Слово «рекуперация» происходит от латинского слова “recuperation”, что в переводе означает возвращение, получение. В широком смысле данный термин нужно понимать так: в каждом технологическом процессе расходуются материалы или энергия. Рекуперация позволяет вернуть часть энергии для использования в том же процессе.
Рекуперация воздуха – это процесс отбора тепла от удаляемого воздуха и передача энергии воздуху нагнетаемому. Технологически процесс рекуперации осуществляется с использованием кондиционеров с рекуперационнымтеплообменником или систем приточно-вытяжной вентиляции. Теплообменник предназначен для того, чтобы входящий и исходящий потоки воздуха не смешивались между собой, а только обменивались тепловой энергией. Понятное дело, что используя системы рекуперации воздуха, воздух, находящийся в помещении можно не только нагревать, но и охлаждать – все зависит от направления теплового процесса. При этом тепло входящему воздуху нужно не отдавать, а наоборот, забирать у него. Важной характеристикой системы рекуперации является так называемый коэффициент эффективности, который математически выражается отношением реального полученного количества тепла к максимально возможной энергии. Данный коэффициент может варьироваться в широких пределах – от 30 до 90 процентов.
Существуют такие пять типов рекуператов: пластинчатые, роторные, с промежуточным теплоносителем, камерные рекуператоры, тепловые трубы. Пластинчатые рекуператоры состоят из ряда пластин, с обеих сторон которых проходит удаляемый и проточный воздух. Преимущество пластинчатых рекуператоров – высокая эффективность, 50-80% и небольшая цена. Недостатком таких рекуператоров является то, что на их пластинах может образоваться конденсат, а в зимнее время года наледь.
В роторных рекуператорах обмен тепла происходит с помощью специального ротора, который находится между входящим и исходящим потоками воздуха. Данная система является открытой, поэтому есть очень большой риск того, что грязь и запахи передадутся от удаляемого воздуха нагнетаемому. Эффективность таких рекуператоров достигает 90%.
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем устроены так: теплоноситель (вода или водно-гликолевый раствор) движется от одного теплоносителя к другому, забирая тепло у исходящего воздуха и передавая его входящему потоку. Эффективность таких устройств невысока – 45-60%.
В камерных рекуператорах процесс теплообмена регулируется заслонкой в камере. Исходящий поток воздуха нагревает одну из частей камеры, а уже от стенок камеры получает тепло входящий воздух. Эффективность таких рекуператоров 70-80%.
Пятый вид рекуператоров – это «тепловые трубы». Основной частью такой системы являются трубки, в которых находится фреон. Удаляемый воздух нагревает фреон, который испаряется. Приточный воздух, проходя вдоль трубок, заставляет фреон конденсироваться – таким образом, происходит охлаждение воздушного потока.

В преддверии холодов актуальным становится вопрос сохранения тепла. Наряду с такими стандартными мерами, как утепление периметра дома, существуют и более технологичные, а главное - менее дорогие методики. Одна из них - рекуперация тепла.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКУПЕРАТОРА

Насколько хорошо теллообменное устройство справляется со своей задачей, можно понять по такому показателю, как коэффициент эффективности рекуперации. Это значение является отношением между предельно возможным количеством тепла, которое допустимо передать приточному воздуху, и тем, которое получено в действительности. В зависимости от аппарата коэффициент колеблется от 30 до 95%.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Благодаря рекуперации сокращается количество тепловой энергии, необходимое для обогрева жилья. А значит снижаются и затраты на выработку этой энергии. Можно сэкономить и на работе кондиционера летом. Однако прежде чем приточно-вытяжная установка (ПВУ) на основе рекуперации начнёт работать и окупаться, она потребует определённых вложений, которые могут оказаться весьма ощутимыми.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Рекуперация тепловой энергии представляет собой теплообменный процесс, при котором поступающий в помещение холодный воздух нагревается за счёт удаляемого тёплого. Аналогично происходит рекуперация охлаждения: тёплые приточные воздушные массы передают тепло выводимому наружу отработанному воздуху и таким образом охлаждаются. Для организации передачи тепла используются специальные устройства - рекуператоры. По сути, это теплообменники, через которые проходят приточные и вытяжные воздушные потоки, не смешиваясь друге другом.

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ

ФУНКЦИОНАЛ ТЕПЛООБМЕННИКА может быть более широким, чем просто охлаждение или нагревание воздуха. Современные устройства нередко комплектуются фильтрами очистки, увлажнителями, ионизаторами, системой подавления шума и другими полезными приборами. Но, приобретая такой аппарат, следует быть готовым к периодической замене расходных материалов, что потребует дополнительных расходов.

