Centrali trattamento aria con recupero di calore per abitazione privata

La questione dell'aumento dell'efficienza energetica è necessariamente considerata durante la progettazione e la revisione di edifici residenziali privati. Un'unità di trattamento aria in un sistema di ventilazione è una delle soluzioni più efficaci per risparmiare sui costi energetici.

Tipi di sistemi di ventilazione

Il ricambio d'aria nei locali residenziali e di servizio, in cucina e in bagno è un prerequisito per il mantenimento di un microclima sano.

La ventilazione è naturale e forzata.

Nel primo caso, flussi di aria pulita provengono dall'esterno e vengono rimossi nell'atmosfera a causa di processi fisici di spinta in un tubo alto.

In inverno, l'aria fredda entra in casa attraverso finestre, porte, condotti di alimentazione e lascia i locali riscaldati a temperatura ambiente, quindi fino al 15% dell'energia viene sprecata per il riscaldamento della strada.

I sistemi forzati utilizzano ventilatori installati nell'alimentazione dell'aria o nei condotti di scarico per far circolare i flussi.

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:

1. In un luogo conveniente per l'installazione e la manutenzione, è installato un recuperatore: uno scambiatore di calore, a cui sono collegati i condotti di ventilazione di ingresso e uscita.
2. L'aria calda dell'ambiente riscalda l'aria fredda proveniente dall'esterno.
3. Le masse d'aria pulita riscaldata vengono soffiate nella casa.
4. Quindi il processo viene ripetuto.

È stato verificato sperimentalmente che ad una temperatura dell'aria espulsa di 23°C e dell'aria in ingresso dall'esterno -20°C, nei migliori campioni di recuperatori, i flussi in ingresso vengono riscaldati fino a 18°C. In questo modo si ottiene un risparmio energetico.

L'aria fredda e inquinata nel recuperatore non si mescola: l'aria pulita dalla strada entra nell'edificio.

Per aumentare l'efficienza in diverse condizioni operative, è stata sviluppata un'ampia varietà di modelli di recuperatori.

Caratteristiche del progetto

Gli scambiatori di calore sono classificati secondo vari criteri:

• caratteristiche tecniche;
• metodo di posizionamento;
• materiale del corpo ed elementi interni;
• il principio di azione;
• progettazione di elementi di lavoro;
• il mezzo fisico utilizzato per il trasferimento di calore;
• schema di automazione e controllo.

La scelta avviene dopo un'attenta analisi di tutte le caratteristiche.

Luogo di installazione delle apparecchiature

Quando si sceglie il luogo di installazione per l'unità principale del recuperatore, tenere in considerazione dove sono installati i ventilatori o le pompe. Il rumore generato dal dispositivo può essere molto fastidioso.

Non installano recuperatori sopra camere da letto e asili nido.

In base al metodo di installazione si distinguono i dispositivi a pavimento e a sospensione, la scelta è influenzata dalla superficie. Se non ci sono pareti principali solide, è meglio scegliere un modello installato sul pavimento.

I dispositivi sospesi possono essere nascosti dietro i controsoffitti, ma tali soluzioni sono adatte per gli edifici industriali. La vibrazione generata dal ventilatore e dall'alloggiamento viene trasmessa e amplificata dalla struttura dell'edificio.

Il corpo dello scambiatore di calore può essere orizzontale o verticale. Ciò non influisce sulle caratteristiche tecniche, ma consente di scegliere un modello per un comodo collegamento dei condotti dell'aria. Meno angoli e svolte, meno rumore dei flussi d'aria e meno energia viene spesa per spostare le masse d'aria dai ventilatori.

Schemi costruttivi tipici

Tutti i recuperatori sono convenzionalmente suddivisi in modelli di trasferimento di calore diretto e dispositivi con un vettore di calore intermedio.

La prima classe comprende scambiatori di calore:

• Camera;
• rotante;
• lamellare a flusso incrociato e controcorrente;
• tubolare.

I dispositivi con un vettore di calore intermedio utilizzano freon o liquido acqua-glicole.

Camera

Il dispositivo è costituito da due camere isolate. I flussi sono controllati automaticamente da un flap mobile.

Nella prima fase, l'aria calda viene diretta nella camera n. 1, mentre le pareti vengono riscaldate. Dopo un certo tempo, la serranda cambia automaticamente il flusso d'aria: la serranda stradale viene diretta nella camera riscaldata e si riscalda lì, e la serranda ambientale in questo momento nella camera n. 2.

Il processo si ripete ciclicamente mentre gli scomparti si riscaldano e si raffreddano. L'efficienza dei dispositivi non supera il 50 - 60%.

