Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения

Алан-э-Дейл       12.01.2023 г.

Понятие рекуперации: принцип работы теплообменника

В переводе с латинского, рекуперация означает возмещение или обратное получение. В отношении теплообменных реакций, рекуперация характеризуется как, частичный возврат энергии, затраченной на проведение технологического действия с целью применения в этом же процессе.

В вентиляционной системе принцип рекуперации используется для экономии тепловой энергии.

По аналогии происходит рекуперация охлаждения в жаркую погоду – теплые приточные массы нагревают выводимую «отработку» и их температура понижается.

Процесс регенерации энергии осуществляется в рекуперационном теплообменнике. Устройство предусматривает наличие теплообменного элемента и вентиляторов для прокачивания разнонаправленных воздухопотоков. Для управления процессом и контроля качества подачи воздуха используется система автоматики.

Конструкция разработана так, чтобы приточные и вытягиваемые потоки находились в отдельных отсеках и не смешивались – теплоутилизация осуществляется через стенки теплообменника.

Разобраться и понять, что такое вентиляция с рекуперацией поможет наглядная схема циркуляции воздуха.

Через вытяжки во влажных помещениях (туалет, ванная, кухня) происходит отток отработанного воздуха. До того, как удалиться наружу, он проходит сквозь рекуператор и оставляет часть тепла. Подаваемый воздух движется во встречном направлении, нагревается и поступает в жилые комнаты (+)

Рекомендации по установке рекуператора

Рекомендации по установке в основном касаются помещений, в которых следует устанавливать рекуператор. В первую очередь для установки используют котельные (если речь идет о частных домовладениях). Также рекуператоры монтируют в подвалах, на чердаках и в других технических помещениях.

Если это не расходится с требованиями технической документации, то установка может быть смонтирована в любом неотапливаемом помещении, при этом разводку вентиляционных каналов, по возможности, следует монтировать в комнатах, имеющих отопление.

Вентиляционные каналы, проходящие через неотапливаемые помещения (а также вне помещений), следует делать максимально утепленными. Воздуховоды, идущие от оборудования до улицы (приточные и вытяжные), также обязательно утепляются. Еще необходимо теплоизолировать узлы прохода воздуховодов сквозь наружные стены.

Учитывая шум, который оборудование может производить во время работы, лучше всего размещать его подальше от спален и от других жилых комнат.

Что касается размещения рекуператора в квартире: лучшим местом для него будет балкон или какое-либо техническое помещение.

При отсутствии такой возможности под установку рекуператора можно отвести свободное пространство гардеробной.

Как бы там ни было, расположение установки во многом зависит от особенностей планировки квартиры или дома, от компоновки и расположения вентиляционной сети и от габаритов устройства.

Особое внимание рекомендуется уделять такому элементу, как ригель. Уже существующие ригеля могут стать большой проблемой при прокладке вентиляционной сети

Обойти данный элемент можно только через техническое помещение или встроенный шкаф, что получается далеко не всегда. Поэтому о проекте вентиляции следует задуматься еще при проектировании дома, заранее предусмотрев в ригеле наличие проходных окон. Эта же рекомендация касается узлов прохода через кровлю.

Что такое рекуператор?

Рекуператор воздуха — устройство принудительной приточно-вытяжной вентиляции. Установка вытягивает отработанный воздух из помещения, и затягивает свежий, используя принцип удержания тепла.

Рекуператор для вентиляции квартиры в зимнее время обеспечивает приток подогретого чистого воздуха с улицы.

Система разработана так, что тепло комнатного воздуха сохраняет энергию в устройстве, и частично передает ее в приточный поток воздушной массы. Таким образом, удается подогреть воздух с улицы, еще до того как он попал в помещение. Рекуператор для квартиры состоит из следующих комплектующих:

  • воздуховод, который выступает корпусом устройства;
  • теплообменник для сбережения и передачи энергии;
  • фильтр для очистки воздуха;
  • реверсивный вентилятор, обеспечивающий продув воздуха по системе;
  • вентиляционный зонт для защиты внутренней системы рекуператора.

Рекуператор воздуха для дома и квартиры обладает высокой производительностью и низким показателем энергопотребления. Устройства практически бесшумные, поэтому только положительно влияют на атмосферу квартиры.

Вентиляция квартиры в зимний период холодным воздухом поступающим из открытых окон.

Как сделать своими руками рекуператор воздуха для дома

Для собственноручного изготовления воздушного теплообменника потребуются:

  • Оцинкованное железо, 2 листа.
  • Фанерный кроб для корпуса рекуператора.
  • Пробковый материал толщиной 20 мм для прокладки между листами.
  • Силиконовый герметик.
  • Датчик давления.
  • Пластиковые фланцы.
  • Электролобзик и метизы.
  • Металлический уголок.
  • Теплоизолятор (минвата).

