Рекуперация тепла в системах вентиляции

Солнечные батареи для дома, сколько стоит солнечная электростанция, что такое сетевой инвертор, как работают солнечные контроллеры – все это “Ваш Солнечный Дом”

Что такое рекуператор и каковы его функции

Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.

Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от  удаляемого воздуха из помещения. Эта функция дополняется условием: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.

В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».

Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.

При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

Резервное электроснабжение|Автономное электроснабжение|Бесплатный монтаж*|Солнечные батареи|Солнечное тепло и ГВС|Тепловые насосы|Ветроустановки|Контроллеры заряда|Инверторы и ББП|Аккумуляторы|Устройства защиты

Мы предлагаем самые оптимальные решения для автономного и резервного электроснабжения загородных домов, дач и производственных объектов. Решения на основе возобновляемых источников энергии, тепловых насосов, энергоэффективных систем отопления

Помощь в выборе Интернет-магазин

Рекуператор: что это такое?

Устройство воздухообменника
Устройство воздухообменника

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором состоит из нескольких частей:

  • устройство для забора воздуха с улицы;
  • устройство для удаления воздуха из помещения на улицу;
  • вентиляция с рекуператором;
  • соединительные каналы;
  • регулировочные диффузоры, контролирующие направление и количество перемещаемого воздуха.

Основным отличием этой системы от обычной вентиляции является рекуператор тепла. Свежий воздух с улицы проходит через теплообменник, где встречается с тёплым воздухом помещения. Потоки не смешиваются, но холодная струя прогревается и попадает в дом уже тёплой. Этот способ обогрева даёт возможность не повышая расходов на отопление добиться оптимальной температуры в помещении.

Устройство устранит запотевание окон и повышенную влажность в помещении
Устройство устранит запотевание окон и повышенную влажность в помещении

Понятия и определения

Что такое рекуперация тепла? Рекуперация тепла или обратное получение тепла — это процесс  теплообмена, при котором тепло забирается от вытягиваемого выбрасываемого воздуха и передается свежему нагнетаемому воздуху, который нагревается. Процесс проходит в рекуперационном теплообменнике таким образом, что выбрасываемый и свежий воздух абсолютно отделены друг от друга, чтобы не произошло их смешивание.

В охлаждаемых помещениях можно использовать рекуперационные теплообменники также обратным способом, то есть для рекуперации холода. При этом подводимому воздуху передается холод от отводимого воздуха.

Важной характеристикой рекуператоров является Коэффициент эффективности рекуперации.
Коэффициент эффективности рекуперации тепла выражает отношение между максимально возможным полученным теплом и теплом, полученным в действительности. Теоретически эффективность может меняться в пределах от 30 до 90 %. Эта характеристика зависит от стоимости, производителя и типа рекуператора.

Рекуператор воздуха для дома – для чего он нужен?

Вентиляционные устройства, которые способствуют движению воздуха и имеющие теплообменник, помогают сохранить комфортную температуру в доме и сберечь здоровье его жителей. Благодаря воздухообменнику в доме не будет скопления углекислого газа, не возникнет сырости и посторонних неприятных запахов.

Установка рекуперационной системы облегчает жизнь аллергикам
Установка рекуперационной системы облегчает жизнь аллергикам

Принудительная вентиляция освобождает воздух в помещении от раздражающей пыли, пыльцы растений и других аллергенов. Ещё одна причина, по которой стоит использовать рекуператор для частного дома – выгодная экономия на отоплении.

Виды, устройство и принцип работы рекуператоров

Какого бы вида он ни был, рекуператор по своей сути – это теплообменник. Это может быть один теплообменник, в котором приточный и вытяжной потоки воздуха обмениваются теплом через тонкие стенки, или два теплообменника. Во втором случае в первом теплообменнике вытяжной воздух отдаёт своё тепло некоторому промежуточному теплоносителю, а во втором теплообменнике этот промежуточный теплоноситель отдаёт своё тепло приточному воздуху.

