Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения

Содержание

Естественная вентиляция и вентиляция с рекуператором на примере проекта дома Murator

Оценка обоих типов вентиляции представлена ​​на примере проектов домов, предлагаемых в вариантах с естественной вентиляцией (Murator M93a) и с рекуперацией (Murator EM93a). Дом «Осенняя мечта» из коллекции Муратор имеет 155 кв. м полезной площади и типичную планировку современных домов для одной семьи. Для отопления в доме – это твердотопливный котел, также есть камин, поэтому независимо от выбранной системы вентиляции, вам необходимо построить два дымохода. Говорят, что использование вентиляции с рекуперацией экономит на дымоходах – наш пример показывает, что это не всегда так.

В варианте с механической вентиляцией котельная, плотно отделенная от жилой части дома, вентилируется естественным образом, так что работа котла не мешает работе рекуператора. Естественная вентиляция также в гараже. Воздух для камина подается специальным кабелем снаружи непосредственно в топочную камеру. Он оснащен патроном с герметичной дверцей. В варианте с естественной вентиляцией воздух подается через вентиляторы на окнах в каждой комнате и выходит из кухни, кладовой, санитарных помещений, гардероба и прачечной через вентиляционные каналы в двух дымоходах.

Как собрать рекуператор?

Это устройство достаточно простое, но цены на него понравятся немногим. По этой причине есть смысл сделать его своими руками. Для работы нужно собрать все «ингредиенты» из следующего списка:

  • лист оцинкованной стали для пластин (площадь — 4 м2, толщина — от 0,5 до 1,5 мм);
  • техническую пробку (в рулоне, толщина — 2 мм) для прокладки, создания зазоров, замена — тонкие деревянные рейки, оргстекло, пластик;
  • пенопласт либо фольгированную минвату (толщина — 5 мм);
  • пластиковые фланцы для фиксации воздуховодов с таким же диаметром, как и вентканалы (количество — 4);
  • лист фанеры, МДФ, металла (нержавейки) или пластика — для изготовления корпуса;
  • трубку небольшого диаметра, ее задача — отвод воды;
  • универсальный клей, силиконовый герметик;
  • металлический профиль — уголок;
  • болгарку (ножовку по металлу), электролобзик, шуруповерт;
  • крепежи — оцинкованные саморезы;
  • защиту — перчатки, очки.

Альтернативой оцинкованной стали может стать поликарбонат, полипропилен либо текстолит. Этапы работ — создание теплообменника, изготовление короба и сборка рекуператора.

Создание пластинчатой конструкции

Сначала нарезают примерно 70 стальных квадратов, сторона — 200-300, 300х300 либо 400х400 мм. Больший размер — большая мощность оборудования. Чтобы гарантировать одинаковый размер, листы разрезают на несколько частей, затем складывают стопкой и делают рез.

Из пробковой подложки (рейки) вырезают прокладки, их ширина — 10-15 мм.

Изготавливают свыше 200 штук тонких полосок. Их длина — сторона пластины. На первый элемент приклеивают 2 полосы по краям, одну по центральной оси, все — строго параллельно. Точно так же поступают со следующей деталью.

  1. Вторую пластину поворачивают так, чтобы приклеенные полоски обеих располагались перпендикулярно. Прокладки ее промазывают клеем, затем прижимают к свободной плоскости первой детали.
  2. С третьей поступают аналогично. Приклеив полоску, ее фиксируют ко второй, перпендикулярно к ней, но параллельно относительно первой. Таким образом, получают зазоры для движения воздушных масс.

Дальше действуют по тому же принципу: каждую из последующих деталей приклеивают перпендикулярно относительно предыдущей. После сборки блока нужного размера сверху сначала укладывают какую-либо прокладку из дерева, на нее — груз (до 7 кг). После высыхания кассету дополнительно скрепляют уголками: 4 элемента прикручивают к углам стопки.

Сборка корпуса рекуператора

Из листового материала собирают коробку — квадратный ящик. Его длина и высота равняется диагонали блока, ширина — его высоте. Получившуюся коробку утепляют. Все стыки заполняют герметиком. На противоположных стенках сверху и снизу вырезают отверстия, диаметр их должен соответствовать размерам воздуховодов. Затем крепят пластиковые фланцы.

