La question de l'amélioration de l'efficacité énergétique doit être prise en compte dans la conception et la rénovation des bâtiments résidentiels privés. L'installation d'air forcé et d'échappement dans le système de ventilation est l'une des solutions efficaces pour économiser sur le paiement des ressources énergétiques.
Types de systèmes de ventilation
Le changement d'air dans les pièces résidentielles et utilitaires, dans la cuisine et dans la salle de bain est une condition préalable au maintien d'un microclimat sain.
La ventilation est naturelle et forcée.
Dans le premier cas, l'air propre s'écoule de l'extérieur et est évacué dans l'atmosphère en raison des processus physiques de traction dans une conduite haute.
En hiver, l'air froid pénètre dans la maison par les fenêtres, les portes, les conduits d'alimentation et quitte les locaux chauffés à température ambiante - jusqu'à 15% de l'énergie est gaspillée pour le chauffage des rues.
Les systèmes à circulation forcée utilisent des ventilateurs installés dans les conduits d'alimentation ou d'évacuation d'air.
Dans la ventilation d'alimentation et d'évacuation, les deux processus sont forcés.
Le principe de fonctionnement des systèmes avec récupération
La ventilation avec récupération fonctionne selon un schéma simple:
- Dans un endroit pratique pour l'installation et la maintenance, un récupérateur est installé - un échangeur de chaleur, auquel sont raccordés des conduits de ventilation d'alimentation et d'évacuation.
- L'air chaud de la pièce réchauffe le froid provenant de l'extérieur.
- Des masses d'air propres chauffées sont pompées dans la maison.
- Le processus est ensuite répété.
Il a été vérifié expérimentalement qu'à une température de l'air d'échappement de 23 ° C et entrant de l'extérieur -20 ° C, dans les meilleurs échantillons de récupérateurs, les flux entrants sont chauffés à 18 ° C. De cette façon, des économies d'énergie sont réalisées.
L'air froid et pollué dans le récupérateur ne se mélange pas - de l'air propre pénètre dans le bâtiment par la rue.
Pour augmenter l'efficacité dans différentes conditions de fonctionnement, une grande variété de modèles de récupérateurs a été développée.
Caractéristiques de conception
Le classement des échangeurs de chaleur est effectué selon différents critères:
- spécifications techniques;
- méthode de placement;
- matériau du boîtier et éléments internes;
- principe d'action;
- conception des éléments de travail;
- l'environnement physique utilisé pour le transfert de chaleur;
- schéma d'automatisation et de contrôle.
Le choix se fait après une analyse approfondie de toutes les fonctionnalités.
Emplacement d'installation du matériel
Lors du choix de l'emplacement d'installation de l'unité principale du récupérateur, pensez à l'emplacement d'installation des ventilateurs ou des pompes. Le bruit généré par l'appareil peut être un gros obstacle.
Les récupérateurs ne se montent pas sur les chambres et les pépinières.
Par la méthode d'installation, les dispositifs de sol et de suspension sont distingués, la surface affecte le choix. S'il n'y a pas de murs capitaux solides, il est préférable de rester sur le modèle installé au sol.
Les dispositifs de suspension peuvent être cachés derrière un plafond suspendu, mais ces solutions conviennent aux bâtiments industriels. La vibration créée par le ventilateur et le boîtier est transmise et amplifiée par les structures du bâtiment.
Le boîtier de l'échangeur de chaleur peut être horizontal et vertical. Cela n'affecte pas les caractéristiques techniques, mais vous permet de choisir un modèle pour une connexion pratique des conduits d'air.Moins il y a d'angles et de virages, moins le bruit des flux d'air et moins d'énergie gaspillée lors du mouvement des masses d'air par les ventilateurs.
Schémas de construction typiques
Tous les récupérateurs sont classiquement divisés en modèles de transfert direct de chaleur et appareils avec un liquide de refroidissement intermédiaire.
La première classe comprend les échangeurs de chaleur:
- chambre;
- rotatif;
- flux transversal lamellaire et contre-courant;
- tubulaire.
Dans les appareils avec un caloporteur intermédiaire, du fréon ou un liquide eau-glycol est utilisé.
Chambre
L'appareil se compose de deux caméras isolées. Les débits sont contrôlés automatiquement par un amortisseur mobile.
Au premier étage, de l'air chaud est envoyé dans la chambre n ° 1, tandis que les murs sont chauffés. Après un temps déterminé par l'automatisation, le clapet modifie le débit d'air - celui de la rue va à la chambre chauffée et y chauffe, tandis que la pièce on va à la chambre n ° 2.
Le processus est répété cycliquement à mesure que les compartiments sont chauffés et refroidis. L'efficacité des appareils ne dépasse pas 50 à 60%.
Rotatif
L'échangeur de chaleur dans l'unité d'alimentation et d'échappement avec un récupérateur de type rotatif est la plaque fixée à la roue. L'arbre tourne lentement dans le tambour, l'axe coïncide avec le flux d'air. Le tambour est divisé en deux parties, dont l'une déplace l'air de l'appartement, l'autre rue. La roue de la roue, se déplaçant dans le premier segment, se réchauffe. De plus, par rotation, les pales chauffées se déplacent vers une autre partie du tambour, où elles dégagent de la chaleur dans l'air de la rue.
