Рекуператор воздуха
Рекуператор воздуха. Виды рекуператоров
Что такое рекуператор воздуха
Рекупера́ция (от лат. recuperatio «обратное получение; возвращение») — возвращение части материалов или энергии для повторного использования в том же технологическом процессе.
Рекуператор воздуха в вентиляции – это установка приточно-вытяжной вентиляции с теплообменником. В теплообменнике тепло отводимого потока сообщается непрерывно приточному потоку через стенки теплообменника.
Эффективность энергосбережения рекуператора может достигать 90%.
В холодную погоду рекуператоры воздуха работают на сохранение тепла в помещении.
В жару рекуператоры воздуха работают на охлаждение воздуха с улицы.
Некоторые виды рекуператоров могут работать на возвращение влаги.
Устройство рекуператора
Достаточно сложно в двух словах объяснить, как устроен рекуператор. Производители различных торговых марок по-разному решают проблему возврата тепла и принципы воздухозамещения для частного дома они предлагают различные.
- Одна из основных идей теплообмена состоит в том чтобы максимально приблизить приточный и вытяжной потоки воздуха, на встречном или перекрестном противотоке, оставив между ними тонкую разделеляющую прослойку материала с большой теплопроводностью. Такое устройство создает идеальные условия для теплообмена, который происходит между холодной приточкой и теплым вытяжным потоком;
- Для передачи тепла могут использоваться воздухопроводящие керамические каналы из материала с большой тепловой инерцией. Такая теплообменная вентиляция работает циклично. Рекуператор как бы дышит, нагревая теплообменник на вытяжной фазе цикла и отдает тепло уличному воздуху на фазе притока;
- Теплообменником может выступать система из двух радиаторов, соединенных трубопроводом, по которому циркулирует жидкость. Одна радиаторная решетка устанавливается на входе, другая на вытяжном канале. Для теплообмена необходим циркуляционный насос.
Существуют и другие устройства рекуперации о которых речь пойдет ниже.
Принцип работы
Принцип работы рекуператора KOMFORT Ultra EC L2 300-H S14
Рассмотрим, как функционируют самые популярные системы возвращения тепла, используемые в бытовых системах ПВУ на примере установок ассортимента магазина HOROS:
- Центральный рекуператор немецкой компании Blauberg из серии KOMFORT EC D5B модель 180 S28 оснащен двумя вентиляторами с двигателями ЕС, одновременно прогоняющими по воздушным магистралям воздушные потоки притока и вытяжки. Приток тщательно очищается фильтрами G4 и F7. Чтобы понять принцип работы рекуператора, уясним суть его конструкции. Это противоточное устройство, в котором нагретый комнатный воздух передает свою тепловую энергию уличной приточке через перегородки из полистирольных пластин. Экономный прибор потребляет всего 400 Вт, подогревая приток без использования электричества;
- Другой принцип работы у моноблочных рекуператоров комнатного типа, особенно популярных в частном покупательском секторе. Установка Vakio Base функционирует циклично, в течение сорока секунд наполняя комнату притоком, а потом за такой же отрезок времени происходит вытяжка. Керамический рекуператор на фазе выдоха накапливает тепло, а затем отдает его притоку. Эффективность инновационных керамических теплообменников Vakio может доходить до 90%. Идеально складывается совместная работа двух таких систем, когда в одной комнате прибор работает на выдох, другой рекуператор в соседнем помещении производит закачивание притока.
Виды
Мы уже рассмотрели некоторые виды рекуператоров воздуха, а теперь перечислим все возможные варианты систем рекуперации, обозначив особенности их работы и обслуживания, не забыв отметить основные преимущества и минусы каждой конструкции.
Роторный рекуператор
Принцип работы роторного рекуператора основан на вращении барабана цилиндрической формы наполненной слоями гофрированной стали продольно. Теплообмен происходит при прохождении через теплообменник теплого и холодного потока попеременно. При прохождении через теплообменник происходит частичный подмес потоков.