Соединение обоих элементов

В дне короба строго в центре вырезают отверстие для эвакуации конденсата. Диаметр его зависит от имеющейся трубки. Внутрь вертикально устанавливают блок из пластин, отмечают его расположение. На боковых стенах саморезами и герметиком фиксируют уголки, чья задача — служить направляющими кассете, ее можно будет доставать из конструкции.

Перед креплением блока проверяют герметичность устройства между ним и корпусом. При необходимости добавляют утеплитель. Если предусмотрено заранее, в корпусе крепят фильтры и вентиляторы. В последнюю очередь устанавливают крышку. Есть другой вариант — изготовление оборудования с несколькими кассетами. В этом случае меняется размер и форма короба, а также количество блоков.

Самодельный пластинчатый рекуператор сделать несложно, ведь конструкция эта элементарная. Однако времени она (особенно, изготовление блока) отнимет немало. Чтобы познакомиться с прибором, можно посмотреть это видео:

Преимущества и недостатки пластинчатого рекуператора

Несомненными преимуществами использования пластинчатого рекуператора являются:- достаточно высокая эффективность — до 80%- экономия энергии при подогреве воздуха- долговечность системы- простота монтажа и компактность системы- относительно невысокая ценаПри этом можно отметить и определенные недостатки системы с пластинчатыми рекуператорами:- обмерзание в морозы — необходимо предусмотреть байпас- металлические и пластиковые теплообменники уменьшают влажность в помещенииНесмотря на некоторые отрицательные моменты, применение пластинчатых рекуператоров довольно распространено, особенно в офисных или административных зданиях, в загородных домах, на небольших складских площадях и является выгодным вложением при создании системы вентиляции. В настоящее время наиболее известными производителями данных механизмов являются: ВЕНТС (Украина), NED (Россия), SYSTEМAIR (Швеция), SHUFT (Дания), 2W (Чехия).

Теплообменники роторного типа

Здесь главную деталь берет на себя ротор, который располагается между воздуховодными каналами и нагревает воздух при помощи постоянного вращения. Вентиляция с рекуперацией тепла роторного типа имеет очень высокую эффективность работы. Такая система позволяет возвращать обратно в помещение около 80% тепла.

А вот существенным недостатком является неполноценность работы системы относительно грязи, пыли и запахов. В конструкции между ротором и корпусом есть не плотности. Из-за них потоки воздуха могут смешиваться и поэтому все загрязнения могут вновь попасть обратно. И естественно уровень шума здесь на порядок выше, чем у пластинчатого теплообменника.


Рекуперация и вентиляция

Системы приточного типа с рекуперацией

Приточная установка с рекуперацией тепла начинает пользоваться все большим спросом среди частных домовладельцев. И ее достоинства, особенно в холодный период года, очень высоки.

Как известно, обеспечить жилое помещение необходимой вентиляцией можно многими способами. Это и естественная циркуляция воздуха, которая в основном осуществляется за счет проветривания комнат. Но согласитесь, что использовать такой способ зимой просто невозможно, поскольку все тепло быстро покинет жилые помещения.

Если же в доме, в котором циркуляция воздуха выполняется только естественным путем нет более эффективной системы, то получается, что в холода комнаты не получают нужного объема свежего воздуха и кислорода соответственно что в дальнейшем негативно сказывается на самочувствии всех членов семьи.

И вот здесь самым оптимальным вариантом будет рекуперация тепла в системах вентиляции. В идеальном варианте желательно приобретать установку, которая могла бы обеспечить и рекуперацию влажности.

Современные виды рекуператоров

Разновидности предлагаемых на рынке рекуператоров могут вызвать некоторые сложности в выборе у неискушенного пользователя. Огромное разнообразие представлено наименованиями моделей с разнящейся рабочей площадью устройств и объемом производимого теплообмена. Конструктивно они делятся на следующие типы:

  1. Рекуператоры с пластинчатыми или мембранными теплообменниками.
  2. Роторные устройства.
  3. Водяные рекуператоры.
  4. Крышные рекуператоры.
  5. Трубчатые теплообменники.
  6. Камерные устройства.
  7. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.