Схема воздухообменника

  • Оцинковку режут на квадратные куски с краями в 30 и 20 сантиметров. Для изготовления рекуператора для частного дома придётся вырезать 70 пластин. Металл режут электролобзиком, стараясь, чтобы края были совершенно ровными.
  • К одной стороне каждой пластины, за исключением последней, приклеивается пробковое покрытие. Можно использовать пробку с готовым клейким слоем.
  • Все пластины собираются в единую систему, при этом каждая из них укладывается под прямым углом с предыдущей. Завершает укладку пластина без пробкового покрытия.
  • Полученную конструкцию закрепляют при помощи металлического уголка.
  • Для закрепления фланцев на стенках кассет потребуется установить крепежи. В нижней части оставляется дренажное отверстие для удаления конденсата через трубку.
  • На поверхности стенок устанавливаются направляющие их металлического уголка. При необходимости кассету можно будет вынуть из корпуса и почистить.
  • Внутри корпуса крепится минвата толщиной в 4 сантиметра. На места прохождения тёплого воздуха закрепляется датчик давления. Он поможет своевременно бороться с обледенением.

Основной принцип организации вентиляции

Остаётся только установить готовое устройство в вентиляционный рукав. По такому же принципу можно изготовить рекуператор для квартиры.

Принцип действия и особенности агрегата

Понятие процесса

За счет такой схемы организации установка будет экономить тепло в доме. За короткий промежуток времени и с небольшими затратами электрической энергии будет сформирован идеальный микроклимат в доме.

Экономическая целесообразность теплообменника рекуперативного типа зависит и от остальных факторов:

  • Цены на энергоносители.

  • Цена установки устройства.
  • Затраты, которые связаны с обслуживанием устройства.
  • Продолжительность использования системы.

Обратите внимание, рекуператор воздуха для дома является важным, но далеко не единственным элементом, который требуется для эффективной вентиляции в жилом помещении. Вентиляция вместе с рекуперацией является комплексной системой, которая функционирует лишь при условии работы в профессиональной «связке»

Эффективность устройства

При понижении температуры окружающей среды эффективность агрегата уменьшается, но все же сделать рекуператор воздуха для частного дома своими руками важно, так как при существенной разнице система отопления будет перегружена. Если за окном лишь 0 градусов, то в жом будет попадать воздух с температурой в +16 градусов

Бытовые агрегаты с легкостью справляются со своей задачей. Эффективность устройства рассчитать несложно, если использовать следующую формулу:

Ƞ=(tпост – tулицы)/(tкомн – tулицы)

  • tпост – это температура поступившего воздуха (после рекуперации).
  • tулицы – температура на улице.
  • tкомн – температура в доме по рекуперации.

Основные разновидности конструкции

Специалисты уделяют особое внимание тому, что системы рекуперации с вентиляцией для тепла есть нескольких разновидностей:

  • Пластинчатые.
  • Роторные.
  • С отдельными теплоносителями.
  • Трубчатые.
Конструкция КПД Особенности
Теплообменник пластинчатого вида с перекрестным током От 60 до 80% Средний КПД, небольшие потери давления, конструкция компактная, удобно подключать.
Комбинированное устройство из двух пластинчатых теплообменников с перекрестным током От 70 до 80% Высокий КПД, но из-за этого потери давления выше, удобно подключать.
Теплообменник противоточный на пластиках От 80 до (!) 90% Высокий КПД при умеренных потерях давления, требуется место для установки, конструкция дороже вышеописанных.
Теплообменник противоточный канального типа От 85 до 95% Самый высокий КПД, относительно большие потери давления, потребуется дополнительно пространство для установки.
Роторный теплообменник От 75 до 85% Из-за риска переноса запахов подойдет только для вентиляции, которая рассчитана на одну квартиру, имеет небольшое сопротивление потоку.

Итак, давайте рассмотрим их подробнее.

Пластинчатый вид отличается от остальных видов тем, что в его конструкции есть алюминиевые листы. Такая установка считается наиболее сбалансированной даже с точки зрения стоимости и значения теплопроводности (КПД от 45% до 72%). Устройство отличается также простотой выполнения, доступной ценой и отсутствием каких-либо подвижных элементов. Для установки не потребуется специальная подготовка. Вы сможете провести ее без сложностей дома, собственноручно.

