Для снижения смешивания воздушных потоков роторные рекуператоры комплектуются промежуточными секторами. В этих секторах микроканалы продуваются свежим воздухом, который затем возвращается обратно в систему вытяжки. Однако существует и недочет данной схемы – снижение коэффициента полезного действия (КПД).
Рекуператоры в составе систем вентиляции: виды, эффективность и недостатки
Рекуператор представляет собой теплообменное устройство, предназначенное для передачи теплоты от вытяжного воздушного потока к приточному, при этом избегая их смешивания. Мы уже рассматривали применение рекуператоров как один из способов экономии тепловой энергии при функционировании вентиляционных систем в предыдущих материалах. В них также рассматриваются и другие распространённые методы уменьшения энергопотребления в установках. В данном разделе мы детально остановимся на различных типах рекуператоров для систем вентиляции, их недостатках и эффективности.
Рекуператоры классифицируются в зависимости от типа конструкции.
· Роторный рекуператор представляет собой вращающееся колесо, которое приводится в движение электрическим двигателем. Это колесо состоит из множества тонких пластин, образующих сквозные отверстия, через которые проходит поток воздуха. Одна половина колеса помещена в вытяжной канал, а другая — в приточный
Когда колесо вращается, тепло от вытяжного потока воздуха передаётся пластинам, и когда нагретые пластины попадают в приточный канал, они передают своё тепло холодному количеству воздуха, поступающему в здание.
Регулировка производительности роторного рекуператора осуществляется изменением скорости его вращения. Вытяжные и приточные воздушные массы поочередно проходят через каналы рекуператора, в результате чего осуществляется частичное смешивание (примерно 3-8 %) вытяжного потока с приточным воздухом. Поэтому роторные рекуператоры не рекомендуется использовать в учреждениях с высокими требованиями к чистоте воздуха, таких как больницы, чистые помещения и пищевые производства.
· Гликолевый рекуператор включает два жидкостных теплообменника, размещенных в каналах притока и вытяжки, и насос, прокачивающий теплоноситель между ними. Такой тип рекуператора удобен в случаях, когда приточный и вытяжной каналы находятся далеко друг от друга, например, они расположены в разных зонах теплового пункта.
· Пластинчатый рекуператор состоит из множества тонких металлических пластин, разделяющих два воздушных потока. В процессе работы вытяжной воздух передает тепло пластинам внутри рекуператора, которые, в свою очередь, нагревают холодный воздушный поток, поступающий извне. Кассеты с пластинами оборудованы поддонами для слива конденсата, образующегося в процессе работы.
Кратко о КПД рекуператоров
Эффективность теплообмена определяется типом рекуператора, скоростью воздушных потоков и разницей температур между наружным и внутренним воздухом. КПД рекуператора рассчитывается как отношение максимально возможного количества переданного тепла к фактически полученному теплу:
· 0 % – весь вытяжной воздух удаляется в атмосферу без передачи тепла приточным потокам;
· 100 % – приточный воздух прогревается до температуры вытяжного (такой вариант практически недостижим);
· 30-90 % – допустимые значения КПД для различных типов рекуператоров.
Теплообмен будет считаться эффективным, если КПД составляет более 60 %.
Недостатки применения рекуператоров
Что такое рекуператор и для чего он нужен
Рекуператор воздуха – это универсальное климатическое устройство, которое одновременно выполняет функции приточной и вытяжной вентиляции. Грубо говоря, он очищает подогретый отработанный воздух и одновременно подает свежий, предварительно нагретый воздух. Интересно, что в качестве теплообменника используется тепло, уже выработанное в помещении. В результате владельцы таких помещений с использованием рекуператоров получают:
- постоянный приток свежего и подогретого воздуха в помещениях;
- регулярный вывод отработанных газов, а также посторонних запахов;
- снижение расходов на отопление и затраты на электроэнергию.
Принцип работы рекуператора
Рекуператор, хотя и схож с другими климатическими установками, имеет одну ключевую особенность: отсутствие нагревательного элемента – ТЭНа, который бы подогревал входящий воздух. Температура воздуха повышается в процессе воздухообмена.
Принцип работы рекуператора можно объяснить с помощью аналогии с шарфом. В детстве многие из нас в морозы завязывали шарф, чтобы прикрыть нос и рот. Когда мы выдыхали теплый воздух, он проходил через шарф и согревал его. А когда мы вдыхали свежий воздух, он уже шел подогретым, так как тепло передавалось от плотно переплетенных нитей ткани. Это и есть эффект рекуперации.
