Типы систем рекуперации тепла в системах вентиляции

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.

Рекуперация и вентиляция

Данные системы эффективно применяется на больших производствах и в крупных цехах, поскольку, чтобы обеспечить оптимальную температуру для таких помещений зимой необходимо подвергнуть себя большим затратам. Данные установки же позволяют значительно компенсировать такие потери и сократить затраты.

Даже в частном доме вентиляционные установки с рекуперацией тепла сегодня будут достаточно актуальны. Даже в индивидуальном доме всегда выполняется вентиляция и при циркулировании воздуха тепло точно также уходит из любого помещения. Согласитесь, что загерметезировать здание полностью и тем самым избежать всяких потерь тепла просто невозможно.

Процесс рекуперации

Сегодня данные системы стоит применять даже в частном доме по следующим причинам:

• Для быстрого удаления воздуха с большой примесью углекислого газа;
• Для притока необходимого количества свежего воздуха в жилые помещения;
• Для устранения повышенной влажности в комнатах, а также устранения неприятных запахов;
• Для экономии тепла;
• А также для удаления пыли и вредных микроорганизмов, которые могут в ней содержаться.

Изготовление бесканального теплообменника

грунтовой бесканальный теплообменник

Бесканальный грунтовой теплообменник подразумевает изготовление котлована с длиной около 3-4 метров и глубиной на 80 сантиметром. Котлован наполняется слоем гравия, а сверху покрывается пенобетонным покрытием. Эта конструкция позволяет получить температуру внутри специального слоя, которая не будет отличаться от температуры в грунте на глубине 5 метров. После изготовления котлована, из него нужно вывести трубу для поступления свежего воздуха.

Изготавливается этот патрубок по такой же схеме, как и в трубном теплообменнике. Ещё одна труба должна идти от специальной слоя до вентиляционной системы помещений. По простой схеме воздух начинает циркулировать. Он не только увлажняется, но и очищается. Плюс конструкции – это повышенная фильтрация. Минус – более низкая эффективность, чем в трубной системе.

Принцип рекуперации

Устройства такой конструкции используют в работе эффект возврата энергии. Так, если взять пример с разницей в температуре на улице и дома (например, от -20°С до 25°С такая разница составляет 45°С), обычному кондиционеру необходимо затратить очень большое количество энергии. Но если в качестве промежуточного звена установить рекуператор, то уже перед подачей холодных масс в кондиционер произойдет теплообмен между домашним и уличным воздухом. Теплый, отработанный воздух частично прогревает холодные потоки, а в летний жаркий период наоборот, охлаждает. Это повышает стабильность микроклимата в помещении.

Перед установкой рекуператора необходимо обладать такими сведениями:

• какой расход энергоносителей был изначально;
• на какой период эксплуатации рассчитаны существующие системы климат-контроля и сколько они уже отработали;
• какова примерная стоимость покупки и установки всех нужных для модернизации блоков;
• сколько придется тратить на обслуживание вентиляционных систем каждый год.

Иногда затраты на покупку и монтаж рекуператоров не перекрывают расходы на уже применяемую в доме установку теплоснабжения.

Особенности монтажа и эксплуатации

В настоящее время реализуются рекуператоры с напольным и настенным монтажом. Существует также точечный стеновой вид, который можно установить в любом помещении, что находится по соседству с улицей и обрабатывает дымовые газы. Такие приспособления не нуждаются в дополнительных коммуникациях.

Потолочная установка оконного канального прибора позволяет мастеру спрятать все элементы технического оснащения, поэтому выглядит данное приспособление довольно аккуратно. Компактные рекуператоры характеризуются некоторой шумностью, так как функционируют недалеко от вентиляционной решетки. Напольный и настенный вид техники лучше устанавливать в техническом помещении. Этот прибор имеет хорошую производительность, но при этом крупные габариты.

По окончании данной процедуры требуется загерметизировать места соединений, а рекуператор покрыть специально предназначенным корпусом. Последний необходим для поглощения шума, а также тепловой защиты. Больше сложностей подразумевает проектирование вентиляционной системы, при условии, что в ней предусмотрена установка рекуператора.