КОМПЛЕКТАЦИЯ СИСТЕМЫ. В современной практике редко применяется единая система вентиляции всего дома. Значительно выгоднее разделить помещения на группы по способу их использования и проектировать вентиляцию для каждой группы в отдельности. Например, если в двухэтажном доме в зимнее время планируется постоянно использовать только первый этаж, разумно запланировать ПВУ с рекуперацией именно для первого этажа.

Типы рекуператоров

ПЛАСТИНЧАТЫЙ

Конструкция этого типа подразумевает наличие в теплообменнике специальных волнообразных пластин из листового материала, хорошо проводящего тепло (алюминий, сталь). Пластины в количестве 60-70 штук монтируются в единый блок (радиатор) таким образом, чтобы образованные «волной» каналы шли перекрестно друг другу - для создания турбулентности и. соответственно, лучшего теплообмена. Радиатор устроен так что воздушные массы, имеющие разную температуру, не смешиваются между собой. Основной недостаток - риск обмерзания пластин. На стенках механизма оседает влага, которую несёт с собой тёплый поток. Если температура входящего воздуха - очень низкая, то на выходе тёплого потока возможно образование льда. Поэтому холодный приточный воздух периодически необходимо пускать напрямую - то есть в обход рекуператора, чтобы выходящий тёплый воздух разморозил рекуператор.

ЖИДКОСТНЫЙ

Состоит из двух теплообменников, соединенных между собой трубопроводом с циркулирующим в нём жидким теплоносителем. В качестве последнего обычно применяют раствор пропиленгликоля в дистиллированной воде. Нагреваясь в вытяжном канале теплообменника, жидкость через теплообменник в приточном канале передаёт тепло поступающему воздуху. Система не замерзает и способна обслуживать помещения с большой площадью, однако в жилых зданиях применяется редко из-за сложности и дороговизны.

РОТОРНЫЙ

В этой модификации в качестве теплообменника выступает ротор - вращающийся цилиндр из гофрированной стали. Нагревшись от вытяжного воздуха, ротор, совершив пол-оборота, передаёт тепло приточному потоку. Преимущество механизма - в том, что он не подвержен риску обмерзания. Такое устройство не нуждается в «разморозке». поэтому его КПД может достигать 95 Ч. Недостаток - сложно избежать смешивания воздушных потоков. Кроме того, ротор частично передаёт запахи, которыми пропитан исходящий воздух.

Как выбрать рекуператор?

ВСТРОЕННЫЙ В ПВУ

Оптимальный вариант - изначально проектировать вентиляционную систему со встроенным рекуператором. В этом случае речь идёт о приобретении ПВУ, в конструкцию которой уже входит теплообменник. Основной критерий выбора при этом - производительность всей системы в целом (м³/ч). Рассчитывают её исходя из общего объёма воздуха в помещении и кратности обновления воздуха. Вычислить объём воздуха - элементарно, необходимо площадь дома умножить на высоту потолков (V = S × Н). Краткость выбирают в соответствии с предназначением помещения. Для жилых помещений достаточно, чтобы воздух полностью обновлялся один раз в час. Для кухни, санузла и других помещений с разными запахами или повышенной влажностью кратность следует увеличить.

НЕ ВСТРОЕННЫЙ В ПВУ

Иногда решение о приобретении рекуператора возникает после того, как вентиляция полностью смонтирована. В итоге появляется задача подобрать устройство для уже готовой и действующей системы воздухообмена.

При выборе следует ориентироваться на суммарный объём приточного воздуха, который проходит через все вентиляторы к теплообменнику. Производительность агрегата должна быть на 25 Ч меньше этого значения, иначе он не будет полноценно работать и может оказаться бесполезным.

Кроне того, необходимо обращать внимание на отверстия для подсоединения воздуховодов. Желательно, чтобы размеры и конфигурация этих отверстий были такими же, как у воздушных каналов в вентиляционной системе В противном случае могут возникнуть проблемы с монтажом устройства.

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ

ПЛАСТИНЧАТЫЙ РЕКУПЕРАТОР

в сравнении с роторным с аналогичными характеристиками, как правило, дешевле. К тому же он более ремонтопригоден: в нём нет сложных подвижных механизмов, и его легко починить своими руками. Однако риск обледенения пластин делает его менее надёжным в эксплуатации. Выбирая подобный агрегат, следует обращать внимание на модели с тепловым аккумулятором, который защищает устройство от образования наледи.

РОТОРНЫЙ РЕКУПЕРАТОР

Поскольку ротор соприкасается то с исходящим воздухом, содержащим загрязнения, то со свежим входящим воздухом, очистку ротора и замену фильтров придётся производить чаще. Не стоит устанавливать роторные рекуператоры для систем вентиляции помещений, в которых возможны сильные запахи (кухня, мастерская).