Происходят следующие процессы:
- выдох через вытяжку рекуператора и одновременное прогревание теплообменника;
- вдох: новая порция воздуха с улицы очищается и подогревается естественным образом – происходит теплообмен.
Таким образом, рекуператоры можно считать одним из самых актуальных способов решения задач эффективной вентиляции в доме или квартире без больших затрат и сложного монтажа.
Рекуперация
В последние годы в России активно проводится политика в области энергосбережения и повышения эффективности использования энергетических ресурсов. В холодный период года значительное количество энергии расходуется на подогрев поступающего через систему приточной вентиляции воздуха. Снижение энергопотребления и увеличение КПД инженерных систем можно достичь за счет применения технологии рекуперации.
Термин рекуперация обозначает процесс повторного использования ранее отработанной энергии или вещества. В контексте систем вентиляции это означает передачу теплоты от вытяжного воздуха, который подогрет в помещении, к холодному приточному воздуху, при этом не происходит прямого контакта между воздушными потоками. Собственно, рекуператор представляет собой теплообменник, задача которого заключается в обеспечении такой передачи тепла. Также существуют приточно-вытяжные установки, которые могут рециркулировать воздух в зоне рекуператора за счет открытия переточных заслонок.
Принципиальная схема вентиляции с рекуператором
Перед подачей свежего воздуха с улицы в обрабатываемые помещения (спальня, детская комната, гостиная) в рекуператоре происходит его подогрев за счёт вытяжного воздуха, исходящего из туалета, ванной и кухни. Это позволяет существенно сократить затраты энергии на нагрев притока воздуха.
Эффективность и целесообразность использования рекуператора
В этом разделе мы рассмотрим эффективность рекуператора в системах вентиляции и подробно обсудим основные плюсы и минусы использования данной технологии. В первую очередь, важно сказать, что эффективность и сроки окупаемости рекуператора зависят от множества факторов:
- Тип рекуператора;
- Объём воздухообмена;
- Температурные условия эксплуатации;
- Тип основного источника энергии для подогрева поступающего воздуха (газ, горячая вода, электричество);
- Тарифы на энергоресурсы.
Например, окупаемость рекуператора на крупных объектах в Москве с воздухообменом более 1000 м³/час и электрическим калорифером составит примерно 2-3 года. В то время как для небольшого частного дома с расходом воздуха менее 200 м³/час срок окупаемости может составлять до 8 лет. При использовании водяного нагревателя сроки окупаемости увеличиваются в 5-7 раз, что делает приобретение рекуператора экономически нецелесообразным. КПД рекуператоров варьируется от 40 до 90 %, и устройства с КПД выше 60 % считаются эффективными.
Среди недостатков использования рекуператоров можно выделить следующие:
- Высокие первоначальные инвестиции. Значительные стартовые вложения являются основным недостатком рекуператоров, но они компенсируются снижением будущих эксплуатационных расходов на нагрев и охлаждение приточного воздуха;
- Выпадение конденсата. Из-за разности температур на стенках теплообменника может происходить конденсация. В зимний период возникает вероятность обледенения, что снижает КПД и может привести к временному выходу рекуператора из строя;
- Повышение аэродинамического сопротивления вентиляционной системы. При выборе вентиляторов важно учитывать, что потери давления на рекуператорах могут достигать 100 Па;
- Возможность перетока вытяжного воздуха в приточный в некоторых моделях;
- Увеличение размеров приточно-вытяжной системы;
- Шумная работа отдельных типов рекуператоров.
Особенности разных видов теплообменников
Конструкция рекуператора определяет схему движения теплоносителя, эффективность системы вентиляции, класс энергопотребления и стоимость оборудования. Существует пять основных типов теплообменников: пластинчатые, роторные, тепловые трубки, камерные устройства и модели с промежуточным теплоносителем.
Пластинчатый рекуператор – простота конструкции
Основой теплообменника является герметичная камера, в которой располагаются множество параллельно расположенных воздуховодов. Эти каналы разделены перегородками, выполненными из теплопроводящих пластин, изготовленных из стали или алюминия.
Волнообразные пластины (около 60-70 штук) сгруппированы в одном блоке так, чтобы образованные каналы располагались перекрестно друг к другу. Это создает турбулентность, что улучшает теплообмен.
