Vantaggi e svantaggi
Nonostante l'efficienza termica piuttosto bassa di questi dispositivi, sono ancora piuttosto richiesti e vengono utilizzati per l'installazione in sistemi di ventilazione funzionanti con una grave "dispersione" nelle prestazioni.
Inoltre:
- Più flussi d'aria di alimentazione o di scarico possono essere diretti a uno scambiatore di calore.
- La distanza tra gli scambiatori di calore può raggiungere più di 500 m.
- Un tale sistema può essere utilizzato in inverno, poiché il liquido di raffreddamento non si congela.
- L'aria scorre dai condotti di scarico e di alimentazione non si mescolano.
Tra le carenze si possono notare:
- Efficienza energetica sufficientemente bassa (efficienza termica), che varia dal 20 al 50%.
- Costi seri per l'elettricità, necessaria per il funzionamento della pompa.
- Le tubazioni dello scambiatore di calore comprendono un gran numero di dispositivi di controllo e misurazione e valvole di intercettazione, che richiedono una manutenzione periodica.
Queste unità sono progettate per il corretto funzionamento delle unità di trattamento aria, che comprendono scambiatori di calore a glicole che svolgono la funzione di recupero del calore.
Questa unità di miscelazione è installata nel circuito che collega lo scambiatore di calore del glicole di alimentazione e di scarico tramite una tubazione. Il nodo contiene tutti gli elementi di reggiatura necessari per il corretto funzionamento del circuito. Affinché il sistema funzioni correttamente, è sufficiente collegare il nodo alla rete di tubazioni e collegare l'azionamento e la pompa al controller di controllo.
Durante il funzionamento, l'unità crea la necessaria portata del liquido di raffreddamento necessaria per trasferire il calore dallo scambiatore di calore di scarico riscaldato a quello di mandata fredda. Una valvola a tre vie installata nell'unità, miscelando i flussi di glicole nella giusta quantità, regola le massime prestazioni degli scambiatori di calore. In caso di sottoraffreddamento di uno degli scambiatori di calore, una valvola a tre vie miscela un liquido più riscaldato nel circuito, prevenendo così la possibilità di congelamento del riscaldatore di glicole.
L'utilizzo di un azionamento elettrico modulante consente un controllo preciso della valvola a tre vie. I termomanometri installati in tutte le parti dell'unità consentono di monitorare i parametri di temperatura e pressione in diverse parti dell'impianto. Sull'assieme è installato un gruppo di sicurezza, che contiene una valvola di sicurezza, uno sfiato aria e un vaso di espansione. È necessaria una presa d'aria per spurgare automaticamente l'aria dal sistema che è entrata nel circuito durante il riempimento.
Un vaso di espansione installato nel circuito del glicole è necessario per compensare l'eccesso di liquido nell'impianto durante un brusco cambiamento di temperatura nel circuito.
La valvola di sicurezza dovrebbe funzionare in caso di aumento della pressione al di sopra del valore impostato, proteggendo così altri elementi da danni. Nel circuito dell'unità è inclusa anche una valvola di scarico per scaricare rapidamente il fluido dall'impianto.
Le valvole a sfera consentono di bloccare il circuito dell'unità e quindi di sostituire i suoi singoli elementi, se necessario, senza drenare l'intero sistema.
Le unità di miscelazione per il funzionamento dei recuperatori di glicole sono progettate per controllare il flusso di soluzione di glicole etilenico nel circuito degli scambiatori di calore di recupero dell'unità di alimentazione e scarico.
Il compito è quello di fornire una portata del liquido di raffreddamento così necessaria, in modo tale da trasferire il più possibile il calore dell'aria di scarico all'aria di alimentazione, attraverso un circuito chiuso separato che collega gli scambiatori di calore di alimentazione e di scarico. Il liquido di raffreddamento di queste unità è solitamente una soluzione di glicole etilenico.
L'unità di tubazioni per scambiatori di calore a glicole comprende i seguenti elementi.
- valvola a tre vie;
- azionamento elettrico;
- pompa;
- coppa;
- valvola di ritegno;
- Valvole a sfera;
- termomanometri;
- vaso di espansione;
- rubinetto di scarico;
- prese d'aria.
Se necessario, l'unità viene completata con eyeliner ondulati.
Queste unità sono utilizzate per tutte le unità di trattamento aria, dove è prevista l'opzione di recupero del calore dovuto al termovettore intermedio. Di norma, tali unità sono installate su sistemi di ventilazione di media e alta portata d'aria da 5.000 a 100.000 m 3 h.
