تهوية العرض والعادم مع استرداد الحرارة: مبدأ التشغيل ومراجعة المزايا والعيوب
يؤدي توفير الهواء النقي خلال فترة البرد إلى الحاجة إلى تسخينه لضمان المناخ المحلي الصحيح.لتقليل تكاليف الطاقة، يمكن استخدام تهوية الإمداد والعادم مع استعادة الحرارة.
إن فهم مبادئ تشغيله سيسمح لك بتقليل فقدان الحرارة بشكل أكثر فعالية مع الحفاظ على كمية كافية من الهواء المستبدل. دعونا نحاول فهم هذه القضية.
محتوى المقال:
توفير الطاقة في أنظمة التهوية
في فترة الخريف والربيع، عند تهوية الغرف، هناك مشكلة خطيرة تتمثل في الاختلاف الكبير في درجة الحرارة بين الهواء الوارد والهواء الداخلي. يندفع التدفق البارد إلى الأسفل ويخلق مناخًا محليًا غير مناسب في المباني السكنية والمكاتب والمصانع أو تدرجًا عموديًا غير مقبول في درجة الحرارة في المستودع.
الحل الشائع للمشكلة هو التكامل مع تهوية العرض دفاية، والتي يتم من خلالها تسخين التدفق. يتطلب مثل هذا النظام استهلاك الطاقة، في حين أن كمية كبيرة من الهواء الدافئ المتسرب إلى الخارج يؤدي إلى فقدان كبير للحرارة.
إذا كانت قنوات مدخل ومخرج الهواء موجودة في مكان قريب، فمن الممكن نقل حرارة التدفق الصادر جزئيًا إلى التدفق الوارد.سيؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الطاقة للسخان أو القضاء عليه تمامًا. يُطلق على الجهاز الذي يضمن التبادل الحراري بين تدفقات الغاز بدرجات حرارة مختلفة اسم جهاز التعافي.
في الموسم الدافئ، عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة، يمكن استخدام جهاز الاسترداد لتبريد التدفق الوارد.
تصميم وحدة مع المسترد
الهيكل الداخلي لأنظمة تهوية العرض والعادم التعافي المتكامل إنها بسيطة جدًا، لذا يمكن شراؤها وتثبيتها بشكل مستقل عنصرًا تلو الآخر. إذا كان التجميع أو التثبيت الذاتي صعبًا، فيمكنك شراء حلول جاهزة في شكل هياكل أحادية الكتلة قياسية أو هياكل جاهزة فردية حسب الطلب.
العناصر الرئيسية ومعاييرها
عادة ما يكون الجسم ذو العزل الحراري والضوضاء مصنوعًا من صفائح الفولاذ. وفي حالة تركيب الحائط يجب أن يتحمل الضغط الذي يحدث عند ترغية الشقوق حول الوحدة، وأيضاً يمنع الاهتزاز الناتج عن تشغيل المراوح.
في حالة توزيع كمية الهواء وتدفقه في غرف مختلفة، قم بتوصيله بالجسم نظام مجاري الهواء. وهي مجهزة بصمامات ومخمدات لتوزيع التدفقات.
في حالة عدم وجود مجاري هواء، يتم تركيب شبكة أو ناشر على فتحة الإمداد الموجودة على جانب الغرفة لتوزيع تدفق الهواء. يتم تركيب شبكة سحب الهواء من النوع الخارجي على فتحة المدخل على جانب الشارع لمنع الطيور والحشرات الكبيرة والحطام من دخول نظام التهوية.
يتم توفير حركة الهواء من خلال مروحتين ذات عمل محوري أو طرد مركزي. في ظل وجود جهاز التعافي، يكون دوران الهواء الطبيعي بحجم كافٍ أمرًا مستحيلًا بسبب المقاومة الديناميكية الهوائية التي تخلقها هذه الوحدة.
يتضمن وجود جهاز الاسترداد تركيب مرشحات دقيقة عند مدخل كلا التدفقين. يعد ذلك ضروريًا لتقليل شدة انسداد قنوات المبادلات الحرارية الرفيعة برواسب الغبار والشحوم. وبخلاف ذلك، لكي يعمل النظام بشكل كامل، سيكون من الضروري زيادة عدد مرات الصيانة الوقائية.