Самыми распространёнными, благодаря удачному сочетанию стоимости и эффективности, стали пластинчатый и роторный рекуператоры. В первом случае теплообмен происходит внутри специальной камеры, в которую сводятся приточные и вытяжные каналы вентиляции.

Камера разделяется множеством пластин на два несвязанных между собой воздушных канала, по каждому из которых движется свой поток. Перегородка или мембрана между ними изготавливается из материала, не препятствующего теплообмену. Благодаря этому, между холодным и теплым воздухом происходит активный обмен тепловой энергией, помогающий снизить затраты на обогрев или охлаждение помещения.

Роторные устройства имеют аналогичный принцип работы с той лишь разницей, что вместо пластинчатой камеры в нем используется вращающийся барабан. Теплообмен происходит благодаря поочерёдному прохождению приточно-вытяжных потоков сквозь рекуператор.

Теплый воздух нагревает энергоемкие пластины, затем ротор проворачивается, и холодный газ вбирает с них энергию. Наличие подвижных частей и громоздкость – основные недостатки данного подвида устройств. Но на противоположной чаше весов находится один из лучших показателей КПД среди рекуперационных конструкций.

Рекуператор с водяной циркуляцией

Характеристика

Тепловым энергоносителем является вода или антифриз, поступающий в приточное устройство из отдельно размещённого вытяжного теплообменника. Работа рекуператора с водяной циркуляцией сходственна с течением водяного обогрева. Полезность действия пластинчатого теплообменника с водяной циркуляцией достегает 50—65%. Приточно-вытяжную вентиляцию с рекуператорами такого типа применяют редко, когда есть возможность собрать теплообменную магистраль. Работа этой системы требует частого контроля. Слабым местом является наличие насоса, обеспечивающего циркуляцию теплообменного вещества. А также дополнительных узлов, регулирующих работу системы. Они увеличивают расход электроэнергии. При большом удалении приточного и вытяжного теплообменников применять такой вариант нецелесообразно. Рекуператор выполняет только функцию теплообмена без трансформации влаги.

Конструкция

Основными узлами приточно-вытяжной системы вентиляции с рекуперацией тепла являются два теплообменника. Они установлены отдельно в приточном и вытяжном воздуховоде. Соединяют их изолированным гибким трубопроводом. Он допускает более лёгкий выбор места размещения узлов и монтажа системы. Рекуператор с водяной циркуляцией комплектуют насосом, расширительным баком, контроллером, индикатором давления. Температурными датчиками. Воздушными, предохранительными и управляющими клапанами. При устройстве единой системы рекуперации возможны соединения нескольких теплоносителей. Разные пути вытяжки и притока воздуха обеспечивают работу рекуператора без образования следов обледенения. Исключён перенос загрязнений выходящим воздухом входному потоку.

Что такое рекуператоры?

«Recuperatio» — слово, означающее «получение обратно» чего-либо. В нашем случае это воздух. Задача рекуператоров — возвращение в помещение части тепла благодаря передаче его от исходящего нагретого потока холодному входящему. Это оборудование входит в состав приточно-вытяжной системы, оно помогает минимизировать потери на «обогрев улицы».

Существует два больших класса рекуператоров — роторные и пластинчатые. Они имеют свои достоинства, но и некоторые недостатки им все же свойственны. Целесообразность применения того или иного агрегата в большей степени определяют характеристики помещения, однако более популярны именно пластинчатые модели. На них лучше остановиться поподробнее.

Пластинчатое устройство — кассета (блок, теплообменник), в которой находится множество тонких перегородок — гладких или гофрированных листов, их изготавливают из различных материалов. Теплый воздух, двигаясь по пластинчатому обменнику, отдает ему тепло. За его счет нагреваются холодные массы, поступающие с улицы. Результат — частичный нагрев воздуха, а значит, экономия энергии обогревателей.