Принудительная вентиляционная система с рекуперацией – это возможность сэкономить тепло и электрическую энергию. Особенно актуальной покупка специального воздухообменника считается для квартиры и частного дома. Такое вложение средств довольно быстро окупается, а также способствует сохранению здорового микроклимата в помещении.

Роторный рекуператор воздуха

Ротор рекуператора изготавливается из теплопроводного материала. Вращаясь между потоками вытяжного и приточного воздуха, он осуществляет передачу тепла. Роторный рекуператор воздуха не является изолированной системой, поэтому нужно учитывать, что при наличии запахов или вредных примесей они могут попадать в приточный воздух. Хотя некоторые производители заявляют о том, что производимые ими роторные рекуператоры воздуха не допускают смешивания, на практике порядка 15% вытяжного воздуха попадает в приточный канал. Для бытовых помещений это вполне допустимо, но не подходит, например, для вредных химических производств. Степень рекуперации тепла можно регулировать изменением скорости вращения ротора. Роторные рекуператоры демонстрируют высокий показатель эффективности (70-85%), а также отличаются достаточно высокой ценой. Существуют как в промышленном, так и бытовом исполнении.

эффективность 70-85%

Определение эффективности системы

Для того чтобы определиться с тем, нужно ли устанавливать систему перенаправления тепла, проводят исследования эффективности. Пример подобного расчета приведем на относительно небольшом частом доме. К особенностям подсчета можно отнести:

• Согласно проведенным подсчетам, через систему вентиляции уходит примерно 35% тепла. За среднее значение возьмем 30%, так современные вентиляционные системы имеют большую эффективности в плане экономии энергии.
• Средний показать потребляемой мощности составляет 500 ватт. Отметим, что этот показатель выбран с учетом расположения дома в Севастополе. Средняя температура в январе около 3,5 градуса Цельсия. Расход энергии в более холодном климате будет значительно выше.
• Если установлена пластинчатая конструкция рекуператора, то потребительская мощность будет ограничена на отметке 30 ватт.
• Показатель КПД системы находится на отметке 40%.

Определение эффективности системы

Согласно проводимым расчетом на основании введенных данных период окупаемости составляет примерно 114 года. Поэтому приобретать пластинчатый теплообменник не имеет смысла для частного дома.

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

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.

Определение производительности

Для рекуператора как части вентиляции наиболее важными являются три параметра: приведённое аэродинамическое сопротивление, допустимый проток и эффективность, выраженная в отношении возвращённого тепла к общему количеству энергии, содержащейся в воздухе при действующей дельте температур. Это отношение непостоянно: чем холоднее приточной воздух, тем в целом эффективнее работает рекуператор, причём зависимость этих изменений не линейная

Поэтому так важно обращать внимание на диаграммы изменения основных характеристик в зависимости от прочих условий

Q = S · v · 3600

где:

• Q — пропускная способность вентканала, м3/ч;
• S — площадь сечения канала, в м2;
• v — скорость потока, м/с.

K_t = (T₃ – T₁) / (T₂ – T₁)

где:

• K_t — коэффициент эффективности рекуператора по температуре;
• T₁ — температура наружного воздуха, °C;
• T₂ — температура воздуха в помещении, °С;
• T₃ — температура приточного воздуха, °С.

Первоначальный критерий — допустимая величина протока — определяется параметрами системы вентиляции. Разумеется, воздухообмен не может быть ниже норм, установленных СНиП: 3 м3/ч·м2 или 30 м3/ч на каждого человека при норме обеспеченности пространством менее 20 м3/чел. При этом общая кратность воздухообмена за час должна составлять не менее 0,35. Если параметры системы вентиляции на данный момент не соответствуют норме, рекуператор выбирается по нормативным требованиям, а система вентиляции впоследствии дорабатывается.

Если производительность рекуператора с принудительным движением воздуха превышает пропускную способность системы вентиляции более чем на 50%, избыточный шум устраняется установкой глушителя. Также нужно помнить, что производительность вентилятора на приточном канале выше, чем на вытяжном, разницу нужно выбирать в соответствии с количеством дополнительных точек естественного удаления воздуха.

