Fornecimento e sistema de ventilação de exaustão com recuperação de calor

Os proprietários mais progressistas projetam dois sistemas de ventilação em seus edifícios ao mesmo tempo: gravitacional (natural) e mecânico com recuperação de calor (forçado). Neste caso, o sistema de ventilação natural é de emergência e serve em caso de avarias no funcionamento da unidade de tratamento de ar e é utilizado principalmente no período sem aquecimento. Deve-se lembrar que durante o funcionamento do sistema de ventilação mecânica, os dutos de ventilação por gravidade devem ser hermeticamente fechados. Caso contrário, a eficácia da ventilação forçada será perdida.

Tipos de unidades de recuperação de calor

A recuperação de calor no sistema de fornecimento de ventilação é um fenômeno relativamente novo e ainda não está amplamente difundido. Existem vários tipos de dispositivos e uma grande seleção de modelos para cada tipo. Fornecimento e ventilação de exaustão com aquecimento de ar e recuperação desempenham as seguintes funções:

Recuperação de calor;
Economia de combustível;
Reduzindo o custo do equipamento;
Garantir padrões ambientais;
Reduzindo custos de transporte;
Reduzindo o custo da limpeza do gás;
Reduzindo o custo do sistema de aquecimento.

Rotary (tambor)

O trocador de calor é adequado para áreas com climas adversos. O tambor é feito de folha de alumínio. Por movimentos progressivos, o calor é transferido do ar extraído para o ar fornecido:

O calor é transferido para o ar fornecido;
A mistura de fluxos é inferior a 0,1%;
O ar quente e umidificado retorna.

Os quartos secam menos. A potência líquida é de 92%.

Recuperador cruz lamelar

Projetado para áreas com condições climáticas amenas. As contra-correntes do recuperador de placas são separadas por uma folha de alumínio.

O calor é transferido para o ar fornecido;
A condensação está se formando;
Requer drenagem de água.

O calor do ar de exaustão através das placas de alumínio aquece o ar fornecido. A umidade condensa nas placas do trocador de calor, que vem do local.

Durante o aquecimento, a eficiência do trocador de calor é zero, a recuperação de calor não ocorre. A eficiência geral da unidade de tratamento de ar cai. O sistema recupera até 95% do calor.

Tubos de calor

Este tipo é produzido como um tubo hermeticamente fechado a partir de um material com boa condutividade térmica. Freon é derramado dentro. O recuperador é colocado verticalmente na conduta (é permitido instalá-lo em pequena escala). A extremidade inferior é colocada no exaustor e a extremidade superior na ventilação de alimentação.

O ar quente flui pelo duto inferior na parte inferior do tubo. O Freon ferve, os vapores entram na parte superior e encontram o ar fornecido, retirando o calor do Freon. O condensado se deposita no fundo do tubo e o ciclo se repete. Vantagem: sem peças móveis. Desvantagem: baixo desempenho, o sistema roda em Freon.

Dispositivo intermediário de calor

Água ou uma solução especial é usada como um transportador de calor.

Dois trocadores de calor são interconectados por dutos;
Um deles está no canal que tira ar e recebe calor;
O calor passa pelo refrigerante para o segundo trocador de calor, localizado no canal de fornecimento de ar, onde ocorre o aquecimento.

As correntes não se misturam, mas o portador de calor intermediário reduz a eficiência em até 50%. Além disso, a eficiência pode ser aumentada com uma bomba.A vantagem dos fluidos de transferência de calor intermediários é que os trocadores de calor podem ser instalados distantes uns dos outros. A instalação é realizada verticalmente e horizontalmente.

Trocador de calor do solo

O custo operacional do sistema é reduzido em 5 a 10%. Se não houver trocador de calor no solo, o ar que entra no sistema de recuperação entra diretamente da rua. Um tubo é colocado com um trocador de calor no solo a uma profundidade de cerca de dois metros no solo. A temperatura do ar abaixo de zero do solo sempre se mantém estável na região de + 10 ° C.

O ar viaja através do tubo no solo e entra na recuperação de calor. É muito mais fácil compensar as diferenças de temperatura. Os elementos de aquecimento ligam com menos frequência, a economia de calor torna-se maior.

O trocador de calor do solo deve ser feito de acordo com o projeto. Dependendo da área da casa, é selecionado um sistema de recuperação, que tira um determinado volume de ar da rua e, passando por todo o trocador de calor do solo, o aquece. É importante consultar um designer experiente. É ele quem saberá calcular o comprimento e a profundidade do canal.

