Особенности системы вентиляции с рекуперацией тепла, ее принцип работы

Это небольшой по габаритам агрегат, который совмещается с приточно-вытяжной вентиляцией и он исключает перерасход электрической энергии в зимнее время, когда для воздуха потребуется дополнительное прогревание. Самый доступный и эффективный вариант – это сделать рекуператор воздуха своими руками.  Что это за устройство, и по какому принципу оно работает? Об этом мы и поговорим.

Что такое рекуператор воздуха

Рекуператор («возвращающий», лат.) представляет собой приточно-вытяжную установку, выполняющую одновременно две задачи — подачу свежего воздуха и удаление старого, отработанного. В составе устройства предусмотрен теплообменник, который обеспечивает аккумуляцию тепла из теплого воздуха, который вытягивается из помещения на улицу. Это тепло используется для подогрева воздуха, когда прибор начинает работать на приток свежего прохладного воздуха с улицы, что дает возможность экономить на отоплении.

Воздух, поступающий с улицы нагревается без использования электричества благодаря рекуперации.

Где устанавливать

Что такое рекуператор воздуха? Это прежде всего теплообменник и его задача — сохранить тепло. Поэтому устанавливается он в тех помещениях, где важнее всего сохранение тепла, то есть, в бытовых жилых помещениях: спальни, детские комнаты, гостиные. Возможно использование рекуператоров на кухне, но там они должны монтироваться в комплексе с вытяжной установкой, чтобы обеспечить качественный отвод загрязненного воздуха.

Для нежилых бытовых помещения, таких как санузел или ванная комната, даже нет смысла рассматривать вопрос, как установить рекуператор воздуха. Во-первых, эти помещения отапливаются меньше, чем жилые, значит эффективность теплообмена будет ниже. Во-вторых, в таких помещениях важно удалить загрязненные или переувлажненные воздушные массы, а с этим лучше справится вытяжной вентилятор, а не рекуперативная установка.

Где устанавливать

При выборе особое внимание обращают на следующие моменты:

  • площадь обрабатываемого помещения;
  • коэффициент рекуперации;
  • уровень производительности;
  • уровень шума.

Принцип работы системы

Необычное наименование дали обычному теплообменнику. Задача устройства заключается в отбирании части тепла с уже отработанного отведенного воздуха с помещения. Отобранное тепло передается потоку, который поступает из системы подачи чистого воздуха. Вышеприведенная информация определяет то, что цель использования подобной системы – экономия на обогреве дома. При этом следует отметить нижеприведенные моменты:

  1. В летнее время система позволяет снизить расходы на кондиционировании работы.
  2. Рассматриваемое устройство может работать в обе стороны, то ест забирать тепло в приточной и отводящей системе.
Принцип работы системы

Принцип работы системы с рекуперацией тепла

Вышеприведенная информация определяет то, что рекуператор тепла устанавливается во многих системах вентиляции. Она не активная, многие варианты исполнения не потребляют энергию, не издают шум, имеют средний показатель эффективности. Устанавливались теплообменники на протяжении многих лет, но в последнее время у многих возникает вопрос, есть ли причины для того, чтобы усложнять систему вентиляции этим устройством, которое имеет довольно много проблем по причине работы в среде с различной температурой.

Два способа вентилирования – два подхода к рекуперации

В современных жилых домах широко используются два вида вентиляции: естественная и принудительная.

Естественная вентиляция эффективна в домах с высокой тепловой инерцией. Это дома, построенные из камня, кирпича, бетона и железобетона. Как правило, для их возведения используют тяжелые прочные фундаменты-подушки.

В домах с высокой инерцией тепло накапливается в массе дома и запас его может быть достаточным для поддержания комфортных условий в помещении при отключении отопления на протяжении нескольких часов, а то и нескольких суток.