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 كفاءة جهاز الاسترداد لتسخين الهواء الخارجي، يمكنك أيضًا تثبيت سخان. أيضًا، إذا لزم الأمر، يتم تثبيت جهاز ترطيب ومؤين وأجهزة أخرى لخلق مناخ محلي مناسب في الغرفة.
تشتمل النماذج الحديثة على وحدة تحكم إلكترونية. تحتوي التعديلات المعقدة على وظائف لبرمجة أوضاع التشغيل اعتمادًا على المعلمات المادية للبيئة الجوية. تتمتع الألواح الخارجية بمظهر جذاب، بفضلها يمكن أن تتناسب بشكل جيد مع أي تصميم داخلي.
حل مشكلة التكثيف
تبريد الهواء القادم من الغرفة يخلق المتطلبات الأساسية لإطلاق الرطوبة وتكوين التكثيف. في حالة وجود معدل تدفق مرتفع، فإن معظمه ليس لديه الوقت للتراكم في جهاز التعافي ويخرج للخارج.مع حركة الهواء البطيئة، يبقى جزء كبير من الماء داخل الجهاز. لذلك، من الضروري التأكد من جمع الرطوبة وإزالتها خارج السكن. نظام العرض والعادم.
تتم إزالة الرطوبة في حاوية مغلقة. يتم وضعه في الداخل فقط لتجنب تجميد قنوات التدفق عند درجات حرارة أقل من الصفر. لا توجد خوارزمية لحساب موثوق لحجم المياه المستلمة عند استخدام أنظمة مع جهاز الاسترداد، لذلك يتم تحديدها تجريبيا.
إعادة استخدام المكثفات لترطيب الهواء أمر غير مرغوب فيه، لأن الماء يمتص العديد من الملوثات مثل عرق الإنسان والروائح وغيرها.
يمكنك تقليل حجم المكثفات بشكل كبير وتجنب المشاكل المرتبطة بحدوثها من خلال تنظيم نظام عادم منفصل عن الحمام والمطبخ. في هذه الغرف يتمتع الهواء بأعلى نسبة رطوبة. إذا كان هناك العديد من أنظمة العادم، فيجب أن يكون تبادل الهواء بين المناطق التقنية والسكنية محدودًا عن طريق تركيب صمامات عدم الرجوع.
إذا تم تبريد تدفق هواء العادم إلى درجات حرارة سلبية داخل جهاز الاسترداد، يتحول المكثف إلى ثلج، مما يؤدي إلى انخفاض في المقطع العرضي المفتوح للتدفق، ونتيجة لذلك، انخفاض في الحجم أو توقف كامل للتهوية.
من أجل إزالة الجليد الدوري أو لمرة واحدة من جهاز الاسترداد، يتم تثبيت تجاوز - قناة تجاوز لحركة الهواء العرض. عندما يتجاوز التدفق الجهاز، يتوقف نقل الحرارة، ويسخن المبادل الحراري ويتحول الجليد إلى حالة سائلة. يتدفق الماء إلى خزان تجميع المكثفات أو يتبخر في الخارج.
عندما يمر التدفق عبر المجازة، لا يتم تسخين هواء الإمداد من خلال جهاز الاسترداد. لذلك، عند تنشيط هذا الوضع، يجب تشغيل السخان تلقائيًا.
ميزات أنواع مختلفة من المتعافين
هناك العديد من الخيارات المختلفة هيكليًا لتنفيذ التبادل الحراري بين تدفقات الهواء البارد والساخن. كل واحد منهم لديه ميزاته المميزة، والتي تحدد الغرض الرئيسي لكل نوع من أنواع التعافي.
لوحة الانتعاش عبر التدفق
يعتمد تصميم لوحة الاسترداد على ألواح رقيقة الجدران، متصلة بالتناوب بحيث تتناوب مرور تدفقات درجات الحرارة المختلفة بينهما بزاوية 90 درجة. أحد تعديلات هذا النموذج هو جهاز مزود بقنوات ذات زعانف لمرور الهواء. لديها معامل نقل الحرارة أعلى.