  Воздушный рекуператор тепла и влаги

Не существует определённых требований к энергоэффективности установки, в целом этот параметр важен для определения выгодности покупки. Оценить условный КПД прибора можно по онлайн-калькуляторам и данным от производителя, за точку отсчёта принимается разница температур приточного воздуха

Дополнительно нужно обратить внимание на ограничения по влажности воздуха и разнице температур, из-за несоответствия этих показателей возможно обмерзание рекуператора зимой

Основные типы рекуператоров для частного дома

Пластинчатый теплообменник

Он считается наиболее функциональным и относительно недорогим. Она имеет разновидности:

• Алюминий, выгодно отличающийся своей ценой;
• Пластик с более высокой эффективностью, чем металл;
• Целлюлозный – самый эффективный, но неустойчив к высокой влажности.

  Пластинчатые приборы очень неприхотливы в использовании, редко выходят из строя и не требуют использования электроэнергии

Недостатком этого устройства считается замерзание в зимний период.

Вращающиеся устройства

Внутри этого устройства находятся пластины, которые вращаются при движении воздуха.

Эти устройства характеризуются высокой эффективностью и устойчивостью к влаге.

Скорость вращения ротора можно изменять, что повышает эффективность работы агрегата. Недостатком роторного рекуператора является необходимость в расходных материалах – фильтрах. Ротор требует периодического обслуживания и работает от электричества.

Рекуперация тепла в системах вентиляции может быть реализована с помощью воды. Тепло от проходящего воздуха передается жидкости. Преимущество этого типа воздухообмена в том, что воздушные потоки не смешиваются, а теплообменники расположены в разных местах. Недостатков у водяных теплообменников много: они потребляют много энергии, требуют дополнительной циркуляции жидкости и имеют низкую эффективность.

Водяной теплообменник

Рекуператоры для крыши.

Используется в основном для подсобных помещений – ангаров, гаражей. Просты в установке и очень эффективны, но имеют высокую стоимость.

Принцип работы крышного воздухообменника

Виды блоков рекуперации тепла

Рекуперация тепла в системе приточной вентиляции явление относительно новое и пока мало распространенное. Существует несколько типов устройств и большой выбор моделей по каждому виду. Приточно-вытяжная вентиляция с подогревом воздуха и рекуперацией выполняет следующие функции:

• Возврат тепловой энергии;
• Экономия топлива;
• Снижение стоимости оборудования;
• Обеспечение экологических норм;
• Сокращение транспортных расходов;
• Снижение стоимости газоочистки;
• Снижение затрат на систему отопления.

Роторный (барабанный)

Теплообменник подходит для местности с суровым климатом. Барабан изготовлен из фольги алюминия. Поступательными движениями тепло переходит от вытягиваемого к подаваемому воздуху:

• Тепло передается подаваемому воздуху;
• Смешивание потоков составляет менее 0,1%;
• Возвращается теплый и увлажненный воздух.

Помещения меньше высыхают. Полезная мощность составляет 92%.

Пластинчатый перекрестный рекуператор

Предназначен для местности с мягкими погодными условиями. Встречные потоки пластинчатого рекуператора разделяются алюминиевой фольгой.

• Тепло передается подаваемому воздуху;
• Формируется конденсат;
• Необходим отвод воды.

Тепло удаляемого воздуха через алюминиевые пластины нагревает подаваемый воздух. На пластинах теплообменника конденсируется влага, которая попадает из помещений.

Во время отогрева КПД теплообменника равна нулю, тепловозврат не происходит. Общая эффективность вентиляционной установки падает. Система возвращает до 95% тепла.

Тепловые трубки

Данный вид производится как герметично запаянная трубка из материала с хорошей тепловой проводимостью. Внутрь заливается фреон. Рекуператор помещается в воздуховод вертикально (допустимо устанавливать под небольшим градусом). Нижний конец помещается в вытяжке, верхний в приточной вентиляции.