Выделим основные виды рекуператоров и рассмотрим каждый из них в отдельности:

  • Роторный рекуператор
  • Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
  • Рекуператор с промежуточным теплоносителем
  • Камерный рекуператор
  • Фреоновый рекуператор

Роторный рекуператор

Роторные рекуператоры DANTEX имеют одни из самых высоких показателей эффективности на рынке. Они представляют собой большое колесо (ротор), ось вращения которого совпадает с линиями движения воздуха, а расположена она между потоками таким образом, что половина ротора находится в зоне вытяжного воздуха, а вторая половина – в зоне приточного воздуха.

Ротор не является сплошным и представляет собой набор соединенных между собой пластин. Воздух может свободно проходить между пластинами, в буквальном смысле, сквозь ротор.

Роторный рекуператор

Роторный рекуператор

Медленно вращаясь, некоторая часть ротора сначала контактирует с вытяжным воздухом, который её нагревает. Спустя некоторое время эта часть ротора переходит в зону приточного воздуха, где нагревает его, отдавая накопленное ранее тепло. Сразу после этого она вновь переходит в зону вытяжного воздуха и нагревается. Цикл замыкается.

Во время перехода из зоны вытяжного воздуха в зону приточного и обратно, ротор между пластинами увлекает за собой некоторое количество воздуха, то есть, наблюдается смешивание потоков. Однако на практике смешивание потоков в роторных рекуператорах DANTEX настолько мало, что им обычно пренебрегают (составляет около 5%).

Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор

Ещё один вид рекуператоров, предназначенных для применения в моноблочных приточно-вытяжных установках – это перекрестно-точные рекуператоры на базе пластинчатого теплообменника.

В отличие от роторных, данные аппараты не имеют движущихся частей. Они представляют собой пластинчатый теплообменник, по каналам которого движется приточный и вытяжной потоки воздуха. Эти каналы чередуются. Таким образом, каждый поток вытяжного воздуха через стенки контактирует с двумя потоками приточного воздуха, а каждый поток приточного – с двумя потоками вытяжного.

Приточно-вытяжные установки

Приточно-вытяжные установки с пластинчатым рекуператором

Перекрестно-точные рекуператоры DANTEX спроектированы таким образом, чтобы максимизировать площадь контакта между потоками. Именно этим и объясняется высокая эффективность теплообмена и, как следствие, высокая эффективность рекуперации тепла (до 70%).

Помимо обычных перекрестно-точных, в вентустановках DANTEX также применяются гексагональные рекуператоры. Они представляют собой смесь перекрестно-точного и противоточного теплообменников. Противоточные аппараты имеют более высокую эффективность, поэтому такой симбиоз идёт на пользу, и эффективность рекуперации вырастает до 77%.

Пластинчатые рекуператоры

Гексагональные пластинчатые рекуператоры в приточно-вытяжных установках

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Третий вид рекуператоров – аппараты с промежуточным теплоносителем. Такие установки имеют два ключевых преимущества. Во-первых, они позволяют реализовать принципы рекуперации для раздельных и даже удалённых друг от друга приточных и вытяжных установок. Во-вторых, ими могут быть дополнены существующие системы вентиляции, которые изначально не предполагали рекуперацию тепла.

Итак, рекуператор с промежуточным теплоносителем представляет собой два теплообменника, устанавливаемых, соответственно, в приточной и вытяжной системах вентиляции, которые соединены трубопроводами с теплоносителем.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Зимой вытяжной воздух нагревает теплоноситель. Далее он при помощи насоса перекачивается в теплообменник приточной установки, где отдаёт своё тепло, нагревая приточный воздух. После этого он вновь направляется в теплообменник вытяжной установки.

Расстояние, на которое может перемещаться теплоноситель, практически не ограничено, поэтому вентустановки могут находиться на значительном удалении друг от друга, например, одна в подвале здания, а вторая – на кровле. Не стоит забывать, что увеличение трассы теплоносителя требует установки более мощного насоса, повышает стоимость трубопроводов и их монтажа, а также повышает потери тепла. Таким образом, чрезмерное увеличение трассы ведёт к удорожанию системы и снижению её эффективности. Тем не менее, в рамках здания такие системы достаточно широко распространены и окупают себя.

