La cuestión de aumentar la eficiencia energética se considera necesariamente al diseñar y reformar edificios residenciales privados. Una unidad de tratamiento de aire en un sistema de ventilación es una de las soluciones más efectivas para ahorrar en costos de energía.
- Tipos de sistemas de ventilación
- El principio de funcionamiento de los sistemas con recuperación.
- Caracteristicas de diseño
- Lugar de instalación de equipos
- Esquemas de construcción típicos
- Cámara
- Giratorio
- Laminar
- Tubular
- Ventilación con recuperador de freón
- Recuperador de conductos con portador de calor intermedio
- Los principales elementos de los sistemas de ventilación.
- Regulación del microclima
- Reglas de selección
Tipos de sistemas de ventilación
El cambio de aire en los cuartos residenciales y de servicios públicos, en la cocina y en el baño es un requisito previo para mantener un microclima saludable.
La ventilación es natural y forzada.
En el primer caso, las corrientes de aire limpio provienen del exterior y se eliminan a la atmósfera debido a procesos físicos de empuje en una tubería alta.
En invierno, el aire frío ingresa a la casa a través de ventanas, puertas, conductos de suministro y sale del local calentado a temperatura ambiente, por lo que hasta el 15% de la energía se desperdicia en calentar la calle.
Los sistemas forzados utilizan ventiladores instalados en el suministro de aire o en los conductos de escape para hacer circular los flujos.
En la ventilación de impulsión y extracción, ambos procesos son forzados.
El principio de funcionamiento de los sistemas con recuperación.
La ventilación con recuperación funciona según un esquema simple:
- En un lugar conveniente para la instalación y el mantenimiento, se instala un recuperador: un intercambiador de calor, al que se conectan los conductos de ventilación de entrada y salida.
- El aire caliente de la habitación calienta el aire frío que viene del exterior.
- Se soplan masas de aire limpio calentado dentro de la casa.
- Luego se repite el proceso.
Se ha comprobado experimentalmente que a una temperatura del aire de escape de 23 ° C y el aire que ingresa del exterior -20 ° C, en las mejores muestras de recuperadores, los flujos entrantes se calientan hasta los 18 ° C. De esta forma se consiguen ahorros energéticos.
El aire frío y contaminado en el recuperador no se mezcla: el aire limpio de la calle ingresa al edificio.
Para aumentar la eficiencia en diferentes condiciones de operación, se ha desarrollado una amplia variedad de modelos de recuperadores.
Caracteristicas de diseño
Los intercambiadores de calor se clasifican según varios criterios:
- características técnicas;
- método de colocación;
- material corporal y elementos internos;
- el principio de acción;
- diseño de elementos de trabajo;
- el medio físico utilizado para la transferencia de calor;
- esquema de automatización y control.
La elección se realiza después de un análisis exhaustivo de todas las características.
Lugar de instalación de equipos
Al elegir el lugar de instalación de la unidad principal del recuperador, tenga en cuenta dónde están instalados los ventiladores o las bombas. El ruido generado por el dispositivo puede resultar muy perturbador.
No instalan recuperadores sobre dormitorios y guarderías.
De acuerdo con el método de instalación, se distinguen los dispositivos de piso y colgantes, la elección está influenciada por la superficie. Si no hay paredes principales sólidas, es mejor elegir un modelo que se instale en el piso.
Los dispositivos suspendidos se pueden ocultar detrás de falsos techos, pero estas soluciones son adecuadas para edificios industriales. La vibración generada por el ventilador y la vivienda es transmitida y amplificada por la estructura del edificio.
El cuerpo del intercambiador de calor puede ser horizontal o vertical. Esto no afecta las características técnicas, pero le permite elegir un modelo para una conexión conveniente de conductos de aire. Cuantas menos esquinas y giros, menos ruido procedente de los flujos de aire y menos energía se gasta en mover masas de aire por los ventiladores.
Esquemas de construcción típicos
Todos los recuperadores se dividen convencionalmente en modelos de transferencia de calor directa y dispositivos con un portador de calor intermedio.
La primera clase incluye intercambiadores de calor:
- cámara;
- giratorio;
- flujo transversal laminar y contraflujo;
- tubular.
Los dispositivos con un portador de calor intermedio usan freón o líquido de agua y glicol.
Cámara
El dispositivo consta de dos cámaras aisladas. Los flujos se controlan automáticamente mediante una trampilla móvil.
En la primera etapa, el aire caliente se dirige a la cámara No. 1, mientras que las paredes se calientan. Después de un cierto tiempo, automáticamente, la compuerta cambia el flujo de aire: la compuerta de la calle se dirige a la cámara calentada y se calienta allí, y la compuerta de la habitación en este momento a la cámara n.
El proceso se repite cíclicamente a medida que los compartimentos se calientan y enfrían. La eficiencia de los dispositivos no supera el 50 - 60%.