Теплый воздух проходит по нижнему воздуховоду по дну трубки. Фреон закипает, пары поступают в верхнюю часть и встречаются с приточным воздухом, забирая тепло от фреона. Конденсат оседает на дно трубки, цикл повторяется. Достоинство: нет движущихся частей. Недостаток: слабая работоспособность, система работает на фреоне.

Устройство с промежуточным теплоносителем

В качестве теплоносителя используется вода или специальный раствор.

• Два теплообменника сообщаются между собой трубопроводами;
• Один из них находится в канале, который вытягивает воздух и получает теплоту;
• Теплота через теплоноситель переходит во второй теплообменник, размещенный в канале приточного воздуха, где происходит нагрев.

Потоки не смешиваются друг с другом, но промежуточный теплоноситель снижает эффективность работы до 50%. Дополнительно КПД можно увеличить насосом. Достоинство промежуточных теплоносителей в том, что теплообменники можно устанавливать на расстоянии друг от друга. Монтаж производится в вертикальном и горизонтальном положении.

Грунтовый теплообменник

Стоимость эксплуатации системы снижается на 5-10%. Если нет грунтового теплообменника, воздух, попадающий в систему рекуперации, проникает непосредственно с улицы. С грунтовым теплообменником на глубине порядка двух метров в земле прокладывается труба. Температура воздуха ниже промерзания грунта остается всегда стабильной в районе +10◦C.

Воздух проходит по трубе в земле и попадает в рекуперацию тепла. Разницу температур компенсировать гораздо проще. ТЭНы включаются реже, экономия тепла становится больше.

Грунтовый теплообменник необходимо делать по проекту. В зависимости от площади дома подбирается система рекуперации, которая определенный объем воздуха забирает с улицы и, проводя через весь грунтовый теплообменник, его разогревает

Важно обратиться к опытному проектировщику. Именно он сможет рассчитать длину и глубину канала

Элементы пластинчатого рекуператора

Основные части рекуперационной системы — вентилятор и основной блок (кассета) с пластинами. Другие элементы:

1. Система отвода конденсата — конденсационная ванна. Устройство необходимо для удаления влаги с пластин, так как она неизбежно приведет к попаданию жидкости в воздушный канал, в котором может образоваться наледь. При большом скоплении жидкости работу приточно-вытяжной системы блокирует водяной затвор конденсатосборника.
2. Перепускной клапан. Его задача — регулирование интенсивности обоих воздушных потоков. В отличие от роторного рекуператора, в этом агрегате и клапане абсолютно отсутствуют подвижные элементы.

Теперь необходимо остановиться на материалах, идущих на производство теплообменников пластинчатого рекуператора. Идеалов нет: все они имеют сильные и слабые стороны.

1. Алюминий или оцинкованная сталь. Модели с этими теплообменниками неизменно пользуются успехом из-за их адекватной цены. Если говорить о недостатках, то главный — невысокий КПД, потому что зимой такие приборы приходится постоянно оттаивать.
2. Пластик. Ему совершенно неведомы проблемы неидеального «союза» воды и металла, поэтому с коэффициентом полезного действия у таких рекуператоров все в порядке. Но непогрешимость их — причина гораздо большей стоимости.
3. Специальная бумага. Эффективность этого оборудования достаточно высока, однако и здесь присутствуют ложки дегтя. Это невозможность их использования в помещениях, где уровень влажности очень высок: в бассейнах, ванных комнатах и т. д. Двойные бумажные кассеты хоть и более действенны, но влаги они боятся точно так же. Впитывание запахов — еще один недостаток материала.

Используют в производстве агрегатов также латунь и чугун. Однако чаще всего пластины делают из нержавеющей стали определенной марки — AISI 316, в состав ее добавляют молибден и никель. Эти компоненты значительно повышают коррозионное сопротивление в агрессивных средах. Чтобы гарантировать большую эффективность приборов, внутрь устанавливают дополнительный теплообменник. Такое усовершенствование позволяет повысить КПД до 85%.

5 Достоинства и недостатки устройства

К недостаткам можно отнести тот факт, что частично загрязненный воздух попадает в приток. Для этого требуется установка дополнительных фильтров, которые будут очищать воздух. Вращение ротора осуществляется за счет электрического двигателя, который потребляет немало электроэнергии. При внутреннем размещении в помещении занимает немало места, и его работа создает определенный шум.