Возможно Вам будет интересно:

• 
  
• 
  
• 
  

В связи с ростом тарифов на первичные энергоресурсы рекуперация становиться как никогда актуальна. В приточно-вытяжных установках с рекуперацией обычно применяются следующие типы рекуператоров:

• пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор;
• роторный рекуператор;
• рекуператоры с промежуточным теплоносителем;
• тепловой насос;
• рекуператор камерного типа;
• рекуператор с тепловыми трубами.

Принцип работы

Принцип работы любого рекуператор в приточно-вытяжных установках заключается в следующем. Он обеспечивает теплообмен (в некоторых моделях - и холодообмен, а также влагообмен) между потоками приточного и вытяжного воздуха. Процесс теплообмена может происходить непрерывно – через стенки теплообменника, с помощью хладона или промежуточного теплоносителя. Может теплообмен быть и периодическим, как в роторном и камерном рекуператоре. В результате выбрасываемый вытяжной воздух охлаждается, нагревая тем самым свежий приточный воздух. Процесс холодообмена в отдельных моделях рекуператоров проходит в теплое время года и позволяет снизить энергозатраты на системы кондиционирования воздуха за счет некоторого охлаждения подаваемого в помещение приточного воздуха. Влагообмен идет между потоками вытяжного и приточного воздуха, позволяя поддерживать в помещении комфортную для человека влажность круглогодично, без использования каких либо дополнительных устройств – увлажнителей и других.

Пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор.

Теплопроводящие пластины рекуперативной поверхности изготавливают из тонкой металлической (материал – алюминий, медь, нержавеющая сталь) фольги или из ультратонкого картона, пластика, гигроскопичной целлюлозы. Потоки приточного и вытяжного воздуха движутся по множеству небольших каналов, образованных этими теплопроводящими пластинами, по схеме противотока. Контакт и смешивание потоков, их загрязнение практически исключены. В конструкции рекуператора движущихся деталей нет. Коэффициент эффективности 50-80%. В рекуператора из металлической фольги из-за разницы температур потоков воздуха на поверхности пластин может конденсироваться влага. В теплое время года ее необходимо отвести в систему канализации здания по специально оборудованному дренажному трубопроводу. В холодное время есть опасность замерзания этой влаги в рекуператоре и его механического повреждения (разморозки). Кроме того, образовавшийся лед сильно снижает эффективность работы рекуператора. Поэтому рекуператоры с металлическими теплопроводящими пластинами требуют при эксплуатации в холодное время года периодической оттайки потоком теплого вытяжного воздуха или использования дополнительного водяного или электрического воздухонагревателя. При этом приточный воздух или совсем не подается, или подается в помещение в обход рекуператора через дополнительный клапан (байпас). Время оттайки составляет в среднем от 5 до 25 минут. Рекуператор с теплопроводящими пластинами из ультратонкого картона и пластика не подвержен обмерзанию, так как через эти материалы идет и влагообмен, но у него другой недостаток – его нельзя использовать для вентиляции помещений с высокой влажностью с целью их осушения. Пластинчатый рекуператор может устанавливаться в приточно-вытяжную систему как в вертикальном, так и в горизонтальном положении в зависимости от требований к размерам венткамеры. Пластинчатые рекуператоры самые распространенные из-за своей относительной простоты конструкции и дешевизны.

Роторный рекуператор.

Этот тип – второй по степени распространения после пластинчатого. Теплота от одного потока воздуха к другому передается через вращающийся между вытяжной и приточной секциями цилиндрический пустотелый барабан, называемый ротором. Внутренний объем ротора заполнен уложенной туда плотно металлической фольгой или проволокой, которая играет роль вращающейся теплопередающей поверхности. Материал фольги или проволоки тот же, что и у пластинчатого рекуператора - медь, алюминий или нержавеющая сталь. Ротор имеет горизонтальную ось вращения приводного вала, вращаемого электродвигателем с шаговым или инверторным регулированием. С помощью двигателя можно управлять процессом рекуперации. Коэффициент эффективности 75-90%. Эффективность рекуператора зависит от температур потоков, их скорости и частоты вращения ротора. Изменяя частоту вращения ротора, можно менять и эффективность работы. Замерзание влаги в роторе исключено, а вот смешивание потоков, их взаимное загрязнение и передачу запахов полностью исключить нельзя, так как потоки непосредственно контактируют друг с другом. Возможно смешивание до 3%. Роторные рекуператоры не требуют больших затрат электроэнергии, позволяют осушать воздух в помещениях с высокой влажностью. Конструкция роторных рекуператоров является более сложной, чем пластинчатых, а их стоимость и затраты на эксплуатацию более высокими. Тем не менее, приточно-вытяжные установки с роторными рекуператорами являются очень популярными благодаря их высокой эффективности.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.

