Рекуператор для вентиляции
Что такое рекуперация
Сначала расскажем вкратце о процессе рекуперации.
При проектировании домов, в проект обязательно включают систему вентиляции дома, в самом упрощённом понимании — планируется, откуда и как именно в дом будет заходить свежий воздух, а так же откуда и как будет из дома выходить уже отработанный "грязный" воздух. Эти два действия собственно и составляют, грубо, весь процесс вентиляции.
В процессе вентиляции, воздух аккумулирует тепло (или наоборот холод, в зависимости от разности температур на улице и в доме) и выводит его из дома на улицу. То есть, в холодное время года дом в процессе вентиляции охлаждается, а в жаркое наоборот — нагревается. Ну и как следствие — чем больше разность температур на улице и в доме и чем интенсивнее идёт процесс воздухообмена (вентиляции), тем больше будут затраты на компенсацию вентиляции в доме. Особенно высоких значений эти затраты достигают зимой, так как затраты на подогрев значительно превосходят затраты на его охлаждение.
В процессе рекуперации, происходит выравнивание температур входящего воздушного потока, за счёт исходящего. То есть, в зимнее время, к примеру, выходящий из дома "отработанный" воздух имеет температуру существенно более высокую, нежели входящий "свежий" воздух. В процессе рекуперации, исходящий поток воздуха передаёт содержащееся в нём тепло входящему, более холодному потоку. В итоге свежий воздух попадает в помещение уже подогретым, а "отработанный" воздух напротив выходит на улицу более холодным, а значит теплопотери от вентиляции сокращаются. Чем выше разность температур входящего и исходящего потоков воздуха, тем выше и эффективность рекуперации в целом.
Рекуператор для вентиляции.
Рекуператор встраивается в систему вентиляции, обеспечивая наиболее эффективную передачу тепла от исходящего воздушного потока к входящему.
Простейший рекуператор может представлять собой двойную трубу (труба с меньшим диаметром находится в трубе с большим диаметром), где труба меньшего диаметра должна быть выполнена из хорошо проводящего тепло материала типа меди или алюминия и иметь как можно более тонкие стенки. Через одну трубу подаётся свежий воздух, а через вторую выходит "отработанный". Труба меньшего диаметра выступает в роли теплообменника между входящим и исходящим потоками.
Естественно, современные рекуператоры имеют более сложную конструкцию и более эффективны, чем приведённый выше пример простейшего рекуператора, однако принцип рекуперации используют один и тот же. Эффективность современных рекуператоров может достигать в отдельных случаях 70%, но тут всё зависит от довольно большого числа факторов, начиная от конструкции рекуператора и разности температур, заканчивая длиной и сечением воздухопроводов, наличием или отсутствием принудительной вентиляции и т.д.
В общем и целом, использование рекуператоров оправдано даже в относительно тёплом, европейском климате, не говоря уже о более суровом климате, присущим большей части России. Особенную актуальность рекуператоры приобретают ввиду постоянного роста цен на энергоносители, а значит и на отопление дома в течение всего отопительного сезона.
Виды рекуператоров для систем вентиляции
Развитие теплообменных технологий получило дополнительный импульс развития на фоне угроз глобального потепления. Динамично растущий парниковый эффект приподнял проблемы энергосбережения на пик своей актуальности. Сегодня стало особенно расточительно отправлять на улицу теплый использованный воздух. Как результат появились различные виды рекуператоров в системах вентиляции. В установках рекуперации используются различные конструктивные решения, используются разные материалы и принципы обмена тепла.
Рекуператор покупают в надежде, что стоимость окупится сэкономленными затратами на отопление. Но от конструкции приточно-вытяжной установки зависит не только коэффициент рекуперации. Зависит цена, габаритные размеры и удобство обслуживания прибора. Чтобы помочь покупателю сделать осознанный выбор, мы рассмотрим наиболее распространенные виды рекуператоров, изучим методику расчета их эффективности, узнаем о возможных схемах их интеграции в вентиляционную сеть.