Вентиляционные каналы для удаления отработанного воздуха в инерционных домах располагают в массиве стен, делая их вертикальными с выходом в чердачное помещение. Поступая в вентиляционный канал, теплый воздух движется вверх, нагревая при этом стены канала, а значит, и стены дома, отдавая при этом запас своей тепловой энергии. Затем воздух попадает в подкровельное пространство, подогревая его оставшимся теплом.

Сохраненное в стенах вентиляционного канала тепло в дальнейшем используется для поддержания температуры стен и обогрев дома.

В домах с естественной вентиляцией рекуперация тепла также носит естественный характер и в дополнительном регулировании не нуждается.

Читайте также:  Вентиляционный обратный клапан: назначение, виды, установка

Приточная-вытяжная установка с роторным рекуператором и водяным калорифером

Скачать электрическую схему шкафа Приточно-вытяжной установки с роторным рекуператором и водяным калорифером в формате PDF можно здесь.

Данная электрическая схема реализована на основе конфигурируемого контроллера для приточно-вытяжных установок «Атлас». Почитать о контроллере можно здесь

На схеме Вы найдете все необходимые для правильной работы исполнительные устройства и комплектующие.

Внимание! Бренд автоматов защиты, контакторов, клеммных блоков, размер шкафа и тип его исполнения зависит исключительно от Вашего желания.

Так как контроллер свободно конфигурируемый, финальная реализация может отличаться от представленной на схеме. В то же время, если Вы воспользуетесь предложенным вариантом, всё что Вам нужно сделать — сконфигурировать контроллер.

Если нужна техническая помощь в конфигурации, мы предлагаем обратится к партнерам компании «Ситирон». Информация о них легко найдется в разделе Контакты

Принцип действия и особенности агрегата

Понятие процесса

Итак, что представляет собой рекуперация тепла? Это особый процесс теплообмена, при котором не прогретый воздух с улицы нагревается благодаря выходящему потоку воздуха из помещения.

За счет такой схемы организации установка будет экономить тепло в доме. За короткий промежуток времени и с небольшими затратами электрической энергии будет сформирован идеальный микроклимат в доме.

Экономическая целесообразность теплообменника рекуперативного типа зависит и от остальных факторов:

  • Цены на энергоносители.
  • Цена установки устройства.
  • Затраты, которые связаны с обслуживанием устройства.
  • Продолжительность использования системы.

Обратите внимание, рекуператор воздуха для дома является важным, но далеко не единственным элементом, который требуется для эффективной вентиляции в жилом помещении. Вентиляция вместе с рекуперацией является комплексной системой, которая функционирует лишь при условии работы в профессиональной «связке».

Эффективность устройства

При понижении температуры окружающей среды эффективность агрегата уменьшается, но все же сделать рекуператор воздуха для частного дома своими руками важно, так как при существенной разнице система отопления будет перегружена. Если за окном лишь 0 градусов, то в жом будет попадать воздух с температурой в +16 градусов. Бытовые агрегаты с легкостью справляются со своей задачей. Эффективность устройства рассчитать несложно, если использовать следующую формулу:

Ƞ=(tпост –  tулицы)/(tкомн –  tулицы)

  • tпост – это температура поступившего воздуха (после рекуперации).
  • tулицы – температура на улице.
  • tкомн – температура в доме по рекуперации.

Современные устройства отличаются не только высокими показателями КПД и особенностями использования, но и по конструкции. Давайте рассмотрим наиболее популярные решения и их особенности.