Теплоноситель чаще всего вода или водные растворы гликолей. Такой рекуператор состоит из двух теплообменников, соединенных между собой трубопроводами с насосом для циркуляции и арматурой. Один из теплообменников помещен в канал с потоком вытяжного воздуха и получает теплоту от него. Теплота через теплоноситель с помощью насоса и труб переносится в другой теплообменник, расположенный в канале приточного воздуха. Приточный воздух воспринимает это тепло и нагревается. Смешивание потоков в этом случае полностью исключено, но из-за наличия промежуточного теплоносителя коэффициент эффективности этого типа рекуператоров относительно низок и составляет 45-55%. На эффективность можно влиять с помощью насоса, воздействуя на скорость движения теплоносителя. Основное преимущество и отличие рекуператора с промежуточным теплоносителем от рекуператора с тепловой трубой в том, что теплообменники в вытяжной и приточной установках можно располагать на расстоянии друг от друга. Положение для монтажа теплообменников, насоса и трубопроводов может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Тепловой насос.

Относительно недавно появилась интересная разновидность рекуператора с промежуточным теплоносителем – т.н. термодинамический рекуператор, в котором роль жидкостных теплообменников, труб и насоса играет холодильная машина, работающая в режиме теплового насоса. Это своеобразная комбинация рекуператора и теплового насоса. Она состоит из двух хладоновых теплообменников – испарителя-воздухоохладителя и конденсатора, трубопроводов, терморегулирующего вентиля, компрессора и 4-х ходового клапана. Теплообменники размещены в приточном и вытяжном воздуховоде, компрессор необходим для обеспечения циркуляции хладона, а клапан переключает потоки хладагента в зависимости от сезона и позволяет переносить теплоту из вытяжного воздуха в приточный и наоборот. При этом приточно-вытяжная система может состоять из нескольких приточных и одной вытяжной установки большей производительности, объединенных одним холодильным контуром. При этом возможности системы позволяют нескольким приточным установкам работать в разных режимах (нагрев/охлаждение) одновременно. Коэффициент преобразования теплового насоса СОР может достигать значений 4,5-6,5.

Рекуператор с тепловыми трубами.

По принципу работы рекуператор с тепловыми трубами похож на рекуператор с промежуточным теплоносителем. Разница лишь в том, что в потоки воздуха помещают не теплообменники, а так называемые тепловые трубы или точнее термосифоны. Конструктивно это герметично закрытые отрезки медной оребренной трубы, заполненные внутри специально подобранным легкокипящим хладоном. Один конец трубы в вытяжном потоке нагревается, хладон в этом месте кипит и передает воспринятое от воздуха тепло на другой конец трубы, обдуваемый потоком приточного воздуха. Здесь хладон внутри трубы конденсируется и передает тепло воздуху, который нагревается. Полностью исключены взаимное смешивание потоков, их загрязнение и передача запахов. Подвижных элементов нет, трубы в потоки помещают только вертикально либо под небольшим уклоном, чтобы хладон двигался внутри труб от холодного конца к горячему за счет силы тяжести. Коэффициент эффективности 50-70%. Важное условие для обеспечения работы его работы: воздуховоды, в которые установлены термосифоны, должны располагаться вертикально друг над другом.

Рекуператор камерного типа.

Внутренний объем (камера) такого рекуператора разделена заслонкой на две половины. Заслонка время от времени движется, меняя тем самым направление движения потоков вытяжного и приточного воздуха. Вытяжной воздух нагревает одну половину камеры, затем заслонка направляет сюда поток приточного воздуха и он нагревается от нагретых стенок камеры. Этот процесс периодически повторяется. Коэффициент эффективности достигает 70-80%. Но в конструкции есть подвижные детали, в связи с чем существует большая вероятность взаимного смешивания, загрязнения потоков и передачи запахов.

Расчет эффективности рекуператора.

В технических характеристиках рекуперативных вентиляционных установок многих фирм-производителей приводят, как правило, два значения коэффициента рекуперации – по температуре воздуха и его энтальпии. Расчет эффективности работы рекуператора может быть произведен по температуре или по энтальпии воздуха. Расчет по температуре учитывает явное теплосодержание воздуха, а по энтальпии – учитывается еще и влагосодержание воздуха (его относительную влажность). Расчет по энтальпии считается более точным. Для расчета необходимы исходные данные. Их получают путем замера температуры и влажности воздуха в трех местах: в помещении (где вентиляционная установка обеспечивает воздухообмен), на улице и в сечении приточной воздухораспределительной решетки (откуда в помещение попадает обработанный наружный воздух). Формула для расчета эффективности рекуперации по температуре следующая:

Kt = (T4 – T1) / (T2 – T1) , где

• Kt – коэффициент эффективности рекуператора по температуре;
• T1 – температура наружного воздуха, oC;
• T2 – температура вытяжного воздуха (т.е. воздуха в помещении), оС;
• T4 – температура приточного воздуха, оС.

