Системи вентиляції із рекуперацією тепла. Рекуперація у системах вентиляції

У зв'язку зі зростанням тарифів на первинні енергоресурси рекуперація стає як ніколи актуальною. У припливно-витяжних установках з рекуперацією зазвичай застосовують такі типи рекуператорів:

пластинчастий або перехресно-точний рекуператор;
роторний рекуператор;
рекуператори з проміжним теплоносієм;
тепловий насос;
рекуператор камерного типу;
рекуператор із тепловими трубами.

Принцип роботи

Принцип роботи будь-якого рекуператора в припливно-витяжних установках полягає в наступному. Він забезпечує теплообмін (у деяких моделях - і холодообмін, а також вологообмін) між потоками припливного та витяжного повітря. Процес теплообміну може відбуватися безперервно через стінки теплообмінника, за допомогою хладону або проміжного теплоносія. Може теплообмін бути і періодичним, як у роторному та камерному рекуператорі. В результаті витяжне повітря, що викидається, охолоджується, нагріваючи тим самим свіже припливне повітря. Процес холодообміну в окремих моделях рекуператорів проходить у теплий часроку і дозволяє знизити енерговитрати на системи кондиціювання повітря за рахунок деякого охолодження повітря, що подається в приміщення. Вологообмін йде між потоками витяжного та припливного повітря, дозволяючи підтримувати в приміщенні комфортну для людини вологість цілий рік, без використання будь-яких додаткових пристроїв – зволожувачів та інших.

Пластинчастий чи перехресно-точний рекуператор.

Теплопровідні пластини рекуперативної поверхні виготовляють з тонкої металевої (матеріал – алюміній, мідь, нержавіюча сталь) фольги або ультратонкого картону, пластику, гігроскопічної целюлози. Потоки припливного та витяжного повітря рухаються по безлічі невеликих каналів, утворених цими теплопровідними пластинами, за схемою протитечії. Контакт та змішування потоків, їх забруднення практично виключені. У конструкції рекуператора деталей, що рухаються, немає. Коефіцієнт ефективності 50-80%. У рекуператора з металевої фольги через різницю температур потоків повітря на поверхні пластин може конденсуватися волога. У теплу пору року її необхідно відвести в систему каналізації будівлі спеціально обладнаним дренажним трубопроводом. У холодну пору є небезпека замерзання цієї вологи в рекуператорі та його механічного пошкодження (розморожування). Крім того, лід, що утворився, сильно знижує ефективність роботи рекуператора. Тому рекуператори з металевими теплопровідними пластинами вимагають при експлуатації в холодну пору року періодичного відтаювання потоком теплого витяжного повітря або використання додаткового водяного або електричного повітронагрівача. При цьому припливне повітря або зовсім не подається або подається в приміщення в обхід рекуператора через додатковий клапан (байпас). Час відтайки становить середньому від 5 до 25 хвилин. Рекуператор з теплопровідними пластинами з ультратонкого картону і пластику не схильний до обмерзання, тому що через ці матеріали йде і вологообмін, але у нього інший недолік - його не можна використовувати для вентиляції приміщень з високою вологістю з метою їх осушення. Пластинчастий рекуператор може встановлюватися в припливно-витяжну систему як у вертикальному, так і горизонтальному положенні в залежності від вимог до розмірів венткамери. Пластинчасті рекуператори найпоширеніші через свою відносну простоту конструкції та дешевизни.

Роторний рекуператор

Цей тип – другий за ступенем поширення після пластинчастого. Теплота від одного потоку повітря до іншого передається через циліндричний порожнистий барабан, що обертається між витяжною і припливною секціями, званий ротором. Внутрішній об'єм ротора заповнений покладеною туди щільно металевою фольгою або дротом, яка відіграє роль теплопередаючої поверхні, що обертається. Матеріал фольги або дроту той самий, що й у пластинчастого рекуператора - мідь, алюміній або нержавіюча сталь. Ротор має горизонтальну вісь обертання приводного валу, що обертається електродвигуном з кроковим або інверторним регулюванням. За допомогою двигуна можна керувати процесом рекуперації. Коефіцієнт ефективності 75-90%. Ефективність рекуператора залежить від температур потоків, їх швидкості та частоти обертання ротора. Змінюючи частоту обертання ротора, можна змінювати ефективність роботи. Замерзання вологи в роторі виключено, а ось змішування потоків, їхнє взаємне забруднення і передачу запахів повністю виключити не можна, оскільки потоки безпосередньо контактують один з одним. Можливе змішування до 3%. Роторні рекуператори не вимагають великих витрат електроенергії, що дозволяють осушувати повітря в приміщеннях з високою вологістю. Конструкція роторних рекуператорів є складнішою, ніж пластинчастих, які вартість і витрати на експлуатацію вищими. Тим не менш, припливно-витяжні установки з роторними рекуператорами є дуже популярними завдяки їх високій ефективності.