Роторный
Рекуператор роторного типа представляет собой круглый барабан, вращающийся в вентиляционном канале так, что одна половина цилиндра пересекает холодный приточный поток, а другая вытяжной. Внутренность барабана состоит из алюминиевых каналов. Воздух движется по ним, меняя направление и алюминиевые соты поочередно нагреваются и остывают. Когда дома работает роторный рекуператор вентиляция способна возвращать обратно 80-85% тепловой энергии использованного воздуха. Цена оборудования достаточно высока, но если купить его, срок окупаемости может составить всего 1,5 года.
Преимущества роторных рекуператоров:
- Сравнительно высокий КПД;
- Способность рекуперировать влагу свойственно роторным рекуператорам энтальпийного и сорбционного типа. В этих приборах алюминиевые соты покрыты гигроскопическим материалом, легко впитывающим и отдающим влагу;
- Вращающаяся во встречных потоках конструкция исключает возможность обмерзания. Поэтому в роторных агрегатах не образуется конденсат;
- Низкое энергопотребление.
Пластинчатый
Имея достаточно простую конструкцию, пластинчатый рекуператор для вентиляции используется современными производителями чаще других. В отличие от роторного, в нем нет вращающихся деталей, а встречные воздушные потоки разделяются тонкими пластинами из теплопроводного материала. Особенности пластинчатых рекуператоров определяются видом материала:
- Теплообменники из оцинкованного металла или алюминиевой фольги не могут похвастаться высоким КПД и к тому же обмерзают;
- Пластины из пластика более эффективны и не боятся эксплуатации в сырых помещениях;
- Рекуператор из полимеризованной целлюлозы отличает высоким КПД. В нем не образуется конденсата, но использование в сырых помещениях не рекомендуется.
Пластинчатый принцип конструкции предлагает свои преимущества:
- Эффективный теплообмен квартиры происходит при минимальных энергозатратах;
- Статичная конструкция не имеющая подвижных узлов и деталей работает экономно, не ломается и обладает достаточно высоким КПД (до 80%);
- Работая в помещении, пластинчатый рекуператор неприхотлив в обслуживании, не требует периодических осмотров и в случае компетентного монтажа можно рассчитывать на его продолжительную эксплуатацию.
Рекуператор с промежуточным теплоносителем
Теплообменники, между которыми циркулирует жидкость, успешно используются при модернизации вентсистем с раздельным расположением приточных и вытяжных установок. Теплоносителем в них используется этиленгликоль (антифриз). Гликолевый или жидкостный рекуператор для вентиляции способен интегрироваться в существующие системы, позволяя обеспечивать теплообмен между достаточно удаленными (до 800 м) притоком и вытяжкой. Один нагревательный теплообменник устанавливается перед приточной установкой, другой на вытяжке. Теплообменная жидкость циркулирует между ними, осуществляя обмен тепловой энергией. Устройства с промежуточным теплоносителем возвращают в дом 25-55% тепла и окупаются за 1-2 года. Преимущества рекуператоров с промежуточным теплоносителем:
- Возможность теплообмена для систем притока, расположенных на большом удалении от вытяжки;
- При разделении мест притока и вытяжки становится невозможным смешение воздушных потоков и возвращение в дом вытяжных загрязнений;
- Данный вид рекуператоров позволяет объединять воедино несколько приточных и вытяжных систем;
- Эффективность рекуперации легко регулируется изменением скорости циркуляции теплоносителя.
Камерный
Холодный зимний воздух, что закачивает с улицы приточная вентиляция рекуператор камерного типа отправляет в теплообменный бокс. Последний разделяется на две части перегородкой, которая периодически меняет свое положение. Как работает камерный теплообменник:
- Приток идет по одному отсеку камеры, вытяжка по другому;
- Когда отсек нагревается использованным воздухом, перегородка поворачивается, сменяется направление движения потоков и туда поступает холодный приточный поток;
- Нагретые стенки камеры передают ему тепло;
- В это время нагревается вытяжным воздухом другой отсек;
- Затем перегородка возвращается в исходное положение и цикл повторяется.
Рассматриваемый способ рекуперации существенно снижает расходы на отопление и его выбирают пользователи северных регионов, с существенной разницей температур на улице и дома. Теплообменник имеет высокий (до 70-80%) КПД, не обмерзает зимой и достаточно просто монтируется. Перечисляя минусы камерного рекуператора, специалисты указывают на неприятную возможность возврата загрязняющих компонентов вытяжного воздуха в приточку.