Роторные устройства являются самыми популярными. В их конструкции обязательно присутствует вал вращения, который питается от электричества, а еще 2 канала для воздухообмена с противотоками. Как именно работает подобный механизм? Один из участков ротора начинает прогреваться от воздуха, а после он поворачивается и тепло переходит к холодным массам, которые сосредоточены в соседнем канале. Но, несмотря на высокий уровень КПД у такой установки есть ряд весьма ощутимых недостатков:

  • Большой вес.
  • Требуется регулярный ремонт и техническое обслуживание.
  • Сложно починить устройство своими руками, сделать его вновь работоспособным.
  • Воздушные массы смешиваются.
  • Зависимость от электроэнергии.

Обратите внимание, что устройство вентиляции с трубчатыми элементами, а еще отдельными теплоносителями почти нельзя сделать в домашних условиях, даже если у вас будут все чертежи и схемы

Основные виды рекуператоров

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют несколько видов рекуператоров, которые чаще всего устанавливают в жилых помещениях, например, в загородных и частных домах. Каждый из них описан ниже.

Пластинчатый рекуператор

Сразу выделим важное преимущество теплообменного аппарата данного типа – низкая стоимость. При этом инженерам удается «выжимать» максимум эффективности из таких систем

Максимальной энергоэффективности удается добиться в том случае, если в качестве материала изготовления был выбран алюминий. В свою очередь устройства, изготовленные из пластика, могут обеспечить более эффективную вентиляция, но стоят немного дороже. Наилучшим образом себя зарекомендовали целлюлозные рекуператоры. Но их нельзя эксплуатировать в условиях повышенной влажности воздушной среды.

Рекуператор роторного типа

Ввиду принципа работы пластинчатого теплообменника, ему свойственен один важный недостаток – обмерзание в холодное время года. Что касается роторной системы, пластины расположены внутри и перемещаются вместе с воздухом. Производительность системы увеличивается за счет возможности влияния на скорость вращения ротора. Однако, есть и серьезный недостаток роторных систем – необходимость в частой замене фильтров, что в целом повышает эксплуатационные затраты.

Крышный

Эти системы чаще всего устанавливают на объекты хозяйственного назначения: склады, гаражи, ангары и прочие. К ключевым преимуществам систем данного типа относят простоту монтажа и высокую эффективность работы. Использовать в домашних условиях такие рекуперационные системы нецелесообразно с экономической точки зрения, так. Как они являются дорогостоящими.

Гликолевый

Эти системы позволяют объединять два контура, по которым движется воздушная среда, — всасывающий и вытяжной. При этом удается подключать даже воздушные каналы, находящиеся на довольно большом расстоянии друг от друга. Для теплообмена используют специальное вещество – гликолевую жидкость, которая выполняет роль теплоносителя. Поскольку чистое вещество используют крайне редко, чаще всего в системе циркулирует водно-гликолевый состав. Монтаж теплообменных аппаратов осуществляют в противоточном ходе относительно потока воздушной среды. Прямым способом могут подключить только непрофессионалы, поскольку такой вид монтажа приводит к существенному снижению эффективности работы системы. В зимнее время дополнительно используют конденсатосборники с каплеуловителями. Поскольку воздух засасывается из окружающей среды практически напрямую, систему дополнительно комплектуют фильтрами грубой очистки.

Принцип действия и особенности агрегата

Понятие процесса

За счет такой схемы организации установка будет экономить тепло в доме. За короткий промежуток времени и с небольшими затратами электрической энергии будет сформирован идеальный микроклимат в доме.

Экономическая целесообразность теплообменника рекуперативного типа зависит и от остальных факторов:

  • Цены на энергоносители.
  • Цена установки устройства.
  • Затраты, которые связаны с обслуживанием устройства.
  • Продолжительность использования системы.

Обратите внимание, рекуператор воздуха для дома является важным, но далеко не единственным элементом, который требуется для эффективной вентиляции в жилом помещении. Вентиляция вместе с рекуперацией является комплексной системой, которая функционирует лишь при условии работы в профессиональной «связке»

Эффективность устройства

При понижении температуры окружающей среды эффективность агрегата уменьшается, но все же сделать рекуператор воздуха для частного дома своими руками важно, так как при существенной разнице система отопления будет перегружена. Если за окном лишь 0 градусов, то в жом будет попадать воздух с температурой в +16 градусов

Бытовые агрегаты с легкостью справляются со своей задачей. Эффективность устройства рассчитать несложно, если использовать следующую формулу:

Ƞ=(tпост –  tулицы)/(tкомн –  tулицы)

  • tпост – это температура поступившего воздуха (после рекуперации).
  • tулицы – температура на улице.
  • tкомн – температура в доме по рекуперации.