Эффективность рекуперации в роторном теплообменнике можно регулировать, эффективность увеличивается при повышении скорости вращения.
Плюсы:
- высокий КПД, выше чем у пластинчатых рекуператоров;
- возможность регулировать подачу тепла переключением скорости вращения.
Минусы:
- движущийся механизм требует затрат электроэнергии;
- воздушные потоки контактируют, требуется использование фильтров;
- при высокой влажности, потребуется отвод конденсата.
Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
В пластинчатом рекуператоре воздух разделяется на потоки при помощи пластин. Ребра жесткости между пластинами служат дополнительными направляющими воздушного потока.
По направлению воздушного потока пластинчатые рекуператоры делятся:
- перекрестно-точные, где воздух движется крест на крест;
- параллельные, где потоки движутся параллельно в одном направлении;
- противоточные, где потоки движутся в противоположных направлениях.
Пластинчатые рекуператоры из разных материалов имеют свои плюсы и минусы.
Алюминиевый рекуператор
Плюсы:
- преимущество в стоимости;
- высокая теплопроводность;
- высокий КПД;
- легко моется.
Минусы:
- большой вес, увеличение площади теплообменника увеличивает вес установки;
-
- негигроскопичность, требует отведения конденсата.
Пластиковый рекуператор
Плюсы:
- более высокий КПД по сравнению с алюминиевыми.
Минусы:
- сушит воздух зимой;
- негигроскопичность, требует отвода конденсата.
Бумажный рекуператор (целлюлозный)
Плюсы:
- высокий КПД;
- легкий вес, площадь теплообменника легко увеличить.
Минусы:
- нельзя чистить;
- быстро деформируются от влажности;
- нельзя использовать в помещениях с высокой влажностью.
Мембранный рекуператор (целлюлозный)
Плюсы:
- высокий КПД;
- легкий вес, площадь теплообменника легко увеличить;
- работает на сохранение влаги, гигроскопичен, не впитывает влагу, но проводит через себя.
Минусы:
- нельзя чистить;
- нельзя использовать в помещениях с высокой влажностью.
Общие преимущества пластинчатых рекуператоров - высокий КПД и низкая стоимость, работа теплообменника не требует электроэнергии, к минусам можно отнести вероятность обмерзания в зимний период.
Рекуператор с промежуточным теплоносителем
В циркуляционном рекуператоре перенос тела происходит с помощью воды, антифриза, либо других теплоносителей. Приточный и вытяжной теплообменники могут быть расположены на удалении друг от друга.
Плюсы:
- возможность удаленного расположения двух и более теплообменников;
- потоки не смешиваются.
Минусы:
- невысокий КПД;
- требуют дополнительных энергозатрат для подачи теплоносителей к теплообменникам, что делает систему нецелесообразной.
Камерный рекуператор
Ключевым узлом данного устройства является теплообменная камера. Уличный и использованный теплый воздух попадают в ее внутреннее пространство, но не смешиваются. Продвигаясь по отдельным коридорам они управляются специальной заслонкой, попадая поочередно то в одну, то в другую половину камеры. Вытяжной воздух нагревает стенки, после чего заслонка срабатывает и направление движения воздушных потоков меняется. Теперь холодная приточка движется мимо теплых стен, нагреваясь и возвращая тепло в квартиру. Недостатком этих устройств считается высокая вероятность смешения встречных и уходящих потоков и как следствие - попадание в квартиру посторонних запахов. Отметим достоинства камерных рекуператоров:
- Высокий коэффициент рекуперации (до 80%) способен серьезно сократить затраты на отопление помещений.
- Длительный срок эксплуатации объясняется тем, что устройство имеет небольшое количество движущихся частей.
- Благодаря простой конструкции, камерный рекуператор легко монтируется. При правильно подобранных параметрах, его монтаж и запуск в эксплуатацию можно выполнить самостоятельно.