Tipos

Os aquecedores de água, dependendo da seção dos elementos de aquecimento, são retangulares e redondos. Os termoacumuladores retangulares têm uma maior transferência de calor e são instalados em sistemas de ventilação industrial.

Por sua vez, o elétrico é mais fácil de instalar e conectar.

Diferenças entre aquecedores de água

Os aquecedores de água usados no dia a dia são mais compactos, leves e menos potentes. As suas características de design permitem que sejam instalados em vários locais, incluindo nos tectos das instalações - o principal é fornecer acesso gratuito para manutenção.

Especificações para prestar atenção ao escolher

Dispositivos de metal são eficazes em operação até -10 ° C. Em baixas temperaturas, o desempenho é visivelmente reduzido. Como resultado, elementos elétricos de pré-aquecimento são usados;
Na hora de escolher, você deve estudar a espessura da caixa, o material das pontes frias. A espessura de 3 cm está sujeita a isolamento adicional quando a temperatura externa cair abaixo de -5 ° C. Você terá que dobrar o uso de material isolante se a moldura for de alumínio;
Preste atenção especial aos valores de fluxo livre dos ventiladores. Pode acontecer que a cabeça esteja completamente ausente a 500 m3. O consumidor fica sabendo disso, via de regra, quando o recuperador falha;
Uma grande vantagem quando funções adicionais podem ser conectadas ao sistema automático. Graças à automação aprimorada, os custos operacionais são reduzidos e a operação de todo o dispositivo é aumentada;
O principal indicador para decidir qual recuperador escolher é a pressão e a potência de ventilação. Um cálculo preliminar é feito de quanto ar deve entrar na casa em uma hora.

Recuperação e ventilação

Vale a pena dar atenção especial ao fato de que nos sistemas de ventilação com parcela do ar de exaustão, parte do calor também é extraída do ambiente. E é essa energia de calor que retorna.

Estes sistemas são efetivamente utilizados em grandes indústrias e em grandes oficinas, pois para garantir a temperatura ideal para tais instalações no inverno, você deve se expor a grandes custos. Essas instalações também permitem compensar significativamente essas perdas e reduzir custos.

Mesmo em uma casa particular, os sistemas de ventilação com recuperação de calor serão bastante relevantes hoje. Mesmo em uma casa individual, a ventilação é sempre realizada e quando o ar circula, o calor também é removido de qualquer cômodo da mesma forma. Concorde que é simplesmente impossível vedar completamente o edifício e, assim, evitar qualquer perda de calor.

Processo de recuperação

Hoje, esses sistemas devem ser usados mesmo em uma residência privada pelos seguintes motivos:

Para remoção rápida de ar com uma grande mistura de dióxido de carbono;
Para o fluxo da quantidade necessária de ar fresco nos aposentos;
Para eliminar a alta umidade nos ambientes, bem como eliminar odores desagradáveis;
Para economizar calor;
E também para remover poeira e microorganismos prejudiciais que possam estar contidos nele.

Recuperadores de telhado

Essas unidades de ventilação são usadas em instalações com um grande espaço de trabalho. Eles filtram, aquecem e fornecem ar ao edifício. A temperatura do ar é regulada por um aquecedor de duto ou resfriador. A sua entrada é efectuada parcial ou totalmente através da estrutura de placas do recuperador.

Característica

Esses sistemas de abastecimento e ventilação de exaustão são instalados nos tetos dos edifícios por meio de orifícios feitos nos mesmos. Os recuperadores extraem o ar usado coletado do teto e o liberam na atmosfera, e seu calor é transferido para o poderoso jato de entrada. O suprimento de ar é direcionado diretamente para o teto ou direcionado para a área de trabalho. O recuperador pode ser uma unidade integrante do esquema geral de ventilação de toda a instalação. O dispositivo é fácil de operar.

Projeto

Os modelos de unidades são feitos de diferentes potências, que são medidas pelo volume de ar que passa em metros cúbicos por hora. A base do dispositivo é uma estrutura de painel feito de perfis de alumínio. A espessura ótima das folhas do trocador de calor é de cerca de 0,2 mm. Para isolamento acústico e térmico, as paredes da caixa são revestidas com lã mineral. Os recuperadores são equipados com seções de eletricidade, água e gás para aquecimento. A eficiência alcançada é de cerca de 65%. A instalação de abastecimento e ventilação de exaustão não causa quaisquer dificuldades. Para isso, é necessário fazer uma janela no telhado e reforçar a estrutura - “vidro” para a correta distribuição da carga. A instalação do recuperador na cobertura não ocupa o volume útil do edifício.