Энтальпия воздуха – это теплосодержание воздуха, т.е. количество теплоты, содержащейся в нем, отнесенное к 1 кг сухого воздуха. Энтальпию определяют с помощью i-d диаграммы состояния влажного воздуха, нанеся на нее точки, соответствующие замеренной температуре и влажности в помещении, на улице и приточного воздуха. Формула для расчета эффективности рекуперации по энтальпии следующая:

Kh = (H4 – H1) / (H2 – H1) , где

• Kh – коэффициент эффективности рекуператора по энтальпии;
• H1 – энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;
• H2 –энтальпия вытяжного воздуха (т.е. воздуха в помещении), кДж/кг;
• H4 – энтальпия приточного воздуха, кДж/кг.

Экономическая целесообразность применения приточно-вытяжных установок с рекуперацией.

В качестве примера возьмем технико-экономическое обоснование применения вентиляционных установок с рекуперацией в системах приточно-вытяжной вентиляции помещений автосалона.

Исходные данные:

• объект – автосалон общей площадью 2000 м2;
• средняя высота помещений 3-6 м, состоит из двух выставочных залов, офисной зоны и станции технического обслуживания (СТО);
• для приточно-вытяжной вентиляции указанных помещений были выбраны вентиляционные установки канального типа: 1 единица с расходом воздуха 650 м3/час и потребляемой мощностью 0,4 кВт и 5 единиц с расходом воздуха 1500м3/час и потребляемой мощностью 0,83 кВт.
• гарантированный диапазон наружных температур воздуха для канальных установок составляет (-15…+40) оС.

Для сравнения энергопотребления произведем расчет мощности канального электрического воздухонагревателя, которая необходима для подогрева наружного воздуха в холодное время года в приточной установке традиционного типа (состоящей из обратного клапана, канального фильтра, вентилятора и электрического воздухонагревателя) с расходом воздуха 650 и 1500 м3/час соответственно. При этом стоимость электроэнергии принимаем 5 рублей за 1кВт*час.

Наружный воздух необходимо нагреть от -15 до +20оС.

Расчет мощности электрического воздухонагревателя произведен по уравнению теплового баланса:

Qн = G*Cp*T, Вт , где:

• Qн – мощность воздухонагревателя, Вт;
• G - массовый расход воздуха через воздухонагреватель, кг/сек;
• Ср – удельная изобарная теплоемкость воздуха. Ср = 1000кДж/кг*К;
• Т – разность температур воздуха на выходе из воздухонагревателя и входе.

T = 20 – (-15) = 35 оС.

1. 650 / 3600 = 0,181 м3/сек

р = 1, 2 кг/м3 – плотность воздуха.

G = 0, 181*1, 2 = 0,217 кг/сек

Qн = 0, 217*1000*35 = 7600 Вт.

2. 1500 / 3600 = 0, 417 м3/сек

G = 0, 417*1, 2 = 0, 5 кг/ сек

Qн = 0, 5*1000*35 = 17500 Вт.

Таким образом, применение в холодное время года канальных установок с рекуперацией тепла вместо традиционных с использованием электрических воздухонагревателей позволяет уменьшить затраты электроэнергии при одном и том же количестве подаваемого воздуха более чем в 20 раз и тем самым позволяет снизить затраты и соответственно увеличить прибыль автосалона. Кроме этого, применение установок с рекуперацией позволяет уменьшить финансовые затраты потребителя на энергоносители на отопление помещений в холодное время года и на их кондиционирование в теплое время примерно на 50%.

Для большей наглядности произведем сравнительный финансовый анализ энергопотребления систем приточно-вытяжной вентиляции помещений автосалона, укомплектованных установками с рекуперацией тепла канального типа и традиционных установок с электрическими воздухонагревателями.

Исходные данные:

Система 1.

Установки с рекуперацией тепла расходом 650 м3/час– 1ед. и 1500 м3/час – 5ед.

Суммарная электрическая потребляемая мощность составит: 0,4 + 5*0,83 = 4,55 кВт*час.

Система 2.

Традиционные канальные приточно-вытяжные вентиляционные установки -1ед. с расходом 650м3/час и 5ед. с расходом 1500м3/час.

Суммарная электрическая мощность установки на 650 м3/час составит:

• вентиляторы – 2*0,155 = 0,31 кВт*час;
• автоматика и приводы клапанов – 0,1кВт*час;
• электрический воздухонагреватель – 7,6 кВт*час;

Итого: 8,01 кВт*час.