Фреоновый
Приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором фреонового типа встречается нечасто. Теплообменниками в них выступают заполненные фреоном и герметично запаянные трубки. Работа рекуператора построена на двух физических свойствах хладагента:
- Способности менять свое агрегатного состояния;
- Более высокую, чем у пара плотность, заставляющую фреон собираться в нижней части теплообменной трубки.
Обдуваемый теплым воздухом вытяжки, фреон начинает испаряться. Встречая на своем пути холодную приточную струю, отдает тепло и охлаждается, переходя в жидкое состояние. Жидкий фреон плотнее газообразного и поэтому всегда стремиться возвратиться в нижнюю часть закольцованного контура, где он снова закипает. После этого цикл повторяется. Для естественной циркуляции хладагента змеевик рекуператора располагается таким образом, чтобы вытяжной поток пересекал нижнюю половину контура, а приточный его верхнюю часть.
Теплообменная эффективность фреоновой установки 50-70%.
Для успешной циркуляции хладагента необходимо монтировать вентиляционную систему так, чтобы приток располагался точно над вытяжкой.
Эффективность рекуператора
Для свежего воздуха нужна приточная вентиляция, рекуператор устанавливается в целях энергосбережения. Его главная техническая характеристика - коэффициент рекуперации воздуха или эффективность теплообмена. Стараясь объективнее представлять возможности оборудования, производители указывают в паспорте рекуператора два значения коэффициента рекуперации, рассчитанные по температуре и по энтальпии. Температурный расчет производится по формуле:
Et = (T4 – T1) / (T2 – T1), тут:
- Et – коэффициент эффективности по температурной методике;
- T1 – температура уличного воздуха, oC;
- T2 – температура домашнего воздуха (т.е. в помещении), оС;
- T4 – температура воздуха на притоке в дом, оС.
Энтальпия - термин выражающий теплосодержание воздуха или количество теплоты в единице веса. Энтальпия определяется по сложной i-d диаграмме и измеряется в килоджоулях/кг. Измерив влажность и температуру воздуха, ее значение находят на пересечении соответствующих линий диаграммы. Чтобы посчитать эффективность рекуператора вентиляции по энтальпии воспользуемся формулой:
Ke = (E4 – E1) / (E2 – E1), где
- Ke – коэффициент эффективности по энтальпии;
- E1 – энтальпия уличного воздуха;
- E2 –энтальпия квартирного воздуха (воздуха в помещении);
- E4 – энтальпия приточного потока.
Целесообразность использования рекуператора
Теперь рассмотрим самый актуальный вопрос, поднимаемый нашими покупателями - насколько приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором выгоднее обычной вентиляционной системы. Чтобы узнать, как быстро окупятся вложения можно произвести несложные расчеты себестоимости затрат обоих вариантов. Суть их сводится к тому, что чем холоднее климатические условия места вашего проживания, тем быстрее окупаются вложения в дорогостоящую установку. В относительно теплом климате принцип рекуперации не сработает. Если же зимой показания термометра опускаются ниже минус 15°C, экономическая целесообразность устройства очевидна, как для частного дома, так и для квартиры.
Чтобы инвестиции в инновационные технологии рекуперации быстрее окупились важно чтобы рекуператор для вентиляции был соответствующей мощности и вида. Для отдельной комнаты приобретается моноблочный прибор. В большом доме, офисе, магазине, рекуператор используется как часть канальной ПВУ центрального типа. Не доверяйте монтаж установки случайным исполнителям. Лучше если эту работу сделают профессионалы из сервисной службы.
Как правильно выбрать тип рекуператора
Если вам слишком дорого обходится отопление и вентиляция в частном доме рекуператор поможет сократить расходы. На рынке вентоборудования представлены различные категории энергосберегающих ПВУ. Прежде чем выбирать себе установку, рассмотрим особенности наиболее распространенных типов рекуператоров:
- Противоточные приточно-вытяжные установки обеспечивают теплообмен, работая единовременно на вытяжку и приточку. Несмотря на высокую стоимость, ценятся за то, что обеспечивают самый эффективный воздухообмен и энергосбережение. Они используются в мощных канальных установках централизованной вентиляции, способных обеспечить потребности большого дома, офиса, зданий промышленного и общественного назначения;
- Реверсивные рекуператоры работают циклично меняя направление движения воздуха с притока на вытяжку и обратно. Моноблочные приборы с бесканальным способом воздухообмена отлично справляются с проветриванием одного замкнутого помещения. Чтобы избежать колебания давлений в квартире, их рекомендуется устанавливать парами, чтобы в то время, пока один работает в фазе притока, другой вытягивал воздух.
