Avantages et inconvénients
Malgré l'efficacité thermique plutôt faible de ces appareils, ils sont toujours très demandés et sont utilisés pour l'installation dans des systèmes de ventilation fonctionnels avec une "dispersion" sérieuse des performances.
De plus:
- Plusieurs flux d'air d'alimentation ou d'évacuation peuvent être dirigés vers un échangeur de chaleur.
- La distance entre les échangeurs de chaleur peut atteindre plus de 500 m.
- Un tel système peut être utilisé en hiver, car le liquide de refroidissement ne gèle pas.
- Les flux d'air provenant des conduits d'évacuation et d'alimentation ne se mélangent pas.
Parmi les lacunes, on peut noter:
- Efficacité énergétique (efficacité thermique) suffisamment faible, qui varie de 20 à 50 %.
- Coûts importants pour l'électricité nécessaire au fonctionnement de la pompe.
- La tuyauterie de l'échangeur de chaleur comprend un grand nombre d'appareils de contrôle et de mesure et de vannes d'arrêt, qui nécessitent un entretien périodique.
Ces unités sont conçues pour le bon fonctionnement des centrales de traitement d'air, qui comprennent des échangeurs de chaleur au glycol qui remplissent la fonction de récupération de chaleur.
Cette unité de mélange est installée dans le circuit reliant l'échangeur de chaleur de glycol d'alimentation et d'échappement au moyen d'une canalisation. Le nœud contient tous les éléments de cerclage nécessaires au bon fonctionnement du circuit. Pour que le système fonctionne correctement, il suffit de connecter le nœud au réseau de tuyauterie et de connecter le variateur et la pompe au contrôleur de contrôle.
Pendant le fonctionnement, l'unité crée le débit nécessaire du liquide de refroidissement nécessaire pour transférer la chaleur de l'échangeur de chaleur d'échappement chauffé à celui d'alimentation froide. Une vanne à trois voies installée dans l'unité, mélangeant les débits de glycol dans la bonne quantité, régule les performances maximales des échangeurs de chaleur. En cas de sous-refroidissement de l'un des échangeurs de chaleur, une vanne à trois voies mélange un liquide plus chauffé dans le circuit, évitant ainsi la possibilité de gel du réchauffeur de glycol.
L'utilisation d'un entraînement électrique modulant permet un contrôle précis de la vanne à trois voies. Des thermomanomètres installés dans toutes les parties de l'unité vous permettent de surveiller les paramètres de température et de pression dans différentes parties du système. Un groupe de sécurité est installé sur l'ensemble, qui contient une soupape de sécurité, un purgeur d'air et un vase d'expansion. Un évent est nécessaire pour évacuer automatiquement l'air du système qui est entré dans le circuit pendant le remplissage.
Un vase d'expansion installé dans le circuit de glycol est nécessaire pour compenser l'excès de liquide dans le système lors d'un changement brusque de température dans le circuit.
La soupape de sécurité doit fonctionner en cas d'augmentation de la pression au-dessus de la valeur définie, protégeant ainsi les autres éléments contre les dommages. Le circuit de l'unité comprend également une vanne de vidange pour vidanger rapidement le fluide du système.
Les vannes à bille vous permettent de bloquer le circuit de l'unité et ainsi de remplacer ses éléments individuels, si nécessaire, sans vidanger l'ensemble du système.
Les unités de mélange pour le fonctionnement des récupérateurs de glycol sont conçues pour contrôler le débit de la solution d'éthylène glycol dans le circuit des échangeurs de chaleur de récupération de l'unité d'alimentation et d'évacuation.
La tâche consiste à fournir un tel débit nécessaire du liquide de refroidissement, de manière à transférer autant que possible la chaleur de l'air d'échappement à l'air d'alimentation, via un circuit fermé séparé reliant les échangeurs de chaleur d'alimentation et d'échappement. Le liquide de refroidissement de ces unités est généralement une solution d'éthylène glycol.
L'unité de tuyauterie pour les échangeurs de chaleur au glycol comprend les éléments suivants.
- vanne à trois voies ;
- entraînement électrique ;
- pompe;
- puisard;
- clapet anti-retour ;
- robinets à tournant sphérique ;
- thermomanomètres;
- vase d'expansion;
- robinet de vidange;
- Bouches d'aération.
Si nécessaire, l'unité est complétée par des eye-liners ondulés.