Суммарная электрическая мощность установки на 1500м3/час составит:

• вентиляторы – 2*0,32 = 0,64кВт*час;
• автоматика и приводы клапанов – 0,1 кВт*час;
• электрический воздухонагреватель – 17,5 кВт*час.

Итого: (18,24 кВт*час)*5 = 91,2 кВт*час.

Всего: 91,2 + 8,01 = 99,21кВт*час.

Принимаем период использования подогрева в системах вентиляции 150 рабочих дней в год по 9 часов. Получаем 150*9 =1350 часов.

Энергопотребление установок с рекуперацией составит: 4,55*1350 = 6142,5 кВт

Эксплуатационные затраты составят: 5 руб.*6142,5 кВт = 30712,5 руб. или в относительном (к общей площади автосалона 2000 м2) выражении 30172,5 / 2000 = 15,1 руб./м2.

Энергопотребление традиционных систем составит: 99,21*1350 = 133933,5 кВт Эксплуатационные затраты составят: 5 руб.*133933,5 кВт = 669667,5 руб. или в относительном (к общей площади автосалона 2000 м2) выражении 669667,5 / 2000 = 334,8 руб./м2.

Выстроить энергоэффективный дом — мечта каждого застройщика. Многие полагают, что для достижения этой цели достаточно утеплить периметр здания и снабдить его современными окнами. Но так ли просто решается этот вопрос? Оказывается, нет. Только утеплением ограждающих конструкций и установкой герметичных оконных блоков невозможно обеспечить комфортное проживание и полноценное энергосбережение здания. Почему то многие забывают принять в расчет еще необходимость использования вентиляции — приточно-вытяжных установок (ПВУ).

Для сохранения внутреннего тепла помещения необходимо приточно-вытяжную вентиляцию оснастить теплообменником — рекуператором воздуха , который будет утилизировать тепло исходящего из помещения потока воздуха, отдавая его приточному. Такие системы широко используются в Западной Европе, обеспечивая строительство зданий с уровнем теплопотерь в 5-10 раз меньшим по сравнению с обычным жилым фондом. За счет утилизации тепла вытяжного воздуха экономят до 70% затрат на отопление и таким образом окупаются в кратчайшие сроки, как правило, это 3-5 лет.

Малогабаритные приточно-вытяжные системы с рекуперацией тепла типа АВТУ, которые разработаны специально для использования в жилых и других небольших помещениях. Они подают в здание свежий, подогретый, очищенный от уличной пыли воздух.

Энергия вентиляционных выбросов в современных зданиях достигает 50% общего уровня теплопотерь, поэтому энергоэффективным называется здание, в котором помимо утепления ограждающих конструкций и установки герметичных оконных групп, используется энергия, возвращаемая в помещение путем утилизации тепла вентиляционных выбросов.

Длительность отопительного сезона в энергоэффективных зданиях можно сократить более чем на месяц.

Принцип действия ПВУ

Заключается в следующем. Нагретый воздух забирается посредством воздухозаборников в наиболее влажных помещениях (кухня, ванная, туалет, хозяйственное помещение и т. п.) и через воздуховоды удаляется наружу здания. Однако прежде чем покинуть здание, он проходит через теплообменник рекуператора, где оставляет часть тепла. Этим теплом нагревается забираемый снаружи холодный воздух (он также проходит через тот же теплообенник, но уже в другом направлении) и подается внутрь (гостиная, спальни, кабинеты и т. д.). Таким образом, внутри помещения происходит постоянная циркуляция воздуха.

Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла

Приточно-вытяжная установка с рекуператором может быть различной мощности и размеров — это зависит от объемов вентилируемых помещений и их функционального назначения. Самая простая установка представляет собой изолированный термически и акустически и заключенный в стальной корпус набор взаимосвязанных между собой элементов: теплообменник, два вентилятора, фильтры, иногда подогревающий элемент, система удаления конденсата (блок автоматики, элементы электросхемы и воздуховоды в данном контексте не рассматриваются).

Организация воздухообмена в помещениях жилого коттеджа

Через теплообменник в процессе работы установки проходят два потока воздуха — внутренний и наружный, которые при этом не смешиваются. В зависимости от конструкции теплообменника рекуператоры бывают нескольких типов.

Наиболее дальновидные домовладельцы проектируют в своих зданиях сразу две системы вентиляции: гравитационную (естественную) и механическую с рекуперацией тепла (принудительную). Система естественной вентиляции в этом случае является аварийной и служит на случай неполадок в работе приточно-вытяжной установки и используется в основном в неотапливаемый период. При этом следует помнить, что во время эксплуатации системы механической вентиляции воздуховоды гравитационной должны быть плотно закрыты. В противном случае эффективность принудительной вентиляции будет потеряна.