Se l'unità è progettata e assemblata correttamente, all'accensione dell'impianto, l'automazione dell'unità di trattamento aria deve funzionare in modo tale da garantire prima il massimo riscaldamento possibile dell'aria di mandata, sfruttando il calore del circuito del glicole , quindi collegare il circuito del riscaldatore per riscaldare l'aria a una determinata temperatura.
Come funziona uno scambiatore di calore a glicole
Il dispositivo è costituito da due scambiatori di calore alettati, che sono interconnessi in un circuito chiuso in cui circola un liquido di raffreddamento (soluzione di glicole etilenico). Uno scambiatore di calore è installato nel canale attraverso il quale passa l'aria di scarico, il secondo si trova nel flusso d'aria di mandata. Gli scambiatori di calore devono funzionare in controcorrente rispetto al flusso d'aria. Con una connessione a flusso diretto, l'efficienza del loro lavoro è ridotta al 20%.
Nella stagione fredda, il primo scambiatore di calore è un refrigeratore, che preleva calore dal flusso dell'aria di scarico. Il liquido di raffreddamento si muove attraverso un circuito chiuso con l'aiuto di una pompa di circolazione ed entra nel secondo scambiatore di calore, che funge da riscaldatore, dove il calore viene trasferito all'aria di mandata. Nel periodo caldo, le funzioni degli scambiatori di calore sono direttamente opposte.
In inverno si può formare della condensa sullo scambiatore di calore nel flusso di scarico, che viene raccolto e scaricato tramite un bagno inclinato in acciaio inox con tenuta idraulica. Per evitare che gocce di condensa entrino nel flusso dell'aria di scarico ad elevate portate, dietro lo scambiatore di calore è installato un separatore di gocce.
Dove viene utilizzato uno scambiatore di calore a glicole?
L'applicazione più efficace degli scambiatori di calore a glicole è il loro utilizzo in schemi a due circuiti. Sono indispensabili in ambienti esplosivi, così come nei casi in cui i flussi di alimentazione e scarico dell'aria non devono assolutamente intersecarsi. Uno schema simile viene utilizzato attivamente nelle fabbriche con grandi aree e nei centri commerciali che mantengono condizioni di temperatura diverse in aree diverse.
Il recuperatore con un vettore di calore intermedio consente di collegare due sistemi di ventilazione esistenti separatamente: scarico e alimentazione. Tali dispositivi sono ideali per aggiornarli in caso di utilizzo separato.
La versatilità dei recuperatori di glicole ne consente l'installazione in impianti esistenti con una portata di 500 - 150.000 m3/h. Con il loro aiuto, puoi restituire fino al 55% del calore. Il rimborso di tali sistemi va da sei mesi a due anni. Dipende dalla regione in cui è installata l'apparecchiatura e dall'intensità del suo utilizzo. Di norma, è richiesto un calcolo individuale di tali dispositivi.
Principio operativo
In questa sezione verrà discusso più in dettaglio uno scambiatore di calore a glicole, il cui principio di funzionamento è in qualche modo simile a quello di un condizionatore d'aria convenzionale. In inverno, una caldaia preleva energia termica dal flusso d'aria in uscita dello sfiato di scarico del sistema e, con l'aiuto di un refrigerante acqua-glicole, la trasferisce allo scambiatore di calore di alimentazione. È nella seconda caldaia che l'antigelo cede il calore accumulato all'aria di mandata, riscaldandola. In estate l'azione degli scambiatori di calore di questo dispositivo è esattamente l'opposto, quindi, utilizzando questo tipo di attrezzatura, puoi risparmiare non solo sul riscaldamento, ma anche sull'aria condizionata.
Nella stagione fredda, una caldaia installata in un condotto di ventilazione di scarico può essere esposta alla condensa e, di conseguenza, alla formazione di ghiaccio. Per questo è dotato di un contenitore con chiusura a tenuta d'acqua per la raccolta e lo scarico della condensa.Inoltre, per evitare che l'umidità entri nel flusso d'aria, un separatore di gocce è solitamente montato dietro lo scambiatore di calore. Per prevenire la contaminazione dello scambiatore di calore di mandata, nel condotto di ventilazione è installato un filtro dell'aria grossolano.
Opzioni di installazione
- È possibile collegare più ingressi e uno scarico e viceversa.