L'équipement de contrôle vous permet de désactiver le mode de chauffage pendant la saison chaude. L'efficacité de l'installation est d'environ 80%.
L'inconvénient du modèle est l'impossibilité technique de séparer complètement les flux - environ 5% des masses d'air sont mélangées. Cette fonctionnalité ne permet pas l'utilisation d'appareils de ce type dans des pièces où SNiP sont réglés sur les valeurs maximales admissibles de pollution.
Lamellaire
Il existe deux types de modèles: à contre-courant et à courant transversal, le nom dépend de la direction du mouvement de l'air.
Les plaques d'aluminium s'accumulent et dégagent de la chaleur, à partir de laquelle se forment des canaux de guidage étroits.
Le schéma de fabrication permet de mélanger les masses d'air à un niveau d'environ 0,1%, ce qui sert de base pour considérer l'appareil comme étanche à l'air.
L'efficacité des récupérateurs à contre-courant dépend des dimensions géométriques. L'équipement encombrant a un coût élevé et est rarement utilisé pour les maisons privées.
Dans les échangeurs de chaleur à courant transversal, les flux d'air traversent le dispositif perpendiculairement.
Les échangeurs de chaleur à contre-courant sont les plus efficaces pour les petites dimensions. Un grand nombre d'éléments constitutifs réduit la résistance mécanique, par conséquent, ces unités ne sont utilisées qu'avec de petites chutes de pression.
Tubulaire
Structurellement constitué d'un tuyau de grand diamètre, à l'intérieur duquel se trouvent de nombreux tubes de plus petite section.
Des écoulements chauds, traversant de minces tubes, les réchauffent. Un courant d'air de la rue est chauffé par les murs, qui pénètre dans la maison par un ventilateur.
Ventilation avec récupérateur de fréon
Les récupérateurs de fréon appartiennent à la classe des appareils avec un liquide de refroidissement intermédiaire.
La base du travail repose sur deux principes physiques:
- un changement de l'état global du fréon pendant les cycles de chauffage-refroidissement - le liquide de refroidissement, le refroidissement, passe à l'état liquide et se transforme en une fraction gazeuse lorsqu'il est chauffé;
- la propriété d'un gaz d'être supérieure à celle d'un liquide en raison de la gravité spécifique différente.
La conception est une multitude de tubes annulaires remplis de fréon réfrigérant.
Les tubes passent à travers les canaux de l'unité de ventilation et le conduit d'évacuation doit toujours être inférieur à l'air d'alimentation.L'air chaud chauffe la partie inférieure des tubes, le fréon bout et monte dans la cavité supérieure, à travers laquelle l'air froid de la rue passe. Dans la chambre haute, le fréon dans le tube dégage de la chaleur, il se refroidit, passe dans la fraction liquide et descend dans le tube.
Les avantages du système fréon:
- manque de compresseurs pour le pompage du liquide de refroidissement, ce qui signifie une grande fiabilité de l'appareil;
- l'absence totale de mélange d'air propre et contaminé, obtenue par compactage des points de transition des tubes à travers les parois des chambres.
Récupérateur de canal avec caloporteur intermédiaire
L'appareil se compose de deux échangeurs de chaleur qui peuvent être transportés sur de longues distances.
L'équipement est adapté à la reconstruction de systèmes de ventilation, dont la conception ne prévoyait pas initialement la possibilité de transfert de chaleur.
Algorithme de travail:
- L'air du conduit d'échappement passe à travers un échangeur de chaleur composé de tubes à travers lesquels circule de l'éthylène glycol liquide.
- Le liquide de refroidissement est pompé via une pompe de circulation vers le même radiateur installé dans le conduit d'alimentation.
- Le liquide dégage de la chaleur à l'air d'alimentation traversant la grille du radiateur.
- Le processus de pompage est continu.
Pour réguler le degré d'échange de chaleur entre les tubes de convoyage des vannes installées. En principe, cela est similaire au schéma de contrôle du transfert de chaleur des radiateurs de chauffage.
Avec tout schéma de construction de récupérateurs, de la condensation se forme dans l'appareil. Pour son retrait, un conteneur doit être fourni pour la collecte et les moyens d'élimination à l'extérieur de la maison ou dans le système d'égouts.
Les principaux éléments des systèmes de ventilation
La ventilation avec récupération de chaleur dans une maison privée ne consiste pas seulement en un échangeur de chaleur.
Le système comprend:
- grilles de protection;
- conduits d'air;
- soupapes
- Ventilateurs
- filtres.
- organes d'automatisation et de contrôle.
Les treillis protègent contre la pénétration accidentelle d'objets volumineux, d'oiseaux et de rongeurs dans le système, ce qui peut provoquer des accidents. Cette option est possible lorsqu'un objet étranger pénètre dans la roue du ventilateur. La conséquence peut être:
- lames déformées et niveau accru de vibration (bruit);
- blocage du rotor de ventilateur et combustion des enroulements du moteur;
- odeur désagréable d'animaux morts et en décomposition.
