Centrales de traitement d'air avec récupération de chaleur pour une maison privée

La question de l'augmentation de l'efficacité énergétique est nécessairement prise en compte lors de la conception et de la rénovation des bâtiments résidentiels privés. Une unité de traitement d'air dans un système de ventilation est l'une des solutions les plus efficaces pour économiser sur les coûts énergétiques.

Types de systèmes de ventilation

Le renouvellement d'air dans les pièces d'habitation et de service, dans la cuisine et dans la salle de bain est une condition préalable au maintien d'un microclimat sain.

La ventilation est naturelle et forcée.

Dans le premier cas, des flux d'air pur proviennent de l'extérieur et sont rejetés dans l'atmosphère en raison de processus physiques de poussée dans un tuyau haut.

En hiver, l'air froid pénètre dans la maison par les fenêtres, les portes, les conduits d'alimentation et laisse les locaux chauffés à température ambiante - ainsi jusqu'à 15 % de l'énergie est gaspillée pour chauffer la rue.

Les systèmes forcés utilisent des ventilateurs installés dans les conduits d'alimentation ou d'évacuation d'air pour faire circuler les flux.

Dans la ventilation d'alimentation et d'échappement, les deux processus sont forcés.

Le principe de fonctionnement des systèmes avec récupération

La ventilation avec récupération fonctionne selon un schéma simple :

1. Dans un endroit pratique pour l'installation et la maintenance, un récupérateur est installé - un échangeur de chaleur, auquel les conduits de ventilation d'entrée et de sortie sont connectés.
2. L'air chaud de la pièce réchauffe l'air froid provenant de l'extérieur.
3. Des masses d'air propre chauffé sont soufflées dans la maison.
4. Ensuite, le processus est répété.

Il a été vérifié expérimentalement qu'à une température de l'air extrait de 23°C et de l'air entrant de l'extérieur -20°C, dans les meilleurs échantillons de récupérateurs, les flux entrants sont réchauffés jusqu'à 18°C. De cette façon, des économies d'énergie sont réalisées.

L'air froid et pollué dans le récupérateur ne se mélange pas - l'air propre de la rue pénètre dans le bâtiment.

Pour augmenter l'efficacité dans différentes conditions de fonctionnement, une grande variété de modèles de récupérateurs ont été développés.

Caractéristiques de conception

Les échangeurs de chaleur sont classés selon différents critères :

• caractéristiques techniques;
• méthode de placement;
• matériau du corps et éléments internes;
• le principe d'action ;
• conception d'éléments de travail;
• le support physique utilisé pour le transfert de chaleur ;
• schéma d'automatisation et de contrôle.

Le choix est fait après une analyse approfondie de toutes les fonctionnalités.

Lieu d'installation des équipements

Lors du choix du site d'installation de l'unité principale du récupérateur, tenez compte de l'endroit où les ventilateurs ou les pompes sont installés. Le bruit généré par l'appareil peut être très gênant.

Ils n'installent pas de récupérateurs au-dessus des chambres et des crèches.

Selon la méthode d'installation, on distingue les appareils au sol et suspendus, le choix est influencé par la surface. S'il n'y a pas de murs principaux solides, il est préférable de choisir un modèle installé au sol.

Les appareils suspendus peuvent être cachés derrière des faux plafonds, mais de telles solutions conviennent aux bâtiments industriels. Les vibrations générées par le ventilateur et le boîtier sont transmises et amplifiées par la structure du bâtiment.

Le corps de l'échangeur de chaleur peut être horizontal ou vertical. Cela n'affecte pas les caractéristiques techniques, mais cela vous permet de choisir un modèle pour un raccordement pratique des conduits d'air. Moins il y a de virages et de virages, moins le bruit des flux d'air et moins d'énergie est dépensé pour déplacer les masses d'air par les ventilateurs.

