Рекуперация тепла в системах вентиляции — принцип действия схемы

Разновидности

Современные модели рекуператоров классифицируются по нескольким особенностям:

• по типу конструкции;
• по принципу действия;
• по способу монтажа.

На сегодняшний день широкой популярностью пользуются пластичные, роторные рекуператоры и модели с этиленгликолем.

Пластинчатые

Наиболее простая в эксплуатации модель рекуператора, по внешнему виду напоминающая короб, поверхность которого покрыта пластинками из тонкого металла. Наиболее приемлемое расстояние между этими пластинами, или как их по научному называют «ламелями», составляет 3 мм.

В конструкции пластинчатых рекуператоров применяются металлы с высокой теплоотдачей и теплоемкостью, например, медь или алюминий. Представляемая разновидность устройств является наиболее подходящей для эксплуатации в частном доме. Во-первых, у них невысокая стоимость. Во-вторых, такие конструкции идеально соответствуют соотношению цена/качество.

В настоящее время многие производители занимаются разработкой и продажей пластинчатых рекуператоров. Соответственно, каждая модель отличается по типу конструкции и другим факторам. По утверждению экспертов, необходимо останавливать свой выбор на рекуператорах с несколькими кассетами ламелей, а также с наличием дренажного отвода для удаления конденсата.

Единственный недостаток данной разновидности рекуператоров заключается в возникновении наледи при температуре ниже -20 градусов.

Роторные

Система роторных рекуператоров выглядит гораздо сложнее. Принцип действия таких устройств базируется на вращающемся теплообменнике. Монтаж агрегата происходит на исходящем потоке воздуха. А уже через роторный теплообменник в помещение проникают уличные воздушные массы.

Наиболее распространенная конструкция представляемой разновидности рекуператора имеет 2 трубопровода. Через первый происходит приток воздушных масс, а через второй выводится отработанный воздух. Основным преимуществом теплообменника роторной системы является высокий коэффициент полезного действия, а именно 85%.

Несмотря на все достоинства, роторные рекуператоры имеют ряд некоторых недостатков:

• сложная конструкция;
• много подвижных элементов;
• высокий расход электроэнергии.

В отличие от пластинчатых рекуператоров роторные модели работают без остановки. Именно поэтому данный вид проветривателей устанавливается в промышленных цехах.

С этиленгликолем

Представляемая разновидность рекуператоров оснащена дополнительным теплоносителем, благодаря которому увеличивается производительность устройства. Говоря простыми словами, в конструкции присутствуют 2 теплообменника, по которым происходит циркуляция этиленгликолевого раствора. Это вещество отличается высоким показателем теплоемкости, что позволяет сохранить гораздо больше тепла воздушных масс, нежели металлические кассеты.

Процесс установки рекуператоров с этиленгликолем довольно сложный. Монтаж производят исключительно опытные специалисты. Применяются такие устройства в основном на больших производствах, где площадь обогреваемого помещения составляет более 400 кв. м.

Крышные

Довольно редкая разновидность рекуператоров, приобрести которую можно на заказ. Невысокий спрос обуславливается тем, что крышная разновидность монтируется на крыше здания. Чаще всего это гипермаркеты, ТРК, промышленные объекты крупных масштабов.

Но при этом основной принцип действия может иметь прямое отношение к пластичным, роторным или комбинированным моделям.

Монтировать крышный рекуператор в доме можно лишь в том случае, если есть необходимость экономии площади жилого помещения.

Рекуператор: что это такое?

Устройство воздухообменника

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором состоит из нескольких частей:

• устройство для забора воздуха с улицы;
• устройство для удаления воздуха из помещения на улицу;
• вентиляция с рекуператором;
• соединительные каналы;
• регулировочные диффузоры, контролирующие направление и количество перемещаемого воздуха.

Основным отличием этой системы от обычной вентиляции является рекуператор тепла. Свежий воздух с улицы проходит через теплообменник, где встречается с тёплым воздухом помещения. Потоки не смешиваются, но холодная струя прогревается и попадает в дом уже тёплой. Этот способ обогрева даёт возможность не повышая расходов на отопление добиться оптимальной температуры в помещении.