La section transversale totale des trous du gril ne doit pas être beaucoup plus petite que la section transversale des conduits d'air, ce qui entraîne une diminution des performances de l'ensemble du système.
Les conduits d'air et les raccords (tours, tés, adaptateurs) sont achetés en même temps, en essayant d'acheter des produits du même fabricant. La différence de taille entraîne des lacunes aux jonctions, une perturbation de l'écoulement et des turbulences.
Ne pas utiliser de conduits ondulés pour la ventilation avec un récupérateur, ce qui crée une résistance au flux d'air et un bruit accru pendant le fonctionnement.
Les vannes d'air sont nécessaires pour modifier temporairement les paramètres du mouvement de l'air, par exemple, elles peuvent être utilisées pour bloquer le canal d'entrée pendant une période particulièrement glaciale lorsque le récupérateur ne peut pas faire face au chauffage de l'air à la température requise.
Des filtres sont installés dans tous les modèles de ventilation avec récupération. Ils protègent l'équipement de la poussière des rues et des peluches d'arbre, qui obstruent rapidement les échangeurs de chaleur.
Les ventilateurs peuvent être intégrés dans l'unité de récupération ou installés dans des conduits. Lors du calcul, la puissance nécessaire de l'appareil doit être déterminée.
Vous ne pouvez pas économiser sur l'achat de ventilateurs - les produits bon marché de faible qualité ne sont pas conçus pour un fonctionnement à long terme. Comme l'usure, les ventilateurs font du bruit, entraînent des vibrations des composants de ventilation, ce qui rend inconfortable de rester à l'intérieur.
Contrôle du climat
Le récupérateur fait partie intégrante du système général de ventilation d'alimentation et d'évacuation. Le fonctionnement du système ne peut pas être configuré une seule fois et ne change pas pendant toute la durée de fonctionnement.
Les modes changent en fonction de la période de l'année, de la température de l'air et de la force du vent, des paramètres climatiques souhaités dans les pièces.
Les systèmes de contrôle comprennent:
- Capteurs de température, d'humidité, de fumée installés dans les locaux et à l'intérieur de l'équipement. Par les commandes des capteurs, les ventilateurs et autres équipements de contrôle sont activés ou désactivés.
- Actionneurs et leurs actionneurs contrôlant le fonctionnement des vannes, registres, vannes d'arrêt.
- Dispositifs pour contrôler le fonctionnement des ventilateurs, des pompes, la vitesse de rotation des plaques de rotor.
- Contrôleurs d'appareils de contrôle qui analysent la situation dans la maison, régulateurs de tension pour un fonctionnement stable et précis de l'équipement.
- Unités de secours en cas de panne de courant.
Les principales fonctions des systèmes de contrôle:
- contrôle de la température de l'air d'alimentation en tenant compte des paramètres du microclimat, des conditions externes, des lectures des capteurs;
- surveiller et modifier l'intensité de la température des flux avant et après l'échangeur de chaleur;
- gestion de la qualité de l'air, y compris la teneur en CO2;
- protection contre le gel de l'échangeur de chaleur;
- contrôle du ventilateur;
- couper la ventilation d'alimentation en cas d'incendie et allumer le système d'évacuation des fumées;
- surveiller l'état et émettre des informations sur l'état des filtres.
Les panneaux de contrôle sont créés individuellement, en tenant compte des conditions de fonctionnement, des dimensions du bâtiment et des exigences des propriétaires.
Règles de sélection
Le critère principal de choix d'une installation est sa performance. Il est très difficile de faire des calculs par vous-même, il est donc préférable de contacter des spécialistes.
Paramètres importants lors du choix:
- Coefficient de performance, qui parle de la façon dont la température des flux est redistribuée, plutôt que d'économiser de la chaleur. Les nombres réels sont proches de 65 à 80%. Les déclarations d'environ 90% et plus ne sont que des mouvements de marketing. Environ 15% de la chaleur est perdue par la ventilation, donc les chiffres des économies d'énergie de 50% ne peuvent pas être vrais.
- Matériau et épaisseur du boîtier - les dispositifs métalliques minces sont soumis à des vibrations et à un bruit accru.
- Information fiable sur les performances des fans, elle doit être sélectionnée avec une marge d'environ 20%. À la puissance maximale indiquée dans les passeports, le ventilateur cesse de créer la pression nécessaire à la circulation de l'air.
- Composition et caractéristiques des systèmes d'automatisation, temps de disponibilité lors d'une panne de courant.
- Fonctions d'automatisation supplémentaires pour contrôler la climatisation, l'humidificateur, le radiateur électrique (si nécessaire).
Une unité de ventilation correctement installée et configurée avec un récupérateur réduira les factures d'énergie de 10 à 15%. Attendre plus d'économies n'a pas de sens. Dans le même temps, le confort dans une maison ou un appartement privé augmentera considérablement. Les composants des entreprises bien connues fonctionnent longtemps et sans échec avec le calcul correct et le respect des règles d'installation.