Rotante

Lo scambiatore di calore nell'unità di trattamento aria con recuperatore rotativo sono le piastre fissate alla ruota. L'albero ruota lentamente nel tamburo, l'asse coincide con i flussi d'aria. Il tamburo è diviso in due parti, su una delle quali si muove l'aria di appartamento, sull'altra l'aria di strada. La girante della ruota, muovendosi nel primo segmento, si riscalda. Inoltre, mediante rotazione, le lame riscaldate si spostano in un'altra parte del tamburo, dove cedono calore all'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: circa il 5% delle masse d'aria viene miscelato. La particolarità non consente l'utilizzo di dispositivi di questo tipo in ambienti dove SNiP ha stabilito valori massimi ammissibili di contaminazione.

Lamellare

I modelli sono prodotti in due tipi: controcorrente e flusso incrociato, il nome dipende dalla direzione del movimento dell'aria.

Le piastre di alluminio accumulano e rilasciano calore, da cui si formano stretti canali di guida.

Lo schema di produzione consente di ottenere la miscelazione delle masse d'aria a un livello di circa lo 0,1%, che funge da base per considerare il dispositivo come sigillato.

L'efficienza dei recuperatori di flusso in controcorrente dipende direttamente dalle dimensioni geometriche. L'attrezzatura ingombrante ha un costo elevato e viene utilizzata raramente per le case private.

Negli scambiatori di calore a flussi incrociati, i flussi d'aria attraversano il dispositivo perpendicolarmente.

I recuperatori in controcorrente sono i più efficienti con dimensioni contenute. Un gran numero di componenti riduce la resistenza meccanica, pertanto tali unità vengono utilizzate solo con piccole perdite di carico.

Tubolare

Strutturalmente costituito da un unico tubo di grande diametro, all'interno del quale sono presenti molti tubi di sezione minore.

I flussi caldi che passano attraverso tubi sottili li riscaldano. Dalle pareti viene riscaldato un flusso d'aria di strada, che viene immesso nella casa per mezzo di un ventilatore.

Ventilazione con recuperatore di freon

I recuperatori di freon appartengono alla classe dei dispositivi con un vettore di calore intermedio.

Il lavoro si basa su due principi fisici:

• un cambiamento nello stato di aggregazione del freon durante i cicli di riscaldamento-raffreddamento: il liquido di raffreddamento, raffreddandosi, si trasforma in uno stato liquido e si trasforma in una frazione di gas quando riscaldato;
• la proprietà di un gas di essere più alta di un liquido a causa di un diverso peso specifico.

Il design è un insieme di tubi anulari riempiti con refrigerante freon.

I tubi passano attraverso i condotti dell'unità di ventilazione e il condotto di scarico deve essere sempre più basso del condotto di alimentazione. 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 cede calore, mentre si raffredda, passa nella frazione liquida e scende attraverso il tubo.

Vantaggi del sistema Freon:

• mancanza di compressori per il pompaggio del liquido di raffreddamento, il che significa alta affidabilità del dispositivo;
• completa assenza di miscelazione di aria pulita e inquinata, che si ottiene sigillando i punti di transizione dei tubi attraverso le pareti delle camere.

Recuperatore da canale con termovettore intermedio

Il dispositivo è costituito da due scambiatori di calore che possono essere distribuiti su lunghe distanze.

L'apparecchiatura è adatta alla ricostruzione di sistemi di ventilazione, la cui progettazione non è stata originariamente progettata per la possibilità di scambio termico.

Algoritmo di lavoro:

1. L'aria nel condotto di scarico passa attraverso uno scambiatore di calore costituito da tubi nei quali circola un liquido di glicole etilenico.
2. Il liquido di raffreddamento viene pompato tramite una pompa di circolazione nello stesso radiatore installato nel condotto di mandata.
3. Il fluido cede calore all'aria di mandata passando attraverso la griglia del radiatore.
4. Il processo di pompaggio avviene continuamente.

Per regolare il grado di scambio termico, le valvole sono installate tra i tubi di trasporto. In linea di principio, questo è simile allo schema per la regolazione del trasferimento di calore dei radiatori di riscaldamento.

Con qualsiasi progetto di recuperatori, si forma condensa nel dispositivo. Per rimuoverlo è necessario prevedere un contenitore di raccolta e un percorso per ulteriore smaltimento all'esterno dell'abitazione o nella rete fognaria.

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 comprende:

• griglie di protezione;
• condotto d'aria;
• valvole;
• ventilatori;
• filtri.
• organi di automazione e controllo.

Le griglie impediscono l'ingresso accidentale nel sistema di oggetti di grandi dimensioni, uccelli e roditori, che possono causare incidenti. Questa opzione è possibile quando un oggetto estraneo cade sulla girante del ventilatore. La conseguenza può essere:

• lame deformate e aumento delle vibrazioni (rumore);
• inceppamento del rotore del ventilatore e combustione degli avvolgimenti del motore;
• odore sgradevole di animali morti e in decomposizione.