Устройство устранит запотевание окон и повышенную влажность в помещении

Теплообменники роторного типа

Здесь главную деталь берет на себя ротор, который располагается между воздуховодными каналами и нагревает воздух при помощи постоянного вращения. Вентиляция с рекуперацией тепла роторного типа имеет очень высокую эффективность работы. Такая система позволяет возвращать обратно в помещение около 80% тепла.

А вот существенным недостатком является неполноценность работы системы относительно грязи, пыли и запахов. В конструкции между ротором и корпусом есть не плотности. Из-за них потоки воздуха могут смешиваться и поэтому все загрязнения могут вновь попасть обратно. И естественно уровень шума здесь на порядок выше, чем у пластинчатого теплообменника.

Рекуперация и вентиляция

Что представляет собой вентиляция с рекуперацией

Вентиляция в помещениях может быть естественной, принцип действия которой основан на природных явлениях (самопроизвольный тип) или на воздухообмене, обеспечиваемом специально выполненными отверстиями в здании (организованная вентиляция). Однако в данном случае, несмотря на минимальные материальные затраты, зависимость от сезона, климата, а также отсутствие возможности очищать воздух не позволяют полностью удовлетворить потребности людей.

Приточно-вытяжная вентиляция, воздухообмен

Искусственная вентиляция позволяет обеспечить находящимся в помещениях более комфортные условия, но ее устройство требует определенных финансовых вложений. Она к тому же достаточно энергозатратна. Чтобы скомпенсировать плюсы и минусы обоих видов вентиляционных систем чаще всего используется их комбинирование.

Организация воздухообмена

Любая искусственная вентиляционная система по своему назначению подразделяется на приточную или вытяжную. В первом случае оборудование должно обеспечивать принудительную подачу воздуха в помещение. При этом отработанные воздушные массы выводятся наружу естественным путем.

воздуховоды, по которым передвигается воздух;

вентиляторы, отвечающие за его приток;

звукопоглотители;

фильтры;

воздухонагреватели, которые обеспечивают подачу воздуха определенной температуры, что особенно важно в холодное время года. Вентиляция приточно-вытяжная

Вентиляция приточно-вытяжная

Помимо перечисленного, система может комплектоваться дополнительными модулями для обеспечения комфортного микроклимата.

Вытяжная система, функционирующая одновременно с естественной вентиляцией, предназначена для удаления отработанных воздушных масс. Основной компонент такого оборудования — вытяжные вентиляторы.

Оптимальный вариант устройства вентиляции — приточно-вытяжное оборудование, установка которого помогает создать в помещениях необходимые для людей условия. Особенно полезна такая схема в зданиях, отделочные материалы которых не обладают паропроницаемостью, что сегодня не является редкостью.

Приточно-вытяжное оборудование

Вентиляция приточно-вытяжными устройствами

Вентиляционная система

В работе приточно-вытяжной вентиляции есть один существенный недостаток — наружу выводится нагретый воздух, а поступают воздушные массы, имеющие температуру внешней среды. Для подогрева расходуется большое количество электроэнергии (особенно это ощутимо в холодный период). Чтобы сократить неоправданные расходы, применяются рекуператоры.

Рекуперация (применительно к вентиляции) —возврат части тепловой энергии выводимого воздуха в помещении для использования в технологическом процессе. Она может использоваться в централизованных и локальных системах.

Схема вентиляции

Процесс рекуперации осуществляется в специальных теплообменниках (рекуператорах), к которым подведены приточные и вытяжные каналы. Воздушные массы, выводимые из помещения, проходя по рекуператору, отдают часть тепла поступающему с улицы воздуху, но с ним не смешиваются. Подобная схема позволяет существенно снизить затраты на подогрев приточного воздушного потока.

Устанавливаться рекуператоры могут на различных участках здания: потолках, стенах, полу или на крыше. Их можно монтировать и снаружи здания. Оборудование представляет собой или моноблок, или отдельные модули.

Daikin HRV plus (VKM)

При проектировании вентиляционной системы учитываются многие факторы:

• габариты и количество помещений;
• назначение строения;
• расход воздуха.