Viabilidade de um recuperador na ventilação

É possível falar sobre a conveniência de se providenciar a ventilação recuperativa avaliando a eficiência do sistema e comparando suas vantagens com desvantagens.

Parte do calor é retirado do ar de exaustão puxado para o exterior e transferido para os jatos novos forçados direcionados para dentro da sala. Isso permite que você reduza a perda de calor em até 70% (+)

A necessidade de usar a recuperação de calor é mais relevante em edifícios com extração de ar forçado. Via de regra, são estruturas de baixa inércia construídas com tecnologias inovadoras de isolamento térmico (casas feitas de painéis sanduíche, placas de silicato de gás, blocos de espuma).

Nesses edifícios, as paredes não acumulam calor e a troca natural de ar é ineficaz.

No entanto, os problemas com a circulação do ar são típicos de edifícios "tradicionais" feitos de tijolo e concreto. A presença de janelas de PVC seladas com isolamento acústico e térmico bloqueia a circulação com um impulso natural - o fluxo de ar fresco pára e a corrente de ar no duto de ventilação vira ou tende a zero.

A solução para o problema das "euro-janelas" é a organização da ventilação forçada. O sistema restaura a troca de ar, mas a perda de calor aumenta em até 60%. E aqui já não é possível prescindir da recuperação térmica.

A eficiência do processo de troca é expressa como uma porcentagem e mostra a quantidade de calor gasta do ar de extração para aquecer o novo "influxo"

Indicador de eficiência de recuperação de calor de ventilação:

0% - janela aberta - o ar quente é retirado para a atmosfera e o ar frio entra, baixando a temperatura da sala;
100% - o ar de insuflação é aquecido até a temperatura de “trabalho off” - tecnicamente impossível de implementar;
30-90% - um parâmetro admissível, a recuperação com uma eficiência de 60% ou mais é considerada boa, uma eficiência acima de 80% - excelente troca de calor.

A eficiência do sistema depende do tipo de recuperador, do tamanho da sala e da vazão de ar. Em todo caso, o uso da ventilação recuperativa, mesmo com uma eficiência de 30%, é mais lucrativo do que sua ausência. Além da economia significativa de energia, a “regeneração” de calor melhora o clima interno geral.

Desvantagens de usar um trocador de calor:

Volatilidade. A compra de equipamentos HVAC é justificada se o consumo de eletricidade for significativamente menor do que sua economia após a instalação do recuperador.
Queda de condensação. Devido à diferença de temperatura, a umidade pode condensar nas paredes do trocador de calor. No inverno, existe a possibilidade de formação de gelo, que pode causar uma rápida diminuição da eficiência ou falha do recuperador.
Trabalho ruidoso. Alguns modelos emitem um zumbido durante a operação. Se durante o dia esta desvantagem não for particularmente perceptível, à noite o ruído causa desconforto. Os recuperadores com isolamento aprimorado são silenciosos.

Um alto investimento inicial costuma ser o principal argumento contra a ventilação eficiente em termos de energia.

É aconselhável investir em um sistema que terá retorno dentro de 5 a 8 anos. Deve-se ter em mente que custos adicionais terão que ser arcados para manter o complexo, por exemplo, troca periódica de ventiladores

Recuperador com circulação de água

Característica

O transportador de energia térmica é água ou anticongelante fornecida à unidade de alimentação por um trocador de calor de exaustão localizado separadamente. O funcionamento de um recuperador de circulação de água é semelhante ao de um aquecimento de água. A eficiência de ação do trocador de calor a placas com circulação de água chega a 50-65%. A ventilação de alimentação e exaustão com recuperadores deste tipo raramente é usada quando é possível montar uma linha de troca de calor. A operação deste sistema requer monitoramento frequente. O ponto fraco é a presença de uma bomba que circula o trocador de calor. Bem como nós adicionais que regulam o funcionamento do sistema. Eles aumentam o consumo de energia. Com uma grande distância entre os trocadores de calor de alimentação e exaustão, é impraticável usar esta opção. O recuperador desempenha apenas a função de troca de calor sem transformação de umidade.

Projeto

As unidades principais do sistema de alimentação e exaustão com recuperação de calor são dois trocadores de calor. Eles são instalados separadamente nos dutos de entrada e saída de ar. Conecte-os com um tubo flexível isolado. Permite uma escolha mais fácil da localização dos nós e a instalação do sistema. O recuperador com circulação de água está equipado com bomba, tanque de expansão, controlador, indicador de pressão. Sensores de temperatura. Válvulas de ar, segurança e controle. Ao instalar um único sistema de recuperação, é possível conectar vários portadores de calor. Diferentes caminhos de exaustão e fluxo de ar garantem que o recuperador funcione sem a formação de vestígios de gelo. A transferência de contaminação pelo ar de saída para o fluxo de entrada é excluída.