Рекуператори із проміжним теплоносієм.

Теплоносій найчастіше вода або водні розчинигліколі. Такий рекуператор складається із двох теплообмінників, з'єднаних між собою трубопроводами з насосом для циркуляції та арматурою. Один із теплообмінників поміщений у канал із потоком витяжного повітря та отримує теплоту від нього. Теплота через теплоносій за допомогою насоса та труб переноситься до іншого теплообмінника, розташованого в каналі припливного повітря. Припливне повітря сприймає це тепло та нагрівається. Змішування потоків у цьому випадку повністю виключено, але через наявність проміжного теплоносія коефіцієнт ефективності цього типу рекуператорів відносно низький і становить 45-55%. На ефективність можна впливати за допомогою насоса, впливаючи на швидкість руху теплоносія. Основна перевага та відмінність рекуператора з проміжним теплоносієм від рекуператора з тепловою трубою в тому, що теплообмінники у витяжній та припливній установках можна розташовувати на відстані один від одного. Положення для монтажу теплообмінників, насоса та трубопроводів може бути як вертикальним, так і горизонтальним.

Тепловий насос.

Відносно недавно з'явився цікавий різновид рекуператора з проміжним теплоносієм – т.зв. термодинамічний рекуператор, в якому роль рідинних теплообмінників, труб та насоса відіграє холодильна машина, що працює в режимі теплового насосу. Це своєрідна комбінація рекуператора та теплового насоса. Вона складається з двох хладонових теплообмінників – випарника-повітряохолоджувача та конденсатора, трубопроводів, терморегулюючого вентиля, компресора та 4-х ходового клапана. Теплообмінники розміщені в припливному та витяжному повітроводі, компресор необхідний для забезпечення циркуляції хладону, а клапан перемикає потоки хладагента залежно від сезону та дозволяє переносити теплоту з витяжного повітря в припливний та навпаки. При цьому припливно-витяжна системаможе складатися з кількох припливних та однієї витяжної установкибільшої продуктивності, об'єднаних одним холодильним контуром. При цьому можливості системи дозволяють кільком приточним установкам працювати в різних режимах (нагрів/охолодження) одночасно. Коефіцієнт перетворення теплового насоса СОР може досягати значень 4,5-6,5.

Рекуператор із тепловими трубами.

За принципом роботи рекуператор із тепловими трубами схожий на рекуператор із проміжним теплоносієм. Різниця лише в тому, що потоки повітря поміщають не теплообмінники, а так звані теплові труби або точніше термосифони. Конструктивно це герметично закриті відрізки мідної оребреної труби, заповнені всередині спеціально підібраним холодоном, що легко кипить. Один кінець труби у витяжному потоці нагрівається, хладон у цьому місці кипить і передає сприйняте від повітря тепло на інший кінець труби, що обдувається потоком повітря. Тут хладон усередині труби конденсується і передає тепло повітрі, яке нагрівається. Цілком виключені взаємне змішування потоків, їх забруднення та передача запахів. Рухливих елементів немає, труби потоки поміщають тільки вертикально або під невеликим ухилом, щоб хладон рухався всередині труб від холодного кінця до гарячого за рахунок сили тяжіння. Коефіцієнт ефективності 50-70%. Важлива умова для забезпечення роботи його роботи: повітроводи, в які встановлені термосифони, повинні розташовуватись вертикально один над одним.

Рекуператор камерного типу

Внутрішній об'єм такого рекуператора розділена заслінкою на дві половини. Заслінка іноді рухається, змінюючи цим напрямок руху потоків витяжного і припливного повітря. Витяжне повітря нагріває одну половину камери, потім заслінка направляє сюди потік повітря і він нагрівається від нагрітих стінок камери. Цей процес періодично повторюється. Коефіцієнт ефективності сягає 70-80%. Але в конструкції є рухомі деталі, у зв'язку з чим існує велика ймовірність взаємного змішування, забруднення потоків та передачі запахів.

Розрахунок ефективності рекуператора.

