Главная / Коммуникации / Вентиляция / Централизованная система вентиляции с функцией рекуперации тепла

Централизованная система вентиляции с функцией рекуперации тепла

По каким параметрам выбирать рекуператор и где его устанавливать, какие помещения подключать к рекуператору – рекомендации специалистов.

В рамках проекта «ДОМ ЗА ГОД» с FORUMHOUSE мы решили ответить на вопросы пользователей портала, касающиеся выбора и установки рекуператоров.

Одна из таких установок будет введена в эксплуатацию на нашей строительной площадке, что и определило тематику настоящей статьи. Вопросы, касающиеся разновидностей вентиляционных систем и критериев, по которым следует выбирать рекуператоры, разберем с помощью производителей – инженеров компании TURKOV.

разновидности вентиляционных систем;
в чем преимущества рекуператора;
по каким параметрам следует выбирать рекуператор;
основные и дополнительные функции рекуператора;
санитарные нормативы по установке и подключению рекуператора.

Итак, почему выбрана приточно-вытяжная система? Для полного понимания вопроса рассмотрим разновидности современных приточно-вытяжных систем.

Вентиляция естественного побуждения – система, в комплект которой входят настенные и оконные приточные клапаны (обеспечивающие доступ свежего воздуха в помещение), а также система вытяжных воздуховодов (удаляющих отработанный воздух из туалетов, ванных комнат и кухонь). Возможность воздухообмена при наличии естественной вентиляции обеспечивается разницей температур внутри и снаружи помещения.

Преимущества подобной системы состоят в ее простоте и дешевизне, к недостаткам можно отнести низкую эффективность и недостаточное качество воздухообмена. Также к минусам относится большая нагрузка на систему отопления и сезонная нестабильность. Например, летом, когда температура внутреннего и наружного воздуха выравнивается, воздухообмен в помещении практически прекращается. Зимой, наоборот, система работает эффективнее, но это требует дополнительных расходов на нагрев воздуха, поступающего с улицы.

Комбинированная вентиляция – система с принудительной вытяжкой и естественным притоком воздуха. Ее недостатки:

Энергоэффективность комбинированной системы еще ниже, чем у естественной вентиляции. Дело в том, что вентиляторы создают стабильный расход отработанного воздуха, а это значительно увеличивает нагрузку на систему отопления.
Низкое качество воздухообмена в доме (вытяжка работает не постоянно, а только в процессе пользования санузлами и кухнями). Даже при постоянной работе вытяжных вентиляторов воздухообмен в помещении не сможет достичь того уровня, который необходим для комфортного проживания.

Преимущества комбинированной системы состоят в ее относительно небольшой стоимости и в отсутствии сезонных проблем с тягой в вытяжном канале. Тем не менее, по уровню воздухообмена и по функционалу комбинированная система сильно не дотягивает до полноценной приточно-вытяжной вентиляции.

Классическая принудительная вентиляция обеспечивает циркуляцию воздушных потоков в заданных режимах и объемах. Данная система оснащается приточными и вытяжными воздуховодами, а также специализированным вентиляционным оборудованием, способным круглый год поддерживать стабильный воздухообмен в помещении. У таких систем есть один большой минус: они очень энергозатратны при использовании в зимний период. Объясняется это тем, что холодный воздушный поток с улицы необходимо постоянно нагревать до комфортной комнатной температуры.

Принудительная вентиляция с рекуператором является самой совершенной системой, способной обеспечивать циркуляцию воздушных потоков в заданных режимах и объёмах. Ее эксплуатация связана с минимальными энергозатратами. Ведь поток с улицы вначале подогревается рекуператором (за счет тепла, которое содержится в вытяжном воздухе), а затем происходит дополнительный догрев воздуха до комфортной для человека температуры. Во многих развитых странах подобное техническое решение уже стало строительным стандартом, закрепленным на законодательном уровне.