- Устройство камерного рекуператора обеспечивает не только возвращение тепла, но и поддержание нормативного уровня влажности в помещении.
Использование камеры для теплообмена доказало свою особенную эффективность в наших северных регионах, где возникает ощутимая разница уличной и комнатной температур.
Фреоновый рекуператор
Функционал фреоновых рекуператоров реализуется с использованием двух физических явлений - изменения агрегатного состояния хладагента и плотности жидкого фреона. Она намного превышает плотность обычного пара. Благодаря этим свойствам, охлаждающая жидкость всегда стремиться занять место в нижней части рекуператора. Рассмотрим, как все это влияет на теплообменные процессы устройства и на возможности обогрева помещения:
- Конструкцией фреоновых рекуператоров предусмотрены кольцеобразные коллекторы по которым в потоках теплого вытяжного воздуха и холодной приточки циркулирует хладагент.
- Направление движения теплой вытяжки предусматривается в нижней части коллектора, где сосредотачивается жидкий фреон. Забирая тепло из вытяжного потока, хладагент закипает, меняя агрегатное состояние на парообразное.
- В виде пара он устремляется по коллектору вверх, туда, где трубы обдуваются холодными струями воздушного притока. Отдавая тепло приточки фреон конденсируется, и цикл повторяется.
- Зимой фреоновый рекуператор экономит тепловую энергию, возвращая тепло в квартиру. Летом, заменяя кондиционер несет в дом желанную прохладу.
Преимущества и недостатки рекуператоров разных видов
Рекуператоры изготавливаются с использованием энергосберегающих технологий. Цена их вполне доступна для кошелька среднеобеспеченного гражданина. Снижая затраты на обогрев помещений зимой, они охлаждают приточку летом. Чтобы понять, какой рекуператор воздуха выбрать, нужно иметь представление не только о плюсах устройств каждого вида. Рассмотрим недостатки теплообменных систем вентиляции:
- Для роторных, камерных теплообменников и в меньшей степени пластинчатых рекуператоров свойственна возможность смешения приточных и вытяжных потоков. Попадание грязного воздуха в приток особенно нежелательно для систем вентиляции, обеспечивающих воздухообмен чистых помещений. Поэтому в больницах и на некоторых производствах с повышенными требованиями к чистоте воздуха рекомендуется использовать рекуператоры с промежуточным теплоносителем или приборы, работающие на фреоне;
- Рекуператоры создают дополнительное пневмо сопротивление воздушной сети, которое обязательно учитывается конструкторами, при выборе мощности приточного вентилятора;
- Рекуператор - достаточно дорогое устройство, цена которого повышает общую стоимость вентустановки. Соответственно возрастает стоимость регламентного обслуживания оборудования, хотя энергосберегающий эффект позволяет пользователям это удорожание игнорировать;
- Вентиляционные установки оснащенные системами возврата тепла отличаются более значительными габаритами. Особенно большие размеры у пластинчатых теплообменников, а для рекуператоров с разнесенными теплообменниками (с промежуточным теплоносителем) потребуется место для размещения трасс трубопроводов и узлов обвязки.
Рекуператоры для дома, квартиры, промышленности
На рынке вентоборудования предлагается достаточное количество инновационных ПВУ. Подбирать необходимую установку следует по производительности. Выбирая рекуператор воздуха для дома, обратите внимание на раздел приточно-вытяжные установки магазина HOROS. Здесь представлено оборудование самых авторитетных мировых брендов. Рассчитаем требуемое количество притока по нормативу воздухообмена. Согласно СНиП его значение 0,35 1/ч. Если дом у вас средних размеров, с площадью 120 м.кв. и объемом 450 куб, вам потребуется установка производительностью 450*0,35=160 куб/час. Предусмотрев 10% запас мощности, выбираем ПВУ немецкой торговой марки Blauberg KOMFORT EC, производительностью 180 куб/час. Это центральная установка. Ее преимущество в том, что обустроив единственный рекуператор системой воздуховодов, вы сможете развести приток и вытяжку по всем комнатам дома.