Потоки газов движутся навстречу друг другу и пересекаются в кассете рекуператора, но не смешиваются. Тепловой обмен происходит за счет одновременного охлаждения и нагрева пластин с двух сторон.
Преимущества перекрестного теплообменника:
- Простота монтажа и настройки оборудования;
- Исключение контакта между воздушными массами;
- Доступная цена и компактные размеры;
- Отсутствие трущихся и подвижных компонентов.
Эффективность составляет от 40 до 70%.
Основной недостаток пластинчатого рекуператора заключается в оседании конденсата в вытяжном канале и образовании наледи в зимнее время. Для размораживания агрегата входящая струя перенаправляется мимо теплообменника, а теплый выходящий поток растапливает лед на пластинах.
В режиме размораживания экономия энергии не происходит, для подогрева поступающего воздуха используются калориферы мощности до 5 кВт. Среднее значение КПД может снизиться на 20% в такие периоды.
Существует два подхода для решения задачи:
- Предварительный подогрев поступающего потока воздуха до температуры, при которой образование наледи исключено;
- Использование рекуператоров с пластинами из гигроскопической целлюлозы. Такой материал впитывает влагу из отработанных воздушных масс и передает её вновь поступающим потокам.
При выборе перекрестного теплообменника важно учитывать эксплуатационные характеристики пластин.
Их свойства зависят от использованных материалов:
- Алюминиевая фольга – доступная стоимость, но ограниченная производительность в зимний период. Кроме того, изделия из алюминия не рекомендуется для жилых помещений из-за сильной дегидратации воздуха. Однако модификации с алюминиевой основой очень эффективны для бань и бассейнов;
- Пластиковые перегородки – по цене они аналогичны металлическим изделиям, но предлагают повышенную эффективность работы;
- Целлюлозный теплообменник – предохраняет от обмерзания и поддерживает нормальное влагосодержание в помещениях.
Таким образом, гигроцеллюлозный рекуператор является наиболее оптимальным и экономичным вариантом для вентиляции жилых помещений.
Роторный рекуператор – высокая эффективность системы
Данная модель теплообменника представлена в виде цилиндрического устройства, наполненного слоями гофрированного металла. В процессе вращения барабана теплые и холодные воздушные струи поочередно поступают в каждый отсек.
Способы организации рекуперативной вентиляции
Рекуперация может быть организована несколькими способами: централизованно или децентрализованно. В первом случае через теплообменник проходят вентиляционные потоки со всего помещения, во втором – с одной отдельно взятой комнаты.
Централизованный комплекс – приточно-вытяжная установка
Централизованная система обычно монтируется в процессе строительства или капитального ремонта вентиляционной системы.
Для централизованного подхода выбирается принудительная приточно-вытяжная установка (ПВУ) с уже встроенным рекуператором. Основной критерий выбора – общая производительность системы с расчетом на весь объем воздуха в здании.
ПВУ с рекуператором обеспечивает необходимый воздухообмен даже в домах, где установлены герметичные окна. Распределение воздушных потоков происходит равномерно, при этом не создавая сквозняков.
Совместные приточно-вытяжные установки, как правило, имеют моноблочную конструкцию и комплектуются следующими компонентами:
- вентиляторами – обеспечивающими бесперебойную подачу чистого воздуха и выброс воздуха, насыщенного углекислым газом;
- нагревателями – для предварительного подогрева притока;
- фильтрами – задерживающими пыль и микрочастицы;
- рекуператорами – могут использоваться различные типы установок.
Функционал некоторых ПВУ может быть расширен за счет таймеров отсрочки работы, регуляторов мощности, датчиков уровня влажности и других дополнительных функций.
Корпуса моноблочных моделей покрыты звукопоглощающим материалом, что значительно снижает уровень шума при работе ПВУ. Возможно выполнение вертикальных, горизонтальных и подвесных вариантов исполнения вентиляционных установок.
Хорошие отзывы получили рекуперационные моноблочные ПВУ от производителей, таких как: Вентс (Украина), Dantherm (Дания), Daikin (Япония), Dantex (Англия).
Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме
Для восстановления циркуляции воздуха в уже эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с функцией рекуперации тепла.
Эти устройства могут быть встроены в фасад здания или установлены через окно. Их основная задача состоит в улучшении приточной вентиляции в помещении.