Камерный рекуператор

В рекуператорах камерного типа роль теплопередающей поверхности играет стенка камеры. При помощи специальной заслонки траектория движения вытяжного воздуха регулируется таким образом, что он проходит через одну половину камеры и нагревает её, а приточный воздух – через другую половину камеры.

Вскоре заслонка поворачивается, и теперь приточный воздух проходит через первую (нагретую) половину камеры, за счёт чего нагревается сам. В свою очередь вытяжной воздух проходит через вторую (остывшую) половину камеры и нагревает её. Далее заслонка возвращается в прежнее положение, и процессы повторяются.

Фреоновый рекуператор

Во фреоновых рекуператорах задействованы сразу два физических явления – смена агрегатного состояния вещества, и тот факт, что жидкость имеет более высокую плотность, нежели пар, вследствие чего жидкость всегда оказывается в нижней части ёмкости. Рассмотрим эти явления более подробно.

Во фреоновом рекуператоре между потоками вытяжного и приточного воздуха расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. Поток вытяжного воздуха всегда должен быть ниже приточного и контактировать с нижней частью трубок. В них накапливается жидкий хладагент, который забирает тепло из вытяжного воздуха, выкипает и поднимается наверх, в зону приточного воздуха. Там он отдаёт своё тепло, конденсируется и опускается вниз.

Фреоновый рекуператор

Фреоновый рекуператор

Основные преимущества систем вентиляции с рекуперацией

Главным преимуществом приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией является экономия энергии. Если вы используете систему вентиляции без рекуперации тепла, то расход электроэнергии на отопление составит от 6 до 10 кВт/ч, в случае же с рекуператором вы будете расходывать в разы меньше — всего 1-2 кВт/ч, ведь входящий свежий воздух уже подогрет и лишнего топить совсем не нужно. Экономия ваших затрат на отопление дома составит внушительные 80%.

Больше экономите энергии — меньше денег тратите и больше оставляете себе. Помимо этого, вы уменьшаете нагрузку на сети, что благоприятно сказывается на природе и экологии. Кстати, в летнее время аналогичным образом вы можете охлаждать горячий уличный воздух и снова будете экономить, только теперь уже на кондиционировании. Сниженное потребление энергии для охлаждения помещений в разы уменьшает ваши затраты и снижает вредные выбросы в атмосферу — одни плюсы!

Если вы только планируете постройку своего собственного загородного дома, то узнайте у ваших знакомых расходы на отопление их дома. Мы уверены, что внушительная сумма за газ или электричество вас удивит и совсем не в лучшую сторону. Не повторяйте обидных ошибок, учитесь на чужом опыте, сэкономьте эти затраты в пять раз — они окупятся уже в первую зиму! Равно как окупится и ваше здоровье, наличие чистого свежего воздуха и полное отсутствие пыли, грибка и плесени.

Пластинчатый рекуператор

Пластинчатый рекуператор состоит из множества параллельно расположенных пластин. Пластины образуют между собой два параллельных канала, по которым проходят потоки воздуха. Через тонкие стенки пластин происходит теплообмен между вытяжным и приточным воздухом. Смешивания потоков вытяжки и притока в пластинчатом рекуператоре не происходит.

В качестве материала пластин в основном применяется алюминий, реже нержавеющая сталь или пластик.

Эффективность (КПД) классического пластинчатого рекуператора перекрестного типа составляет от 50 до 60%. Сейчас появились на рынке высокоэффективные пластинчатые рекуператоры перекрестно-противоточного типа, у которых, за счет увеличения поверхности теплообмена, КПД достигает 80%.

Простота конструкции пластинчатого рекуператора, в которой отсутствуют вращающиеся и двигающиеся части делает их очень надежными в эксплуатации – в них попросту нечему ломаться.

