono necessarie per modificare temporaneamente i parametri del movimento dell'aria, ad esempio, possono essere utilizzate per bloccare il canale di ingresso durante un periodo particolarmente gelido quando il recuperatore non è in grado di far fronte al riscaldamento dell'aria alla temperatura richiesta.
I filtri sono installati in tutti i modelli di ventilazione con recupero. Proteggono l'attrezzatura dalla polvere di strada e dalla lanugine degli alberi, che ostruiscono rapidamente gli scambiatori di calore.
I ventilatori possono essere integrati nell'unità di recupero o installati in condotti. Durante il calcolo, è necessario determinare la potenza necessaria del dispositivo.
Non è possibile risparmiare sull'acquisto di ventilatori: i prodotti economici di bassa qualità non sono progettati per un funzionamento a lungo termine. Poiché l'usura, i ventilatori fanno rumore, portano a vibrazioni dei componenti di ventilazione, il che rende scomodo rimanere in casa.
Controllo climatico
Il recuperatore è parte integrante del sistema generale di ventilazione di mandata e di scarico. Il funzionamento del sistema non può essere configurato una volta e non cambia durante l'intero periodo di funzionamento.
Le modalità cambiano in base al periodo dell'anno, alla temperatura dell'aria e all'intensità del vento, ai parametri climatici desiderati nelle stanze.
I sistemi di controllo includono:
- Sensori di temperatura, umidità, fumo installati nei locali e all'interno dell'apparecchiatura. Tramite i comandi dei sensori, le ventole e le altre apparecchiature di controllo vengono accese o spente.
- Attuatori e relativi attuatori che controllano il funzionamento di valvole, serrande, valvole a saracinesca.
- Dispositivi per il controllo del funzionamento di ventilatori, pompe, velocità di rotazione delle piastre del rotore.
- Controllori di dispositivi di controllo che analizzano la situazione della casa, regolatori di tensione per un funzionamento stabile e preciso dell'apparecchiatura.
- Unità di backup dell'alimentazione in caso di mancanza di corrente.
Le principali funzioni dei sistemi di controllo:
- controllo della temperatura dell'aria di mandata tenendo conto dei parametri del microclima, delle condizioni esterne, delle letture dei sensori;
- controllo e variazione dell'intensità della temperatura dei flussi prima e dopo lo scambiatore di calore;
- gestione della qualità dell'aria, compreso il contenuto di CO2;
- protezione antigelo scambiatore di calore;
- controllo della ventola;
- spegnere la ventilazione di mandata in caso di incendio e accendere il sistema di scarico del fumo;
- monitorare lo stato e fornire informazioni sullo stato dei filtri.
I pannelli di controllo vengono creati individualmente, tenendo conto delle condizioni operative, delle dimensioni dell'edificio e dei requisiti dei proprietari.
Regole di selezione
Il criterio principale per la scelta di un'installazione è la sua prestazione. È molto difficile fare calcoli da soli, quindi è meglio contattare gli specialisti.
Parametri importanti nella scelta:
- Coefficiente di prestazione, che parla di come viene ridistribuita la temperatura dei flussi, piuttosto che di risparmiare calore. I numeri reali sono vicini al 65–80%. Dichiarazioni circa il 90% e oltre non sono altro che mosse di marketing. Circa il 15% del calore viene perso attraverso la ventilazione, quindi i dati per il 50% di risparmio energetico non possono essere veri.
- Materiale e spessore della cassa: i dispositivi metallici sottili sono soggetti a vibrazioni e rumore aumentato.
- Informazioni affidabili sulle prestazioni dei fan, devono essere selezionate con un margine di circa il 20%. Alla massima potenza indicata nei passaporti, il ventilatore smette di creare la pressione necessaria per la circolazione dell'aria.
- Composizione e caratteristiche dei sistemi di automazione, tempo di attività durante un'interruzione di corrente.
- Funzioni di automazione aggiuntive per il controllo di aria condizionata, umidificatore, riscaldatore elettrico (se necessario).
Un'unità di ventilazione correttamente installata e configurata con un recuperatore ridurrà le bollette energetiche del 10-15%. Aspettare ulteriori risparmi non ha senso. Allo stesso tempo, il comfort in una casa o un appartamento privati aumenterà notevolmente. I componenti di aziende ben note lavorano a lungo e senza errori con il corretto calcolo e la conformità alle regole di installazione.