Основные разновидности конструкции

Специалисты уделяют особое внимание тому, что системы рекуперации с вентиляцией для тепла есть нескольких разновидностей:

  • Пластинчатые.
  • Роторные.
  • С отдельными теплоносителями.
  • Трубчатые.
Конструкция КПД Особенности
Теплообменник пластинчатого вида с перекрестным током От 60 до 80% Средний КПД, небольшие потери давления, конструкция компактная, удобно подключать.
Комбинированное устройство из двух пластинчатых теплообменников с перекрестным током От 70 до 80% Высокий КПД, но из-за этого потери давления выше, удобно подключать.
Теплообменник противоточный на пластиках От 80 до (!) 90% Высокий КПД при умеренных потерях давления, требуется место для установки, конструкция дороже вышеописанных.
Теплообменник противоточный канального типа От 85 до 95% Самый высокий КПД, относительно большие потери давления, потребуется дополнительно пространство для установки.
Роторный теплообменник От 75 до 85% Из-за риска переноса запахов подойдет только для вентиляции, которая рассчитана на одну квартиру, имеет небольшое сопротивление потоку.

Итак, давайте рассмотрим их подробнее.

Пластинчатый вид отличается от остальных видов тем, что в его конструкции есть алюминиевые листы. Такая установка считается наиболее сбалансированной даже с точки зрения стоимости и значения теплопроводности (КПД от 45% до 72%). Устройство отличается также простотой выполнения, доступной ценой и отсутствием каких-либо подвижных элементов. Для установки не потребуется специальная подготовка. Вы сможете провести ее без сложностей дома, собственноручно.

Роторные устройства являются самыми популярными. В их конструкции обязательно присутствует вал вращения, который питается от электричества, а еще 2 канала для воздухообмена с противотоками. Как именно работает подобный механизм? Один из участков ротора начинает прогреваться от воздуха, а после он поворачивается и тепло переходит к холодным массам, которые сосредоточены в соседнем канале. Но, несмотря на высокий уровень КПД у такой установки есть ряд весьма ощутимых недостатков:

  • Большой вес.
  • Требуется регулярный ремонт и техническое обслуживание.
  • Сложно починить устройство своими руками, сделать его вновь работоспособным.
  • Воздушные массы смешиваются.
  • Зависимость от электроэнергии.
Читайте также:  50 оригинальных поделок из пластиковых труб своими руками

Обратите внимание, что устройство вентиляции с трубчатыми элементами, а еще отдельными теплоносителями почти нельзя сделать в домашних условиях, даже если у вас будут все чертежи и схемы.

Функции

Устройство с помощью вентилятора нагнетает воздух с улицы и передает его на рекуператор. Там происходит теплообмен с отработанным газом, который затем удаляется из системы. После нагревания приточный поток проходит фильтрацию. Некоторые приточные установки с рециркуляцией дополнительно оборудованы функцией осушения или увлажнения воздуха.

Свежий и чистый воздух без мелких насекомых, мусора, мелкодисперсных частиц пыли, аллергенной пыльцы растений, грибных спор поступает в обслуживаемые помещения. Вентиляционное оборудование способствует равномерному его распределению по каждому кубическому метру.

Приточные установки с рекуператором работают в заданном режиме. Управление ими осуществляется с помощью сенсорного или механического пульта. Все данные можно увидеть на дисплее. В зависимости от потребностей система может работать в нормальном или интенсивном режиме. Потребность в нагреве определяется специальным датчиком, который фиксирует температуру на улице. В соответствии с программой работы включение и отключение устройства осуществляется автоматически.

Виды приточной вентиляции

Всё разнообразие видов приточной вентиляции можно разделить на две категории оборудования:

Канальное (центральные вентиляции). В таких устройствах используется сеть воздуховодов, которые тянутся в разные помещения. Есть ряд ограничений для использования такого варианта для квартир: основными из них являются недостаток свободного пространства, трудоёмкость монтажа и высокая стоимость всего проекта.

Бесканальное (локальные вентиляции). В эту категорию входит оборудование, которое монтируется непосредственно в стену в определенной или каждой комнате, при этом воздухообмен производится через одну точку. Бесканальные устройства обходятся значительно дешевле, занимают мало пространства, но при этом они снабжают кислородом только то помещение, в котором установлены.

Бесканальные «приточки» обладают дополнительными возможностями – они могут обеспечивать нагрев, рекуперацию воздуха, выступать в качестве его очистителя. Могут отличаться габаритами, конструкцией, функционалом и ценой.