От этого и от типа выбранного рекуператора зависит эффективность устанавливаемой системы. КПД при использовании рекуперации тепловой энергии может варьироваться в пределах 30…90%. Но даже установка оборудования, характеризующегося минимальной эффективностью, приносит ощутимую выгоду.

Как устроена циркуляция воздушных масс при установке приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором:

• при помощи воздухозаборников воздух забирается из помещения и по воздуховодам утилизируется наружу;
• до выхода из здания воздушный поток проходит через рекуператор (теплообменник), оставляя там часть тепловой энергии;
• через тот же рекуператор направляется холодный воздух, поступающий из вне, который нагревается теплом и подается в помещение.

Рекуператор

Тепловые трубки

Стоит выделить и еще один тип рекуператоров. Рекуперация тепла в доме с использованием тепловых трубок достаточно эффективна. Такие устройства представляют собой запаянные трубки, изготовленные из металла, который обладает высокими тепло проводимыми свойствами. Внутри такой трубки находится жидкость, которая имеет очень низкую температуру кипения (обычно здесь используют фреон).

Такой теплообменник всегда устанавливается в вертикальном положении, причем один из его концов расположен в канале вытяжки, а другой в приточном канале.

Принцип действия прост. Вытягиваемый теплый воздух, омывая трубу, передает тепло фреону, который закипая, перемещается вверх, с большим количеством тепла. А приточный воздух, омывающий верх трубки забирает данное тепло с собой.

К достоинствам можно отнести высокую эффективность, бесшумность работы и высокий коэффициент полезного действия. Так что сегодня можно значительно сэкономить на обогреве дома, частично возвращая его обратно.

Способы организации рекуперативной вентиляции

Восстановление оснащено одним из следующих способов: централизованным и децентрализованным. В первом случае вентиляционные потоки из всего помещения проходят через теплообменник, во втором – из одного помещения.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжные установки

Централизованная система оснащается при строительстве или модернизации капитальной системы вентиляции.

Выбирается приточно-вытяжная установка (ПВУ) со встроенным рекуператором. Основным критерием выбора является эффективность работы комплекса по всему объему воздуха в конструкции (+)

ПВУ с рекуператором гарантирует достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздушные потоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Интегрированные моноблочные приточно-вытяжные установки комплектуются:

• вентиляторы – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй насыщенного углекислого газа;
• подогреватели – предварительный подогрев притока;
• фильтры – улавливают пыль и микрочастицы;
• рекуператор – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых PVU расширен за счет таймера задержки, регулятора мощности, датчиков уровня влажности и т.д.

Корпус моделей-моноблоков покрыт звукопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень бесшумной. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты вентиляционных установок

Подтвердили себя моноблочные восстанавливающие ПВУ производства Вентс (Украина), Dantherm (Дания), Daikin (Япония), Dantex (Англия).

Местные блоки – дополнение к существующей системе вентиляции

Децентрализованные воздухозаборники с рекуперацией тепла подходят для восстановления циркуляции воздушных масс в операционной.

Они прорезают фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшить электрическую вентиляцию в доме.

Местные блоки рекуперации тепла оснащены вентилятором и пластинчатым теплообменником. «Рукав» входа утеплен звукопоглощающим материалом. Блок управления компактными вентиляционными установками расположен на внутренней стене

Характеристики децентрализованных систем вентиляции с рекуперацией:

• КПД – 60-96%;
• низкая производительность – устройства предназначены для обеспечения воздухообмена в помещениях площадью до 20-35 кв.м;
• доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных настенных клапанов и заканчивая автоматизированными моделями с многоступенчатой ​​системой фильтрации и возможностью регулирования влажности;
• простой монтаж: не нужно прокладывать водовод для ввода в эксплуатацию, вы можете самостоятельно установить задвижку на стену.

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

Важные критерии выбора пристенного воздухозаборника: допустимая толщина стенки, производительность, КПД теплообменника, диаметр воздуховода и температура перекачиваемой среды

Принцип работы рекуператора воздуха и его эффективность

По своей сути, рекуператор воздуха для частного дома представляет собой ничто иное, как теплообменник, в котором выходящий из помещения воздух отдает большую часть своего тепла входящему с улицы – он его подогревает, предупреждая таким способом охлаждение помещений.