Делают кассеты приборов из алюминиевой фольги, оцинкованной стали, пластика либо бумаги, прошедшей специальную обработку. Зазоры между пластинами составляют 2-4 мм. Рекуператоры различаются не только материалами перегородок теплообменника. Модели имеют разное направление потоков воздуха:

  • в более распространенном типе оборудования — перекрестноточном — исходящие и приточные потоки идут перпендикулярно относительно друг друга, КПД достигает 65%;
  • в противоточных рекуператорах — в направлениях противоположных, так как несоприкасающиеся потоки должны обеспечивать идеальный теплообмен.

Благодаря такому принципу работы, пластинчатые агрегаты дают возможность гарантировать постоянный подогрев холодного воздуха, проникающего в помещение. Потери тепла, стремящегося «обогреть улицу», наоборот, сводятся к минимуму.

Еще одно отличие рекуператоров от обычных (естественных) вентиляционных систем — способность устранять неприятные запахи. Некоторые модели — мембранные — имеют и другое дополнительное преимущество: они успешно борются с повышенной влажностью в помещении.

Что представляет собой рекуперация влаги?

В любом помещении должен всегда поддерживаться определенный уровень влажности, при котором каждый человек чувствует себя наиболее комфортно. Данная норма имеет величину от 45 до 65%. Зимой большинство людей сталкиваются с излишне сухим воздухом в помещении. Особенно в квартирах, когда отопление включают на полную и воздух становится очень сухим имеющим влажность около 25%.

Кроме того, часто получается и так, что с такими перепадами влажности страдает не только человек. Но и полы с мебелью, как известно дерево имеет высокую гигроскопичность. Очень часто мебель и полы от слишком сухого воздуха пересыхают, и в дальнейшем получается, что полы начинают скрипеть, а мебель разваливаться. Данные установки в первую очередь будут поддерживать и необходимый уровень влажности в любом помещении, независимо от времени года.


Рекуператор

Тепловые трубки

Стоит выделить и еще один тип рекуператоров. Рекуперация тепла в доме с использованием тепловых трубок достаточно эффективна. Такие устройства представляют собой запаянные трубки, изготовленные из металла, который обладает высокими тепло проводимыми свойствами. Внутри такой трубки находится жидкость, которая имеет очень низкую температуру кипения (обычно здесь используют фреон).

Такой теплообменник всегда устанавливается в вертикальном положении, причем один из его концов расположен в канале вытяжки, а другой в приточном канале.

Принцип действия прост. Вытягиваемый теплый воздух, омывая трубу, передает тепло фреону, который закипая, перемещается вверх, с большим количеством тепла. А приточный воздух, омывающий верх трубки забирает данное тепло с собой.

К достоинствам можно отнести высокую эффективность, бесшумность работы и высокий коэффициент полезного действия. Так что сегодня можно значительно сэкономить на обогреве дома, частично возвращая его обратно.

Изготовление рекуператоров своими руками

Простая схема устройства пластинчатых теплообменников позволяет собрать его самостоятельно из подручных средств. Пластины вырезают из тонких алюминиевых или медных листов, фольги или мембраны. Корпус модуля изготавливается из металла или пластика и утепляется изнутри. С противоположных сторон сверлятся отверстия, и устанавливаются фланцы для соединения устройства с воздуховодами.

Аналогично изготавливается рекуператор с трубчатыми теплообменниками. Схемы изготовления пластинчатых и трубчатых теплообменников идентичны, только вместо пластин в устройстве используются алюминиевые трубки, диаметром не более 10 миллиметров. Трубки располагают между двух алюминиевых пластин, соединённых в модуль термостойким герметиком.

https://youtube.com/watch?v=iAFotnOSyj0

Упростит и удешевит конструкцию использование гофротрубы из алюминия, которая помещается в пластиковую трубу большего диаметра. Через гофротрубу проходит тёплый поток, а холодный воздух с улицы нагревается от её стенок, проходя по наружной трубе. Эта установка не боится конденсата и не подвержена обледенению. Из-за громоздких размеров её сложно использовать в городской квартире, но она идеально подойдёт для загородного дома или гаража.