У технічні характеристикирекуперативних вентиляційних установок багатьох фірм-виробників наводять, як правило, два значення коефіцієнта рекуперації – за температурою повітря та його ентальпією. Розрахунок ефективності роботи рекуператора може бути здійснений за температурою або ентальпією повітря. Розрахунок за температурою враховує явний тепломіст повітря, а по ентальпії - враховується ще й вміст вологи (його відносну вологість). Розрахунок за ентальпією вважається більш точним. Для розрахунку необхідні вихідні дані. Їх отримують шляхом виміру температури та вологості повітря в трьох місцях: у приміщенні (де вентиляційна установка забезпечує повітрообмін), на вулиці та в перерізі припливної повітророзподільної решітки (звідки до приміщення потрапляє оброблене зовнішнє повітря). Формула для розрахунку ефективності рекуперації за температурою така:

Kt = (T4 - T1) / (T2 - T1), де

Kt- Коефіцієнт ефективності рекуператора за температурою;
T1- Температура зовнішнього повітря, oC;
T2– температура витяжного повітря (тобто повітря у приміщенні), оС;
T4- Температура припливного повітря, оС.

Ентальпія повітря – це теплоутримання повітря, тобто. кількість теплоти, що міститься в ньому, віднесена до 1 кг сухого повітря. Ентальпію визначають за допомогою i-d діаграмистану вологого повітря, завдавши на неї крапки, що відповідають вимірюваній температурі та вологості в приміщенні, на вулиці та припливному повітря. Формула для розрахунку ефективності рекуперації за ентальпією наступна:

Kh = (H4 - H1) / (H2 - H1), де

Kh- Коефіцієнт ефективності рекуператора по ентальпії;
H1– ентальпія зовнішнього повітря, кДж/кг;
H2-ентальпія витяжного повітря (тобто повітря в приміщенні), кДж / кг;
H4- Ентальпія припливного повітря, кДж / кг.

Економічна доцільність застосування припливно-витяжних установок із рекуперацією.

Як приклад візьмемо техніко-економічне обґрунтування застосування вентиляційних установок з рекуперацією у системах припливно-витяжної вентиляції приміщень автосалону.

Вихідні дані:

об'єкт - автосалон загальною площею 2000 м2;
середня висота приміщень 3-6 м, складається з двох виставкових залів, офісної зони та станції технічного обслуговування (СТО);
для припливно-витяжної вентиляції зазначених приміщень було обрано вентиляційні установкиканального типу: 1 одиниця з витратою повітря 650 м3/годину та споживаною потужністю 0,4 кВт і 5 одиниць з витратою повітря 1500м3/година та споживаною потужністю 0,83 кВт.
гарантований діапазон зовнішніх температур повітря для канальних установок становить (-15…+40) оС.

Для порівняння енергоспоживання здійснимо розрахунок потужності канального електричного повітронагрівача, яка необхідна для підігріву зовнішнього повітря в холодну пору року в припливній установці традиційного типу(що складається з зворотного клапана, канального фільтра, вентилятора та електричного повітронагрівача) з витратою повітря 650 і 1500 м3/год відповідно. У цьому вартість електроенергії приймаємо 5 рублів за 1кВт*час.

Зовнішнє повітря необхідно нагріти від -15 до +20оС.

Розрахунок потужності електричного повітронагрівача здійснено за рівнянням теплового балансу:

Qн = G * Cp * T, Вт, де:

Qн- Потужність повітронагрівача, Вт;
G- масова витрата повітря через повітронагрівач, кг/сек;
Ср- Питома ізобарна теплоємність повітря. Ср = 1000кДж/кг*К;
Т- Різниця температур повітря на виході з повітронагрівача та вході.

T = 20 - (-15) = 35 оС.

1. 650/3600 = 0,181 м3/сек

р = 1,2 кг/м3 – густина повітря.

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 чином, застосування в холодну пору року канальних установок з рекуперацією тепла замість традиційних з використанням електричних повітронагрівачів дозволяє зменшити витрати електроенергії при одному і тому ж кількості повітря, що подається більш ніж у 20 разів і тим самим дозволяє знизити витрати і відповідно збільшити прибуток автосалону. Крім цього, застосування установок з рекуперацією дозволяє зменшити фінансові витрати споживача на енергоносії на опалення приміщень у холодну пору року та на їх кондиціювання у теплу пору приблизно на 50%.

Для більшої наочності зробимо порівняльний фінансовий аналізенергоспоживання систем припливно-витяжної вентиляції приміщень автосалону, укомплектованих установками з рекуперацією тепла канального типу та традиційних установок з електричними повітронагрівачами.