Аналогично выбирается рекуператор воздуха для квартиры, а какой выбрать лучше прибор, нам также подскажут расчеты. Если у Вас двухкомнатная квартира, со спальнями объемом 50 и 100 куб, потребность в свежем воздухе, подсчитанная по вышеизложенной методике будет соответственно 17,5 и 35 куб/час. В разделе рекуператоры воздуха выбираем две моноблочные установки. Для маленькой комнаты идеальным решением будет установка Winzel Comfo, от той же компании Blauberg. В режиме рекуперации ей доступна производительность в диапазоне 10-25 куб/час, что соответствует габаритам маленькой комнаты. Аналогично подбираем установку для большой комнаты.
Главная особенность вентиляции промышленных предприятий в большом объеме помещений и масштабах требуемого воздухообмена. Промышленный рекуператор воздуха отличается от бытовых вентустановок тем, что перекачивает воздуха в объеме на несколько порядков больше. Если вы хозяин швейного предприятия, а в цеху работает 35 человек, посчитаем необходимую производительность рекуператора по численности. Согласно СНиП на каждого работника причитается не менее 30 куб/ч. Получается, что производительность вентустановки должна быть 1050 куб/час. Заглянув в раздел ПВУ магазина HOROS, выбираем для своего предприятия рекуператор Blauberg KOMFORT EC производительностью 1200 куб/час.
Эффективность рекуператоров
Широкое распространение рекуператорных установок вызывает необходимость создания методик оценки их эффективности. Производители и эксперты в области вентоборудования имеют дело с двумя основными коэффициентами эффективности. Один из них рассчитывается по температурным параметрам воздуха, другой по энтальпии. Температура измеряется в трех точках системы:
- На воздухозаборе уличного воздуха - tу;
- На притоке, в районе приточной решетки - tп;
- На месте квартирной вытяжки - tв.
Тогда температурный коэффициент рекуперации (kр) можно рассчитать по следующей формуле:
kр = (tп - tу)/(tв - tу)
Принцип расчета по энтальпии учитывает не только температуру, но и влагосодержание воздуха или его относительную влажность. Считается что этот расчет хотя и сложнее температурного, но на порядок точнее его. Для расчета параметры температуры и влажности измеряются в тех же точках, что при предыдущих вычислениях. После этого для каждой точки подсчитывается энтальпия, определяемая как количество теплоты воздуха, отнесенное к единице веса (1 кг). Значение энтальпии получают по расчетным i-d диаграммам на пересечении изометрических линий замеренной температуры и относительной влажности помещения. Формула расчета коэффициента рекуперации по энтальпии:
kр = (Эп - Эу)/(Эв - Эу)
Здесь:
- Эп - энтальпия воздуха на приточной решетке;
- Эу - энтальпия на воздухозаборе;
- Эв - энтальпия воздуха на вытяжке.
Основной смысл всех методик расчетов определение процентного соотношения возвращаемой в дом тепловой энергии. В средне-годовом значение, рекуперации позволяет возвращать 30-40% тепловой энергии, затрачиваемой на подогрев притока. При температуре уличного воздуха около нуля (-5..+5 °C) возврат тепловой энергии повышается до 70%. Эффективность работы рекуператоров оказалась зависима от климатических условий. Это объясняет тот факт, что наибольшей популярностью приборы пользуются в странах с мягким климатом. Несмотря на суровые условия русской зимы, рекуператоры популярны в нашей стране. Это прежде всего модели с опцией дополнительного электро подогрева приточки и модели с байпасом для отвода излишков приточного воздуха.
Перед покупкой рекуператора, важно учесть площадь помещения, конструктивные особенности здания, исправность и расположение общедомовых вытяжек.
Консультация инженера по вентиляции в компании Хорос всегда бесплатна.
Мы поможем вам подобрать оптимальный вариант вентиляции.
- Вконтакте