О чем еще надо помнить, выполняя подбор рекуператора, вентиляция кухни и санузла не работает без притока. Есть модели рекуператоров, которые предусматривают это обстоятельство и у них производительность приточного вентилятора выше чем вытяжного. У реверсивных рекуператоров таких настроек нет и чтобы воздух с кухни и ванной не затягивало в спальню, установите в них вытяжные вентиляторы.
Схема вентиляции с рекуператором
Прежде чем купить энергосберегающее оборудование, убедитесь, будет ли сочетаться ваша существующая система вентиляции с рекуператором. Для теплообмена, к примеру, обязательно наличие принудительного притока и вытяжки. Невозможно организовать рекуперацию, если на притоке стоит бризер, а вытяжка естественная. Пользуются популярностью следующие схемы возврата тепла в квартиру:
- Рекуператоры передающие тепло через перегородки разделяющие встречные потоки используются в центральных установках приточно-вытяжной вентиляции канального типа. По данной схеме работают пластинчатые рекуператоры;
- Регенеративные рекуператоры в которых теплообменные поверхности поочередно нагреваются и охлаждаются при смене направления потоков воздуха. Функционал данной схемы иллюстрирует работа роторного рекуператора;
- Цикличная схема работы моноблочных рекуператоров. В них используются реверсивные вентиляторы, изменяющие направление движения воздуха. На фазе выдоха, регенеративный теплообменник нагревается и увлажняется, на фазе вдоха отдает тепло и влагу приточному потоку.
Благодаря смене вектора движения воздушных потоков, гидрофобный, керамический теплообменник не промерзает и в нем не накапливается конденсат.
Способы организации вентиляции с рекуперацией тепла
В зависимости от масштаба воздухообмена пользователям предоставляется на выбор два разных принципа рекуперации вентсистем. Для замкнутых помещений, спален, залов, офисов и небольших торговых центров оказалась востребована схема вентиляции с рекуператором моноблочного типа. В больших частных домах, больницах, школах и других общественных зданиях целесообразнее устраивать единый централизованный комплекс с канальной разводкой по помещениям. Рассмотрим особенности функционала обоих вариантов более подробно.
Централизованный комплекс
Одна центральная установка дороже монобочной, у нее более мощные вентиляторы и трудоемкая в исполнении система распределительных воздуховодов. Подобранная по производительности, она способна заменить несколько компактных ПВУ. Особенно выгодна централизованная вентиляция для квартиры с рекуператором, если ее устройство происходит во время строительства здания или во время капитальной реконструкции вентсистемы. Тогда у пользователя появляется возможность спрятать короба при отделочных работах.
Благодаря распределительным каналам, ПВУ с рекуператором создают равномерно распределяемые воздушные потоки не создавая сквозняков.
Локальные агрегаты
Моноблочный компактный рекуператор врезается в фасад или монтируется на окно. Децентрализованный принцип работы рекуператора вентиляции позволяет ему обеспечивать потребность только одного помещения.
У локальных рекуператоров один реверсивный вентилятор и теплообменник. Канал компактной ПВУ изолирован шумопоглощающим материалом. Дисплей управления размещается на стене. Что должны знать о моноблочных рекуператорах пользователи:
- Значение КПД моноблочников в широком диапазоне 60-96%;
- Невысокая производительность позволяет обеспечивать энергоэффективный воздухообмен на площади 20-35 м кв;
- Широкий выбор моделей от стеновых клапанов до полностью автоматизированных климатических комплексов, с многоступенчатой очисткой притока, таймером, регулятором мощности и системой регулировки влажности;
- Упрощенная технология установки в отверстие на стене дома.
- Вконтакте