Приточно-вытяжная установка с пластинчатым рекуператором

Преимущества:
  • Высокий КПД (50-80%)
  • Нет перетока вытяжного воздуха в приточный
  • Простота конструкции – высокая надежность
Недостатки:
  • Монтаж только в отапливаемом помещении
  • Нет возврата влаги

Основные типы рекуператоров для частного дома

Пластинчатый воздухообменник

Считается самым функциональным и сравнительно недорогим. Имеет разновидности:

  • алюминиевые, выгодно отличающиеся ценой;
  • пластиковые, имеющие более высокий коэффициент полезного действия по сравнению с металлическими;
  • целлюлозные – самые эффективные, но неустойчивые к повышенной влажности.

Пластинчатые устройства очень неприхотливы в обслуживании, редко выходят из строя и не требуют использования электричества
Пластинчатые устройства очень неприхотливы в обслуживании, редко выходят из строя и не требуют использования электричества

Минусом этого прибора считается обмерзание зимой.

Роторные приборы

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

Устройства отличаются высоким коэффициентом полезного действия и устойчивостью к воздействию влаги
Устройства отличаются высоким коэффициентом полезного действия и устойчивостью к воздействию влаги

Скорость вращения ротора можно менять, что увеличивает производительность прибора. Минусом роторного рекуператора является необходимость применения расходных материалов – фильтров. Ротор нуждается в периодическом обслуживании и работает на электричестве.

Ведущие производители рекуператоров

Производством технического оборудования, предназначенного для систем приточно-вытяжной вентиляции бытового и промышленного назначения, занимаются российские и зарубежные предприятия, специализирующиеся на климатической технике и системах энергосбережения. В нашей стране наиболее востребованными являются модели таких компаний, как:

  • Electrolux, Systemair и Ostberg (Швеция);
  • Remak (Чехия);
  • Royal Clima (Китай);
  • Mitsubishi Electric (Япония);
  • Vaillant и Blauberg (Германия);
  • Ventmachine (Россия).

Рекуператор для квартиры в разрезе

Рекуператор для квартиры в разрезе

Камерный рекуператор

Основу данного рекуператора составляет камера, разделённая заслонкой. Заслонка регулирует движение воздушных потоков с таким расчётом, что тёплый вытяжной воздух нагревает стенки камеры, через которые затем пропускается приточный. Такая система не является изолированной и допускает смешение потоков воздуха, но имеет высокий показатель эффективности — порядка 70–80 %.

Расчет рекуператора

Чтобы правильно подобрать и рассчитать рекуператор, нужно иметь достаточно данных о параметрах потоков, между которыми предстоит теплообмен. Во первых нужно знать какую среду вы удаляете ( есть ли агрессивные вещества, пыль или другие загрязнения и другое). Это поможет определить необходимый тип рекуператора. И конечно же нужно знать теплофизические свойства нагреваемого и охлаждаемого потоков, дабы легко произвести расчеты. И самое главное устанавливают нужную тепературу на входе в рекуператор и на выходе, допустимые аэродинамические потери давления.

Расчет рекуператора происходит в 2 этапа:

расчет оборудования

Надеемся наша статья была вам полезной и вы воспользуетесь изложенной информацией.

Как усовершенствовать рекуператор воздуха для дома

Для повышения КПД можно установить последовательно несколько теплообменников
Для повышения КПД можно установить последовательно несколько теплообменников
Если в одной комнате установить два рекуператора с вентиляторами, можно разделить каналы и улучшить производительностьТочный подбор фильтра обеспечит хорошую очистку при разумной нагрузке вентилятора
Точный подбор фильтра обеспечит хорошую очистку при разумной нагрузке вентилятора

Выбор типа рекуператора

При выборе типа рекуператора следует учитывать несколько факторов:

  • Возможность совмещения приточной и вытяжной установки в одном корпусе
  • Габариты установки
  • Желаемая эффективность
  • Возможность небольших перетечек
  • Цена

В прежние годы большое распространение имели рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Сегодня их всё чаще заменяют роторными. В небольших приточно-вытяжных установках (для квартиры, коттеджа или маленького офиса или магазина) применяются пластинчатые перекрестно-точные рекуператоры. Наконец, на объектах, где перетекание вытяжного воздуха в зону притока не допустимо, предпочтение следует отдавать рекуператорам с промежуточным теплоносителем или фреоновым рекуператорам.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...