Ventajas y desventajas
A pesar de la eficiencia térmica más bien baja de estos dispositivos, todavía tienen una gran demanda y se utilizan para la instalación en sistemas de ventilación en funcionamiento con una gran "dispersión" en el rendimiento.
Es más:
- Se pueden dirigir varias corrientes de aire de suministro o escape a un intercambiador de calor.
- La distancia entre intercambiadores de calor puede alcanzar más de 500 m.
- Tal sistema se puede usar en invierno, ya que el refrigerante no se congela.
- Los flujos de aire de los conductos de escape y suministro no se mezclan.
Entre las deficiencias se pueden señalar:
- Eficiencia energética suficientemente baja (eficiencia térmica), que varía del 20 al 50%.
- Costos serios de electricidad, que es necesaria para el funcionamiento de la bomba.
- La tubería del intercambiador de calor incluye una gran cantidad de dispositivos de control y medición y válvulas de cierre, que requieren un mantenimiento periódico.
Estas unidades están diseñadas para el correcto funcionamiento de las unidades de tratamiento de aire, que incluyen intercambiadores de calor de glicol que realizan la función de recuperación de calor.
Esta unidad de mezcla está instalada en el circuito que conecta el intercambiador de calor de glicol de suministro y escape por medio de una tubería. El nodo contiene todos los elementos de flejado necesarios para el correcto funcionamiento del circuito. Para que el sistema funcione correctamente, es suficiente conectar el nodo a la red de tuberías y conectar el variador y la bomba al controlador de control.
Durante el funcionamiento, la unidad crea el caudal necesario del refrigerante necesario para transferir calor desde el intercambiador de calor de escape calentado al de suministro frío. Una válvula de tres vías instalada en la unidad, que mezcla los flujos de glicol en la cantidad adecuada, regula el rendimiento máximo de los intercambiadores de calor. En caso de subenfriamiento de uno de los intercambiadores de calor, una válvula de tres vías mezcla un líquido más calentado en el circuito, evitando así la posibilidad de congelación del calentador de glicol.
El uso de un accionamiento eléctrico modulante permite un control preciso de la válvula de tres vías. Los termomanómetros instalados en todas las partes de la unidad le permiten monitorear los parámetros de temperatura y presión en diferentes partes del sistema. En el conjunto se instala un grupo de seguridad que contiene una válvula de seguridad, un purgador de aire y un vaso de expansión. Se requiere una válvula de purga de aire para purgar automáticamente el aire del sistema que ha entrado en el circuito durante el llenado.
Es necesario instalar un vaso de expansión en el circuito de glicol para compensar el exceso de líquido en el sistema durante un cambio brusco de temperatura en el circuito.
La válvula de seguridad debe funcionar en caso de un aumento de la presión por encima del valor establecido, protegiendo así a otros elementos de daños. También se incluye en el circuito de la unidad una válvula de drenaje para drenar rápidamente el fluido del sistema.
Las válvulas de bola le permiten bloquear el circuito de la unidad y, por lo tanto, reemplazar sus elementos individuales, si es necesario, sin drenar todo el sistema.
Las unidades de mezcla para el funcionamiento de los recuperadores de glicol están diseñadas para controlar el flujo de la solución de etilenglicol en el circuito de los intercambiadores de calor de recuperación de la unidad de suministro y escape.
La tarea es proporcionar el caudal de refrigerante necesario, de tal manera que se transfiera el calor del aire de escape al aire de suministro tanto como sea posible, a través de un circuito cerrado separado que conecta los intercambiadores de calor de suministro y escape. El refrigerante de estas unidades suele ser una solución de etilenglicol.
La unidad de tubería para intercambiadores de calor de glicol incluye los siguientes elementos.
- válvula de tres vías;
- accionamiento eléctrico;
- bomba;
- sumidero;
- la válvula de retención;
- Válvulas de bola;
- termomanómetros;
- Tanque de expansión;
- grifo de desagüe;
- salidas de aire.
Si es necesario, la unidad se completa con delineadores de ojos corrugados.
