Пластинчатый рекуператор воздуха


Как устроен пластинчатый рекуператор, и как его можно сделать самостоятельно?

Чтобы частично снизить затраты на отопление зимой и кондиционирование летом, могут использоваться рекуператоры. Это приточно-вытяжные приборы, в которых воздух может частично подогреваться без использования дополнительной энергии (теплой воды, электронагревателей). Такие вентиляционные приборы набирают популярность в Европе, где коммунальные услуги обходятся дороже, и экономить нужно более вдумчиво.

Конструктивно рекуператоры делятся на несколько видов, в зависимости от исполнения теплообменника. Ниже мы рассмотрим строение и прочие нюансы использования моделей пластинчатого типа.

Что такое пластинчатый рекуператор: устройство

Конструктивно это прямоугольная или квадратная коробка (корпус) с 4 патрубками, к которым подводятся воздуховоды. 2 патрубка расположены на 1 торце корпуса, еще 2 — на противоположном. С каждой стороны один патрубок предназначен для приточного воздуха, второй — для воздуховода от вытяжки.

Корпуса делаются из алюминия или оцинкованной стали.

Внутри корпуса стоит блок кубической формы, собранный из большого количества (несколько десятков) тонких (толщиной до нескольких миллиметров) пластин. Между ними сделаны зазоры (щели) по 2-4 мм. Пластины могут выполняться из разных материалов — сталь, целлюлоза или пластик. Этот блок — теплообменник, который и будет передавать тепло между потоками свежего и отработанного воздуха.

Зазоры расположены поочередно перпендикулярно друг другу. Половина зазоров «направлена» к патрубкам притока, вторая половина — к патрубкам вытяжного воздуховода. Таким образом воздух через них проходит, не перемешиваясь.

Расположение теплообменника и проходящих сквозь него потоков проще всего понять по фото ниже.

Схематическое изображение

Также в корпусе есть отверстия для слива конденсата (который в таких рекуператорах выделяется стабильно) и для разморозки.

Дополнительно некоторые приборы могут иметь:

  1. Фильтр на притоке.
  2. Вентиляторы (и на притоке, и на вытяжке).
  3. Нагреватель (на притоке) — чтобы дополнительно подогревать воздух с улицы.

Принцип работы

Принцип работы таких установок выглядит следующим образом. По одному из воздуховодов подается свежий воздух (с улицы, холодный зимой), по другому — удаляется воздух из помещения (нагретый до комфортной для человека температуры).

Теплый воздух, проходя через пластинчатый теплообменник (через зазоры между пластинами), отдает ему свое тепло. За счет него нагревается холодный воздух, который идет по другой половине зазоров, в другую сторону. Такой процесс называют рекуперацией.

Открытый корпус

Как результат — воздушный поток частично нагревается, но на это не тратится энергия обогревателей (то есть нагрев происходит бесплатно).

Виды по материалу пластин

Характеристики и эффективность прибора во многом зависят от того, из чего сделаны пластины его теплообменника. Это могут быть:

  1. Алюминий или оцинкованная сталь. Металлические теплообменники стоят дешево, но быстро обмерзают. За счет этого их КПД меньше, чем у аналогов. Вдобавок из-за обмерзания для них требуется регулярный отогрев.
  2. Целлюлоза (специальная бумага). Имеют сравнительно более высокий КПД, но не подходят для помещений с повышенной влажностью (бассейны, сауны, автомойки, а также производственные помещения с влажным воздухом). Под воздействием конденсата бумага, из которой изготовлены пластины, быстро приходит в негодность.
  3. Пластик. Имеют высокий КПД (выше, чем у стальных), не боятся обмерзания, как целлюлозные. Из минусов — более высокая стоимость, по сравнению с двумя другими вариантами.

Виды по направлению воздушных потоков

Важный нюанс — устройство теплообменника может исполняться несколькими способами. Отличие заключается в «маршруте» воздушных потоков. По этой характеристике пластинчатые рекуператоры делятся на 3 вида:

  1. Прямоточный: оба потока воздуха движутся через теплообменник в одном направлении.
  2. Противоточный: оба потока воздуха движутся через теплообменник в противоположных (навстречу друг другу) направлениях.
  3. Перекрестноточный (перекрестный): потоки в теплообменнике пересекаются крест-накрест. Такое устройство является самым простым, и за счет этого — распространенным.

Назначение и область применения

Основная задача рекуператора — снижение расходов на поддержание нужной температуры внутри помещения. Зимой такие установки частично подогревают воздух, идущий с улицы, летом — частично его охлаждают.

Пример использования пластинчатого рекуператора в системе вентиляции

Могут использоваться как в качестве основного вентиляционного устройства для притока-вытяжки, так и в качестве дополнительного. В качестве основного их можно использовать для небольших построек (к примеру — для частного дома). В качестве дополнительных — можно применять для построек любого масштаба и назначения (от складов до торговых центров).

По факту на территории РФ и стран бывшего СССР такая техника применяется только для нежилых помещений — торговых центров, складов, промышленных объектов, различных заведений, зданий государственных служб, и так далее.

Плюсы и минусы пластинчатых рекуператоров

Достоинства:

  • сравнительно простой монтаж и обслуживание;
  • долговечность: в рекуператоре нет движущихся частей и электроники (канальные вентиляторы и автоматика подключаются отдельно) — что продлевает срок службы прибора;
  • конструкция пластинчатых рекуператоров любого вида — простая по сравнению с другими видами рекуператоров (настолько, что его реально собрать своими руками);
  • простота в ремонте (за счет простой конструкции).