Учитывая растущие требования к комфорту жилых помещений, любой новый дом целесообразно оснащать не просто стандартными вентиляционными каналами, а многофункциональной и экономичной системой принудительной вентиляции. Система на основе рекуператора обеспечивает приток чистого воздуха с комфортной температурой и одновременно удаляет отработанные воздушные массы за пределы помещения. Одновременно от вытяжного потока производится отбор и передача тепла (а иногда и влаги) приточному потоку.

Во-первых, в отличие от классической вентиляции, рекуператор позволяет значительно экономить на эксплуатации оборудования. Во-вторых, стоимость рекуператора совсем ненамного превышает стоимость классического вентиляционного оборудования. В-третьих, во время работы рекуператора 80% тепла вытяжного воздуха возвращается обратно приточному, что значительно сокращает затраты на его обогрев.

В жаркие летние дни теплообмен происходит в обратном направлении, что позволяет экономить еще и на кондиционировании. Одновременно с передачей тепла в теплообменнике происходит передача влаги из вытяжного воздуха приточному. В физике есть такое понятие, как «точка росы». Это момент, когда относительная влажность воздуха достигает 100% и влага переходит из газового состояния в жидкое (конденсат). Конденсат проявляется на поверхности рекуператора, и чем ниже температура на улице, тем больше вероятность образования конденсата на рекуператоре. Так как энтальпийный рекуператор позволяет передавать влагу из вытяжного воздуха приточному, то «точка росы» смещается в зону очень низких температур. Рекуператор позволяет поддерживать более высокую относительную влажность приточного воздуха (в сравнении с классической вентиляцией), а также значительно повышает морозоустойчивость и убирает необходимость в отводе конденсата.

Наличие вышеперечисленных функций полностью объясняет выбор подобной приточно-вытяжной установки.

Представляем функциональную схему установки.

Где:
• М1 и М2 – приточный и вытяжной вентиляторы;
• D (1, 2, 3) – датчики температуры;
• К (1, 2, 3) – теплообменники;
• F (1, 2) – воздушные фильтры.

Первое, на что требуется обратить внимание, выбирая модель приточно-вытяжного рекуператора, это на формулировки, которые использует производитель или продавец оборудования. Часто мы слышим следующее: «КПД до 99%», «эффективность до 100%» «эксплуатация до -50ºС» – все эти фразы – не более чем проявление маркетинговой стратегии с одновременной попыткой ввести покупателя в заблуждение. Как показал опыт эксплуатации рекуператоров в российском климате, металлические рекуператоры стабильно работают при понижении температуры до -10ºС. Дальше начинается процесс снижения КПД из-за обмерзания рекуператора. Чтобы этого не происходило, многие производители используют дополнительные источники нагрева (электрический преднагрев).

Второе, на что нужно обратить внимание, это на толщину корпуса оборудования, на материал, из которого изготовлен каркас корпуса и на наличие мостиков холода в корпусе. Опять возвращаемся к опыту использования: рассмотрим особенности корпуса толщиной 30мм. Данный корпус не выдерживает понижения уличной температуры до -5ºС и его необходимо изолировать дополнительно. Если корпус выполнен из алюминиевого каркаса, то дополнительная изоляция также станет его неотъемлемой частью. Ведь алюминий – это один большой мостик холода, «раскинувшийся» по всему периметру корпуса.

Третье: одна из частых ошибок при выборе рекуператора состоит в том, что покупатель не учитывает свободный напор вентиляторов. Он видит только волшебную цифру – 500 м³ и цену – 50 тыс. руб., а о том, что вентилятор имеет напор – 0 Па при 500 м³ покупатель узнает только после окончания ремонта дома, то есть во время эксплуатации уже установленного оборудования.

Четвертый критерий выбора заключается в наличии автоматики и в возможности подключения к ней опциональных компонентов. Автоматика позволяет значительно снизить эксплуатационные издержки и добиться максимального комфорта при работе оборудования.