Estas unidades se utilizan para todas las unidades de tratamiento de aire, donde se proporciona la opción de recuperación de calor debido al portador de calor intermedio. Por regla general, tales unidades se instalan en sistemas de ventilación de capacidad de aire media y alta de 5.000 a 100.000 m 3 h.
Si la unidad está diseñada y ensamblada correctamente, cuando se enciende el sistema, la automatización de la unidad de tratamiento de aire debe funcionar de tal manera que garantice primero el máximo calentamiento posible del aire de suministro, utilizando el calor del circuito de glicol. , y luego conecte el circuito del calentador para calentar el aire a una temperatura determinada.
Cómo funciona un intercambiador de calor de glicol
El dispositivo consta de dos intercambiadores de calor con aletas, que están interconectados en un circuito cerrado con un refrigerante (solución de etilenglicol) que circula en él. Un intercambiador de calor está instalado en el canal a través del cual pasa el aire de escape, el segundo está ubicado en el flujo de aire de suministro. Los intercambiadores de calor deben operar en contracorriente con respecto al flujo de aire. Con una conexión de flujo directo, la eficiencia de su trabajo se reduce al 20%.
En la estación fría, el primer intercambiador de calor es un enfriador que toma calor del flujo de aire de escape. El refrigerante se mueve a través de un circuito cerrado con la ayuda de una bomba de circulación y entra al segundo intercambiador de calor, que actúa como calentador, donde el calor se transfiere al aire de suministro. En el período cálido, las funciones de los intercambiadores de calor son directamente opuestas.
En invierno, se puede formar condensado en el intercambiador de calor en la corriente de escape, que se recoge y descarga mediante un baño de acero inoxidable inclinado con un sello hidráulico. Para evitar que entren gotas de condensado en la corriente de aire de escape a caudales elevados, se instala un eliminador de gotas detrás del intercambiador de calor.
¿Dónde se utiliza un intercambiador de calor de glicol?
La aplicación más efectiva de los intercambiadores de calor de glicol es su uso en esquemas de dos circuitos. Son indispensables en entornos explosivos, así como en los casos en que los flujos de suministro de aire y escape no deben cruzarse. Un esquema similar se usa activamente en fábricas con grandes áreas y en centros comerciales que mantienen diferentes condiciones de temperatura en diferentes áreas.
El recuperador con un portador de calor intermedio permite conectar dos sistemas de ventilación existentes por separado: escape y suministro. Dichos dispositivos son ideales para actualizarlos en caso de uso por separado.
La versatilidad de los recuperadores de glicol hace posible instalarlos en sistemas existentes con una capacidad de 500 - 150.000 m3/h. Con su ayuda, puede devolver hasta el 55% del calor. La recuperación de la inversión de tales sistemas es de seis meses a dos años. Depende de la región en la que se instale el equipo y la intensidad de su uso. Como regla general, es necesario un cálculo individual de dichos dispositivos.
Principio de operación
En esta sección, se analizará con más detalle un intercambiador de calor de glicol, cuyo principio de funcionamiento es algo similar al de un acondicionador de aire convencional. En invierno, una caldera toma energía térmica del flujo de aire saliente de la ventilación de escape del sistema y, con la ayuda de un refrigerante de agua y glicol, la transfiere al intercambiador de calor de suministro. Es en la segunda caldera donde el anticongelante cede el calor acumulado al aire de impulsión, calentándolo. En verano, la acción de los intercambiadores de calor de este aparato es exactamente la contraria, por lo que, utilizando este tipo de equipos, puedes ahorrar no solo en calefacción, sino también en aire acondicionado.
En la estación fría, una caldera instalada en un conducto de ventilación de escape puede estar expuesta a condensación y, como resultado, formación de hielo. Por eso está equipado con un recipiente con sello de agua para recoger y drenar el condensado.Además, para evitar que entre humedad en la corriente de aire, generalmente se monta un eliminador de gotas detrás del intercambiador de calor. Para evitar la contaminación del intercambiador de calor de suministro, se instala un filtro de aire grueso en el conducto de ventilación.
Opciones de instalación
- Puede conectar varias entradas y un escape y viceversa.