Основные минусы моделей с пластиковыми и металлическими теплообменниками:

  • образование конденсата при работе;
  • обмерзание (из-за образующегося конденсата), из-за которого обязательно нужно предусматривать возможность отогрева;
  • КПД — 40-60%, что сравнительно маленький показатель (если ставить внутрь корпуса дополнительные теплообменники, то может повышаться до 85-90%);
  • из-за остановок в работе на время оттаивания уменьшается КПД.

Минусы моделей с целлюлозными пластинами:

  • невозможность применения в помещениях с влажным воздухом;
  • невозможность ремонта теплообменника — испорченные блоки нужно только заменять (что повышает стоимость обслуживания);
  • возможность легко повредить пластины (при монтаже, ремонте, обслуживании);
  • впитывание запахов, которые могут затем «возвращаться» помещение.

Характеристики и расчет

Из основных характеристик, которые влияют на расчет, можно выделить:

  1. Материал теплообменника (рассматривался выше).
  2. Количество пластин и размер теплообменного блока (чем больше размер и чем больше пластин — тем выше будет КПД).
  3. Длительность пребывания воздушного потока внутри теплообменника (чем дольше — тем больше КПД).
  4. Мощность воздушных потоков.
  5. Размеры (как самого корпуса, так и диаметры патрубков).

Кто производит и сколько стоит такое оборудование?

На территории бывшего СССР можно встретить приборы таких марок:

  1. Вентс.
  2. Ровен.
  3. 2vv.
  4. Korf.
  5. Luftmeer.
  6. Remak.
  7. Shuft.

Приведем примерную стоимость некоторых моделей:

  1. Вентс, размер корпуса 400х200 мм, перекрестное прохождение потоков. Материал корпуса — оцинковка, материал пластин — алюминий. Стоимость — около 18 000 рублей (один из самых дешевых вариантов такой техники).
  2. Luftmeer, такие же характеристики. Стоимость — около 27 000.
  3. Shuft, такие же характеристики. Стоимость — около 19 000.
  4. Remak, такие же характеристики. Стоимость — около 30 000.
  5. Korf, размер корпуса 500х300 мм, в остальном такие же характеристики. Стоимость — около 32 000.
  6. Вентс, размер корпуса 1000х500 мм, в остальном такие же характеристики. Стоимость — около 74 000.

Создание самодельного пластинчатого рекуператора с 3 блоками (видео)

Как сделать пластинчатый рекуператор своими руками?

Поскольку расценки на подобное оборудование начинаются от 300-400$, а само устройство — сравнительно простое, его можно сделать самостоятельно.

Сначала надо рассчитать и найти материал. Список нужных элементов:

  1. Лист оцинкованной стали, толщиной 0.5-1.5 мм, общей площадью около 4 м² — для создания пластин. Для удобства работы можно брать отдельные листы прямоугольной или квадратной формы, площадью около 1 «квадрата».
  2. Рулон технической пробки, толщина слоя 2 мм — в качестве прокладки, для создания зазоров. Вместо пробки можно взять пластик, оргстекло или деревянные рейки.
  3. Любой утеплитель — фольгированная минеральная вата или пенопласт, толщиной около 5 см. Удобнее и безопаснее работать будет с пенопластом.
  4. Металлические уголки.
  5. Любой листовой металл / лист МДФ / листовой пластик — для корпуса.
  6. Силиконовый герметик, клей.
  7. Пластиковые фланцы, 4 штуки — для крепления подведенных воздуховодов. Диаметр их должен быть таким же, как диаметр вентиляционных каналов, которые будут подводиться.
  8. 1 трубка небольшого диаметра — для отвода конденсата.
  9. Болгарка.
  10. Крепежи.

Пошагово этапы работы рассмотрим ниже.

Сначала создается самодельный теплообменник:

  1. Нарезается около 70 квадратных листов, сторона — 20-30 см. Обязательный нюанс: все пластины должны быть одинакового размера, ровными, без заусенцев и погнутостей. Для этого удобнее всего разрезать листы заготовок на несколько штук, сложить их стопкой и резать так.
  2. Нарезаются прокладки — тонкие полоски длиной в сторону пластины. Их понадобится более 200 штук.
  3. Берется пластина, и на одну ее сторону приклеивается 3 полоски: 2 по двум противоположным краям и 1 по центру (параллельно остальным).
  4. Берется вторая пластина, на любую ее сторону точно так же приклеиваются 3 полоски.
  5. Вторая пластина поворачивается относительно первой так, чтобы прокладки на них располагались перпендикулярно друг другу.
  6. Прокладки второй пластины промазываются клеем и прижимаются к свободной стороне первой пластины.
  7. Берется третья пластина, на любую ее сторону приклеиваются 3 полоски.
  8. Третья пластина поворачивается, как первая (по расположению полосок), и клеится сверху второй.

У нас получились 3 пластины, склеенные друг с другом с одинаковым зазором друг между другом. Поскольку зазор создается за счет тонких полосок — между этими полосками остается свободное пространство — именно через него и будет проходить воздух.

Поскольку отверстия между 1 и 2 пластиной «смотрят» в одну сторону, а зазоры между 2 и 3 — в другую (перпендикулярную первой), воздушные потоки будут проходить по разным воздуховодам, не перемешиваясь.