Пластинчатые рекуператоры

Удаляемый и приточный воздух проходят с обеих сторон ряда пластин. При этом в пластинчатых рекуператорах на пластинах может образовываться некоторое количество конденсата. Поэтому они должны быть оборудованы отводами для конденсата. Конденсатосборники должны иметь водяной затвор, не позволяющий вентилятору захватывать и подавать воду в канал.

Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла

Из-за выпадения конденсата существует серьезный риск образования льда, а потому необходима система размораживания. Рекуперация тепла может регулироваться посредством перепускного клапана, контролирующего расход проходящего через рекуператор воздуха. В пластинчатом рекуператоре отсутствуют подвижные части. Он характеризуется высокой эффективностью (50-90%).

Пластинчатый рекуператор

Хорошо зарекомендовали себя установки такого типа от производителя т.м. Naveka — Node1 . Они имеют алюминиевый рекуператор, дренажную систему для слива конденсата и систему защиты от обмерзания рекуператора. А так-же самые тихие в своём классе вентиляторы, электрический или водяной нагреватель, встроенную автоматику и пульт дистанционного управления с настройкой режимов и расписания работы.

Роторные рекуператоры

Тепло передается вращающимся между удаляемым и приточным каналами ротором. Это открытая система, а потому здесь велик риск того, что грязь и запахи могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный, чего в некоторой степени можно избежать, если правильно разместить вентиляторы. Уровень рекуперации тепла может регулироваться скоростью вращения ротора. В роторном рекуператоре риск обмерзания невысок. Роторные рекуператоры имеют подвижные части. Они также характеризуются высокой эффективностью (75-85%).

Роторный рекуператор

Данное решение удачно реализовано у производителя т.м. Naveka в установках серии Node3 . Установки имеют систему защиты от обмерзания, встроенную автоматику и пульт ДУ. В исполнении Vertical — установки имеют теплошумоизоляцию из минеральной не горючей ваты толщиной 50 мм, и возможность наружного (уличного) монтажа и эксплуатации.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

В этой конструкции теплоноситель (вода или водно-гликолиевый раствор) циркулирует между двумя теплообменниками, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой — в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе, и не существует риска передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Эти рекуператоры не содержат подвижных частей и имеют невысокую эффективность (45-60%).

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Камерные рекуператоры

В таком рекуператоре камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. При этом загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Единственная подвижная часть рекуператора — заслонка. Агрегат характеризуется высокой эффективностью (80-90%).

Камерный рекуператор

Тепловые трубки

Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Передача загрязнений в данной конструкции исключена. Рекуператор не имеет подвижных частей, но имеет сравнительно низкую эффективность (50-70%).

Рекуператор канального типа на основе тепловых трубок

Наибольшее распространение на практике получили пластинчатые и роторные рекуператоры. Причем существуют модели рекуператоров, в которых могут быть установлены последовательно два пластинчатых теплообменника. Они отличаются высокой эффективностью.

Двухступенчатая рекуперация двумя роторами

Объем тепла, забираемого посредством теплообменника, зависит от ряда факторов, в частности, температуры внутреннего и наружного воздуха, его влажности, скорости воздушного потока. Чем больше разница температур внутри и снаружи помещения, чем больше влажность, тем больше будет эффект от работы рекуператора. Кстати, большинство установок имеют возможность монтажа на летний период вместо обычного теплообменника так называемой летней кассеты , что позволяет обеспечивать приток воздуха без процесса рекуперации. Кроме того, в ряде случаев можно изменить направление потоков воздуха внутри установки, благодаря чему они минуют теплообменник.

Основные характеристики и особенности типов теплообменников

Вентиляторы

Движение воздуха обеспечивают вентиляторы — приточный и вытяжной, хотя можно встретить системы с интегрированным приточно-вытяжным вентилятором, который работает от одного двигателя. В простых моделях вентиляторы имеют три уровня оборотов: нормальный, пониженный (используется для работы ночью или в отсутствие жильцов, если это дом или квартира) и максимальный (используется, когда нужен самый высокий уровень воздухообмена). Некоторые современные модели вентиляторов имеют гораздо больше степеней скорости, что позволяет лучше удовлетворить потребности пользователей системы в разных степенях интенсивности вентиляции.

Работой вентиляторов можно управлять автоматически. Панели управления, как правило, устанавливаются внутри помещений в местах, удобных для пользования ими. Временные программаторы обеспечивают установление режима скорости вращения вентиляторов в течение дня или недели. Кроме того, некоторые продвинутые модели могут быть интегрированы в систему «умного дома» и управляться центральным компьютером. Работа рекуператора также может зависеть от уровня влажности в помещениях (для этого необходим монтаж соответствующих датчиков) и даже уровня углекислого газа.

Поскольку система вентиляции должна работать круглые сутки, высокое качество вентиляторов является чрезвычайно важной особенностью приточно-вытяжной установки.