- La distancia entre el suministro y el escape puede ser de hasta 800 m.
- El sistema de recuperación se puede ajustar automáticamente cambiando la velocidad de circulación del refrigerante.
- La solución de glicol no se congela, es decir, a temperaturas bajo cero, no es necesario descongelar el sistema.
- Dado que se utiliza un portador de calor intermedio, el aire de la campana no puede ingresar al flujo de entrada.
Con un esquema de dos circuitos de un intercambiador de calor de glicol, la cantidad de aire de escape y de suministro debe coincidir, aunque se permiten desviaciones de hasta el 40%, lo que empeora el indicador de eficiencia.
Cálculo de la eficiencia energética de un dispositivo de este tipo
Para un funcionamiento eficiente y el máximo ahorro de calor, por regla general, se requiere un cálculo individual de dicho equipo, que es realizado por empresas especializadas. Puede calcular la eficiencia térmica y la eficiencia energética de dicho intercambiador de calor usted mismo, utilizando el método para calcular los intercambiadores de calor de glicol. Para calcular la eficiencia térmica, es necesario conocer los costos de energía para calentar o enfriar el aire de suministro, que se calculan mediante la fórmula:
Q \u003d 0.335 x L x (tend - tbegin),
- L consumo de aire.
- no empezar (temperatura de entrada de aire en el intercambiador de calor)
- tcon. (temperatura del aire extraído de la habitación)
- 0.335 es un coeficiente tomado del manual de Climatología para una región en particular.
Para calcular la eficiencia energética del intercambiador de calor, utilice la fórmula:
donde: Q son los costos de energía para calentar o enfriar el flujo de aire, n es la eficiencia del intercambiador de calor declarada por el fabricante.
Cómo se realiza el análisis de glicol
El procedimiento para estudiar la calidad del refrigerante es bastante simple y no requiere mucho esfuerzo por parte del propietario de las redes de ingeniería. Toma muestras de glicol y las envía al laboratorio del fabricante para su análisis. Los especialistas realizan los análisis necesarios y determinan las características cuantitativas de la solución. Después de la investigación, recibe un informe completo con recomendaciones. En base a ellos, se toma una decisión. Puede ser necesario desechar la solución de etilenglicol gastada y reemplazar el refrigerante por uno nuevo. Quizás las desviaciones de la norma no sean tan significativas y no afecten la eficiencia del sistema climático.
Es importante tener en cuenta que si el fabricante lleva a cabo la investigación, él conoce perfectamente todas las características de la composición utilizada y puede brindar un asesoramiento competente. En cualquier caso, obtienes muchos beneficios de un servicio tan completo:
- Ciertas características cuantitativas del glicol no se comparan con indicadores promedio, sino con los parámetros iniciales de esta solución particular;
- Puede solicitar rápidamente la sustitución del refrigerante con la eliminación de los residuos;
El fabricante cuenta con la base material necesaria para el transporte del glicol a la instalación y la disposición de la mezcla utilizada de acuerdo con las normas y reglamentos ambientales.
Recuperadores
Además, en las condiciones de aumento constante de los precios de la energía, en la actualidad, las unidades de ventilación suelen estar equipadas con recuperadores de varios tipos y diseños, que permiten transferir parte del calor del aire de salida al aire de suministro.
Los intercambiadores de calor de flujo cruzado, debido a su diseño, dirigen el aire de suministro y de escape hacia canales que se cruzan entre sí sin mezclarse y, a través de la superficie de las celdas de placas delgadas, el calor del aire de escape se transfiere al aire de suministro. La eficiencia de tales recuperadores puede alcanzar el 75%.
Los intercambiadores de calor rotativos tienen un diseño por el cual el calor del aire de escape se transfiere al aire de suministro por medio de un disco que gira lentamente, que es un conjunto de muchos discos perforados en forma de placa.Los intercambiadores de calor rotativos permiten una pequeña mezcla (hasta un 15 %) de aire de escape con el aire de suministro. Esto reduce un poco el alcance de su aplicación, pero, por otro lado, la eficiencia de los intercambiadores de calor rotativos es mucho mayor que la de los intercambiadores de calor de flujo cruzado: hasta un 85%, según la cantidad y los parámetros del aire de escape y suministro.