Дальше по такому же принципу (каждая следующая пластина «поворачивается» на 90° относительно предыдущей) пластины собираются друг на друга в полный блок.

Собранный пластинчатый теплообменник

Чтобы пластины надежнее скрепились между собой, на время высыхания сверху получившегося блока можно уложить какой-нибудь груз. После этого готовая кассета дополнительно скрепляется уголками.

Затем собирается корпус:

  1. Из материала, который вы выбрали для корпуса, делается квадратный ящик. Высота и длина корпуса должна равняться диагонали блока, ширина корпуса — равняться высоте блока.
  2. Ящик изнутри утепляется.
  3. Все стыки и зазоры промазываются герметиком — чтобы создать полную герметичность конструкции.
  4. На 2 стенках друг напротив друга вырезаются по 2 отверстия (для подвода воздуховодов).
  5. Крепятся пластиковые фланцы — для подводящих воздуховодов.

Почти собранный самодельный рекуператор

Далее — кассету помещают внутрь коробки:

  1. В нижней части коробки, по центру, вырезают отверстие небольшого диаметра — для отвода конденсата.
  2. Внутрь корпуса укладывается блок пластин. Ставить его надо вертикально — чтобы конденсат собирался внизу, и мог удаляться через отвод.
  3. Отмечается место расположения блока, после чего блок достается.
  4. По отметкам крепятся уголки — они будут играть роль направляющих, чтобы плотно фиксировать кассету внутри корпуса и по необходимости — доставать ее.
  5. Проверяется герметичность между кассетой и стенками корпуса. Если где-то есть зазор — в этих местах нужно добавить утеплителя.

Самодельный рекуператор готов — теперь устройство можно подключать к системе вентиляции.

ventihome.ru

Пластинчатый рекуператор и его принцип работы, разновидности и преимущества

Энергоэффективная система вентиляции в холодное время года – достаточно актуальный вопрос. Сведение к минимуму потерь тепла, которое постоянно выбрасывается из помещения, позволит не только уменьшить сумму коммунальных счетов, но и снизить нагрузку на обогревающий помещение прибор.

Помочь в этом могут пластинчатые рекуператоры – устройства, возвращающие часть тепловой энергии из отработанного воздуха.

Простой способ беречь тепло

Обогрев помещения в холодное время года при помощи современного кондиционера позволяет сохранять комфортный микроклимат в помещении. Платой за комфорт становятся счета за электричество, размер которых в зависимости от температуры воздуха на улице может ощутимо меняться.

При помощи сравнительно небольших затрат можно создать энергоэффективную вентиляционную систему, заметно снизив расходы на электричество.

Реализовать это позволит пластинчатый рекуператор, причём неважно, приобретенный в магазине или изготовленный своими руками. Это устройство встраивается в приточно-вытяжные пути вентиляции, помогая снизить к минимуму «обогрев улицы».

Учитывая, что в отдельно взятые дни разница температур помещения и улицы может достигать отметки в пятьдесят градусов по Цельсию, становится понятна важность устранения упомянутого эффекта. Тем более, что схем и готовых устройств для этого предлагается огромное количество.

Принцип рекуперации воздуха

Чтобы понять достоинства и плюсы от использования рекуперационных теплообменников, сначала необходимо разобраться в самой сути их работы. В дословном переводе с латинского рекуперацией называют «возврат использованного, потраченного».

Именно эффект возврата энергии используется в климатических устройствах данной конструкции. Проходящие сквозь блок воздушные потоки обмениваются между собой тепловой энергией, позволяя впоследствии кондиционеру поддерживать комфортную температуру, затрачивая меньше энергии. В особо холодные дни это позволяет заметно сэкономить на обогреве помещения.

Рекомендуем ознакомиться:  Осушитель воздуха адсорбционный

Пример: температура воздуха на улице достигла отметки в минус 20 Со. Для комфортного самочувствия жителей кондиционер должен создать в помещении температуру хотя бы на уровне + 25 Со. Разницу температур подсчитать несложно – 45 градусов по Цельсию. Конечно, какая-то часть воздуха нагреется благодаря теплоемкости стен, мебели, теплообмену между приходящим и выводимым потоками. Но все равно кондиционеру потребуется значительное количество энергии для поддержания комфорта.

Пластинчатый и любой другой рекуператор выбранной конструкции позволяет вывести точку соприкосновения холодного и теплого воздуха за пределы помещения. Устройство проводит активный теплообмен между ними, позволяя привходящему потоку свежего воздуха достичь более комфортного значения температуры, нежели изначальное.

Зимой теплый отработанный воздух частично согревает привходящие холодные потоки, а летом – немного охлаждает их. Это помогает не только снизить энергозатраты от использования кондиционера, но и повысить стабильность сохранения выбранных климатических условий.

Рекуператоры – часть принудительной системы вентиляции

Пластинчатый рекуператор воздуха, как и любое другое устройство данного типа, является лишь частью принудительной системы вентиляции. Ожидать более-менее заметного улучшения микроклимата в доме при использовании только лишь рекуператора не стоит. Совмещая его с естественной приточно-вытяжной системой воздухообмена, добиться сколько-нибудь заметного эффекта довольно сложно. Для эффективного теплообмена между потоками они должны постоянно двигаться сквозь устройство.

