Principe de fonctionnement et d'installation des centrales de traitement d'air à récupération de chaleur

Les systèmes de ventilation à air pulsé et d'extraction avec récupération de chaleur sont apparus relativement récemment, mais ils ont rapidement gagné en popularité et sont devenus très populaires dans le système. Les appareils sont capables de ventiler complètement la pièce pendant la période froide, tout en maintenant la température optimale de l'air entrant.

Lors de l’utilisation de la ventilation d’alimentation et de ventilation en automne-hiver, il est souvent nécessaire de conserver la chaleur dans la pièce. Le flux d'air froid provenant de la ventilation se précipite vers le sol et contribue à la création d'un microclimat défavorable.Le moyen le plus courant de résoudre ce problème consiste à installer un appareil de chauffage qui réchauffe le flux d’air froid de la rue avant de l’alimenter dans la pièce. Cependant, cette méthode consomme beaucoup d'énergie et n'empêche pas la perte de chaleur de la pièce.

La meilleure solution au problème consiste à équiper le système de ventilation d'un échangeur de chaleur. Le récupérateur est un dispositif dans lequel les canaux de sortie et d’alimentation en air sont très proches les uns des autres. L'unité de récupération permet de transférer partiellement la chaleur de l'air provenant de la pièce à l'air entrant. Grâce à la technologie d'échange de chaleur entre flux d'air multidirectionnels, il est possible d'économiser jusqu'à 90% d'électricité. De plus, en été, l'appareil peut être utilisé pour refroidir les masses d'air entrantes.

Le récupérateur de chaleur est constitué d'un corps recouvert de matériaux isolants contre la chaleur et le bruit et fabriqué en tôle d'acier. Le corps de l'appareil est suffisamment solide et peut supporter les charges de poids et de vibration.Il existe des ouvertures d’entrée et de sortie du boîtier et le mouvement de l’air à travers le dispositif est assuré par deux ventilateurs, généralement de type axial ou centrifuge. La nécessité de leur installation est due à un ralentissement important de la circulation naturelle de l’air, provoqué par la résistance aérodynamique élevée du récupérateur. Afin d’éviter l’aspiration des feuilles mortes, des petits oiseaux ou des débris mécaniques, une grille de prise d’air est installée sur la prise située du côté de la rue. Le même trou, mais situé sur le côté de la pièce, est également équipé d'un gril ou d'un diffuseur, qui distribue uniformément le flux d'air. Lors de l'installation des systèmes branchés, les conduits d'air sont montés sur des ouvertures.

De plus, les entrées des deux flux sont équipées de filtres fins qui protègent le système des gouttelettes de poussière et de graisse. Ceci protège les canaux de l'échangeur de chaleur de l'encrassement et prolonge considérablement la durée de vie de l'équipement. Cependant, l'installation de filtres est compliquée par la nécessité de surveiller en permanence leur état, de les nettoyer et, le cas échéant, de les remplacer.Sinon, le filtre encrassé agira comme un obstacle naturel au flux d’air, ce qui aura pour effet d’augmenter la résistance de ceux-ci et de provoquer la panne du ventilateur.

En plus des ventilateurs et des filtres, les récupérateurs comprennent des éléments chauffants pouvant être de l’eau et de l’électricité. Chaque appareil de chauffage est équipé d’un relais de température et peut s’allumer automatiquement si la chaleur qui sort de la maison ne permet pas de chauffer l’air entrant. La puissance des appareils de chauffage est choisie en fonction du volume de la pièce et de la capacité de travail du système de ventilation. Cependant, dans certains appareils, les éléments chauffants protègent uniquement l'échangeur de chaleur du gel et n'ont aucun effet sur la température de l'air entrant.

Les éléments de chauffe-eau sont plus économiques. Cela résulte du fait que le caloporteur qui se déplace sur une bobine de cuivre, lui vient du système de chauffage de la maison.De la batterie sont chauffées des plaques qui, à leur tour, dégagent de la chaleur dans le flux d'air. Le système de régulation du chauffe-eau est représenté par une vanne à trois voies qui ouvre et ferme l'alimentation en eau, par une vanne d'étranglement qui réduit ou augmente sa vitesse et par une unité de mélange qui régule la température. Les chauffe-eau sont installés dans le système de conduits avec une section rectangulaire ou carrée.

Les appareils de chauffage électriques sont souvent installés sur des conduits d’air de section transversale circulaire et une hélice sert d’appareil de chauffage. Pour un fonctionnement correct et efficace du réchauffeur hélicoïdal, le débit d'air doit être supérieur ou égal à 2 m / s, la température de l'air doit être comprise entre 0 et 30 degrés et l'humidité des masses qui passent ne doit pas dépasser 80%. Tous les appareils de chauffage électriques sont équipés d'une minuterie et d'un interrupteur thermique qui éteint l'appareil en cas de surchauffe.