Что касается производительности: основным расчетным параметром является объем воздуха, который должен поступать в помещение в течение одного часа. В соответствии с санитарными нормативами этот объем должен быть равен 60 м³ на одного взрослого человека или один крат в час от общей кубатуры обслуживаемых помещений (гостиная, кухня, спальни). При выборе рекуператора нужно смотреть не только на производительность установки, но и на напор вентиляторов, которые прокачивают вашу вентиляционную сеть по дому.

Рассчитывая и выбирая установку, для получения более точной информации, придется читать профильную литературу и форумы, обзванивать производителей и поставщиков оборудования (тема очень обширная). Всегда лучше обратится к специалистам. А тем людям, которых этот совет не останавливает, все равно рекомендуется подтвердить правильность выбора у производителя или дистрибьютора оборудования.

Тем не менее, есть несколько рекомендаций, которые помогут застройщику выбрать модель рекуператора, опираясь на свои собственные представления о комфорте и практичности.

Нельзя сказать, что какой-то рекуператор хуже или лучше, у каждого типа рекуператоров есть свои сильные стороны и сферы применения. КПД роторного и пластинчатого рекуператора абсолютно одинаков, так как КПД зависит от двух параметров: от площади теплообменной поверхности рекуператора и от направления воздушного потока в рекуператоре.

Конструкция роторного рекуператора допускает частичное смешивание приточного и вытяжного потоков, так как изолятором воздушных потоков в нем является щетка. Щетка с мелкой щетиной , сама по себе, является плохим изолятором между воздушными потоками, а небольшой дисбаланс в системе приводит к еще большему перетоку отработанного воздуха в приточный канал. Также слабым звеном в роторном рекуператоре является двигатель, и ремень который крутит ротор: дополнительные движущие детали снижают общую надежность оборудования, а также повышают энергозатраты на рекуперацию. Роторный рекуператор допускается устанавливать только в одном положении, что также снижает возможность его применения в домашних условиях. Основными объектами для применения роторных рекуператоров являются торговые центры, гипермаркеты и другие общественные здания с большой площадью, где переток воздуха – только на пользу собственникам здания.

Представляем схему работы роторного рекуператора.

Пластинчатые рекуператоры, в отличие от роторных устройств, не столь массивны, но при этом просты в установке и надежны в эксплуатации. Среди пластинчатых рекуператоров особого внимания заслуживает оборудование мембранного типа. Специальная полимерная мембрана, встроенная в рекуператор, возвращает влагу из вытяжного воздуха в приточный. Одновременно она препятствует образованию конденсата, а также формированию наледи внутри устройства (во время его эксплуатации при низких температурах).

На базе пластинчатых рекуператоров можно построить многоступенчатую рекуперацию, которая позволяет избежать прямого контакта самого холодного воздушного потока (поступающего с улицы) с самым теплым (поступающим из дома). А в связке с энтальпийным рекуператором такая технология позволяет уйти от обмерзания рекуператора. Плавное понижение температуры вытяжного воздуха и плавное повышение температуры приточного воздуха внутри рекуператора делают устройство стойким даже к температурам крайнего севера. Как показывает практика, подобное оборудование успешно работает в самых суровых климатических условиях, например, Якутске.

В пластинчатых теплообменниках используется разный материал. Пластиковые и металлические теплообменники – обмерзают. В мембранных теплообменниках используется тонкая пленка, которая пропускает только влагу. Теплообменников в такой установке сразу два либо три – в зависимости от модели.

КПД является одной из основных характеристик рекуператора, и на его величину, перед покупкой установки, следует обращать особое внимание.

Важно выбрать для своего дома рекуператор, обладающий чувствительной и надежной автоматикой. Ведь нет ничего хуже, чем оборудование, которое постоянно задействовано в работе и с завидной регулярностью требует к себе внимания. Современная автоматика рекуператоров открывает перед пользователями дополнительные возможности:

раздельная настройка приточного и вытяжного вентилятора;
управление кондиционером;
управление увлажнителем;
автоматизация и диспетчеризация.