По этой же причине установка рекуперационной системы считается эффективной и экономически оправданной в доме не всегда. Прежде чем выбирать или изготавливать своими руками рекуператор, рекомендуется подсчитать:

  1. Расход энергоносителей до модернизации вентиляции.
  2. Приблизительный срок эксплуатации системы после модернизации.
  3. Стоимость приобретения и монтажа необходимых блоков.
  4. Размер затрат на ежегодное обслуживание системы.

Случаи, когда вышеупомянутые затраты неспособны полностью перекрыть расход на использование системы вентиляции в виде «как есть», – не такая редкость, как может показаться. Особенно, когда речь идет о заводских устройствах. Самодельные рекуператоры часто помогают немного снизить расход теплоносителя, да и себестоимость их невысока.

Монтаж системы рекуперации необходим, только когда она действительно покажется достаточно эффектной на основании расчетов. Во всех остальных случаях современные кондиционеры отлично справляются с подержанием заданных климатических условий.

Современные виды рекуператоров

Разновидности предлагаемых на рынке рекуператоров могут вызвать некоторые сложности в выборе у неискушенного пользователя. Огромное разнообразие представлено наименованиями моделей с разнящейся рабочей площадью устройств и объемом производимого теплообмена. Конструктивно они делятся на следующие типы:

  1. Рекуператоры с пластинчатыми или мембранными теплообменниками.
  2. Роторные устройства.
  3. Водяные рекуператоры.
  4. Крышные рекуператоры.
  5. Трубчатые теплообменники.
  6. Камерные устройства.
  7. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.

Самыми распространёнными, благодаря удачному сочетанию стоимости и эффективности, стали пластинчатый и роторный рекуператоры. В первом случае теплообмен происходит внутри специальной камеры, в которую сводятся приточные и вытяжные каналы вентиляции.

Камера разделяется множеством пластин на два несвязанных между собой воздушных канала, по каждому из которых движется свой поток. Перегородка или мембрана между ними изготавливается из материала, не препятствующего теплообмену. Благодаря этому, между холодным и теплым воздухом происходит активный обмен тепловой энергией, помогающий снизить затраты на обогрев или охлаждение помещения.

Роторные устройства имеют аналогичный принцип работы с той лишь разницей, что вместо пластинчатой камеры в нем используется вращающийся барабан. Теплообмен происходит благодаря поочерёдному прохождению приточно-вытяжных потоков сквозь рекуператор.

Теплый воздух нагревает энергоемкие пластины, затем ротор проворачивается, и холодный газ вбирает с них энергию. Наличие подвижных частей и громоздкость – основные недостатки данного подвида устройств. Но на противоположной чаше весов находится один из лучших показателей КПД среди рекуперационных конструкций.

Кондиционер против рекуператора – что лучше

Очень частым заблуждением становится выбор между кондиционером или хорошим рекуператором для вентиляционной системы. Главная ошибка потребителя кроется в том, что непосредственная рабочая задача у рекуператора совершенно другая.

Устройство позволяет только проводить теплообмен между воздушными потоками, помогая экономить на поддержании температуры, а не «задавать» предпочтительный градус Цельсия. Если снаружи приходит горячий воздух и в помещении он тоже нагрет, неважно, как быстро будут проходить сквозь устройство потоки газа. Аналогичная ситуация будет наблюдаться и во время холодов.

Использование рекуператора вместо кондиционера может быть частично оправдано в холодное время года, и только в случае если имеется альтернативный источник тепла.

Печное или автоматное отопление действительно можно проводить более экономно, если установить рекуперационную систему вентиляции. Но в этом случае, ни о какой точности контроля микроклимата речи не идет. Да и экономическая целесообразность такого выбора в трети всех случаев, как правило, сомнительна.

topventilyaciya.ru

Рекуператор воздуха: пластинчатый, роторный

Содержание статьи:

  1. Рекуператор — необходимое устройство для вентиляции помещений
  2. Виды рекуператоров
  3. Пластинчатый рекуператор
  4. Сделано с умом
  5. Мастерим рекуператор самостоятельно
  6. Трубчатый рекуператор
  7. Применение рекуператоров

Рекуператор — необходимое устройство для вентиляции помещений

   Человек ежесуточно потребляет 15000 литров воздуха. В помещении, где находятся люди, воздух рекомендуется обновлять каждые два часа. Это задача вентиляции. Рекуператор заставляет выходящий воздух нагревать или охлаждать воздушный поток, который заводится в помещение.

   Устройства такие просты, рекуператор своими руками может сделать человек, имеющий элементарные навыки в обработке металлов и дерева.Свежий, чистый, тёплый (прохладный) воздух, экономия электрической или тепловой энергии –круглый год.

Рекуператор воздуха — Фото 01

   До недавнего времени такие устройства в быту практически не использовались. Эра пластиковых окон и дверей сделала жилые и рабочие помещения практически герметичными. Система приточно-вытяжной вентиляции стала обязательной, а рекуператор стал показателем не столько технической продвинутости, сколько заботой о собственном здоровье и финансах.

Виды рекуператоров

   Принцип работы рекуператора или теплообменника конструктивно реализуется в нескольких видах.

  • Пластинчатый или радиаторный.
  • Роторный.
  • Жидкостный.
  • С использованием эффекта Пельтье.