يمكن تصنيع ألواح التبادل الحراري من مواد مختلفة:
- تتمتع سبائك النحاس والنحاس والألمنيوم بموصلية حرارية جيدة وليست عرضة للصدأ.
- البلاستيك المصنوع من مادة بوليمر كارهة للماء ذات معامل توصيل حراري عالي ووزن منخفض؛
- يسمح السليلوز المسترطب للتكثيف بالاختراق عبر اللوحة والعودة إلى الغرفة.
العيب هو إمكانية تكوين التكثيف عند درجات حرارة منخفضة.نظرًا للمسافة الصغيرة بين الصفائح، فإن الرطوبة أو الجليد يزيد بشكل كبير من السحب الديناميكي الهوائي. في حالة التجميد، من الضروري منع تدفق الهواء الوارد لتدفئة اللوحات.
مزايا أجهزة استعادة الألواح هي كما يلي:
- تكلفة منخفضة؛
- عمر خدمة طويل
- الفترة الطويلة بين الصيانة الوقائية وسهولة تنفيذها؛
- أبعاد ووزن صغير.
هذا النوع من أجهزة الاسترداد هو الأكثر شيوعًا في المباني السكنية والمكاتب. كما يتم استخدامه في بعض العمليات التكنولوجية، على سبيل المثال، لتحسين احتراق الوقود أثناء تشغيل الأفران.
طبل أو نوع دوارة
يعتمد مبدأ تشغيل جهاز الاسترداد الدوار على دوران المبادل الحراري، الذي توجد بداخله طبقات من المعدن المموج ذات سعة حرارية عالية. نتيجة للتفاعل مع التدفق الصادر، يتم تسخين قطاع الأسطوانة، مما يؤدي بعد ذلك إلى إطلاق الحرارة للهواء الوارد.
مزايا المستردات الدوارة هي كما يلي:
- كفاءة عالية جدًا مقارنة بالأنواع المنافسة.
- عودة كمية كبيرة من الرطوبة التي تبقى على شكل تكاثف على الأسطوانة وتتبخر عند ملامستها للهواء الجاف الوارد.
يتم استخدام هذا النوع من أجهزة الاسترداد بشكل أقل في المباني السكنية لتهوية الشقق أو المنازل. غالبًا ما يتم استخدامه في بيوت الغلايات الكبيرة لإعادة الحرارة إلى الأفران أو في المباني الصناعية أو التجارية الكبيرة.
ومع ذلك، فإن هذا النوع من الأجهزة له عيوب كبيرة:
- تصميم معقد نسبيًا بأجزاء متحركة، بما في ذلك المحرك الكهربائي والأسطوانة والحزام، الأمر الذي يتطلب صيانة مستمرة؛
- زيادة مستوى الضوضاء.
في بعض الأحيان بالنسبة للأجهزة من هذا النوع، يمكنك العثور على مصطلح "مبادل حراري متجدد"، وهو أكثر صحة من "المسترد". والحقيقة هي أن جزءًا صغيرًا من هواء العادم يعود بسبب ملاءمة الأسطوانة الفضفاضة لجسم الهيكل.
وهذا يفرض قيودًا إضافية على القدرة على استخدام الأجهزة من هذا النوع. على سبيل المثال، لا يمكن استخدام الهواء الملوث الناتج عن مواقد التدفئة كمبرد.
نظام الأنبوب والغلاف
يتكون المسترد الأنبوبي من نظام من الأنابيب ذات الجدران الرقيقة ذات القطر الصغير الموجودة في غلاف معزول، يتم من خلاله تدفق الهواء الخارجي. يقوم الغلاف بإزالة الهواء الدافئ من الغرفة، مما يؤدي إلى تسخين التدفق الوارد.
المزايا الرئيسية لأجهزة الاسترداد الأنبوبية هي كما يلي:
- كفاءة عالية بسبب مبدأ التيار المعاكس لحركة المبرد والهواء الوارد ؛
- بساطة التصميم وغياب الأجزاء المتحركة تضمن مستويات ضوضاء منخفضة ونادرًا ما تتطلب الصيانة؛
- عمر خدمة طويل
- أصغر مقطع عرضي بين جميع أنواع أجهزة الاسترداد.