Giratorio
El intercambiador de calor en la unidad de tratamiento de aire con un recuperador giratorio son las placas unidas a la rueda. El eje gira lentamente en el tambor, el eje coincide con los flujos de aire. El tambor se divide en dos partes, en una de las cuales se mueve el aire del apartamento, en la otra el aire de la calle. El impulsor de la rueda, que se mueve en el primer segmento, se calienta. Además, mediante rotación, las palas calentadas se mueven a otra parte del tambor, donde emiten calor al aire de la calle.
El equipo de control le permite apagar el modo de calefacción en la estación cálida. La eficiencia de la instalación es de aproximadamente el 80%.
La desventaja del modelo es la imposibilidad técnica de separar completamente los flujos: aproximadamente el 5% de las masas de aire se mezclan. La peculiaridad no permite el uso de dispositivos de este tipo en habitaciones donde SNiP haya establecido valores máximos permisibles de contaminación.
Laminar
Los modelos se producen en dos tipos: contraflujo y flujo cruzado, el nombre depende de la dirección del movimiento del aire.
Las placas de aluminio acumulan y liberan calor, a partir del cual se forman estrechos canales de guía.
El esquema de fabricación permite lograr una mezcla de masas de aire a un nivel de aproximadamente 0,1%, lo que sirve de base para considerar el dispositivo como sellado.
La eficiencia de los recuperadores de contraflujo depende directamente de las dimensiones geométricas. Los equipos voluminosos tienen un alto costo y rara vez se usan en casas privadas.
En los intercambiadores de calor de flujo cruzado, los flujos de aire atraviesan el dispositivo de forma perpendicular.
Los recuperadores de contraflujo cruzado son los más eficientes con pequeñas dimensiones. Una gran cantidad de componentes reduce la resistencia mecánica, por lo tanto, tales unidades se usan solo con pequeñas caídas de presión.
Tubular
Construido estructuralmente de una tubería de gran diámetro, dentro de la cual hay muchas tuberías de sección transversal más pequeña.
Las corrientes calientes que pasan a través de tubos delgados los calientan. Una corriente de aire de la calle se calienta desde las paredes, que se alimenta a la casa por medio de un ventilador.
Ventilación con recuperador de freón
Los recuperadores de freón pertenecen a la clase de dispositivos con un portador de calor intermedio.
El trabajo se basa en dos principios físicos:
- un cambio en el estado de agregación del freón durante los ciclos de calentamiento-enfriamiento: el refrigerante, al enfriarse, se convierte en un estado líquido y se convierte en una fracción de gas cuando se calienta;
- la propiedad de un gas de ser más alta que un líquido debido a una gravedad específica diferente.
El diseño es un conjunto de tubos anulares llenos de refrigerante freón.
Las tuberías pasan por los conductos de la unidad de ventilación y el conducto de escape debe estar siempre más bajo que el conducto de suministro. El aire caliente calienta la parte inferior de los tubos, el freón hierve y sube a la cavidad superior a través de la cual pasa el aire frío de la calle. En la cámara superior, el freón del tubo emite calor, mientras se enfría, pasa a la fracción líquida y desciende por el tubo.
Ventajas del sistema de freón:
- falta de compresores para bombear refrigerante, lo que significa una alta confiabilidad del dispositivo;
- ausencia total de mezcla de aire limpio y contaminado, que se logra sellando los puntos de transición de los tubos a través de las paredes de las cámaras.
Recuperador de conductos con portador de calor intermedio
El dispositivo consta de dos intercambiadores de calor que pueden extenderse a largas distancias.
El equipo es adecuado para la reconstrucción de sistemas de ventilación, cuyo diseño no fue diseñado originalmente para la posibilidad de intercambio de calor.
Algoritmo de trabajo:
- El aire en el conducto de escape pasa a través de un intercambiador de calor que consta de tubos a través de los cuales circula un líquido de etilenglicol.
- El refrigerante se bombea mediante una bomba de circulación al mismo radiador instalado en el conducto de suministro.
- El fluido transfiere calor al suministro de aire que pasa a través de la rejilla del radiador.
- El proceso de bombeo se lleva a cabo de forma continua.
Para regular el grado de intercambio de calor, se instalan válvulas entre los tubos de transporte. En principio, esto es similar al esquema para regular la transferencia de calor de los radiadores de calefacción.
Con cualquier diseño de recuperadores, se forma condensado en el dispositivo. Para retirarlo, se debe proporcionar un contenedor de recolección y un camino para su posterior eliminación fuera de la casa o en el sistema de alcantarillado.
Los principales elementos de los sistemas de ventilación.
La ventilación con recuperación de calor en una casa particular no solo consiste en una unidad de intercambiador de calor.
El sistema incluye:
- rejillas protectoras;
- conductos de aire;
- válvulas;
- aficionados;
- filtros.
- Organismos de automatización y control.
Las rejillas evitan que objetos grandes, pájaros y roedores entren accidentalmente en el sistema, lo que puede provocar accidentes. Esta opción es posible cuando un objeto extraño cae sobre el impulsor del ventilador. La consecuencia puede ser:
- cuchillas deformadas y aumento de la vibración (ruido);
- bloqueo del rotor del ventilador y combustión de los devanados del motor;
- olor desagradable de animales muertos y en descomposición.