Фильтры

Воздух, забираемый снаружи, обязательно должен подаваться в помещение, только пройдя через фильтр. Обычно в рекуператорах устанавливают фильтры, задерживающие частицы размером до 0,5 мкм. Такой фильтр соответствует классу EU7 по DIN или F7, согласно евростандартам. Таким образом, фильтр задерживает пыль, споры грибов, пыльцу растений, сажу.

Эта особенность приточно-вытяжной установки должна быть оценена по достоинству аллергиками. Одновременно в вытяжной системе также установлен фильтр перед теплообменником. Правда, его класс несколько ниже — EU3 (G3). Он защищает теплообменник от загрязнений, которые вместе с воздухом удаляются из помещений. Фильтры производятся из синтетических материалов, они могут быть как одно-, так и многоразовыми. Материал последних должен быть легким в чистке. Такие фильтры можно вытряхивать и стирать. Некоторые модели рекуперационных установок имеют датчики загрязнения фильтров, которые в определенный момент сигнализируют о необходимости замены или чистки фильтра.

Нагревательные элементы

Конечно, ситуация, когда приточный воздух нагревается за счет удаляемого тепла, была бы идеальной. Но в ряде случаев достичь этого нельзя. К примеру, если за окном -25°С, то температуры удаляемого воздуха, какой бы ни была эффективность теплообменника, будет недостаточно, чтобы согреть приточный воздух до комфортной температуры. В этой связи рекуператоры оборудуются электрической системой дополнительного подогрева подаваемого в помещения воздуха. Как показывает практика, подогрев приточного воздуха нужен уже в том случае, если снаружи температура менее -10’С.

Нагревательный элемент также управляется автоматически и включается в зависимости от программы, если отобранного тепла недостаточно для подогрева приточного воздуха в соответствии с заданными параметрами. Он монтируется обычно вместе с теплообменником. Мощность и размеры нагревательных элементов зависят от мощности всей установки.

Случается, что при большой влажности воздуха и сильном морозе на теплообменнике образуется конденсат, который может замерзать . Чтобы избежать данного явления, существует несколько технических решений.

Например, приточный вентилятор может работать с перерывами (включаться каждые полчаса на пять минут), и работает тогда вытяжной вентилятор, а теплый воздух, проходя через теплообменник, защищает его от образования наледи.

Второе, довольно распространенное решение, заключается в направление части потока холодного воздуха мимо теплообменника. Существует ряд других способов, вплоть до использования электрического нагревателя, который частично подогревает поступающий снаружи воздух перед теплообменником. Образующийся конденсат должен не собираться внутри агрегата, а удаляться через систему трубопроводов либо непосредственно в канализацию, либо в иное предусмотренное проектом место.

При строительстве индивидуальных домов возможно применение конструктивной схемы устройства системы принудительной вентиляции с забором воздуха на определенном расстоянии от дома и доставкой его к приточно-вытяжной установке посредством воздуховодов, находящихся в земле, ниже уровня промерзания грунта. За время прохождения по такому каналу температура воздуха будет увеличиваться, что снижает риск образования конденсата и наледи на теплообменнике и в целом повышает эффективность работы рекуператора.

Воздуховоды

Как мы уже отметили, монтаж приточно-вытяжной вентиляции гораздо легче выполнить в строящемся здании, чем в уже эксплуатирующемся . Следовательно, ее проектирование должно быть элементом всего строительного проекта. Обычно установка размещается на неиспользуемых чердаках (так легче обеспечить забор более чистого воздуха), в подвалах, котельных, хозяйственных и подсобных помещениях. Важно, чтобы это было сухое помещение с положительными температурами. Воздуховоды в неотапливаемое помещение должны быть теплоизолированными. Внутри помещений они обычно монтируются за подвесными потолками.

Алюминиевые или пластиковые гибкие воздуховоды

На практике используются различные типы воздуховодов. Наиболее удобные в монтаже — алюминиевые или пластиковые гибкие воздуховоды в виде трубы , армированные стальной проволокой. Трубы также могут быть утеплены минеральной ватой. Используются и воздуховоды прямоугольного или квадратного сечения. Вентиляционные решетки обычно монтируются в стенах или потолке. Специалисты рекомендуют в качестве наиболее удобного варианта использовать для притока воздуха анемостаты с регулируемым потоком, хотя наиболее часто для этих целей все же используются обычные решетки. Забор приточного воздуха должен производиться в местах, где он наименее подвержен загрязнениям.

В заключении несколько видео по применению приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла:

Устройство и принцип работы пластинчатого рекуператора воздуха.

Использование рекуператора воздуха, как основного средства для борьбы с образованием плесени и грибков в жилом помещении.

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.

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 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, можно самостоятельно.

  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.