Ces unités sont utilisées pour toutes les unités de traitement d'air, où l'option de récupération de chaleur grâce au caloporteur intermédiaire est fournie. En règle générale, ces unités sont installées sur des systèmes de ventilation de capacité d'air moyenne et élevée de 5 000 à 100 000 m 3 h.
Si l'unité est conçue et assemblée correctement, lorsque le système est allumé, l'automatisation de l'unité de traitement d'air doit fonctionner de manière à assurer d'abord le chauffage maximal possible de l'air soufflé, en utilisant la chaleur du circuit de glycol , puis connecter le circuit de chauffage afin de réchauffer l'air à une température donnée.
Comment fonctionne un échangeur de chaleur au glycol
L'appareil se compose de deux échangeurs de chaleur à ailettes, qui sont interconnectés dans un circuit fermé avec un liquide de refroidissement (solution d'éthylène glycol) qui y circule. Un échangeur de chaleur est installé dans le canal par lequel passe l'air extrait, le second est situé dans le flux d'air soufflé. Les échangeurs de chaleur doivent fonctionner à contre-courant par rapport au débit d'air. Avec une connexion à flux direct, l'efficacité de leur travail est réduite à 20%.
Pendant la saison froide, le premier échangeur de chaleur est un refroidisseur, récupérant la chaleur du flux d'air extrait. Le liquide de refroidissement se déplace à travers un circuit fermé à l'aide d'une pompe de circulation et pénètre dans le deuxième échangeur de chaleur, qui agit comme un réchauffeur, où la chaleur est transférée à l'air d'alimentation. En période chaude, les fonctions des échangeurs de chaleur sont directement opposées.
En hiver, des condensats peuvent se former sur l'échangeur de chaleur dans le flux d'échappement, qui est collecté et évacué à l'aide d'un bain incliné en acier inoxydable avec un joint hydraulique. Pour éviter que des gouttes de condensat ne pénètrent dans le flux d'air d'échappement à des débits élevés, un éliminateur de gouttes est installé derrière l'échangeur de chaleur.
Où est utilisé un échangeur de chaleur au glycol ?
L'application la plus efficace des échangeurs de chaleur au glycol est leur utilisation dans les schémas à deux circuits. Ils sont indispensables dans les environnements explosifs, ainsi que dans les cas où les flux d'alimentation et d'échappement d'air ne doivent absolument pas se croiser. Un schéma similaire est activement utilisé dans les usines de grandes surfaces et dans les centres commerciaux qui maintiennent des conditions de température différentes dans différentes zones.
Le récupérateur avec un caloporteur intermédiaire permet de connecter deux systèmes de ventilation existants séparément - évacuation et alimentation. De tels appareils sont idéaux pour les mettre à niveau en cas d'utilisation séparée.
La polyvalence des récupérateurs de glycol permet de les installer dans des systèmes existants d'une capacité de 500 à 150 000 m3/h. Avec leur aide, vous pouvez restituer jusqu'à 55% de la chaleur. L'amortissement de tels systèmes est de six mois à deux ans. Cela dépend de la région dans laquelle l'équipement est installé et de l'intensité de son utilisation. En règle générale, un calcul individuel de ces appareils est requis.
Principe de fonctionnement
Dans cette section, un échangeur de chaleur au glycol sera discuté plus en détail, dont le principe de fonctionnement est quelque peu similaire à celui d'un climatiseur conventionnel. En hiver, une chaudière prélève l'énergie thermique du flux d'air sortant de l'évent d'évacuation du système et, à l'aide d'un liquide de refroidissement eau-glycol, la transfère à l'échangeur de chaleur d'alimentation. C'est dans la deuxième chaudière que l'antigel transmet la chaleur accumulée à l'air soufflé, le chauffant. En été, l'action des échangeurs de chaleur de cet appareil est exactement l'inverse, par conséquent, en utilisant ce type d'équipement, vous pouvez économiser non seulement sur le chauffage, mais également sur la climatisation.
En saison froide, une chaudière installée dans un conduit de ventilation d'extraction peut être exposée à la condensation et, par conséquent, au givrage. C'est pourquoi il est équipé d'un récipient avec joint hydraulique pour recueillir et évacuer les condensats.De plus, pour empêcher l'humidité de pénétrer dans le flux d'air, un éliminateur de gouttes est généralement monté derrière l'échangeur de chaleur. Pour éviter la contamination de l'échangeur de chaleur d'alimentation, un filtre à air grossier est installé dans le conduit de ventilation.
Possibilités d'installation
- Vous pouvez connecter plusieurs arrivées et une sortie et vice versa.