А конструктивные особенности позволяют оснастить устройство дополнительными опциями и системами:

система автоматической регулировки мощности вентиляторов – VAV-система (поддержание постоянного расхода воздуха);
система автоматической регулировки расхода воздуха по датчику CO2 (регулирует напор воздушного потока в зависимости от содержания углекислого газа в вытяжном канале);
таймер с несколькими событиями в день;
водяные или электрические нагревателя воздуха;
дополнительные воздушные заслонки;

Сюда же можно отнести систему улучшенной фильтрации.

При выборе оборудования нужно рассматривать приточно-вытяжную установку, как климатический комплекс, который будет поддерживать расход воздуха, а также температуру и влажность (при необходимости) в заданном режиме. Установка дополнительных нагревателей, охладителей, VAV клапанов, увлажнителей или осушителей уже сегодня становится жизненной необходимостью.

Если сам рекуператор не может поддерживать нужную температуру приточного воздуха, то устройство следует дооснастить нагревателем соответствующей мощности. В среднем, если расчетная температура в канале не опускается ниже +14. +15°С, то нагреватель можно не устанавливать. Мое же мнение, таково: лучше не включать нагреватель, если он не нужен, чем, когда нужен – нечего будет включать.

Вышеперечисленные системы и устройства позволяют свести к минимуму участие человека в управлении системой и улучшить качество микроклимата в доме. Современная климатическая система способна постоянно контролировать работоспособность всех узлов опционального оборудования и при необходимости предупреждать пользователя о проблемах в работе системы и об изменении микроклимата в помещении. При использовании VAV системы значительно снижаются расходы на эксплуатацию установки путем временного и/или частичного отключения отдельных помещений от вентиляционной системы.

В настоящее время существуют модели рекуператоров, которые способны подключаться к индивидуальным системам «Умный дом», используя протоколы ModBus или KNX. Подобные устройства идеально подойдут для ценителей продвинутого и современного функционала.

Выбирая рекуператор, важно обратить внимание на уровень шума, который он создает в процессе эксплуатации. Этот показатель зависит от материала, из которого изготовлен корпус устройства, от толщины корпуса, от мощности вентиляторов и от других параметров.

По типу установки рекуператоры бывают подвесными (монтируются на потолок) и напольными (устанавливаются на ровную горизонтальную поверхность или вешаются на стену). Выходы под вентканалы могут быть как с двух сторон («сквозная» компоновка) так и с одной стороны («вертикальная» компоновка). Какой рекуператор нужен именно вам – это зависит от конкретных параметров вашей вентиляционной системы и от того, где именно будет монтироваться приточно-вытяжное оборудование.

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.

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.

Если в вентиляционную систему встроен рекуператор, то вытяжными каналами рекомендуется оснащать помещения общего пользования (коридоры, прихожие и т. д.), а также технические помещения. При этом подачу свежего воздуха следует осуществлять в жилые комнаты: спальни, кабинеты, залы и т. д.

Вентилировать требуется все помещения, относящееся к жилым. Коридоры, прихожие и технические помещения вентилируются косвенно или небольшими порциями.

Что касается кухонь и ванных комнат: эти помещения следует комплектовать отдельными вытяжками, которые утилизируют отработанный воздух в общедомовые вентиляционные каналы (в квартирах) или наружу (в частных домах).

Тем не менее, бывают ситуации, при которых подключение ванных комнат к вентиляционной системе с рекуператором допускается (обращаем внимание, что речь идет именно о комнатах, а не о вытяжках, расположенных в этих комнатах). Но из-за холодного российского климата при таком подключении требуется соблюсти достаточно много нюансов, что далеко не всегда представляется возможным. В любом случае с вопросом о возможности подобного подключения требуется обращаться к профильным специалистам. Самостоятельно подключать ванные комнаты к рекуператору настоятельно не рекомендуется.

Напоследок – практическая рекомендация, касающаяся обустройства воздуховодов.