Среди основных разновидностей такого оборудования можно назвать:

  • вентилятор (монтируется в оконный проём);
  • приточный стенной или оконный клапан;
  • приточная установка (монтируется во внешнюю стену).

Основные технические параметры

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.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП

Коэффициент полезного действия

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

Основные технические параметры

K = (Тп – Тн) / (Тв – Тн)

В которой:

  • Тп – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
  • Тн – температура наружного воздуха;
  • Тв – 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:

Основные технические параметры

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Тв – Тн)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

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.

Читайте также:  Чем сделать теплоизоляцию труб холодного водоснабжения

Производительность вентиляционной системы

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.

Основные технические параметры

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.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

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.

Типы устройств с рекуперацией воздуха

Существенно снизить расходы можно при самостоятельном изготовлении конструкции. Принцип ее работы довольно прост. Поэтому при использовании подручных материалов можно провести создание . Рекомендации по созданию рассматриваемой конструкции следующие:

Принцип работы конструкции заключается в следующем:

  • Рекуператор тепла установлен в качестве общего элемента в приточной и отводящей системе.
  • К теплообменнику подключены две трубы с одной стороны, а также две с другой.
  • Для того чтобы повысить эффективность конструкции устанавливаются вентиляторы.
  • Вся система имеет корпус, который защищает механизмы от оказания воздействия с окружающей среды.
  • Трубы выступают в качестве парораспределителя тепла.

Подобным образом создается простейшая конструкция для обмена теплом между двумя системами.

Тип установки Краткое описание Достоинства Недостатки
Пластинчатая с пластинами из пластики и металла Выходящий и поступающий поток проходит по обеим сторонам пластин. Средний уровень КПД 50-75%. Потоки не соприкасаются напрямую. В схеме отсутствуют подвижные детали, поэтому такая конструкция надежна и долговечная. Не выявлены
Пластинчатая, с ребрами из водопроводящих материалов. КПД устройств 50-75%, потоки воздуха проходят с обеих сторон. Отсутствуют подвижные детали. Потоки воздушных масс не контактируют между собой. В системе отсутствует конденсат. Отсутствует возможность осушения воздуха в обслуживаемом помещении.
Роторная Высокий уровень КПД 75-85%. Потоки проходят по отдельным каналам с покрытием из фольги. Значительно экономит электроэнергию, способна понижать влажность воздуха в обслуживаемых помещениях. Возможно перемешивание воздушных масс и проникновение неприятного запаха. Требует обслуживания и ремонта сложной конструкции с вращающимися деталями.
рекуператор воздуха с воздействием промежуточного теплоносителя В роли теплоносителя используют раствор воды и гликоля или заполняют очищенной водой. В такой схеме, выходящий газ, отдает тепло воде, которая разогревает поступающий поток. Предназначен для обслуживания производственных помещений. Нет контакта потоков, поэтому исключено их перемешивание и поступление отработанных газов. Малый уровень КПД
Рекуператоры камерные В камере устройства установлена заслонка, способная увеличивать величину проходящего потока и менять вектор его направления. Благодаря конструктивным особенностям, этот тип оборудования обладает высоким уровнем КПД, 70-80%. Потоки соприкасаются, поэтому возможно загрязнение поступающего воздуха.
Тепловая трубка Устройство снабжено системой, заполненных фреоном трубок. Отсутствуют подвижные механизмы, увеличивается срок службы. Воздух поступает чистым, отсутствует соприкасание потоков. Низкий уровень КПД, он составляет 50-70%.

Выпускается рекуперационная установка с тепловыми трубками, для отдельных небольших помещений в здании. Для них не требуется проводить систему воздуховодов. Но в этом случае, при недостаточном расстоянии между потоками, возможно удаление поступающих потоков и отсутствие циркуляции воздушных масс.