Schémas de construction typiques

Tous les récupérateurs sont classiquement divisés en modèles à transfert de chaleur direct et appareils avec un caloporteur intermédiaire.

La première classe comprend les échangeurs de chaleur :

• chambre;
• rotatif;
• écoulement transversal et contre-courant lamellaire ;
• tubulaire.

Les appareils avec un caloporteur intermédiaire utilisent du fréon ou du liquide eau-glycol.

Chambre

L'appareil se compose de deux chambres isolées. Les débits sont contrôlés automatiquement par un volet mobile.

Au premier étage, l'air chaud est dirigé dans la chambre n° 1, tandis que les parois sont chauffées. Après un certain temps automatiquement, le registre modifie le débit d'air - le registre de rue est dirigé dans la chambre chauffée et y chauffe, et le registre de pièce à ce moment-là dans la chambre n ° 2.

Le processus se répète de manière cyclique à mesure que les compartiments se réchauffent et se refroidissent. L'efficacité des appareils ne dépasse pas 50 - 60%.

Rotatif

L'échangeur de chaleur dans la centrale de traitement d'air avec un récupérateur rotatif est constitué de plaques fixées à la roue. L'arbre tourne lentement dans le tambour, l'axe coïncide avec les flux d'air. Le tambour est divisé en deux parties, sur l'une desquelles circule l'air de l'appartement, sur l'autre l'air de la rue. La roue de la roue, se déplaçant dans le premier segment, s'échauffe. De plus, au moyen de la rotation, les pales chauffées se déplacent vers une autre partie du tambour, où elles dégagent de la chaleur dans l'air de la rue.

L'équipement de contrôle vous permet de désactiver le mode de chauffage pendant la saison chaude. L'efficacité de l'installation est d'environ 80%.

L'inconvénient du modèle est l'impossibilité technique de séparer complètement les flux - environ 5% des masses d'air sont mélangées. La particularité ne permet pas l'utilisation d'appareils de ce type dans des pièces où SNiP a établi des valeurs maximales admissibles de contamination.

Lamellaire

Les modèles sont produits en deux types: à contre-courant et à contre-courant, le nom dépend de la direction du mouvement de l'air.

Les plaques d'aluminium accumulent et libèrent de la chaleur, à partir de laquelle des canaux de guidage étroits sont formés.

Le schéma de fabrication permet d'atteindre un brassage des masses d'air à un niveau d'environ 0,1%, ce qui sert de base pour considérer le dispositif comme étanche.

L'efficacité des récupérateurs à contre-courant dépend directement des dimensions géométriques. Les équipements encombrants ont un coût élevé et sont rarement utilisés pour les maisons privées.

Dans les échangeurs de chaleur à flux croisés, les flux d'air traversent l'appareil perpendiculairement.

Les récupérateurs à contre-courant sont les plus efficaces avec de petites dimensions. Un grand nombre de composants réduit la résistance mécanique, par conséquent, de telles unités ne sont utilisées qu'avec de faibles pertes de charge.

Tubulaire

Structurellement constitué d'un tuyau de grand diamètre, à l'intérieur duquel se trouvent de nombreux tuyaux de plus petite section.

Des courants chauds traversant des tubes minces les réchauffent. Un flux d'air de la rue est chauffé à partir des murs, qui est introduit dans la maison au moyen d'un ventilateur soufflant.

Ventilation avec récupérateur de fréon

Les récupérateurs de fréon appartiennent à la classe des appareils à caloporteur intermédiaire.

Le travail repose sur deux principes physiques :

• un changement de l'état d'agrégation du fréon pendant les cycles de chauffage-refroidissement - le liquide de refroidissement, en refroidissant, se transforme en un état liquide et en une fraction gazeuse lorsqu'il est chauffé;
• la propriété d'un gaz d'être plus élevée qu'un liquide en raison d'une densité différente.

La conception est un ensemble de tubes annulaires remplis de réfrigérant fréon.