При растущих ценах на энергоресурсы становятся востребованными устройства, экономящие тепловую и электрическую энергию и помогающие создать энергоэффективное жилье.

Монтаж системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла при строительстве частного дома или квартиры создаст вам комфортные климатические условия, позволит сократить часть отопительного оборудования и уменьшит расходы на отопление в процессе эксплуатации. Вентиляция с рекуператором не только сэкономит деньги, но и сохранит ваше здоровье.

Классификация принудительных систем

Для промышленных предприятий используются комбинированные системы, включающие создание естественных потоков и использование энергетических установок (воздуходувок, генераторов тепловых завес, вентиляторов и т.д.). С помощью энергетических установок можно подавать подготовленные воздушные массы на значительное расстояние, с которым не в состоянии справиться естественный приток воздуха. Промышленные системы могут быть локальными и общеобменными.

  • Локальные системы используются на промышленных предприятиях, где технологический цикл требует подачи обработанного воздуха в определенную зону критически высокой температуры или высокого загрязнения. Отводимый поток в этой конфигурации является локальным и превышает приток, т.е. открытые элементы не распространяются по всему цеху, а стабилизируются в выделенной зоне.
  • Общеобменная система формируется для магазинов с низким уровнем загрязнения по всей площади. В этом случае не требуется высокомощное оборудование, а воздухообмен осуществляется постепенно, с тщательно рассчитанной кратностью.

Для жилых зданий используется общая схема обмена воздушных масс, если в здании нет помещений с особыми требованиями к вентиляции (например, спортивных залов или бассейнов). В этом случае создается дополнительная система, которая не связана с основной системой. Его можно включить вручную (когда в комнате находятся люди) или по таймеру.

Установка PVV обеспечивает расчетное движение воздушных масс по всему объекту, не создает “мертвых зон”, эффективно удаляет отработанный воздух из помещений с предварительной очисткой (для промышленных предприятий).

Вентиляторы

Движение воздуха обеспечивают вентиляторы — приточный и вытяжной, хотя можно встретить системы с интегрированным приточно-вытяжным вентилятором, который работает от одного двигателя. В простых моделях вентиляторы имеют три уровня оборотов: нормальный, пониженный (используется для работы ночью или в отсутствие жильцов, если это дом или квартира) и максимальный (используется, когда нужен самый высокий уровень воздухообмена). Некоторые современные модели вентиляторов имеют гораздо больше степеней скорости, что позволяет лучше удовлетворить потребности пользователей системы в разных степенях интенсивности вентиляции.

Работой вентиляторов можно управлять автоматически. Панели управления, как правило, устанавливаются внутри помещений в местах, удобных для пользования ими. Временные программаторы обеспечивают установление режима скорости вращения вентиляторов в течение дня или недели. Кроме того, некоторые продвинутые модели могут быть интегрированы в систему «умного дома» и управляться центральным компьютером. Работа рекуператора также может зависеть от уровня влажности в помещениях (для этого необходим монтаж соответствующих датчиков) и даже уровня углекислого газа.

Поскольку система вентиляции должна работать круглые сутки, высокое качество вентиляторов является чрезвычайно важной особенностью приточно-вытяжной установки

Как работает рекуператор тепла в системе вентиляции?

Как работает рекуператор тепла в системе вентиляции

При рекуперации тепла в системе вентиляции стоит задача подогреть поступающий в помещение воздух за счет тепловой энергии уходящих воздушных масс. Подогрев может быть

  • центральным, рассчитанным сразу на все здание и устанавливаемым на центральную вентиляционную систему
  • локальным, обеспечивающим только одно отдельно взятое помещение и устанавливаемый на местную вентиляционную систему

Для этого вентиляционная система дополняется теплотехническим блоком, предназначенным для теплообмена между холодным и теплым воздухом. Теплообменники могут иметь различное устройство и технические характеристики.