Trocadores de calor de placas

Os projetos mais simples para sistemas de ventilação. O trocador de calor é feito na forma de uma câmara dividida em canais separados localizados paralelos uns aos outros. Entre eles está um defletor em forma de placa fina, que tem propriedades de alta condução de calor.

O princípio de funcionamento baseia-se na troca de calor dos fluxos de ar, ou seja, o ar de exaustão que é retirado da sala e cede seu calor ao ar de insuflação, que entra na casa já quente, graças a essa troca.

As vantagens desta tecnologia incluem:

Troca de calor com um recuperador

configuração simples do dispositivo;
ausência completa de quaisquer peças móveis;
alta eficiência de ação.

Bem, uma das desvantagens mais significativas na operação de tal recuperador é a formação de condensado na própria placa. Normalmente, esses trocadores de calor precisam ser instalados adicionalmente com coletores de gotejamento especiais. Este é um parâmetro necessário, pois no inverno a condensação pode congelar e parar o dispositivo. É por isso que alguns dispositivos deste tipo têm sistemas de descongelação integrados.

Problemas de instalação do sistema

Praticamente não há problemas potenciais associados ao uso de tais equipamentos. Alguns são decididos pelo fabricante, outros tornam-se uma dor de cabeça para o comprador. Os principais problemas incluem:

Formação de condensação. As leis da física determinam que, quando o ar em alta temperatura passa por um ambiente frio e fechado, ocorre a formação de condensação. Se a temperatura ambiente estiver abaixo de zero, as aletas começarão a congelar. Todas as informações fornecidas neste parágrafo definem uma diminuição significativa na eficiência do dispositivo.
Eficiência energética. Todos os sistemas de ventilação trabalhando em conjunto com o recuperador são dependentes de energia. O cálculo econômico realizado determina que somente serão úteis os modelos de recuperadores que economizem mais energia do que o gasto.
Período de retorno. Conforme observado anteriormente, o dispositivo é projetado para economizar energia. Um fator determinante importante é quantos anos leva para a compra e instalação de recuperadores para pagar. Se o indicador em questão ultrapassar a marca de 10 anos, então não há sentido na instalação, pois durante esse tempo outros elementos do sistema precisarão ser substituídos. Se os cálculos mostrarem que o período de retorno do investimento é de 20 anos, a possibilidade de instalação do dispositivo não deve ser considerada.

Os problemas acima devem ser levados em consideração ao escolher um trocador de calor, que existem várias dezenas de tipos.

Tubos de calor

Vale destacar mais um tipo de recuperador. A recuperação de calor em uma casa usando tubos de calor é bastante eficaz. Esses dispositivos são tubos selados feitos de metal, que tem propriedades de alta condução de calor. Dentro desse tubo, há um líquido que tem um ponto de ebulição muito baixo (o freon é geralmente usado aqui).

Esse trocador de calor é sempre instalado na posição vertical, com uma de suas extremidades localizada no duto de exaustão e a outra no duto de alimentação.

O princípio de operação é simples. O ar quente extraído, lavando o cachimbo, transfere calor para o freon, que, fervendo, sobe, com muito calor. E o ar fornecido que lava a parte superior do tubo leva esse calor com ele.

As vantagens incluem alta eficiência, operação silenciosa e alta eficiência. Portanto, hoje você pode economizar significativamente no aquecimento de sua casa, devolvendo-o parcialmente.

Fabricação de um trocador de calor sem canal

trocador de calor sem canal de solo

Um trocador de calor do solo sem canais envolve a fabricação de um poço com um comprimento de cerca de 3-4 metros e uma profundidade de 80 centímetros. O poço é preenchido com uma camada de cascalho e o topo é coberto com espuma de concreto. Este desenho permite obter uma temperatura no interior de uma camada especial, que não difere da temperatura do solo a 5 metros de profundidade. Depois de fazer a fossa, é necessário remover o cano para o fornecimento de ar fresco.

Este tubo de ramificação é feito de acordo com o mesmo esquema de um trocador de calor de tubo. Outro tubo deve passar de uma camada especial para o sistema de ventilação das instalações. Em um esquema simples, o ar começa a circular. Não é apenas hidratado, mas também limpo. A vantagem do design é a filtragem aumentada. A desvantagem é a eficiência menor do que em um sistema de tubulação.