Les tuyaux traversent les conduits de l'unité de ventilation, et le conduit d'évacuation doit toujours être plus bas que le conduit d'alimentation. L'air chaud chauffe la partie inférieure des tubes, le fréon bout et monte vers la cavité supérieure à travers laquelle passe l'air froid de la rue. Dans la chambre supérieure, le fréon dans le tube dégage de la chaleur, en se refroidissant, passe dans la fraction liquide et descend dans le tube.

Avantages du système Fréon :

• manque de compresseurs pour pomper le liquide de refroidissement, ce qui signifie une grande fiabilité de l'appareil;
• absence totale de mélange d'air propre et pollué, ce qui est obtenu en scellant les points de transition des tubes à travers les parois des chambres.

Récupérateur de gaine avec caloporteur intermédiaire

L'appareil se compose de deux échangeurs de chaleur qui peuvent être répartis sur de longues distances.

L'équipement est adapté à la reconstruction de systèmes de ventilation, dont la conception n'a pas été conçue à l'origine pour la possibilité d'échange de chaleur.

Algorithme de travail :

1. L'air dans le conduit d'évacuation traverse un échangeur de chaleur constitué de tubes à travers lesquels circule un liquide d'éthylène glycol.
2. Le liquide de refroidissement est pompé au moyen d'une pompe de circulation dans le même radiateur installé dans le conduit d'alimentation.
3. Le fluide transfère la chaleur à l'air soufflé en passant par la calandre.
4. Le processus de pompage se déroule en continu.

Pour réguler le degré de transfert de chaleur, des vannes sont installées entre les tubes de transport. En principe, cela est similaire au schéma de régulation du transfert de chaleur des radiateurs de chauffage.

Quelle que soit la conception des récupérateurs, des condensats se forment dans l'appareil. Pour l'enlever, un conteneur de collecte et un chemin pour une élimination ultérieure à l'extérieur de la maison ou dans le système d'égouts doivent être fournis.

Les principaux éléments des systèmes de ventilation

La ventilation avec récupération de chaleur dans une maison privée ne consiste pas seulement en une unité d'échangeur de chaleur.

Le système comprend :

• grilles de protection;
• conduits d'aération;
• soupapes;
• Ventilateurs;
• filtres.
• organismes d'automatisation et de contrôle.

Les grilles empêchent les gros objets, les oiseaux et les rongeurs d'entrer accidentellement dans le système, ce qui peut provoquer des accidents. Cette option est possible lorsqu'un corps étranger tombe sur la turbine du ventilateur. La conséquence peut être :

• lames déformées et augmentation des vibrations (bruit) ;
• blocage du rotor du ventilateur et combustion des enroulements du moteur ;
• odeur désagréable d'animaux morts et en décomposition.

La section transversale totale des ouvertures de la grille ne doit pas être significativement inférieure à la section transversale des conduits d'air, cela entraîne une diminution des performances de l'ensemble du système.

Les conduits d'air et les raccords (coudes, tés, adaptateurs) sont achetés en même temps, ils essaient d'acheter des produits d'un seul fabricant. La différence de taille entraîne des lacunes dans les joints, des perturbations de l'écoulement et des turbulences.

Les conduits d'air ondulés ne sont pas utilisés pour la ventilation avec un récupérateur, ce qui crée une résistance aux flux d'air et augmente le bruit pendant le fonctionnement.

Des vannes d'air sont nécessaires pour modifier temporairement les paramètres de circulation de l'air, par exemple, elles peuvent être utilisées pour fermer le canal d'admission pendant une période particulièrement glaciale, lorsque le récupérateur ne peut pas supporter de chauffer l'air à la température requise.

Des filtres sont installés dans tous les modèles de ventilation avec récupération. Ils protègent l'équipement de la poussière de la rue et des peluches d'arbres, qui obstruent rapidement les échangeurs de chaleur.

Les ventilateurs peuvent être intégrés au récupérateur ou installés dans des gaines. Lors du calcul, la puissance requise de l'appareil doit être déterminée.