Пластинчатый рекуператор — Фото 02

Роторный рекуператор — Фото 03

   Наиболее технологичен и дешёв пластинчатый: почти все рекуператоры воздуха для дома используют такой вид. Остальные в быту не применяются из-за сложного устройства и, соответственно, высокой стоимости. Но самый высокий КПД у роторного устройства — 85%.

Пластинчатый рекуператор

   Основной недостаток такой установки – обмерзание пластин зимой. До недавнего времени борьба со льдом сводилась к включению байпаса, который разделял потоки и направлял тёплый воздух из помещения на оттаивание пластин. Естественно, приточный рекуператор в это время энергию не сберегает.

Устройство пластинчатого рекуператора — Фото 04

   Производителям удалось решить эту проблему, заменив металлические или пластиковые пластины теплообменника на кассеты, где используется гигроскопичная целлюлоза. Она впитывает влагу из тёплого воздуха и отдаёт её холодному.

   Можно попробовать изготовить рекуператор своими руками с бумажными пластинами или трубками. Но такие целлюлозные кассеты нельзя применять в помещениях с высокой влажностью. Применение двойной кассеты позволяет поднять КПД рекуператора до 90%.

   Обычно установка рекуператора производится в систему приточно-вытяжной вентиляции.

Принцип действия пластинчатого рекуператора — Фото 05

Сделано с умом

   Задумка сделать пластинчатый рекуператор воздуха своими руками начинается с вопросов: какого размера он должен быть и как рассчитать КПД. Формулы для расчёта довольно сложны, поэтому рекуператор характеризуется объёмом воздуха, который он способен пропустить за 1 час.

   Для того чтобы обеспечить КПД 50-60% площадь пластин должна составлять около 3,5 м2. Производительность – 150 м3/час.

   Если разделить этот объём на высоту помещений, то мы узнаем площадь комнат, в которых наш рекуператор будет без устали менять воздух. В нашем случае это 62 м2. Как уже упоминалось, нормы требуют, чтобы воздух менялся каждые 2 часа. За это время приточный рекуператор с указанной площадью пластин теплообменника заменить воздушный объём на площади 124 м2.

Мастерим рекуператор самостоятельно

   Для того чтобы сделать рекуператор воздуха своими руками нам необходимо следующее.

  1. Тонкий листовой металл от 0,5 мм до 1 мм или алюминий 2 мм: плоский или профилированный: 4 м2.
  2. Листовая пробка (оргстекло, пластик) толщиной 2 или 4 мм.
  3. Жесть, фанера или ДСП для корпуса.
  4. Минеральная вата или другой эффективный утеплитель.
  5. Переходники под вентиляционные трубы диаметром 150 мм.
  6. Герметик (только нейтральный).
  7. Крепёж (в зависимости от материала корпуса).

Схема действия рекуператора — Фото 06

   Принимаем, что установка рекуператора будет производиться в существующую систему вентиляции. Главная и единственная ответственная часть нашего устройства – теплообменник. Это набор пластин с расстоянием между ними 4 мм (2 полоски технической пробки).

   Если самая нижняя пара пластин просматривается насквозь, то следующая пара, лежащая сверху, повёрнута на 90° и не просматривается. Схемой теплообмена рекуператор своими руками ничем не отличается от промышленного.

Пластины для рекуператора — Фото 07

   Пластины должны быть ровными, размером 200 х 300 мм или 300 х300 мм. Резать металл надо так, чтобы края не имели заусениц и не изогнулись. Количество пластин ограничиваем высотой пакета пластин: максимальная высота набора – 300 мм. Основа теплообменника– лист ДСП или металла,4 угловые стойки по высоте теплообменника с верхней обвязкой и верхняя панель из любого материала.

   Для придания нашей конструкции жёсткости дистанционные полоски закрепляем герметиком: не только по краям, но и по центру пластин. Изготавливаем короб для теплообменника и рекуператор своими руками почти готов.

   Утепляем короб, прорезаем 4 отверстия, устанавливаем патрубки под гибкие воздуховоды диаметром 150 мм. Таким образом обеспечиваем вход-выход для вытяжки и вход-выход для приточного воздуха.

Короб для теплообменника — Фото 08

   В центре короба закрепляем теплообменник, устраиваем перегородки так, чтобы приток и вытяжка пересекались только внутри теплообменника.

   Важно знать, что внутри короба, на пластинах теплообменника, будет появляться конденсат. Ему надо обеспечит естественный сток. Подобным образом устроены все рекуператоры воздуха для дома, квартиры или хозяйственного помещения.

Теплообменник — Фото 09

   Встраиваем рекуператор в принудительную систему вентиляции. И только теперь возможно определение КПД изготовленного устройства. Для этого необходимо иметь следующие данные:

  • температуру приточного воздушного потока на входе, t1;
  • температуру приточного воздушного потока на выходе из рекуператора, t2;
  • температуру вытяжного воздуха на входе в рекуператор,t3.

Формула для расчёта КПД (%) = [(t2 – t1) / (t3 – t1)]·100.

Трубчатый рекуператор

   Подобным образом устроен и трубчатый приточный рекуператор: корпусом ему служит пластиковый воздуховод с боковыми отводами. Понадобятся тонкостенные алюминиевые трубки диаметром 10 мм. Длина – 40-50 см.

   Трубки открытыми торцами герметично крепятся на двух круглых пластинах, которые плотно вставляются в воздуховод.