تستخدم أنابيب هذا النوع من الأجهزة إما معدنًا من السبائك الخفيفة أو البوليمر بشكل أقل شيوعًا. هذه المواد ليست استرطابية، وبالتالي، مع اختلاف كبير في درجات حرارة التدفق، قد يتشكل تكثيف شديد في الغلاف، الأمر الذي يتطلب حلاً بناءًا 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 الإنتاج الذاتي. عادة ما تستخدم الأنابيب البلاستيكية لمجاري الهواء، المعزولة بقشرة من رغوة البولي يوريثان، كغلاف خارجي.
جهاز مزود بمبرد وسيط
في بعض الأحيان توجد مجاري هواء الإمداد والعادم على مسافة ما من بعضها البعض. قد ينشأ هذا الموقف بسبب الميزات التكنولوجية للمبنى أو المتطلبات الصحية للفصل الموثوق لتدفقات الهواء.
في هذه الحالة، يتم استخدام مبرد وسيط، يدور بين مجاري الهواء من خلال خط أنابيب معزول. يستخدم الماء أو محلول الماء-جليكول كوسيلة لنقل الطاقة الحرارية، والتي يتم ضمان تداولها عن طريق التشغيل مضخة الحرارة.
إذا كان من الممكن استخدام نوع آخر من أجهزة الاسترداد، فمن الأفضل عدم استخدام نظام مزود بمبرد وسيط، لأنه يحتوي على العيوب المهمة التالية:
- كفاءة منخفضة مقارنة بأنواع الأجهزة الأخرى، لذلك لا يتم استخدام هذه الأجهزة في الغرف الصغيرة ذات تدفق الهواء المنخفض؛
- حجم ووزن كبير للنظام بأكمله؛
- الحاجة إلى مضخة كهربائية إضافية لتوزيع السائل؛
- زيادة الضوضاء من المضخة.
هناك تعديل لهذا النظام عندما يتم استخدام وسيلة ذات نقطة غليان منخفضة، مثل الفريون، بدلاً من الدوران القسري لسائل التبادل الحراري.في هذه الحالة، تكون الحركة على طول الكفاف ممكنة بشكل طبيعي، ولكن فقط إذا كانت قناة إمداد الهواء موجودة فوق قناة هواء العادم.
مثل هذا النظام لا يتطلب تكاليف طاقة إضافية، ولكنه يعمل فقط للتدفئة عندما يكون هناك اختلاف كبير في درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري ضبط نقطة التغيير في حالة تجميع مائع التبادل الحراري، والتي يمكن تحقيقها عن طريق إنشاء الضغط المطلوب أو تركيبة كيميائية معينة.
المؤشرات الفنية الاساسية
من خلال معرفة الأداء المطلوب لنظام التهوية وكفاءة التبادل الحراري لجهاز الاسترداد، من السهل حساب التوفير في تسخين الهواء للغرفة في ظل ظروف مناخية محددة. من خلال مقارنة الفوائد المحتملة مع تكاليف شراء النظام وصيانته، يمكنك بشكل معقول الاختيار بين جهاز الاسترداد أو سخان الهواء القياسي.
كفاءة
تُفهم كفاءة جهاز الاسترداد على أنها كفاءة نقل الحرارة، والتي يتم حسابها باستخدام الصيغة التالية:
ك = (تص - تن) / (تالخامس - تن)
حيث:
- تص - درجة حرارة الهواء الداخل إلى الغرفة؛
- تن - درجة حرارة الهواء الخارجي؛
- تالخامس – درجة حرارة هواء الغرفة .
الحد الأقصى لقيمة الكفاءة بالمعيار سرعة تدفق الهواء ويشار إلى نظام درجة حرارة معين في الوثائق الفنية للجهاز. وسيكون الرقم الفعلي أقل قليلا.