Vous ne pouvez pas économiser sur l'achat de ventilateurs - les produits bon marché et de mauvaise qualité ne sont pas conçus pour un fonctionnement à long terme.Lorsque les ventilateurs s'usent, ils font du bruit, entraînent des vibrations des composants de ventilation, ce qui provoque une gêne lorsqu'on se trouve dans les pièces.

Régulation du microclimat

Le récupérateur fait partie intégrante de l'ensemble du système de ventilation d'alimentation et d'extraction. Le fonctionnement du système ne peut pas être configuré une seule fois ni modifié pendant toute la durée de fonctionnement.

Les modes sont modifiés en fonction de la saison, de la température de l'air et de la force du vent, des paramètres climatiques souhaités dans les pièces.

Les systèmes de contrôle comprennent :

• Détecteurs de température, d'humidité, de fumée installés dans les locaux et à l'intérieur des équipements. Par les commandes des capteurs, les ventilateurs et autres équipements de contrôle sont allumés ou éteints.
• Actionneurs et leurs entraînements qui contrôlent le fonctionnement des vannes, des amortisseurs, des vannes à guillotine.
• Dispositifs de contrôle du fonctionnement des ventilateurs, des pompes, de la vitesse de rotation des plaques du rotor.
• Contrôleurs d'appareils de contrôle qui analysent la situation dans la maison, régulateurs de tension pour un fonctionnement stable et précis de l'équipement.
• Unités d'alimentation de secours en cas de panne de courant.

Les principales fonctions des systèmes de contrôle :

• contrôle de la température de l'air soufflé, en tenant compte des paramètres du microclimat, des conditions extérieures, des lectures des capteurs ;
• surveiller et modifier l'intensité de la température des flux avant et après l'échangeur de chaleur ;
• gestion de la qualité de l'air, y compris la teneur en CO2 ;
• protection contre le gel du récupérateur ;
• contrôle du ventilateur;
• éteindre la ventilation d'alimentation en cas d'incendie et allumer le système de désenfumage ;
• surveiller l'état et émettre des informations sur l'état des filtres.

Les panneaux de contrôle sont créés individuellement, en tenant compte des conditions d'exploitation, de la taille du bâtiment et des exigences des propriétaires.

Règles de sélection

Le critère principal lors du choix d'une plante est sa performance. Il est très difficile de faire des calculs par vous-même, il est donc préférable de contacter des spécialistes.

Paramètres importants lors du choix :

• Coefficient d'efficacité, qui indique comment la température des flux est redistribuée, plutôt que les économies de chaleur. Les nombres réels approchent 65-80%. Les allégations d'environ 90 % et plus ne sont que des stratagèmes de marketing. Environ 15 % de la chaleur est perdue par la ventilation, de sorte que les chiffres d'environ 50 % d'économies d'énergie ne peuvent être vrais.
• Matériau et épaisseur du boîtier - Les appareils métalliques minces sont soumis à des vibrations et à un bruit accru.
• Information fiable sur les performances du ventilateur, elle doit être sélectionnée avec une marge d'environ 20%. A la puissance maximale indiquée dans les passeports, le ventilateur cesse de créer la pression nécessaire à la circulation de l'air.
• La composition et les caractéristiques des systèmes d'automatisation, la période de fonctionnement en cas de panne de courant.
• Capacités d'automatisation supplémentaires pour contrôler la climatisation, l'humidificateur d'air, le chauffage électrique (si nécessaire).

Une unité de ventilation avec récupérateur, correctement sélectionnée et configurée, réduira les factures d'énergie de 10 à 15 %. Il ne sert à rien d'espérer plus d'économies. Dans le même temps, le confort dans une maison ou un appartement privé augmentera considérablement. Les composants d'entreprises renommées fonctionnent longtemps et sans problème avec le calcul correct et le respect des règles d'installation.