Трубчатый рекуператор — Фото 10

   Внутри трубок проходит воздух на вытяжку. Через два боковых отвода подаётся и поступает внутрь помещения приточный воздух. Он проходит между трубками, где и нагревается.

   Такой рекуператор своими руками сделать немного сложнее, но он занимает меньше места и более эстетичен. В торец воздуховода и в отвод можно вставить вентиляторы.

   В этом случае получаем приточно-вытяжную вентиляционную систему с встроенным рекуператором. Её можно использовать в гараже или квартире. Для этого надо пробить соответствующее отверстие в стене.

   Мощность такой установки – около 100 м³ воздуха в час.

Применение рекуператоров в частном доме

   Эффект от применения таких устройств существенно повышается, если установка рекуператора совмещена с воздуховодом, проложенным под землёй. Воздух в нём зимой будет нагреваться естественным теплом земли, а летом – охлаждаться.

Применение рекуператоров в помещении — Фото 11

   В результате теплообмена свежий воздух может нагреться до 14 – 16 °C. Эта схема используется при индивидуальном строительстве: рекуператор воздуха своими руками надо будет сделать под конкретные условия, и в этом случае подогревать его в самые большие морозы не придётся.

thewalls.ru

Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип действия +схемы

В процессе вентилирования из помещения утилизируется не только отработанный воздух, но и часть тепловой энергии. Зимой это приводит к увеличению счетов на энергоресурсы.

Сократить неоправданные расходы, не в ущерб воздухообмену, позволит рекуперация тепла в системах вентиляции централизованного и локального типа. Для регенерации тепловой энергии используются разные виды теплообменников – рекуператоры.

В статье подробно описаны модели агрегатов, их конструктивные особенности, принципы работы, достоинства и недостатки. Изложенная информация поможет в выборе оптимального варианта для обустройства вентиляционной системы.

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 (+)

Целесообразность рекуператора в вентиляции

Говорить о целесообразности обустройства рекуперативной вентиляции можно, оценив эффективность системы и сопоставив ее достоинства с недостатками.

От отработанного вытягиваемого наружу воздуха забирается часть тепла и передается нагнетаемым свежим струям, направленным вовнутрь помещения. Это позволяет снизить теплопотери до 70% (+)

Необходимость использования рекуперации тепла наиболее актуальна в зданиях с принудительным выводом воздуха. Как правило, это малоинерционные строения, возведенные с использованием инновационных теплоизоляционных технологий (дома из сэндвич-панелей, газосиликатных плит, пеноблоков).

В таких постройках стены плохо аккумулируют тепло, а естественный воздухообмен малоэффективен.

Однако проблемы с циркуляцией воздуха характерны и для «традиционных» построек из кирпича и бетона. Наличие герметичных тепло-звукоизолирующих ПВХ-окон блокирует циркуляцию с естественным побуждением – приток свежего воздуха останавливается, а тяга в вентканале опрокидывается или стремится к нулю.

Решение проблемы «евроокон» – организация принудительной вентиляции. Система восстанавливает воздухообмен, но при этом теплопотери увеличиваются до 60%. И здесь уже не обойтись без тепловой рекуперации.

Эффективность обменного процесса выражается в процентах и показывает количество затраченного тепла от вытяжного воздуха на обогрев свежей «приточки»

Показатель КПД вентиляционной рекуперации тепла:

  • 0% – открытое окно – теплый воздух удаляется в атмосферу, а холодный попадает вовнутрь, понижая температуру в помещение;
  • 100% – приточный воздух разогревается до температуры «отработки» – технически реализовать невозможно;
  • 30-90% – допустимый параметр, хорошей считается рекуперация с эффективностью 60% и более, КПД свыше 80% – отличный теплообмен.

Эффективность системы зависит от типа рекуператора, габаритов помещения и расхода воздуха. В любом случае, использование рекуперационной вентиляции даже с КПД в 30% выгоднее, чем ее отсутствие. Кроме существенной экономии на энергоресурсы, «регенерация» тепла улучшает общий микроклимат в помещении.

Недостатки использования теплообменника:

  1. Энергозависимость. Покупка климатического оборудования оправдана, если потребление электроэнергии будет значительно меньше, чем ее экономия после установки рекуператора.
  2. Выпадение конденсата. Из-за разности температур на стенках теплообменника может конденсироваться влага. Зимой есть вероятность обледенения, что чревато стремительным снижением КПД или выходом рекуператора из строя.
  3. Шумная работа. Некоторые модели в процессе эксплуатации издают гул. Если днем этот недостаток не особо ощутим, то ночью шум доставляет дискомфорт. Рекуператоры с улучшенной изоляцией работают тихо.

Высокие первоначальные инвестиции часто становятся главным аргументом против энергоэффективной вентиляции.

Целесообразно вкладывать деньги в ту систему, которая окупиться в течение 5-8 лет. Надо учесть, что для обслуживания комплекса придется нести дополнительные расходы, например, периодическая замена вентиляторов

Особенности разных видов теплообменников

Конструкция рекуператора определяет схему движения теплоносителя, эффективность вентиляционной системы, класс энергопотребления и стоимость оборудования. Применяется пять вариантов теплообменников: пластинчатый, роторный, тепловые трубки, камерные устройства и модели с промежуточным теплоносителем.

Пластинчатый рекуператор – простота конструкции

Основа теплообменника – герметичная камера с множеством параллельных воздуховодов. Каналы разделены перегородками – теплопроводящими пластинами, изготовленными из стали или алюминия.