Комнатные рекуператоры воздуха фото

Устроен такой прибор достаточно просто – чтобы понять его принцип работы, представьте себе квадратную трубу, по которой выходящий из помещения воздух идет вдоль нее, а приходящий – поперек. При этом оба потока не смешиваются благодаря специальным теплопроводящим пластинам. Примерно так и устроен современный рекуператор для воздуха, в котором один поток отдает тепло другому. Эффективность работы такого устройства достаточно высока. Приведу цифры – если поток исходящего из помещения воздуха имеет температуру 21˚C, а на улице мороз -10˚C, то после рекуператора уличный воздух будет иметь температуру от +2 до +6˚C. Представляете, сколько энергии можно сэкономить с помощью этого устройства? Много! Счета за оплату энергоносителей снизятся в несколько раз.

Принцип работы рекуператора воздуха схема

Какие бывают?

Агрегаты делятся на следующие виды:

• По типу конструкции – кожухотрубные, спиральные, роторные, пластинчатые, пластинчатые оребрённые.
• По назначению – воздушные, газовые, жидкостные. Под воздушным понимается вентиляционный агрегат, задачей которого является вентиляция с рекуперацией тепла. В приборах газового типа в роли теплоносителя используется дым. Жидкостные рекуператоры – спиральные и батарейные — часто устанавливаются в плавательных бассейнах.
• По температуре теплоносителя – высокотемпературные, среднетемпературные, низкотемпературные. Высокотемпературными называются рекуперы, теплоносители которых достигают 600C и выше. Среднетемпературные – это приборы с характеристиками теплоносителя в районе 300-600С. Температура теплоносителя низкотемпературного агрегата – ниже 300С.
• По способу движения сред – прямоточные, противоточные, перекрестноточные. Различаются в зависимости от схемы направления воздушных потоков. В перекрестноточных агрегатах потоки следуют перпендикулярно друг другу, в противоточных – приток и вытяжка находятся противоположно по отношению друг к другу, а в прямоточных – потоки однонаправленны и параллельны.

Спиральные

В спиральных моделях теплообменники выглядят как два спиралеобразных канала, по которым движутся среды. Изготовленные из рулонного материала, они навиты вокруг разделительной перегородки, расположенной по центру.

Роторные рекуператоры

Устанавливаются в приточно-вытяжных вентиляционных системах. Способ их действия основывается на прохождении приточного и вытяжного потоков сквозь специальные роторный теплообменник вращающегося типа.

Пластинчатый теплообменник

Представляет собой рекупер, где передача тепла от горячей среды к холодной происходит посредством прохождения через стальные, графитовые, титановые и медные пластины.

Оребрённый пластинчатый рекуператор

Его конструкция основывается на тонкостенных панелях с ребристой поверхностью, произведенных с использованием высокочастотной сварки и соединенных друг с другом по очереди с поворотом на 90. Подобная конструкция, а также разнообразие используемых материалов позволяет достигать высокой температуры греющей среды, минимального сопротивления, длительного срока эксплуатации, высоких показателей передающей тепло площади по отношению к общей массе теплообменника. Кроме того, такие приборы недорогие и чаще всего используются для переработки тепла отходящих газовых сред.

Популярность оребренных моделей основывается на следующих преимуществах (в сравнении с аналогами роторного и традиционно пластичного типа):

• большие рабочие температуры (до 1250С);
• небольшие масса и размеры;
• более бюджетные;
• быстрая окупаемость;
• невысокое сопротивление по газово-воздушным трактам;
• устойчивость к зашлаковыванию;
• простота очистки каналов от загрязнений;
• длительный эксплуатационный срок;
• упрощенный монтаж и транспортировка;
• высокие показатели термопластичности.

Промышленные и бытовые рекуперы – в чем различия?

Промышленные агрегаты используются на производствах, где присутствуют тепловые технологические процессы. Чаще всего под промышленными подразумевают именно традиционные пластинчатые теплообменники.