La sección transversal total de las aberturas de la rejilla no debe ser significativamente menor que la sección transversal de los conductos de aire, esto conduce a una disminución en el rendimiento de todo el sistema.
Los conductos de aire y los accesorios (codos, tes, adaptadores) se compran al mismo tiempo, están tratando de comprar productos de un fabricante. La diferencia de tamaño conduce a espacios en las articulaciones, interrupción del flujo y turbulencia.
Los conductos de aire corrugados no se utilizan para ventilación con recuperador, que crean resistencia a los flujos de aire y aumentan el ruido durante el funcionamiento.
Las válvulas de aire son necesarias para cambiar temporalmente los parámetros del movimiento del aire, por ejemplo, pueden usarse para cerrar el canal de entrada durante un período de tiempo particularmente helado cuando el recuperador no puede hacer frente a calentar el aire a la temperatura requerida.
Se instalan filtros en todos los modelos de ventilación con recuperación. Protegen el equipo del polvo de la calle y las pelusas de los árboles, que rápidamente obstruyen los intercambiadores de calor.
Los ventiladores pueden integrarse en la unidad recuperadora o instalarse en conductos. Al calcular, se debe determinar la potencia requerida del dispositivo.
No puede ahorrar en la compra de ventiladores: los productos baratos y de baja calidad no están diseñados para un funcionamiento a largo plazo.A medida que los ventiladores se desgastan, hacen ruido, provocan vibraciones de los componentes de ventilación, lo que provoca molestias al estar en las habitaciones.
Regulación del microclima
El recuperador es una parte integral del sistema general de ventilación de suministro y extracción. El funcionamiento del sistema no se puede configurar una vez ni cambiar durante todo el período de funcionamiento.
Los modos se cambian según la temporada, la temperatura del aire y la fuerza del viento, los parámetros climáticos deseados en las habitaciones.
Los sistemas de control incluyen:
- Detectores de temperatura, humedad, humo instalados en habitaciones y dentro del equipo. Mediante comandos de sensores, los ventiladores y otros equipos de control se encienden o apagan.
- Actuadores y sus accionamientos que controlan el funcionamiento de válvulas, amortiguadores, válvulas de compuerta.
- Dispositivos para controlar el funcionamiento de ventiladores, bombas, velocidad de rotación de placas de rotor.
- Controladores de dispositivos de control que analizan la situación en la casa, reguladores de voltaje para un funcionamiento estable y preciso del equipo.
- Unidades de energía de respaldo en caso de cortes de energía.
Las principales funciones de los sistemas de control:
- control de la temperatura del aire de suministro, teniendo en cuenta los parámetros del microclima, las condiciones externas, las lecturas de los sensores;
- monitorear y cambiar la intensidad de temperatura de los flujos antes y después del intercambiador de calor;
- gestión de la calidad del aire, incluido el contenido de CO2;
- protección contra la congelación del recuperador;
- control del ventilador;
- apagar la ventilación de suministro en caso de incendio y encender el sistema de extracción de humos;
- monitorear el estado y emitir información sobre el estado de los filtros.
Los paneles de control se crean individualmente, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento, el tamaño del edificio y los requisitos de los propietarios.
Reglas de selección
El criterio principal a la hora de elegir una planta es su rendimiento. Es muy difícil hacer cálculos por su cuenta, por lo que es mejor ponerse en contacto con especialistas.
Parámetros que son importantes a la hora de elegir:
- Coeficiente de eficiencia, que indica cómo se redistribuye la temperatura de las corrientes, en lugar del ahorro de calor. Los números reales se acercan al 65-80%. Las afirmaciones de alrededor del 90% o más no son más que tácticas de marketing. Aproximadamente el 15% del calor se pierde a través de la ventilación, por lo que las cifras de aproximadamente el 50% de ahorro de energía no pueden ser ciertas.
- Material y grosor de la carcasa: los dispositivos de metal delgados están sujetos a vibraciones y a un aumento del ruido.
- Información confiable sobre el rendimiento del ventilador, debe seleccionarse con un margen de aproximadamente el 20%. A la potencia máxima indicada en los pasaportes, el ventilador deja de generar la presión necesaria para la circulación del aire.
- La composición y características de los sistemas de automatización, el período de operación en caso de un corte de energía.
- Capacidades de automatización adicionales para controlar un acondicionador de aire, un humidificador de aire, un calentador eléctrico (si es necesario).
Una unidad de ventilación con recuperador, correctamente seleccionada y configurada, reducirá la factura energética en un 10-15%. No tiene sentido esperar más ahorros. Al mismo tiempo, la comodidad en una casa o apartamento privado aumentará notablemente. Los componentes de empresas conocidas funcionan durante mucho tiempo y sin problemas con el cálculo correcto y el cumplimiento de las reglas de instalación.