Основные разновидности конструкции

Специалисты уделяют особое внимание тому, что системы рекуперации с вентиляцией для тепла есть нескольких разновидностей:

  • Пластинчатые.
  • Роторные.
  • С отдельными теплоносителями.
  • Трубчатые.
Конструкция КПД Особенности
Теплообменник пластинчатого вида с перекрестным током От 60 до 80% Средний КПД, небольшие потери давления, конструкция компактная, удобно подключать.
Комбинированное устройство из двух пластинчатых теплообменников с перекрестным током От 70 до 80% Высокий КПД, но из-за этого потери давления выше, удобно подключать.
Теплообменник противоточный на пластиках От 80 до (!) 90% Высокий КПД при умеренных потерях давления, требуется место для установки, конструкция дороже вышеописанных.
Теплообменник противоточный канального типа От 85 до 95% Самый высокий КПД, относительно большие потери давления, потребуется дополнительно пространство для установки.
Роторный теплообменник От 75 до 85% Из-за риска переноса запахов подойдет только для вентиляции, которая рассчитана на одну квартиру, имеет небольшое сопротивление потоку.

Итак, давайте рассмотрим их подробнее.

Пластинчатый вид отличается от остальных видов тем, что в его конструкции есть алюминиевые листы. Такая установка считается наиболее сбалансированной даже с точки зрения стоимости и значения теплопроводности (КПД от 45% до 72%). Устройство отличается также простотой выполнения, доступной ценой и отсутствием каких-либо подвижных элементов. Для установки не потребуется специальная подготовка. Вы сможете провести ее без сложностей дома, собственноручно.

Роторные устройства являются самыми популярными. В их конструкции обязательно присутствует вал вращения, который питается от электричества, а еще 2 канала для воздухообмена с противотоками. Как именно работает подобный механизм? Один из участков ротора начинает прогреваться от воздуха, а после он поворачивается и тепло переходит к холодным массам, которые сосредоточены в соседнем канале. Но, несмотря на высокий уровень КПД у такой установки есть ряд весьма ощутимых недостатков:

  • Большой вес.
  • Требуется регулярный ремонт и техническое обслуживание.
  • Сложно починить устройство своими руками, сделать его вновь работоспособным.
  • Воздушные массы смешиваются.
  • Зависимость от электроэнергии.

Где продаются и сколько стоят?

Роторные рекуператоры можно приобрести в профильных магазинах вентиляционной и климатической техники. Проще всего не подбирать изделие самостоятельно, а заказать в специальных компаниях, которые занимаются проектированием и монтажом вентиляционных систем.

Схема тока воздуха через рекуператор

Они подберут наиболее оптимальный для вас вариант и затем проведут установку оборудования. Средняя стоимость изделия на начало 2018 года такова (на примере нескольких моделей):

  • RR 500х250 – 209 000 рублей;
  • RR 1000х500 – 363 050 рублей;
  • RR 800х500 – 361 000 рублей;
  • RR 700х400 – 320 000 рублей;
  • RR 600х300 – 253 000 рублей;
  • RR 500х250 – 209 000 рублей;
  • RR 400х200 – 208 000 рублей.

Пытаться сделать рекуператор своими руками можно, но занятие это крайне сложное и добиться «магазинных характеристик» практически невозможно.

Как рассчитать?

Расчет общей эффективности устройства (или, проще говоря, его производительности) и сроков его окупаемости можно произвести вручную. Расчет следует проводить по такой схеме:

  • необходимое количество тепла (параметр Q): Q = C (параметр удельной теплоемкости воздуха) * М (параметр массы нагреваемого воздуха) * dT (параметр разницы температур);
  • потребление электрической энергии калорифером (параметр Ek): Ek = Q/ КПД калорифера;
  • круглогодичные затраты на электрическую энергию (параметр Е): Е = Ek * 24 (сутки) * 30 (дни месяца) * 7 (отопительные месяцы);
  • объем потенциальной экономии количества электрической энергии (параметр Рэл): Рэл = Е * КПД при затратах системы рекуперации, в итоге экономия составляет Рэл * стоимость 1 кВт/электрической энергии;
  • сроки окупаемости установки: Т (параметр стоимости аппарата) / Э (параметр экономии, выраженный в денежном эквиваленте).

Борьба с замерзанием конденсата

В зимний период разница в температуре на улице и в помещении может приводить к обледенению теплообменника. Одним из решения данной проблемы является использование земляного контура для предварительного подогрева приточного воздуха.