Забор воздуха следует делать с той стороны, откуда ветра меньше дуют (так пыли меньше попадать будет).

Работы по установке и обслуживанию рекуператора следует производить в соответствии с требованиями производителя. К выполнению монтажных работ целесообразно привлекать специалистов, ознакомленных со всеми нюансами эксплуатации подобного оборудования.

Поступление свежего воздуха в холодный период времени приводит к необходимости его нагрева для обеспечения правильного микроклимата помещений. Для минимизации затрат электроэнергии может быть использована приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла.

Понимание принципов ее работы позволит максимально эффективно уменьшить теплопотери с сохранением достаточного объема замещаемого воздуха.

В осенне-весенний период при вентиляции помещений серьезной проблемой является большая разность температур поступающего и находящегося внутри воздуха. Холодный поток устремляется вниз и создает неблагоприятный микроклимат в жилых домах, офисах и на производстве или недопустимый вертикальный градиент температуры в складе.

Распространенным решением проблемы является интеграция в приточную вентиляцию калорифера, с помощью которого происходит нагрев потока. Такая система требует затрат электроэнергии, в то время как значительный объем выходящего наружу теплого воздуха ведет к существенным потерям тепла.

Если каналы притока и отвода воздуха расположены рядом, то можно частично передать тепло выходящего потока входящему. Это позволит уменьшить потребление электроэнергии калорифером или вовсе отказаться от него. Устройство для обеспечения теплообмена между разнотемпературными потоками газов называется рекуператором.

В теплое время года, когда температура наружного воздуха значительно превышает комнатную, можно использовать рекуператор для охлаждения входящего потока.

Внутреннее устройство систем приточно-вытяжной вентиляции с интегрированным рекуператором достаточно простое, поэтому возможна их самостоятельная поэлементная покупка и установка. В том случае если сборка или самостоятельный монтаж вызывает сложности можно приобрести готовые решения в виде типовых моноблочных или индивидуальных сборных конструкций под заказ.

Корпус с тепло- и шумоизоляцией выполняют как правило из листовой стали. В случае стенового монтажа он должен выдерживать давление, которое возникает при запенивании щелей вокруг блока, а также не допускать вибрацию от работы вентиляторов.

В случае распределенного забора и притока воздуха по различным помещениям к корпусу присоединяют систему воздуховодов. Ее оснащают клапанами и заслонками для распределения потоков.

При отсутствии воздуховодов на приточное отверстие со стороны помещения устанавливают решетку или диффузор для распределения потока воздуха. На приточное отверстие со стороны улицы монтируют воздухозаборную решетку наружного типа во избежание попадания в систему вентиляции птиц, крупных насекомых и сора.

Движение воздуха обеспечивают два вентилятора осевого или центробежного типов действия. При наличии рекуператора естественная циркуляция воздуха в достаточном объеме невозможна по причине создаваемого этим узлом аэродинамического сопротивления.

Наличие рекуператора предполагает установку фильтров мелкой очистки на входе обоих потоков. Это необходимо для уменьшения интенсивности засорения пылью и жировыми отложениями тонких каналов теплообменника. В противном случае для полноценного функционирования системы придется увеличить частоту проведения профилактических работ.

Один или несколько рекуператоров занимают основной объем приточно-вытяжного устройства. Их монтируют по центру конструкции.

В случае типичных для территории сильных морозов и недостаточного КПД рекуператора для нагрева наружного воздуха можно дополнительно установить калорифер. Также по необходимости монтируют увлажнитель, ионизатор и другие устройства для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Современные модели предусматривают наличие электронного блока управления. Сложные модификации имеют функции программирования режимов работы в зависимости от физических параметров воздушной среды. Внешние панели имеют привлекательный вид, благодаря чему хорошо могут быть вписаны в любой интерьер помещения.

Охлаждение поступающего из помещения воздуха создает предпосылки для разгрузки влаги и образования конденсата. В случае высокой скорости потока большая его часть не успевает скапливаться в рекуператоре и выходит наружу. При медленном движении воздуха значительная часть воды остается внутри устройства. Поэтому необходимо обеспечить сбор влаги и вывод ее за пределы корпуса приточно-вытяжной системы.