Пластинчатые рекуператоры

Принцип работы пластинчатого рекуператора

Самым простым воздушным рекуператором является пластинчатый теплообменник, представляющий собой камеру с параллельными воздуховодами, разделенными металлической перегородкой, играющей роль теплопроводной пластины. Нагретый воздух при соприкосновении с перегородкой с одной стороны, нагревает ее, а холодный воздух, движущийся с противоположной стороны, забирает тепло.

Несмотря на примитивную конструкцию, пластинчатые рекуператоры имеют высокий КПД, величина которого может составлять 90%. Еще одним плюсом пластинчатого рекуператора является отсутствие движущихся частей.

Роторный рекуператор

Роторный рекуператор

Этого недостатка лишен роторный рекуператор, представляющий собой вращающуюся пластину, установленную между приточным и вытяжным воздуховодом. Одна половина пластины находится в зоне нагрева и контактирует с теплым воздухом, а вторая половина пластины, наоборот, находится в подающем воздуховоде и контактирует с холодным воздухом, затем происходит поворот на 180 градусов и положение меняется, нагретая пластина попадает в холодный воздуховод, а охлажденная пластина попадает в зону нагрева. Интенсивность теплообмена зависит от скорости вращения ротора и разницы температур холодного и нагретого воздуха. КПД роторного рекуператора может составлять 75-85%.

Вращение роторного рекуператора сопровождается шумом, что является его недостатком. К тому же устройство постоянно нуждается в техническом обслуживании.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем могут иметь различное устройство, но общим для них является использование теплоносителя (фреон, вода) для передачи тепла от одного воздушного потока другому воздушному потоку. Так, к примеру, в устройстве воздушных рекуператоров большое распространение получили тепловые трубки.

 Подведем итоги

Рекуператор тепла является опциональной частью приточно вытяжной вентиляционной системы, использование которой в значительной мере сокращает расходы на отопление и позволяет поддерживать комфортные условия в доме с меньшими расходами.

О принципе рекуперации

Термин рекуперация происходит от латинского слова, означающего обмен, передачу чего-либо. В контексте вентиляции под этим понятием подразумевается передача тепла от вытяжного воздуха приточному без смешивания двух потоков. Первоначально интерес к устройствам рекуперации диктовался преимущественно тенденциями новаторства и перспективами экологической безопасности. Позже стало понятно, что это по-настоящему действенный способ оптимизировать энергетическую эффективность здания.

   Принцип работы рекуператора воздуха

Принцип возвратного теплообмена имеет количественное выражение. Эффективность теплопередачи тепла растёт вместе с повышением разницы температур. Также ввиду отсутствия смешивания потоков очевидно, что полноценная работа устройства возможна только при достаточно высоком отношении площади теплового контакта к массе проходящего через рекуператор воздуха.

По сути и принципу действия каждый рекуператор — это экономайзер, собирающий отходы низкопотенциальной энергии и направляющий их для совершения полезной работы. Для рекуперации тепла не свойственен высокий КПД, однако в хорошо утеплённых зданиях утечки тепла через вентиляцию относятся к основным потерям, поэтому их сокращение — важнейшая задача для обеспечения как можно более низкого теплового баланса.

Основные типы конструкций

Изначально устройства для рекуперации тепла в системах вентиляции представляли собой простейшую технику, выполненную в виде небольшого ящика с тонкой перегородкой. Сегодня появились многочисленные разновидности, которые отличаются своим принципом работы, наличием или отсутствием дополнительных нагревающих элементов, способом формирования воздушных потоков и рядом других характеристик.

Основные типы рекуператоров:

  • Роторные.
  • Пластинчатые.
  • Канальные.
  • Трубчатые.
  • С отдельным теплоносителем.

Устройства с пластинчатым теплообменником используют перекрестный ток потоков, которые, не смешиваясь, эффективно передают тепло, нагревая тем самым помещение. КПД у таких установок в зависимости от их размера может составлять 60−80%. Они отличаются минимальными потерями давления, удобны в подключении и использовании, имеют компактную конструкцию, что позволяет располагать его внутри стен дома.