- La distance entre l'alimentation et l'évacuation peut aller jusqu'à 800 m.
- Le système de récupération peut être ajusté automatiquement en modifiant le taux de circulation du liquide de refroidissement.
- La solution de glycol ne gèle pas, c'est-à-dire qu'à des températures inférieures à zéro, le dégivrage du système n'est pas nécessaire.
- Puisqu'un caloporteur intermédiaire est utilisé, l'air de la hotte ne peut pas entrer dans l'afflux.
Avec un schéma à deux circuits d'un échangeur de chaleur au glycol, la quantité d'air d'échappement et d'alimentation doit correspondre, bien que des écarts allant jusqu'à 40% soient autorisés, ce qui aggrave l'indicateur d'efficacité.
Calcul de l'efficacité énergétique d'un appareil de ce type
Pour un fonctionnement efficace et une économie de chaleur maximale, en règle générale, un calcul individuel de ces équipements est requis, qui est effectué par des sociétés spécialisées. Vous pouvez calculer vous-même l'efficacité thermique et l'efficacité énergétique d'un tel échangeur de chaleur en utilisant la méthode de calcul des échangeurs de chaleur au glycol. Pour calculer l'efficacité thermique, il est nécessaire de connaître les coûts énergétiques pour chauffer ou refroidir l'air soufflé, qui sont calculés par la formule :
Q \u003d 0,335 x L x (tendance - début),
- La consommation d'air.
- je ne commence pas (température d'entrée d'air dans l'échangeur de chaleur)
- tcon. (température de l'air extrait de la pièce)
- 0,335 est un coefficient tiré du manuel de climatologie pour une région particulière.
Pour calculer l'efficacité énergétique de l'échangeur de chaleur, utilisez la formule :
où : Q est le coût énergétique pour chauffer ou refroidir le flux d'air, n est le rendement de l'échangeur de chaleur déclaré par le fabricant.
Comment l'analyse du glycol est-elle effectuée
La procédure d'étude de la qualité du liquide de refroidissement est assez simple et ne nécessite pas beaucoup d'efforts de la part du propriétaire des réseaux d'ingénierie. Vous prélevez des échantillons de glycol et les envoyez au laboratoire du fabricant pour analyse. Des spécialistes effectuent les analyses nécessaires et déterminent les caractéristiques quantitatives de la solution. Après la recherche, vous recevez un rapport complet avec des recommandations. En fonction d'eux, une décision est prise. Il peut être nécessaire de jeter la solution d'éthylène glycol usée et de remplacer le liquide de refroidissement par un neuf. Peut-être que les écarts par rapport à la norme ne sont pas si importants et n'affectent pas l'efficacité du système climatique.
Il est important de noter que si la recherche est effectuée par le fabricant, elle connaît parfaitement toutes les caractéristiques de la composition utilisée et peut donner des conseils compétents. Dans tous les cas, vous bénéficiez de nombreux avantages d'un service aussi complet :
- Certaines caractéristiques quantitatives du glycol ne sont pas comparées à des indicateurs moyens, mais aux paramètres initiaux de cette solution particulière;
- Vous pouvez commander rapidement le remplacement du liquide de refroidissement avec l'élimination des déchets ;
Le fabricant dispose de la base matérielle nécessaire pour le transport du glycol vers l'installation et l'élimination du mélange utilisé conformément aux règles et réglementations environnementales.
Récupérateurs
De plus, dans les conditions d'augmentation constante des prix de l'énergie, à l'heure actuelle, les unités de ventilation sont très souvent équipées de récupérateurs de différents types et conceptions, qui permettent de transférer une partie de la chaleur de l'air extrait vers l'air soufflé.
Les échangeurs de chaleur à flux croisés, en raison de leur conception, dirigent l'air d'alimentation et d'évacuation dans des canaux qui se croisent sans se mélanger et à travers la surface des cellules à plaques minces, la chaleur de l'air d'évacuation est transférée à l'air d'alimentation. Le rendement de tels récupérateurs peut atteindre 75 %.
Les échangeurs de chaleur rotatifs ont une conception grâce à laquelle la chaleur de l'air d'échappement est transférée à l'air d'alimentation au moyen d'un disque à rotation lente, qui est un ensemble de nombreux disques perforés en forme de plaque.Les échangeurs de chaleur rotatifs permettent un petit mélange (jusqu'à 15%) d'air d'échappement à l'air d'alimentation. Cela réduit quelque peu le champ d'application de leur application, mais d'un autre côté, l'efficacité des échangeurs de chaleur rotatifs est beaucoup plus élevée que celle des échangeurs de chaleur à flux croisés - jusqu'à 85%, en fonction de la quantité et des paramètres de l'air d'échappement et d'alimentation.