Outre les éléments standard, à la demande du consommateur, des échangeurs de chaleur sont installés dans les échangeurs de chaleur. Ils sont équipés d'ioniseurs d'air et d'humidificateurs. Les modèles les plus modernes sont équipés d'une unité de commande électronique et d'une fonction de programmation, en fonction des conditions externes et internes.Les tableaux de bord ont un aspect esthétique, ce qui permet aux récupérateurs de s’adapter organiquement au système de ventilation et de ne pas perturber l’harmonie de la pièce.

Afin de mieux comprendre le fonctionnement du système régénératif, il convient de se référer à la traduction du mot «récupérateur». Littéralement, cela signifie "retour utilisé", dans ce contexte - transfert de chaleur. Dans les systèmes de ventilation, l'échangeur thermique prélève la chaleur de l'air sortant de la pièce et la transmet aux flux entrants. La différence de température entre les jets d'air multidirectionnels peut atteindre 50 degrés. En été, l'appareil fonctionne en sens inverse et refroidit l'air venant de la rue à la température extérieure. En moyenne, l'efficacité des appareils est de 65%, ce qui permet une utilisation rationnelle des ressources énergétiques et une économie importante d'électricité.

En pratique, l’échange de chaleur dans l’échangeur thermique est le suivant: La ventilation forcée entraîne une quantité excessive d'air dans la pièce, ce qui force les masses contaminées à quitter la pièce par un conduit d'extraction. L'air chaud sortant traverse l'échangeur thermique pour chauffer les parois de la structure.En même temps, un courant d’air froid s’avance vers lui, qui récupère la chaleur produite par l’échangeur thermique sans se mélanger aux flux épuisés.

Cependant, le refroidissement de l'air sortant de la pièce entraîne la formation de condensat. Avec de bonnes performances des ventilateurs, qui donnent aux masses d’air une vitesse élevée, le condensat n’a pas le temps de tomber sur les parois de l’appareil et sort avec le jet d’air. Mais si la vitesse de l'air n'était pas assez élevée, l'eau commence à s'accumuler à l'intérieur de l'appareil. Dans ce but, une palette est incluse dans la conception de l'échangeur de chaleur, qui est situé légèrement incliné par rapport à l'ouverture du drain.

À travers le trou d'évacuation, l'eau pénètre dans le réservoir fermé, installé depuis le côté de la pièce. Ceci est dicté par le fait que l'eau accumulée peut geler les canaux de sortie et que le condensat n'aura nulle part où être drainé. Il est déconseillé d'utiliser de l'eau de récupération pour les humidificateurs: le liquide peut contenir un grand nombre de microorganismes pathogènes et doit donc être versé dans le système d'égout.

Cependant, si du givre de condensation se forme toujours, il est recommandé d'installer un équipement supplémentaire - une dérivation.Cet appareil se présente sous la forme d'un canal de dérivation à travers lequel l'air entrant va pénétrer dans la pièce. En conséquence, l'échangeur de chaleur ne chauffe pas les flux entrants, mais consomme sa chaleur exclusivement pour faire fondre la glace. L'air entrant, à son tour, est chauffé au moyen d'un appareil de chauffage, qui est activé de manière synchrone avec le bypass. Une fois que tout le givre a fondu et que l'eau a été amenée dans le réservoir de stockage, la dérivation est désactivée et le récupérateur commence à fonctionner en mode normal.

En plus de l'installation de la dérivation, l'antigivrage est utilisé pâte pulpaire hygroscopique. Le matériau est dans des cassettes spéciales et absorbe l’humidité avant qu’il ait le temps de tomber dans le condensat. La vapeur d'humidité traverse la couche cellulosique et retourne dans la pièce avec le flux entrant. Les avantages de tels dispositifs sont une installation simple, l’installation facultative d’une collecte pour le condensat et un réservoir de stockage. De plus, l'efficacité des échangeurs de chaleur à cassette en cellulose ne dépend pas des conditions extérieures et son efficacité est supérieure à 80%. Parmi les inconvénients, citons l’incapacité à utiliser dans des pièces très humides et le coût élevé de certains modèles.

Le marché moderne des équipements de ventilation représente un large choix d'échangeurs de chaleur de différents types, se différenciant par leur conception et la méthode d'échange de chaleur entre les flux.