Волнообразные пластины (60-70 штук) сгруппированы в одном блоке так, чтобы образованные каналы располагались перекрестно друг к другу – созданная турбулентность улучшает теплообмен (+)

Потоки газов движутся навстречу друг друга, пересекаются в кассете рекуператора, но не перемешиваются. Тепловой обмен осуществляется за счет единовременного охлаждения и нагрева пластинок с разных сторон.

Достоинства перекрестного теплообменника:

  • простота монтажа и настройки оборудования;
  • исключение контакта воздушных масс;
  • доступная стоимость и компактные габариты;
  • отсутствие трущихся и подвижных деталей.

Показатель эффективности варьируется в диапазоне 40-70%.

Основной недостаток пластинчатой модели – оседание конденсата в вытяжном канале и образование наледи зимой. Для размораживания агрегата входящая струя перенаправляется в обход теплообменника, а теплый выходящий поток растапливает лед на пластинах.

В режиме «разморозки» экономия энергии не происходит, для подогрева поступающего воздуха применяются калориферы мощностью до 5 кВт. Усредненное значение КПД падает на 20% (+)

Возможны два пути решения проблемы:

  1. Предварительный подогрев поступающего воздухопотока до температуры, при которой образование наледи исключено.
  2. Рекуператор с пластинами из гигроскопической целлюлозы. Материал впитывает влагу из отработанных воздушных масс и передает ее вновь поступающим потокам.

При выборе перекрестного теплообменника следует учесть эксплуатационные особенности пластин.

Их характеристики зависят от материала изготовления:

  1. Алюминиевая фольга – доступная стоимость, но ограниченная производительность зимой. Кроме того, не рекомендовано для жилых помещений из-за просушивания воздуха. Модификации с алюминиевой «начинкой» – оптимальный вариант для бань и бассейнов.
  2. Пластиковые перегородки – по цене аналогичны металлическим изделиям, но отличаются улучшенной эффективностью работы.
  3. Целлюлозный теплообменник – препятствуют обмерзанию и поддерживают нормальное влагосодержание внутри помещения.

Гигроцеллюлозный рекуператор наиболее экономичен и оптимален для вентиляции жилых построек.

Роторный рекуператор – высокая эффективность системы

Теплообменник представлен в виде цилиндра, заполненного прослойками гофрированного металла. По мере вращения барабанной установки в каждый отсек поочередно поступают теплые или холодные струи воздуха.

Конструкция роторного рекуператора: вал вращения и два воздушных канала. Один участок ротора нагревается «отработкой», барабан прокручивается и тепло перенаправляется холодным массам, сосредоточенным в соседнем канале (+)

КПД теплообмена определяется скоростью вращения ротора, эффективность работы можно регулировать.

Аргументы «за» роторный рекуператор:

  • возврат тепла до 65-90%;
  • экономичность расхода электроэнергии;
  • частичное возмещение влаги – можно обойтись без увлажнителя;
  • период окупаемости – до 4-х лет.

Несмотря на высокую эффективность, теплообменник барабанного типа не стал лидером среди аналогичных установок.

Минусы вентиляционной системы:

  1. Подмес загрязненного воздуха в приток. Через микроканалы поочередно циркулируют вытяжные и приточные массы, поэтому около 3-8% «отработки» возвращаются обратно. Барабан часто передает запах исходящего воздуха.
  2. Сложность конструкции. Вращающиеся части ротора нуждаются в регулярном обслуживании и периодической замене. Движущиеся элементы во время работы издают шум и вибрацию.
  3. Высокая стоимость. Цена на роторные модели выше, чем на пластинчатые изделия. Это обусловлено использованием сложной механики в конструкции барабанного теплообменника.
  4. Большие размеры. Монтаж осуществляется в просторной венткамере.

Из-за громоздкости роторные установки используются преимущественно на промышленных предприятиях.

Для минимизации смешивания воздухопотоков роторные рекуператоры дополняются промежуточными секторами – здесь микроканалы продуваются свежим воздухом, который поступает обратно в вытяжку. Минус схемы – снижение КПД (+)

Связанные теплообменники – гликолевая модель

Рекуперационную установку с промежуточным теплоносителем из-за конструктивных особенностей часто называют связанными теплообменниками или глеколевым агрегатом. Это одна из самых гибких систем теплоутилизации. Один теплообменник врезается в приточный канал, а второй – в вытяжку.

В схеме обвязки присутствуют: циркуляционный насос, расширительный бак, воздушный клапан, контроллер, температурный датчик, предохранительный клапан, индикатор давления (+)

Принцип работы. Гликолиевый состав циркулирует между теплообменниками. Температура теплоносителя возрастает благодаря разогретому удаляемому потоку, а затем тепловая энергия передается свежему воздуху. Замкнутая система исключает смешивание встречных воздушных масс.

Особенности работы теплообменников с теплоносителем:

  • КПД – 45-55%;
  • регулировка эффективности с помощью насоса – выбирается скорость движения антифриза;
  • возможность размещения приточно-вытяжных воздуховодов удаленно друг от друга (до 800 м);
  • монтаж рекуператора осуществляется вертикально или горизонтально;
  • в сильный мороз поверхность вытяжного теплообменника обмерзает – появляется лед; использование антифриза позволяет эксплуатировать рекуператор, не прибегая к разморозке;
  • срок окупаемости системы – до 2-х лет;
  • допустима комбинация 1 вытяжки и нескольких притоков или наоборот.