Lorsque les dimensions de la chambre de ventilation ou d'autres caractéristiques des locaux ventilés ne permettent pas de placer une unité d'alimentation et d'évacuation dans une unité de ventilation, un échangeur de chaleur au glycol peut être utilisé. L'échangeur de chaleur au glycol fonctionne comme suit : à travers deux échangeurs de chaleur séparés sur les flux d'échappement et d'alimentation, le liquide de refroidissement - glycol circule ; L'air d'échappement transfère la chaleur à travers l'échangeur de chaleur au glycol, qui à son tour chauffe les plaques de l'échangeur de chaleur d'alimentation. La distance entre les unités d'échappement et d'alimentation peut être importante et n'est limitée que par les capacités techniques de pose de canalisations entre les échangeurs de chaleur, mais l'efficacité de l'échangeur de chaleur au glycol est faible, bien inférieure au flux croisé et, de plus, le échangeur de chaleur rotatif.
Actuellement, de nombreux fabricants disposent dans leur gamme d'unités de ventilation standard de productivité relativement faible. Ce sont des unités de ventilation pour chalets, bureaux, petits locaux commerciaux, équipés d'eau, de radiateurs électriques ou sans eux, de récupérateurs de différents types. Pour des performances élevées ou certaines conditions particulières, les unités de ventilation sont sélectionnées et fabriquées individuellement, sur commande. Après avoir calculé le système de ventilation, en indiquant tous les paramètres nécessaires pour la sélection et les caractéristiques de conception, le concepteur émet une tâche technique pour le représentant du fabricant et après un certain temps reçoit une impression de l'installation avec les paramètres nécessaires, les caractéristiques techniques, les dimensions et la conception. Certains fabricants placent des programmes de sélection d'équipements sur leurs sites Web sur Internet, ce qui permet au concepteur de créer en ligne des unités de ventilation de n'importe quelle configuration.
Propriétés clés du glycol
Avant de procéder à l'ordre de recherche, il est nécessaire de décider: quelles propriétés et caractéristiques déterminent la qualité de l'antigel à bas point de congélation.
- Conductivité thermique;
- Coefficient de transfert de chaleur;
- Viscosité;
- Température maximale de cristallisation.
Pendant le fonctionnement, le liquide de refroidissement peut être contaminé par des impuretés latérales, ce qui altère considérablement les propriétés de fonctionnement du fluide. Si la concentration de la substance active dans la solution ne correspond pas à la norme, le point de congélation peut être beaucoup plus élevé que celui indiqué par le fabricant ou requis par les conditions de fonctionnement du système climatique. Dans certains cas, cela devient dangereux, car lors de l'utilisation de l'équipement dans des conditions climatiques difficiles, il existe un risque de gel du liquide dans le système. Contrairement à l'eau, le glycol a un faible coefficient de dilatation volumétrique, ce qui minimise le risque d'endommagement et de rupture des canalisations. Mais la transition de la solution dans un état d'agrégation pâteux aggrave considérablement son transport à travers le système et entraîne une charge accrue sur l'équipement de pompage.
Un liquide de refroidissement contaminé par des impuretés a une efficacité réduite, qui se traduit par sa capacité à transférer ou à éliminer la chaleur. Pour garantir les performances requises du système, vous devez surveiller cela en permanence et éviter les écarts par rapport à la norme. Il en est de même pour la viscosité. S'il dépasse les limites autorisées, le transport à travers le pipeline n'est possible qu'avec une puissance accrue de l'équipement de pompage, qui s'use beaucoup plus rapidement dans ce mode.
conclusion
Il est logique d'utiliser de l'antigel pour un système de chauffage lorsqu'il y a vraiment une possibilité que l'eau à l'intérieur du réseau gèle
Dans ce cas, il est nécessaire de déterminer la concentration optimale de la solution pour le fonctionnement efficace de l'ensemble du système de chauffage et de prendre en compte les exigences de sécurité
Antigel - un liquide de refroidissement à base d'éthylène ou de propylène glycol, traduit "antigel", de l'anglais international, par "sans gel". L'antigel de classe G12 est destiné à être utilisé sur les voitures de 96 à 2001. Les voitures modernes utilisent généralement des antigels 12+, 12 plus plus ou g13.