Комбинированные рекуператоры могут иметь два пластинчатых теплообменника, где формируется перекрестный поток воздуха. К преимуществам оборудования этого типа относится высокий коэффициент полезного действия, удобство подключения и простота обслуживания. Единственный недостаток таких установок — это существенная потеря давления, что вынуждает использовать дополнительные вентиляторы и нагнетатели для воздушного потока.

Рекомендуем ознакомиться: Вентиляция в каркасном доме

Пластинчатые промышленные теплообменники рекуператоров противоточного типа отличаются простотой конструкции, они обеспечивают КПД на уровне 90%, позволяя предупредить охлаждение помещения и эффективно нагревая поступающий в дом воздух с улицы. К недостаткам оборудования противоточного пластинчатого типа относят сложную конструкцию, высокую стоимость, а также увеличенные габариты.

Противоточные трубчатые бытовые теплообменники обеспечивают максимально возможную эффективность, имеют КПД на уровне 95%. Используя такой рекуператор в системе вентиляции, необходимо дополнительно подключать нагнетатели воздуха, так как потери давления могут составить 40−50%. Также недостатком установок этого типа являются их увеличенные габариты и высокая стоимость оборудования.

Рекуперативные теплообменники роторного типа обладают показателем КПД на уровне 75−85%, они рассчитаны на одну квартиру и имеют небольшое сопротивление потоку. Предлагаются такие установки по доступным ценам, отличаются компактными габаритами, их монтаж и последующее обслуживание не представляет какой-либо особой сложности.

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП 54.13330.2016

Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Тп – Тн) / (Тв – Тн)

В которой:

  • Тп – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
  • Тн – температура наружного воздуха;
  • Тв – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше.

В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

  • Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
  • Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Тв – Тн)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Разновидности рекуператоров для вентиляции


Встречающиеся в продаже виды рекуператоров различаются конструкцией. Это определяет эффективность устройства, а также может накладывать ограничения на область использования.

Пластинчатый

Модели очень популярны благодаря доступной цене и высокой эффективности. Этому способствует и простая установка. Часто их приобретают для коттеджных построек, помещений коммерческого назначения. Рекуперация воздуха в них осуществляется во время прохождения через конструкцию из большого числа пластинок. Строение таких приборов предрасполагает к накапливанию конденсированной влаги, поэтому часто их оснащают затворными приспособлениями, не дающими вентилятору засасывать и направлять воду в вентканал. Зимой возникает риск появления льдинок.

Роторный


Принцип работы роторного рекуператора

Рекуператор тепла оснащен крутящимся ротором. Он осуществляет передачу теплоты между приточным и отточным путями. Скорость движения определяет показатели рекуперации. Устройства имеют высокий КПД (до 90%) и соответствующую стоимость. Используются в крупных помещениях промышленного и иного назначения. Открытость конструкции повышает вероятность перемещения запахов из отработанного воздуха в поступающий.

С промежуточным теплоносителем

Обычно в роли жидкого теплоносителя, циркулирующего между парой теплообменных элементов, выступает простая вода. Иногда используется раствор этиленгликоля. Один обменник монтируют в приточном вентканале, второй – в отточном. Жидкость подогревается отработанным воздухом и отдает теплоту приточному. Благодаря замкнутости конструкции грязь и запахи из вытяжного канала не поступают в приточный

У такого рекуператора невысокий КПД (50-60%), поэтому ставят его в тех местах, где важно исключить смешивание потоков. Обычно это подразумевает высокую загрязненность отработанного воздуха или его насыщенность вредными соединениями

Камерный

В основе конструкции – камера, поделенная на 2 зоны перегородкой. Отработанный воздух подогревает одну из частей. Перегородка меняет направление потока воздуха так, что происходит подогрев приточных масс от теплой внутренней поверхности камеры. Устройство достаточно эффективно (до 80%), но существует вероятность попадания запахов и грязи в струю, поступающую в помещение.

Тепловые трубы

В основе этой конструкции – трубочки, наполненные фреоном. Отработанные массы, идя через устройство, передают трубам свое тепло, газ испаряется. При прохождении идущего с улицы воздуха через систему происходит конденсация пара с переходом вещества в жидкую форму. КПД такого рекуперативного устройства невысок (до 70%).

Оцените статью