К бытовым установкам относят приборы, характеризующиеся небольшими габаритами и невысокой производительностью. Это могут быть приточно-вытяжные модели, основная задача которых сводится к вентиляции с рекуперацией тепла. Подобные системы могут быть реализованы по-разному – как в виде роторного, так и в виде пластинчатого теплообменника. Причем каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Далее рассмотрим основные критерии выбора, чтобы понять, какой рекупер лучше купить.

Преимущества и недостатки

Избыток тепла не выветривается, а идет на подогрев входящего воздуха

Главный плюс этих устройств – возможность регулировать поступление и отход воздушных масс и их соотношение. Благодаря подогреву поступающего с улицы потока отработанными газами снижается количество энергии, затрачиваемой отопительными приборами на достижение нужной температуры воздуха в помещении. Это позволяет экономить на электроэнергии. Это относится к применению устройства в промышленном помещении, покупке недорогой модели для жилища или изготовлению ее своими руками. Приобретать дорогой рекуператор для дома экономически невыгодно.

Механизм позволяет снизить потери тепла при сохранении поступления свежего воздуха в помещение. Обеспечивается сочетание постоянного притока кислорода и поддержания оптимальной температуры. Когда на улице достаточно тепло, пользователь может не подключать обогреватели, что дополнительно помогает экономить электроэнергию. При этом обеспечивается эффективное удаление неприятных запахов и примесей, содержащихся в воздухе. К плюсам можно отнести небольшие размеры установок и простоту монтажа. Они выпускаются в большом числе вариантов – для размещения в санузле, встраивания в нишу и т.д.

К минусам относятся высокие цены на приборы (от 20 до 100 и более тыс. руб.), что побуждает умельцев создавать приспособления пластинчатого типа своими руками. Кроме того, модели с открытой конструкцией могут недостаточно эффективно справляться с удалением запахов и загрязнений из отработанных воздушных масс.

Что такое рекуперация простым языком

Сам термин произошел от латинского слова, которое можно перевести как «обратное получение». Оно описывает процесс использования уже израсходованной энергии, или вещества для повторного применения.

Рекуперативные технологии особенно часто используются в электротехнике.

Они позволяют переводить потенциальную и кинетическую энергию в электрический заряд, который сохраняется на аккумуляторе, и может быть использован для осуществления полезной работы.Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.
Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от  удаляемого воздуха из помещения. Эта функция дополняется условием: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.
В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».
Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.
При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

По вопросам ремонта и проектирования вентиляции и систем кондиционировани можно обратиться в фирму Фесдем Климат перейдя по https://fesdem.ru/.

Основные элементы вентиляционных систем

Рекуператор в системе вентиляции Вентиляция с рекуперацией тепла в частном доме состоит не только из блока теплообменника.

В состав системы входят:

• защитные решётки;
• воздуховоды;
• клапаны;
• вентиляторы;
• фильтры.
• органы автоматизации и управления.

Решётки предохраняют от случайного попадания в систему крупных предметов, птиц и грызунов, которые могут стать причинами аварий. Такой вариант возможен, когда посторонний предмет попадает на крыльчатку вентилятора. Последствием могут быть:

• деформированные лопасти и повышенный уровень вибрации (шума);
• заклинивание ротора вентилятора и сгорание обмоток электродвигателя;
• неприятный запах от погибших и разлагающихся животных.

Воздуховоды и фасонные части (повороты, тройники, переходники) покупают одновременно, стараются приобретать изделия одного производителя. Разница в размерах приводит к зазорам в местах соединений, нарушению движения потоков и завихрениям.

В сильный мороз можно перекрыть приточный клапан временно

Не используют для вентиляции с рекуператором гофрированные воздуховоды, создающие сопротивление потокам воздуха и повышенный шум при работе.

Воздушные клапаны нужны для временного изменения параметров движения воздуха, например, с их помощью можно перекрыть вводной канал в особо морозный период времени, когда рекуператор не справляется с подогревом воздуха до необходимой температуры.

Фильтры устанавливают во все модели вентиляции с рекуперацией. Они защищают аппаратуру от уличной пыли и пуха деревьев, которые быстро забивают теплообменники.

Вентиляторы могут быть встроены в блок рекуператора или устанавливаются в каналы. При расчётах обязательно определяют необходимую мощность устройства.