- La distanza tra l'alimentazione e lo scarico può arrivare fino a 800 m.
- Il sistema di recupero può essere regolato automaticamente modificando la velocità di circolazione del liquido di raffreddamento.
- La soluzione di glicole non congela, cioè a temperature sotto lo zero non è necessario sbrinare il sistema.
- Poiché viene utilizzato un vettore di calore intermedio, l'aria dalla cappa non può entrare nell'afflusso.
Con uno schema a due circuiti di uno scambiatore di calore a glicole, la quantità di aria di scarico e di mandata deve corrispondere, sebbene siano consentite deviazioni fino al 40%, che peggiorano l'indicatore di efficienza.
Calcolo dell'efficienza energetica di un dispositivo di questo tipo
Per un funzionamento efficiente e il massimo risparmio di calore, di norma, è necessario un calcolo individuale di tali apparecchiature, che viene eseguito da società specializzate. Puoi calcolare tu stesso l'efficienza termica e l'efficienza energetica di un tale scambiatore di calore, utilizzando il metodo per calcolare gli scambiatori di calore a glicole. Per calcolare l'efficienza termica, è necessario conoscere i costi energetici per il riscaldamento o il raffreddamento dell'aria di mandata, che sono calcolati dalla formula:
Q \u003d 0,335 x L x (tendenza - tinizio),
- Consumo d'aria L.
- t iniziare (temperatura di ingresso dell'aria nello scambiatore di calore)
- tcon. (temperatura dell'aria estratta dalla stanza)
- 0,335 è un coefficiente tratto dal manuale di climatologia per una particolare regione.
Per calcolare l'efficienza energetica dello scambiatore di calore, utilizzare la formula:
dove: Q è il costo dell'energia per il riscaldamento o il raffreddamento del flusso d'aria, n è l'efficienza dello scambiatore di calore dichiarata dal produttore.
Come viene eseguita l'analisi del glicole
La procedura per studiare la qualità del liquido di raffreddamento è abbastanza semplice e non richiede molto sforzo da parte del proprietario delle reti di ingegneria. Prendi campioni di glicole e li invii al laboratorio del produttore per l'analisi. Gli specialisti eseguono le analisi necessarie e determinano le caratteristiche quantitative della soluzione. Dopo la ricerca, riceverai un rapporto completo con i consigli. Sulla base di essi, viene presa una decisione. Potrebbe essere necessario smaltire la soluzione di glicole etilenico esaurito e sostituire il liquido di raffreddamento con uno nuovo. Forse le deviazioni dalla norma non sono così significative e non incidono sull'efficienza del sistema climatico.
È importante notare che se la ricerca viene eseguita dal produttore, conosce perfettamente tutte le caratteristiche della composizione utilizzata e può dare consigli competenti. In ogni caso, ottieni molti vantaggi da un servizio così completo:
- Alcune caratteristiche quantitative del glicole vengono confrontate non con indicatori medi, ma con i parametri iniziali di questa particolare soluzione;
- Puoi ordinare velocemente la sostituzione del liquido di raffreddamento con lo smaltimento dei rifiuti;
Il produttore dispone della base materiale necessaria per il trasporto del glicole all'impianto e lo smaltimento della miscela usata in conformità con le norme e i regolamenti ambientali.
Recuperatori
Inoltre, in condizioni di costante aumento dei prezzi dell'energia, attualmente, le unità di ventilazione sono molto spesso dotate di recuperatori di vario tipo e design, che consentono di trasferire parte del calore dall'aria di scarico all'aria di mandata.
Gli scambiatori di calore a flussi incrociati, grazie al loro design, dirigono l'aria di mandata e di scarico in canali che si intersecano senza mescolarsi e attraverso la superficie delle celle a piastre sottili, il calore dell'aria di scarico viene trasferito all'aria di mandata. L'efficienza di tali recuperatori può raggiungere il 75%.
Gli scambiatori di calore rotativi hanno un design grazie al quale il calore dell'aria di scarico viene trasferito all'aria di alimentazione per mezzo di un disco a rotazione lenta, che è un insieme di molti dischi perforati a forma di piastra.Gli scambiatori di calore rotativi consentono una piccola miscela (fino al 15%) di aria di scarico per fornire aria. Ciò restringe in qualche modo l'ambito della loro applicazione, ma d'altra parte, l'efficienza degli scambiatori di calore rotativi è molto più elevata degli scambiatori di calore a flussi incrociati - fino all'85%, a seconda della quantità e dei parametri dell'aria di scarico e di mandata.