La sezione trasversale totale delle aperture della griglia non deve essere significativamente inferiore alla sezione trasversale dei condotti dell'aria, ciò comporta una diminuzione delle prestazioni dell'intero sistema.

Condotti e raccordi dell'aria (curve, tee, adattatori) vengono acquistati allo stesso tempo, stanno cercando di acquistare prodotti da un produttore. La differenza di dimensioni porta a lacune nelle articolazioni, interruzione del flusso e turbolenza.

I condotti dell'aria corrugati non vengono utilizzati per la ventilazione con un recuperatore, che creano resistenza ai flussi 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 chiudere il canale di ingresso durante un periodo di tempo particolarmente gelido in cui il recuperatore non può 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 della strada e dalla lanugine degli alberi, che intasano rapidamente gli scambiatori di calore.

I ventilatori possono essere integrati nel recuperatore o installati in canalina. Durante il calcolo, è necessario determinare la potenza richiesta del dispositivo.

Non puoi risparmiare sull'acquisto di ventilatori: i prodotti economici e di bassa qualità non sono progettati per un funzionamento a lungo termine.Quando le ventole si usurano, fanno rumore, provocano vibrazioni dei componenti di ventilazione, che causano disagio quando si è nelle stanze.

Regolazione del microclima

Il recuperatore è parte integrante dell'intero sistema di alimentazione e ventilazione di scarico. Il funzionamento del sistema non può essere configurato una volta e non può essere modificato durante l'intero periodo di funzionamento.

Le modalità vengono modificate a seconda della stagione, della temperatura dell'aria e della forza del vento, dei parametri climatici desiderati nelle stanze.

I sistemi di controllo includono:

• Rilevatori di temperatura, umidità, fumo installati nei locali e all'interno delle apparecchiature. Con i comandi dei sensori, i ventilatori e altre apparecchiature di controllo vengono accesi o spenti.
• Attuatori e loro azionamenti che controllano il funzionamento di valvole, serrande, saracinesche.
• Dispositivi per il controllo del funzionamento di ventilatori, pompe, velocità di rotazione delle piastre del rotore.
• Controller di dispositivi di controllo che analizzano la situazione in casa, regolatori di tensione per un funzionamento stabile e preciso dell'apparecchiatura.
• Unità di alimentazione di backup in caso di interruzioni di corrente.

Le principali funzioni dei sistemi di controllo:

• controllo della temperatura dell'aria di mandata, tenendo conto dei parametri microclimatici, delle condizioni esterne, delle letture dei sensori;
• monitoraggio e modifica dell'intensità di temperatura dei flussi prima e dopo lo scambiatore di calore;
• gestione della qualità dell'aria, compreso il contenuto di CO2;
• protezione contro il congelamento del recuperatore;
• controllo della ventola;
• spegnimento della ventilazione di alimentazione in caso di incendio e accensione del sistema di scarico fumi;
• 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 delle esigenze dei proprietari.

Regole di selezione

Il criterio principale nella scelta di un impianto è la sua prestazione. È molto difficile fare calcoli da soli, quindi è meglio contattare gli specialisti.

Parametri importanti nella scelta:

• Coefficiente di efficienza, che indica come viene ridistribuita la temperatura dei flussi, piuttosto che il risparmio di calore. I numeri reali si avvicinano al 65-80%. Le affermazioni circa il 90% e oltre non sono altro che stratagemmi di marketing. Circa il 15% del calore viene perso attraverso la ventilazione, quindi le cifre di circa il 50% di risparmio energetico non possono essere vere.
• Materiale e spessore della custodia - I dispositivi metallici sottili sono soggetti a vibrazioni e aumento del rumore.
• Informazioni affidabili sulle prestazioni della ventola, dovrebbero essere selezionate con un margine di circa il 20%. Alla potenza massima indicata nei passaporti, il ventilatore smette di creare la pressione necessaria per la circolazione dell'aria.
• La composizione e le caratteristiche dei sistemi di automazione, il periodo di funzionamento in caso di interruzione di corrente.
• Funzionalità di automazione aggiuntive per il controllo di un condizionatore d'aria, un umidificatore d'aria, un riscaldatore elettrico (se necessario).

Un'unità di ventilazione con recuperatore, correttamente selezionata e configurata, ridurrà le bollette energetiche del 10-15%. Non ha senso aspettarsi maggiori risparmi. Allo stesso tempo, il comfort in una casa o appartamento privato aumenterà notevolmente. I componenti di rinomate aziende funzionano a lungo e senza problemi con il calcolo corretto e il rispetto delle regole di installazione.