• Modèles de plaque sont le type le plus simple et le plus courant de récupérateurs, ils se distinguent par leur faible coût et leur longue durée de vie. Les échangeurs de chaleur des modèles sont constitués de plaques en aluminium minces, qui présentent une conductivité thermique élevée et augmentent considérablement l'efficacité des appareils, ce qui peut atteindre 90% dans les modèles à plaques. Les indicateurs de rendement élevé sont dus à la particularité de la structure de l'échangeur de chaleur, dans lequel les plaques sont agencées de manière à ce que les deux flux alternent entre eux sous un angle de 90 degrés l'un par rapport à l'autre. La séquence des jets chauds et froids a été rendue possible en pliant les bords des plaques et en scellant les joints avec des résines de polyester. En plus de l'aluminium, pour la production de plaques en alliages de cuivre et de laiton, ainsi que de plastiques hydrophobes polymères. Cependant, outre les avantages, les échangeurs de chaleur à plaques ont leurs propres faiblesses. L'inconvénient des modèles est un risque élevé de condensation et de formation de glace, qui est causé par une disposition trop rapprochée des plaques.

• Modèles rotatifs Ils consistent en un corps à l'intérieur duquel tourne un rotor cylindrique constitué de plaques profilées. Pendant la rotation du rotor, la chaleur est transférée des flux sortants vers le flux entrant, ce qui entraîne un léger mélange des masses. Et bien que le taux de mélange ne soit pas critique et ne dépasse généralement pas 7%, ces modèles ne sont pas utilisés dans les établissements pour enfants et les établissements médicaux. Le niveau de récupération de la masse d'air dépend entièrement de la vitesse de rotation du rotor, qui est réglée en mode manuel. L'efficacité des modèles de rotor est de 75 à 90%, le risque de formation de glace est minime. Cette dernière est due au fait que la plus grande partie de l’humidité est retenue dans le tambour, puis s’évapore. Les inconvénients sont la complexité de la maintenance, la charge sonore élevée, due à la présence de mécanismes de déplacement, ainsi que la taille de l'appareil, l'impossibilité de l'installer au mur et la probabilité d'odeurs et de poussières pendant le fonctionnement.

• Modèles de chambre se composent de deux chambres entre lesquelles il y a un amortisseur commun. Une fois réchauffé, il commence à tourner et à faire entrer de l'air froid dans la chambre chaude.Ensuite, l'air chauffé entre dans la pièce, le registre se ferme et le processus se répète. Cependant, l'échangeur de chaleur à chambre n'a pas connu une grande popularité. Cela est dû au fait que la vanne n'est pas en mesure d'assurer l'étanchéité complète des chambres, de sorte que le flux d'air est mélangé.

• Modèles tubulaires se composent d'un grand nombre de tubes contenant du fréon. Lors du chauffage des flux sortants, le gaz monte dans les parties supérieures des tubes et chauffe les flux entrants. Une fois que la chaleur est libérée, le fréon prend une forme liquide et s'écoule vers les parties inférieures des tubes. Les avantages des échangeurs de chaleur tubulaires sont une efficacité suffisante, pouvant atteindre 70%, l'absence de pièces mobiles, l'absence de bourdonnement pendant le fonctionnement, une petite taille et une longue durée de vie. Les inconvénients sont le poids important des modèles, dû à la présence de tuyaux en métal dans la conception.

• Modèles avec liquide de refroidissement intermédiaire se composent de deux conduits séparés traversant un échangeur de chaleur rempli de solution d’eau et de glycol. En passant à travers le nœud thermique, l'air évacué dégage de la chaleur dans le liquide de refroidissement, ce qui réchauffe le flux entrant.Les avantages du modèle incluent sa durabilité, en raison de l'absence de pièces mobiles, et parmi les inconvénients, notons le faible rendement, atteignant seulement 60%, et une prédisposition à la formation de condensat.

En raison de la grande variété d'échangeurs de chaleur présentés aux consommateurs, il n'est pas difficile de choisir le modèle souhaité. De plus, chaque type d'appareil a sa propre spécialisation étroite et son emplacement d'installation recommandé. Ainsi, lors de l'achat d'un appareil pour un appartement ou une maison privée, il est préférable de choisir un modèle lamellaire classique avec des plaques en aluminium. De tels dispositifs ne nécessitent pas de maintenance, ne nécessitent pas de maintenance régulière et se caractérisent par une longue durée de vie.

Ce modèle est parfait pour une utilisation dans un immeuble d'appartements. Cela est dû au faible niveau de bruit pendant son fonctionnement et à sa taille compacte. Les modèles de type tubulaire se sont également révélés être une bonne idée pour un usage privé: ils sont petits et ne bourdonnent pas. Toutefois, le coût de ces échangeurs de chaleur dépasse légèrement celui des produits en plaques. Le choix de l'appareil dépend donc des possibilités financières et des préférences personnelles de ses propriétaires.