Quando le dimensioni della camera di ventilazione o altre caratteristiche dei locali ventilati non consentono di posizionare un'unità di alimentazione e scarico in un'unità di ventilazione, è possibile utilizzare uno scambiatore di calore a glicole. Lo scambiatore di calore a glicole funziona come segue: attraverso due scambiatori di calore separati sui flussi di scarico e alimentazione, il liquido di raffreddamento - glicole circola; L'aria di scarico trasferisce il calore attraverso lo scambiatore di calore al glicole, che a sua volta riscalda le piastre dello scambiatore di calore di alimentazione. La distanza tra l'unità di scarico e quella di alimentazione può essere significativa ed è limitata solo dalle capacità tecniche di posa delle tubazioni tra gli scambiatori di calore, ma l'efficienza dello scambiatore di calore a glicole è bassa, molto inferiore al flusso incrociato e, inoltre, il scambiatore di calore rotativo.
Attualmente, molti produttori hanno nella loro gamma di unità di ventilazione standard di produttività relativamente bassa. Si tratta di unità di ventilazione per villini, uffici, piccoli locali commerciali, dotate di acqua, riscaldatori elettrici o, senza di essi, recuperatori di vario tipo. Per prestazioni elevate o per alcune condizioni speciali, le unità di ventilazione vengono selezionate e prodotte singolarmente, su ordinazione. Dopo aver calcolato il sistema di ventilazione, indicando tutti i parametri necessari per la selezione e le caratteristiche progettuali, il progettista affida un compito tecnico al rappresentante del produttore e dopo qualche tempo riceve una stampa dell'installazione con i parametri, le caratteristiche tecniche, le dimensioni e il design necessari. Alcuni produttori pubblicano programmi di selezione delle apparecchiature sui loro siti Web su Internet, il che consente al progettista di creare unità di ventilazione di qualsiasi configurazione online.
Proprietà chiave del glicole
Prima di procedere con l'ordine di ricerca, è necessario decidere: quali proprietà e caratteristiche determinano la qualità dell'antigelo con un punto di congelamento basso.
- Conduttività termica;
- Coefficiente di scambio termico;
- Viscosità;
- Massima temperatura di cristallizzazione.
Durante il funzionamento, il liquido di raffreddamento può essere contaminato da impurità laterali, che compromettono significativamente le proprietà di lavoro del fluido. Se la concentrazione del principio attivo nella soluzione non corrisponde alla norma, il punto di congelamento può essere molto più alto di quanto indicato dal produttore o richiesto dalle condizioni operative dell'impianto di climatizzazione. In alcuni casi, questo diventa pericoloso, perché quando si utilizza l'apparecchiatura in condizioni climatiche difficili, esiste il rischio di congelamento del liquido nel sistema. A differenza dell'acqua, il glicole ha un basso coefficiente di espansione volumetrica, che riduce al minimo il rischio di danni e rotture delle tubazioni. Ma la transizione della soluzione in uno stato pastoso di aggregazione peggiora significativamente il suo trasporto attraverso il sistema e provoca un aumento del carico sulle apparecchiature di pompaggio.
Un liquido di raffreddamento contaminato da impurità ha un'efficienza ridotta, che si esprime nella capacità di trasferire o rimuovere calore. Per garantire le prestazioni richieste del sistema, è necessario monitorarlo costantemente ed evitare deviazioni dalla norma. Lo stesso vale per la viscosità. Se supera i limiti consentiti, il trasporto attraverso la tubazione è possibile solo con una maggiore potenza delle apparecchiature di pompaggio, che si consuma molto più velocemente in questa modalità.
conclusioni
Ha senso utilizzare l'antigelo per un impianto di riscaldamento quando esiste davvero la possibilità che l'acqua all'interno della rete si congeli
In questo caso, è necessario determinare la concentrazione ottimale della soluzione per il funzionamento efficiente dell'intero impianto di riscaldamento e tenere conto dei requisiti di sicurezza
Antigelo - un liquido di raffreddamento a base di glicole etilenico o propilenico, tradotto "Antigelo", dall'inglese internazionale, come "non congelante". L'antigelo di classe G12 è destinato all'uso su auto dal 96 al 2001; le auto moderne utilizzano solitamente antigelo 12+, 12 plus plus o g13.