في حالة التصنيع الذاتي للوحة أو جهاز استرداد أنبوبي، من أجل تحقيق أقصى قدر من كفاءة نقل الحرارة، يجب الالتزام بالقواعد التالية:
- يتم توفير أفضل نقل للحرارة عن طريق أجهزة التدفق المعاكس، ثم أجهزة التدفق المتقاطع، وأقلها عن طريق الحركة أحادية الاتجاه لكلا التدفقين.
- تعتمد شدة نقل الحرارة على مادة وسمك الجدران التي تفصل بين التدفقات، وكذلك على مدة بقاء الهواء داخل الجهاز.
بمعرفة كفاءة جهاز التعافي، يمكنك حساب كفاءته في استخدام الطاقة عند درجات حرارة مختلفة للهواء الخارجي والداخلي:
E (W) = 0.36 × P × K × (Tالخامس - تن)
حيث ف (م3/ساعة) – تدفق الهواء.
تكلفة أجهزة الاسترداد ذات الكفاءة العالية مرتفعة للغاية، ولديها تصميم معقد وأبعاد كبيرة. في بعض الأحيان يمكنك التغلب على هذه المشكلات عن طريق تركيب عدة أجهزة أبسط بحيث يمر الهواء الوارد عبرها بالتتابع.
أداء نظام التهوية
يتم تحديد حجم الهواء الذي يمر عبر الضغط الساكن، والذي يعتمد على قوة المروحة والمكونات الرئيسية التي تخلق المقاومة الديناميكية الهوائية. كقاعدة عامة، حسابها الدقيق مستحيل بسبب تعقيد النموذج الرياضي، لذلك يتم إجراء دراسات تجريبية للهياكل أحادية الكتلة القياسية، ويتم اختيار المكونات للأجهزة الفردية.
يجب تحديد قوة المروحة مع الأخذ بعين الاعتبار إنتاجية المبادلات الحرارية المثبتة من أي نوع، والتي يشار إليها في الوثائق الفنية كمعدل التدفق الموصى به أو حجم الهواء الذي يمرر بواسطة الجهاز لكل وحدة زمنية. كقاعدة عامة، لا تتجاوز سرعة الهواء المسموح بها داخل الجهاز 2 م/ث.
خلاف ذلك، عند السرعات العالية، تحدث زيادة حادة في المقاومة الديناميكية الهوائية في العناصر الضيقة للاسترداد. ويؤدي ذلك إلى تكاليف طاقة غير ضرورية، وتسخين غير فعال للهواء الخارجي وتقليل عمر المروحة.
يؤدي تغيير اتجاه تدفق الهواء إلى إنشاء سحب ديناميكي هوائي إضافي. ولذلك، عند نمذجة هندسة مجرى الهواء الداخلي، فمن المستحسن تقليل عدد لفات الأنابيب بمقدار 90 درجة. تعمل ناشرات الهواء أيضًا على زيادة المقاومة، لذا يُنصح بعدم استخدام عناصر ذات أنماط معقدة.
تتسبب المرشحات والشبكات المتسخة في حدوث تداخل كبير مع التدفق، لذا يجب تنظيفها أو استبدالها بشكل دوري. إحدى الطرق الفعالة لتقييم الانسداد هي تركيب أجهزة استشعار تراقب انخفاض الضغط في المناطق قبل الفلتر وبعده.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
مبدأ تشغيل جهاز الاسترداد الدوار واللوحة:
قياس كفاءة جهاز الاسترداد من نوع اللوحة:
أثبتت أنظمة التهوية المنزلية والصناعية المزودة بوحدة استرداد متكاملة كفاءتها في استخدام الطاقة في الحفاظ على الحرارة في الداخل. الآن هناك العديد من العروض لبيع وتركيب هذه الأجهزة، سواء في شكل نماذج جاهزة ومختبرة، أو على الطلبات الفردية. يمكنك حساب المعلمات الضرورية وإجراء التثبيت بنفسك.
إذا كانت لديك أية أسئلة أثناء قراءة المعلومات أو وجدت أي معلومات غير دقيقة في المواد الخاصة بنا، فيرجى ترك تعليقاتك في المربع أدناه.