Вывод влаги производят в закрытую емкость. Ее размещают только внутри помещения во избежание перемерзания каналов оттока при минусовых температурах. Алгоритма надежного расчета объема получаемой воды при использовании систем с рекуператором нет, поэтому его определяют экспериментальным путем.

Повторное использование конденсата для увлажнения воздуха нежелательно, так как вода впитывает многие загрязнители, такие как человеческий пот, запахи и т.д.

Значительно уменьшить объем конденсата и избежать связанных с его появлением проблем можно организовав отдельную вытяжную систему из ванной комнаты и кухни. Именно в этих помещениях воздух имеет наибольшую влажность. При наличии нескольких вытяжных систем воздухообмен между технической и жилой зоной необходимо ограничить с помощью установки обратных клапанов.

В случае охлаждения выходящего потока воздуха до отрицательных температур внутри рекуператора происходит переход конденсата в наледь, что вызывает сокращение живого сечения потока и, как следствие, – уменьшение объема или полное прекращения вентиляции.

Для периодического или разового размораживания рекуператора устанавливают байпас – обходной канал для движения приточного воздуха. При пропуске потока в обход устройства происходит прекращение теплоотдачи, нагрев теплообменника и переход наледи в жидкое состояние. Вода стекает в емкость сбора конденсата или происходит ее испарение наружу.

При прохождении потока через байпас отсутствует нагрев приточного воздуха посредством рекуператора. Поэтому при активации данного режима необходимо автоматическое включение калорифера.

Существует несколько конструктивно различающихся вариантов реализации теплообмена между холодным и нагретым воздушными потоками. Каждый из них имеет свои отличительные особенности, которые определяют основное предназначение для каждого типа рекуператора.

В основе конструкции пластинчатого рекуператора лежат тонкостенные панели, соединенные поочередно таким образом, чтобы чередовать пропуск между ними разнотемпературных потоков под углом 90 градусов. Одной из модификаций такой модели является устройство с оребренными каналами для прохода воздуха. Оно обладает более высоким коэффициентом теплообмена.

Теплообменные панели могут быть выполнены из различного материала:

медь, латунь и сплавы на основе алюминия обладают хорошей теплопроводностью и не подвержены ржавчине;
пластмасса из полимерного гидрофобного материала с высоким коэффициентом теплопроводности обладают малым весом;
гигроскопическая целлюлоза позволяет проникать конденсату через пластину и попадать обратно в помещение.

Недостатком является возможность образования конденсата при низких температурах. По причине небольшого расстояния между пластинами влага или наледь существенно увеличивают аэродинамическое сопротивление. В случае обмерзания необходимо перекрытие входящего потока воздуха для отогрева пластин.

Преимущества пластинчатых рекуператоров следующие:

низкая стоимость;
долгий срок службы;
длительный период между профилактическим обслуживанием и простота его проведения;
небольшие габариты и масса.

Такой тип рекуператора наиболее распространен для жилых и офисных помещений. Также его используют и в некоторых технологических процессах, например для оптимизации сгорания топлива при работе печей.

Принцип действия роторного рекуператора основан на вращении теплообменника, внутри которого расположены слои гофрированного металла, обладающего высокой теплоемкостью. В результате взаимодействия с выходящим потоком происходит нагрев сектора барабана, который впоследствии отдает тепло поступающему воздуху.

Преимущество роторных рекуператоров следующие:

достаточно высокий КПД по сравнению с конкурирующими типами;
возврат большого количества влаги, которая в виде конденсата остается на барабане и испаряется при контакте с поступающим сухим воздухом.

Этот тип рекуператора реже используют для жилых зданий при поквартирной или коттеджной вентиляции. Часто его применяют в крупных котельных для возврата тепла к печам или для обширных помещений промышленного или торгово-развлекательного назначения.