Cuando las dimensiones de la cámara de ventilación u otras características de las instalaciones ventiladas no permiten colocar una unidad de suministro y escape en una unidad de ventilación, se puede usar un intercambiador de calor de glicol. El intercambiador de calor de glicol funciona de la siguiente manera: a través de dos intercambiadores de calor separados en los flujos de escape y suministro, circula el refrigerante — glicol; El aire de escape transfiere calor a través del intercambiador de calor al glicol, que a su vez calienta las placas del intercambiador de calor de suministro. La distancia entre las unidades de escape y suministro puede ser significativa y está limitada solo por las capacidades técnicas de tendido de tuberías entre los intercambiadores de calor, pero la eficiencia del intercambiador de calor de glicol es baja, mucho menor que el flujo cruzado y, además, el intercambiador de calor rotativo.
Actualmente, muchos fabricantes tienen en su gama unidades de ventilación estándar de productividad relativamente baja. Estas son unidades de ventilación para casas de campo, oficinas, pequeños locales comerciales, equipadas con agua, calentadores eléctricos o, sin ellos, recuperadores de varios tipos. Para alto rendimiento o algunas condiciones especiales, las unidades de ventilación se seleccionan y fabrican individualmente, bajo pedido. Después de calcular el sistema de ventilación, indicando todos los parámetros necesarios para la selección y las características de diseño, el diseñador emite una tarea técnica para el representante del fabricante y después de un tiempo recibe una copia impresa de la instalación con los parámetros, características técnicas, dimensiones y diseño necesarios. Algunos fabricantes colocan programas de selección de equipos en sus sitios web en Internet, lo que permite al diseñador crear unidades de ventilación de cualquier configuración en línea.
Propiedades clave del glicol
Antes de continuar con el orden de la investigación, es necesario decidir: qué propiedades y características determinan la calidad del anticongelante con un punto de congelación bajo.
- Conductividad térmica;
- Coeficiente de transferencia de calor;
- Viscosidad;
- Temperatura máxima de cristalización.
Durante el funcionamiento, el refrigerante puede contaminarse con impurezas laterales, lo que perjudica significativamente las propiedades de trabajo del fluido. Si la concentración de la sustancia activa en la solución no corresponde a la norma, entonces el punto de congelación puede ser mucho más alto que el indicado por el fabricante o requerido por las condiciones de operación del sistema climático. En algunos casos, esto se vuelve peligroso, porque cuando se usa el equipo en condiciones climáticas adversas, existe el riesgo de congelación del líquido en el sistema. A diferencia del agua, el glicol tiene un bajo coeficiente de expansión volumétrica, lo que minimiza el riesgo de daño y ruptura de la tubería. Pero la transición de la solución a un estado de agregación blanda empeora significativamente su transporte a través del sistema y provoca un aumento de la carga en el equipo de bombeo.
Un refrigerante contaminado con impurezas tiene una eficiencia reducida, que se expresa en la capacidad de transferir o eliminar calor. Para garantizar el rendimiento requerido del sistema, debe monitorearlo constantemente y evitar desviaciones de la norma. Lo mismo es cierto para la viscosidad. Si excede los límites permitidos, el transporte a través de la tubería solo es posible con una mayor potencia del equipo de bombeo, que se desgasta mucho más rápido en este modo.
conclusiones
Tiene sentido usar anticongelante para un sistema de calefacción cuando realmente existe la posibilidad de que el agua dentro de la red se congele.
En este caso, es necesario determinar la concentración óptima de la solución para el funcionamiento eficiente de todo el sistema de calefacción y tener en cuenta los requisitos de seguridad.
Anticongelante: un refrigerante a base de etilenglicol o propilenglicol, traducido como "anticongelante", del inglés internacional, como "sin congelación". El anticongelante de clase G12 está diseñado para usarse en automóviles del 96 al 2001; los automóviles modernos generalmente usan anticongelantes 12+, 12 plus plus o g13.