Дополнительным плюсом этого агрегата считается встроенный электрический нагреватель. Воздушный фильтр позволяет внутрь помещения попадать более чистому воздуху, но увеличивает стоимость этого аппарата.

Обзор рекомендуемого оборудования

Серьезное оборудование на года требует тщательного поиска

Мало будет хорошо разбираться в необходимых параметрах, важно еще понимать, на каком производителе остановить свой выбор

Maico (Германия)

На протяжении 90 лет немецкий бренд это безусловный знак качества

Компания уделяет большое внимание разработкам и внедрению инноваций. Результатом стало высокоэффективное, энергосберегающее и надежное вентиляционное оборудование

В первую очередь стоит упоминания серия приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла WS

Вент агрегат с высокоэффективным противоточным рекуператором, коэффициент полезного действия которого составляет до 96 %. Две модели, которые больше всех пользуются спросом у пользователей – это WS 320 KB и WS 470 KB. Надежные ЕС двигатели на шариковых подшипниках продлевают срок службы оборудования. Максимальный производительность установок 320 м3/ч и 470 м3/ч соответственно. Если подбираете сейчас приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла, начните с Maico

В первую очередь стоит упоминания серия приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла WS. Вент агрегат с высокоэффективным противоточным рекуператором, коэффициент полезного действия которого составляет до 96 %. Две модели, которые больше всех пользуются спросом у пользователей – это WS 320 KB и WS 470 KB. Надежные ЕС двигатели на шариковых подшипниках продлевают срок службы оборудования. Максимальный производительность установок 320 м3/ч и 470 м3/ч соответственно. Если подбираете сейчас приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла, начните с Maico.

ВИДЕО: Обзор вентиляционных установок Maico WS ( 150/170/320/470 )

Systemair (Швеция)

Еще один проверенный и надежный производитель Systemair. Сбалансированный воздухообмен, снижение затрат на отопление, качественное исполнение – достойная альтернатива более дорогим устройствам. Высокоэффективный рекуператор, возвращающий до 90 % тепла в некоторых моделях. Присмотритесь к серии SAVE VTC.

Komfovent (Литва)

Надежные вент установки с рекуперацией тепла, которые отвечают европейским стандартам качества. Гарантируют здоровый микроклимат в доме и квартире, при этом экономя средства на энергозатраты. Серия приточно-вытяжных установок Domect просты в эксплуатации, гарантируют качественный воздухообмен.

Заключение

Механизм рекуперации воздуха является простейшим способом согрева помещения. Холодный уличный воздух подвергается предварительному обогреву практически без дополнительных энергозатрат. Разумеется, роторные рекуператоры воздуха при подключении к сети потребляют энергию для своей функции, но она расходуется в целом на обеспечение циркуляции потоков. Тот же пример с пластинчатыми рекуператорами показывает, насколько малоэффективна в работе может быть установка без электропривода. Также энергообеспечение требуется для питания управляющей инфраструктуры, которая обеспечивает работу всего приточно-вентиляционного комплекса. Обычно это минимальные затраты, но в результате они значительно упрощают процесс эксплуатации оборудования.

Источники

• https://stroy-podskazka.ru/rekuperator/o-rotornyh/
• https://climatdoma.net/ustroystva/ustanovki/rotorniy-rekuperator-vozduha.html
• https://remboo.ru/inzhenernye-seti/ventilyatsiya/rekuperator-vozduha-svoimi-rukami.html
• https://dom-i-remont.info/posts/ventiljacija/rotornyj-rekuperator-ustrojstvo-princzip-raboty-plyusy-i-minusy/
• https://v-teplo.ru/rekuperatorov-vozduha-svoimi-rukami.html
• https://dantex.ru/articles/rekuperatory-vozdukha-vidy-i-printsip-raboty/
• https://TopVentilyaciya.ru/ventilyaciya/elementy/rotornyj-rekuperator.html
• https://FB.ru/article/339574/rotornyiy-rekuperator-printsip-rabotyi-ustanovka