В локальных рекуператорах предусмотрены вентилятор и пластинчатый теплообменник. Рукав приточника изолирован звукопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок чаще всего располагается на внутренней стене.
Ключевые особенности децентрализованных вентиляционных систем с рекуперацией:
- КПД – 60-96 %;
- невысокая производительность – устройства обладают мощностью, достаточной для обеспечения воздухообмена в помещениях площадью до 20-35 кв. м;
- доступная цена и широкий выбор моделей, начиная от простых стеновых клапанов и заканчивая автоматизированными агрегатами с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
- простота монтажа – для установки стенового клапана не требуется прокладывать воздуховоды, что позволяет установить устройство самостоятельно.
Как выбрать рекуператор?
При выборе рекуператора важно учесть несколько факторов, которые влияют на качество его работы и соответствие прибора вашим требованиям по вентиляции.
Вот несколько рекомендаций, которые помогут выбрать подходящий рекуператор:
1. Рассчитайте необходимую производительность: определите объем помещения, которое нужно вентилировать, и рассчитайте необходимую производительность рекуператора, измеряемую в кубических метрах воздуха, который устройство может обработать за час.
В помещениях, где люди не находятся постоянно в течение дня, необходимая производительность рассчитывается по размеру комнаты и составляет 3 м³/ч на 1 м² жилой площади. На одного человека, постоянно находящегося в закрытом пространстве, требуется приток 45 м³ в час, а в помещениях с естественным притоком через негерметичные или приоткрытые окна, а также открытые двери, при нормально работающей общей вентиляции – 30 м³/час (см. Приложение Б СП 60.13330.2020 Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ).
2. Определите тип рекуператора: роторные рекуператоры обладают высокой энергоэффективностью, в то время как пластинчатые будут компактнее и дешевле.
3. Проверьте КПД рекуператора, который символизирует энергоэффективность теплообменника по коэффициенту восстановления тепла (КВТ): чем выше значение КВТ, тем эффективнее устройство подогревает воздух. Выбирайте рекуператор с оптимальным значением КВТ, чтобы сократить тепловые потери и уменьшить расходы на отопление.
4. Ознакомьтесь с системой фильтрации: убедитесь, что рекуператор оборудован фильтрами подходящей эффективности для защиты от внешних загрязнителей. Также важно учесть доступность и стоимость фильтров, которые потребуется регулярно заменять.
5. Изучите функциональные возможности устройства: некоторые рекуператоры могут обладать дополнительными функциями, которые могут быть полезны в определённых условиях, такими как увлажнение воздуха или «ночной» режим для рекуператора, установленного в спальне. Определите, какие функции важны для вас, и выберите прибор, который удовлетворяет этим требованиям.
Не забудьте обратиться к специалистам за более конкретной информацией и рекомендациями по выбору рекуператора под ваши нужды. Правильный выбор устройства обеспечит эффективную систему вентиляции и улучшит качество воздуха в вашем доме.
Итоговые рекомендации по использованию рекуператора
С помощью вентиляционной системы из помещения уходит 25-35% тепла. Для уменьшения этих потерь и эффективного использования энергии в воздушных массах мы рекомендуем устанавливать рекуператор.
Рекуператор является важным элементом системы принудительной вентиляции, который позволяет эффективно использовать теплообмен между приточным и вытяжным потоком. В результате применения рекуператоров значительно снижается потребление электроэнергии, а также затраты на отопление или охлаждение воздуха в помещениях, оптимизируется расход тепла, что позволяет экономить до 90 % потребляемой энергии.
В качестве устройства приточно-вытяжной вентиляции рекуператор незаменим в условиях отсутствия или неэффективной работы системы общедомовой вытяжки. Кроме того, эти устройства рекомендуются для очистки и улучшения качества воздуха, поступающего с улицы, что способствует более здоровому дыханию и снижению уровня загрязненности в жилых помещениях.
Мы рассмотрели, чем рекуператор отличается от других вентиляционных приборов, его принцип работы, сравнительные преимущества и недостатки, важные аспекты для оптимального выбора. Однако если у вас остались вопросы — звоните консультантам “Свежего Воздуха”!
У нас вы можете получить бесплатную консультацию и заказать предварительный выезд специалиста для оценки объекта в пределах МКАД, а также приобрести лучший рекуператор из нашего каталога официального дилера.