Lors du choix d'un modèle pour l'atelier de production, un entrepôt non alimentaire ou un parking souterrain doit se concentrer sur les appareils rotatifs. De tels dispositifs ont une puissance et des performances élevées, ce qui est l’un des critères principaux pour travailler dans de grandes zones. Les récupérateurs avec un liquide de refroidissement intermédiaire ont également fait leurs preuves, mais en raison de leur faible rendement, ils ne sont pas aussi populaires que les batteries.

Afin de ne pas se tromper avec le choix de l'échangeur de chaleur, il est nécessaire de calculer l'efficacité et la rentabilité de l'appareil. Pour calculer l'efficacité, utilisez la formule suivante: K = (Tn - Tn) / (Tv - Tn), où Tp désigne la température du flux entrant, Tn - la température extérieure et Tv - la température ambiante. Ensuite, vous devez comparer votre valeur avec l'indicateur d'efficacité le plus élevé possible du périphérique acheté.Généralement, cette valeur est indiquée dans le certificat technique du modèle ou dans une autre documentation jointe. Toutefois, lorsqu’on compare l’efficacité souhaitée à celle indiquée dans le passeport, il convient de rappeler qu’en réalité ce coefficient sera légèrement inférieur à celui indiqué dans le document.

Connaissant l'efficacité d'un modèle particulier, vous pouvez calculer son efficacité. Cela peut être fait selon la formule suivante: E (W) = 0.36xPxKx (TV - Tn), où P sera le débit d’air et sera mesuré en m3 / h. Une fois tous les calculs effectués, les coûts d’achat de l’échangeur de chaleur doivent être comparés à son efficacité, convertie en équivalent cash. Si l'achat se justifie, l'appareil peut être acheté en toute sécurité. Sinon, vous devriez envisager d'autres méthodes pour chauffer l'air entrant ou installer un certain nombre d'appareils plus simples.

Lors de la conception du dispositif, il convient de garder à l’esprit que les dispositifs à contre-courant offrent la plus grande efficacité d’échange de chaleur. Ils sont suivis d'une précision croisée et les conduits d'air unidirectionnels sont situés au dernier endroit. En outre, l’intensité de l’échange thermique dépend directement de la qualité du matériau,l'épaisseur des murs de séparation, ainsi que la longueur des masses d'air à l'intérieur de l'appareil.

L'assemblage et l'installation de l'unité de récupération peuvent être effectués indépendamment. Le type le plus simple d'appareil maison est un échangeur de chaleur coaxial. Pour sa fabrication, prenez un tuyau en plastique de deux mètres de long pour la section d’égout de 16 cm et une ondulation en aluminium de 4 m de long, dont le diamètre doit être de 100 mm. Aux extrémités d’un gros tuyau, portez des adaptateurs, des diviseurs, avec lesquels l’appareil se connectera au conduit, et à l’intérieur de la cannelure, en la tournant en spirale. L'échangeur de chaleur est raccordé au système de ventilation de manière à ce que l'air chaud pénètre dans l'ondulation et que l'air froid pénètre dans le tuyau en plastique.

Grâce à cette conception, il n'y a pas de mélange de flux et l'air extérieur a le temps de se réchauffer pour se déplacer à l'intérieur du tuyau. Pour améliorer les performances de l'appareil, vous pouvez le combiner avec un échangeur de chaleur au sol. Lors du test, un tel échangeur de chaleur donne de bons résultats. Donc, avec une température extérieure de -7 degrés et une température interne de 24 degrés,Les performances de l'appareil étaient d'environ 270 mètres cubes par heure et la température de l'air entrant correspondait à 19 degrés. Le coût moyen d'un modèle fait maison est de 5 000 roubles.

Avec la production et l'installation indépendantes de l'échangeur de chaleur, il convient de rappeler que plus l'échangeur de chaleur est long, plus l'installation sera efficace. Par conséquent, des artisans expérimentés recommandent de collecter un échangeur de chaleur à partir de quatre segments de 2 m chacun, après avoir réalisé l’isolation thermique préliminaire de tous les tuyaux. Le problème de l'évacuation des condensats peut être résolu en installant un raccord pour l'évacuation de l'eau. L'appareil lui-même doit être placé légèrement incliné.

En général, les consommateurs parlent très bien de récupérateurs. Il y a un réchauffement efficace de l'air entrant et la possibilité de réduire considérablement les factures d'électricité. Parmi les inconvénients, notons le coût élevé des appareils, la formation de glace due aux condensats et au bruit lors du fonctionnement de certains modèles.

Pour savoir comment installer la ventilation à air pulsé de vos propres mains, regardez la vidéo suivante.