Для этого на глубине 2 м размещается труба, выполненная из меди, нержавейки или композитных материалов. Она заполняется водой и выступает в роли генератора тепла. Температура на глубине постоянна и составляет 10-12°С и не зависит от времени года.

К земляному контуру подключается радиатор, который устанавливается внутри приточного канала. При прохождении через него, воздух предварительно подогревается, после чего направляется на рекуператор. Это исключает образование наледи на пластинах теплообменника.

Источники

  • https://ventilsystem.ru/klimaticheskaya-texnika/rekuperator/rekuperator-vozduxa.html
  • https://dantex.ru/articles/rekuperatory-vozdukha-vidy-i-printsip-raboty/
  • https://www.air-ventilation.ru/chto-takoe-rekuperatsiya.htm
  • https://J.Etagi.com/ps/chto-takoe-recupator/
  • https://zen.yandex.ru/media/id/5df1416e16ef9000acf9a1bd/rekuperator-vozduha-princip-ego-raboty-i-chto-eto-voobsce-takoe-5df602be5d636200b1fee68e
  • https://orcmaster.com/otoplenie/sistema/rekuperator-svoimi-rukami.html

Чтo нeoбxoдимo yчитывaть в paбoтe paзличныx мoдeлeй oбopyдoвaния

Каждая система рекуперации воздуха для частного дома имеет свои сильные стороны и области применения.

Система вентиляции в частном доме с рекуперацией включает в себя не только поддержание температурных и влажностных показателей, но и устранение неблагоприятных запахов. На рынке представлен разнообразный выбор моделей, которые отличаются функциональными особенностями и способом установки.

Например, вытяжка, установленная в вентиляции, позволяет удалять копоть, запахи и жир. Таким образом, в помещение поступает чистый воздух, а на мебели не оседает жирная пыль. Такие условия благотворно влияют на наше самочувствие и облегчают уборку.

Пластинчатый теплообменник

Конструкция теплообменника такова, что потоки воздуха не смешиваются благодаря металлическим пластинам, разделяющим потоки воздуха. Это простое техническое решение обеспечивает более эффективный теплообмен. Строительство таких устройств не требует больших инвестиционных затрат. Благодаря отсутствию движущихся частей, такое устройство будет работать относительно долго. В настоящее время эффективность таких устройств достигает 60-65%.

Элементы изготовлены из алюминиевых сплавов. Они не подвергаются коррозионным изменениям и характеризуются высоким коэффициентом теплопроводности.

Вращающаяся система

Рекуператор жидкости в офисном здании

В данном типе оборудования смешивается небольшая часть воздушных потоков, так как воздушные потоки изолируются щетками с мелкими щетинками. Роторная система занимает большую площадь, чем пластинчатая, но при этом обладает высокой эффективностью (до 86% в лучших моделях). Вращающаяся крыльчатка и приводящий ее в движение ремень снижают общую надежность устройства и увеличивают энергетические затраты на регенерацию.

Схема регенерации жидкости для офисного помещения

Эти модели стоят дорого и не имеют более высокого КПД, чем аналогичные устройства. Основным положительным отличием является возможность размещения отдельных блоков на большом расстоянии друг от друга. Поэтому жидкостные охладители в основном используются в больших коммерческих зданиях. В частных домах для рекуперации воздуха в доме обычно используется пластинчатый или лопастной рекуператор.

Бризер

Система рекуперации воздуха для частного дома и охладитель различаются по своему назначению. Назначение охладителя – нагревать воздух. В нем отсутствует процесс теплообмена, поэтому для повышения температуры воздуха требуется много электроэнергии.

Компактная модель рекуператора

Данная модель представляет собой рекуператор типа местной вентиляции в односемейном доме. Стоит подумать о его использовании. Компактные модели могут быть установлены в стенах различных помещений. Они работают отдельно, поэтому их не нужно подключать к центральной установке, которая задает и контролирует все устройства.

В таких моделях два воздушных потока движутся синхронно друг с другом благодаря встроенным вентиляторам. Изменение эффективности работы осуществляется с помощью пульта дистанционного управления. В ночное время устройство можно переключить в бесшумный режим.

Для предотвращения замерзания предусмотрены специальные каналы, по которым проходит часть теплого воздуха. Однако эта защита действует только до температуры -15ºC. Активация режима вытяжки помогает удалить иней и лед с поверхности теплообменника. В этом режиме также удается очистить воздух в помещении от удушливого дыма и других примесей.

Встроенный фильтр защищает от проникновения загрязняющих веществ извне: его ячейки имеют такой размер, что не блокируют поток воздуха, но препятствуют проникновению насекомых и растительного помета. На внутренней стороне рекуператора имеется съемная крышка для обслуживания.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.