Объем удаляемого и поступаемого воздуха должен быть приблизительно равным. Такие рекуператоры обычно используются, если приток токсичен или сильно загрязнен, когда смешивание потоков недопустимо.

Камерный узел – универсальность применения

Конструктивно, камерный теплообменник – закрытый короб, разделенный внутри движущейся заслонкой. Открывающаяся перегородка определяет схему работы рекуператора.

Отток проходит вдоль одного канала, а приток поступает во вторую камеру. В теплообменнике теплые массы нагревают стенки первого отсека. Через время заслонка передвигается и воздухопоток изменяет направление

В результате – приток движется вдоль теплых стенок первого воздуховода, а «отработка» нагревает поверхность второй камеры. В определенный момент перегородка становится обратно и цикл повторяется.

Преимущества камерного теплообменного узла:

  • КПД – 80-90%;
  • в тандеме с качественной теплоизоляцией расходы на отопление сводятся к минимуму;
  • простота монтажа – помощь специалистов понадобится при выборе параметров вентустановки;
  • сохранение уровня влажности;
  • исключено обмерзание системы.

Камерный рекуператор – отличный вариант для регионов, где в течение года длительный период наблюдается существенный дисбаланс между температурой внутри помещения и на улице.

К недостаткам узла регенерации тепла относятся:

  • необходимость регулярного техобслуживания подвижных элементов;
  • встречные воздушные струи частично смешиваются – запахи и примеси могут поступать обратно в здание.

Для сокращения подмеса система комплектуется фильтрующим элементом. Воздух становится чище, но эффективность рекуператора падает.

Тепловые трубки – закрытая система теплообмена

Рекуператор состоит из множества медных или алюминиевых трубок, заполненных легкоиспаряющимся веществом, например, фреоном. Принцип функционирования трубчатого теплообменника базируется на физических процессах – изменении состояния вещества при нагревании.

Термотрубка размещается вертикально – нижний конец теплообменника в вытяжном канале, а верх – в приточном воздуховоде. Исходящие потоки огибают конец трубки – фреон нагревается, вскипает и выпаривается (+)

Газ поднимается и отдает тепловую энергию притоку, после чего фреон конденсируется и стекает вниз рекуператора. Термический цикл повторяется по кругу.

Технико-эксплуатационные характеристики трубчатого теплообменника:

  • эффективность устройства – до 65%;
  • бесшумность работы благодаря отсутствию движущихся элементов;
  • простота конструкции и неприхотливость в обслуживании;
  • компактность –  небольшие габариты и незначительный вес;
  • энегронезависимость – теплоноситель циркулирует естественным путем;

Веское преимущество состоит в том, что воздушные потоки притока и обратки не перемешиваются.

Слабые стороны тепловых трубок:

  • высокий уровень КПД достигается при узком температурном диапазоне – при резком перегреве весь фреон испаряется, а при недостаточном нагреве интенсивность парообразования замедляется;
  • невысокая прочность трубок – изменение формы или разгерметизация снижает работоспособность оборудования.

Трубчатые рекуператоры применяются в частном строительстве, в административных, офисных зданиях и небольших промышленных площадях.

Способы организации рекуперативной вентиляции

Рекуперация обустраивается одним из способов: централизованно и децентрализовано. В первом случае через теплообменник проходят вентиляционные потоки со всего помещения, во втором – с одной комнаты.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжная установка

Централизованная система обустраивается на этапе строительства или капитальной модернизации вентсистемы.

Подбирается принудительная приточно-вытяжная установка (ПВУ) с вмонтированным рекуператором. Основной критерий выбора – общая производительность комплекса из расчета на весь объем воздуха в сооружении (+)

ПВУ с рекуператором обеспечивает достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздухопотоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Комплексные приточно-вытяжные установки моноблочного типа укомплектованы:

  • вентиляторами – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй, насыщенных углекислым газом;
  • нагревателями – предварительный подогрев притока;
  • фильтрами – задерживают пыль и микрочастицы;
  • рекуператором – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых ПВУ расширен таймером отсрочки работы, регулятором мощности, датчиками уровня влажности и тд.

Корпус моноблочных моделей покрыт шумопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень тихой. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты исполнения вентустановок

Хорошо зарекомендовали себя рекуперационные моноблочные ПВУ производства: «Вентс» (Украина), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме

Для восстановления циркуляции воздушных масс в эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с рекуперацией тепла.

Они врезаются в фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшение приточной вентиляции в доме.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

  • КПД – 60-96%;
  • невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
  • доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
  • простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, установить стеновой клапан можно самостоятельно.

Популярные производители локальных рекуператоров: Prana (Украина), O.Erre (Италия), Blizzard (Германия), Вентс (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды

Выводы и полезное видео по теме

Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:

Принцип функционирования централизованного рекуператора, расчет КПД:

Устройство и порядок работы децентрализованного теплообменника на примере стенового клапана Prana:

Через вентсистему из помещения уходит порядка 25-35% тепла. Для сокращения потерь и эффективной теплоутилизации используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет задействовать энергию отработанных масс для нагрева поступающего воздуха.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе разных вентиляционных рекуператоров? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к публикации, делитесь опытом эксплуатации таких установок. Форма для связи находится в нижнем блоке.

sovet-ingenera.com


Смотрите также