Однако у этого типа устройств есть существенные недостатки:

относительно сложная конструкция с наличием подвижных частей, включающая электромотор, барабан и ременной привод, что требует постоянного обслуживания;
повышенный уровень шума.

Иногда для устройств такого типа можно встретить термин «регенеративный теплообменник», что более правильно чем «рекуператор». Дело в том, что незначительная часть выходящего воздуха попадает обратно по причине неплотного прилегания барабана к корпусу конструкции.

Это накладывает дополнительные ограничения на возможность использования устройств такого типа. Например, в качестве теплоносителя нельзя использовать загрязненный воздух от печей отопления.

Рекуператор трубчатого типа состоит из расположенных в утепленном кожухе системы тонкостенных трубок небольшого диаметра, по которым происходит приток наружного воздуха. По кожуху производят вывод теплой воздушной массы из помещения, которая обогревает входящий поток.

Основные преимущества трубчатых рекуператоров следующие:

высокий КПД, благодаря противоточному принципу движения теплоносителя и поступающего воздуха;
простота конструкции и отсутствие подвижных частей обеспечивает низкий уровень шума и редко возникающую необходимость в обслуживании;
долгий срок службы;
наименьшее сечение среди всех типов устройств рекуперации.

Трубки для устройства такого типа используют или легкосплавные металлические или, что реже, – полимерные. Эти материалы не гигроскопичны, поэтому при значительной разнице температур потоков возможно образовании интенсивного конденсата в кожухе, что требует конструктивного решения по его удалению. Еще одним недостатком является то, что металлическая начинка обладает значительным весом, несмотря на небольшие габариты.

Простота конструкции трубчатого рекуператора делает этот тип устройств популярным для самостоятельного изготовления. В качестве внешнего кожуха обычно используют пластиковые трубы для воздуховодов, утепленные пенополиуретановой скорлупой.

Иногда приточный и вытяжной воздуховоды расположены на некотором расстоянии друг от друга. Такая ситуация может возникнуть по причине технологических особенностей здания или санитарных требований по надежному разделению воздушных потоков.

В этом случае используют промежуточный теплоноситель, циркулирующий между воздуховодами по изолированному трубопроводу. В качестве среды для передачи тепловой энергии используют воду или водно-гликолевый раствор, циркуляцию которого обеспечивают работой насоса.

В том случае, если есть возможность использовать другой тип рекуператора, то лучше не применять систему с промежуточным теплоносителем, так как она обладает следующими существенными недостатками:

низкий КПД по сравнению с другими типами устройств, поэтому для небольших помещений с малым расходом воздуха такие устройства не применяют;
значительный объем и вес всей системы;
необходимость дополнительного электрического насоса для циркуляции жидкости;
повышенный шум от работы насоса.

Существует модификация этой системы, когда вместо принудительной циркуляции теплообменной жидкости используют среду с низкой точкой кипения, например фреон. В этом случае движение по контуру возможно естественным образом, но только в том случае если приточный воздуховод расположен над вытяжным.

Такая система не требует дополнительных затрат электроэнергии, но работает на обогрев только при значительном перепаде температур. Кроме того, необходима точная настройка точки изменения агрегатного состояния теплообменной жидкости, которая может быть реализована методом создания нужного давления или определенного химического состава.

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

Т_п – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
Т_н – температура наружного воздуха;
Т_в – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше. В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Т_в – Т_н)

где Р (м 3 /час) – расход воздуха.

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Принцип работы роторного и пластинчатого рекуператора:

Замер КПД рекуператора пластинчатого типа:

Бытовые и промышленные системы вентиляции с интегрированным рекуператором доказали свою энергетическую эффективность по сохранению тепла внутри помещений. Сейчас существует множество предложений по продаже и установке таких устройств как в виде готовых и опробованных моделей, так и по индивидуальному заказу. Провести расчет необходимых параметров и выполнить монтаж можно самостоятельно.

13 Апр 2019 admin 18