Вихідні дані:

Система 1.

Установки з рекуперацією тепла витратою 650 м3/год - 1од. та 1500 м3/година – 5од.

Сумарна електрична споживана потужність складе: 0,4 + 5 * 0,83 = 4,55 кВт * год.

Система 2.

Традиційні канальні припливно-витяжні вентиляційні установки -1од. з витратою 650м3/годину та 5од. із витратою 1500м3/год.

Сумарна електрична потужність установки на 650 м3/год складе:

вентилятори - 2 * 0,155 = 0,31 кВт * год;
автоматика та приводи клапанів - 0,1 кВт * год;
електричний повітронагрівач - 7,6 кВт * год;

Разом: 8,01 кВт * год.

Сумарна електрична потужність установки на 1500м3/год складе:

вентилятори - 2 * 0,32 = 0,64 кВт * год;
автоматика та приводи клапанів - 0,1 кВт * год;
електричний повітронагрівач - 17,5 кВт * год.

Разом: (18,24 кВт * год) * 5 = 91,2 кВт * год.

Усього: 91,2 + 8,01 = 99,21кВт * год.

Приймається період використання підігріву в системах вентиляції 150 робочих днів на рік по 9 годин. Отримуємо 150 * 9 = 1350 годин.

Енергоспоживання установок із рекуперацією складе: 4,55*1350 = 6142,5 кВт

Експлуатаційні витрати становитимуть: 5 руб. * 6142,5 кВт = 30712,5 руб. або у відносному (до загальної площі автосалону 2000 м2) виразі 30172,5/2000 = 15,1 руб./м2.

Енергоспоживання традиційних систем складе: 99,21 * 1350 = 133933,5 кВт Експлуатаційні витрати становитимуть: 5 руб. * 133933,5 кВт = 669667,5 руб. або у відносному (до загальної площі автосалону 2000 м2) виразі 669 667,5/2000 = 334,8 руб./м2.

Рекуперація тепла стала досить часто використовуватися в Останнім часому системах вентиляції. Якщо докладніше розглядати сам процес, то спочатку слід визначитися і зрозуміти, що означає сам термін рекуперація. Рекуперація тепла в системах вентиляції означає, що повітря, що пропускається, яке видаляється спеціальними установками, пропускається крізь систему фільтрів і подається назад.

Варто звернути особливу увагуна те, що у вентиляційних системах із часткою відпрацьованого повітря витягується і частина тепла із приміщення. І ось саме дана теплова енергіята повертається назад.

Дані системи ефективно застосовується на великих виробництвах і великих цехах, оскільки, щоб забезпечити оптимальну температурудля таких приміщень взимку необхідно зазнати великих витрат. Дані установки дозволяють значно компенсувати такі втрати і скоротити витрати.

Навіть у приватному будинку вентиляційні установки з рекуперацією тепла сьогодні будуть досить актуальними. Навіть у індивідуальному будинкузавжди виконується вентиляція і при циркулюванні повітря тепло так само йде з будь-якого приміщення. Погодьтеся, що загерметезувати будівлю повністю і тим самим уникнути будь-яких втрат тепла просто неможливо.

Сьогодні ці системи варто застосовувати навіть у приватному будинку з наступних причин:

Для швидкого видалення повітря з великою домішкою вуглекислого газу;
Для притоку необхідної кількостісвіжого повітря у житлові приміщення;
Для усунення підвищеної вологостіу кімнатах, а також усунення неприємних запахів;
Для економії тепла;
А також для видалення пилу та шкідливих мікроорганізмів, які можуть у ньому утримуватися.

Системи припливного типу з рекуперацією

Припливна установка з рекуперацією тепла починає мати все більший попит серед приватних домовласників. І її переваги, особливо в холодну пору року, дуже високі.

Як відомо, забезпечити житлове приміщення необхідною вентиляцією можна багатьма способами. Це і природна циркуляціяповітря, яке в основному здійснюється за рахунок провітрювання кімнат. Але погодьтеся, що використовувати такий спосіб узимку просто неможливо, оскільки все тепло швидко покине житлові приміщення.

Якщо ж у будинку, в якому циркуляція повітря виконується тільки природним шляхом, немає більше ефективної системи, то виходить, що в холод кімнати не отримують потрібного обсягу свіжого повітря і кисню відповідно що надалі негативно позначається на самопочутті всіх членів сім'ї.

Зрозуміло, останнім часом, коли практично всі власники встановлюють пластикові вікна та двері, виходить, що влаштовуватиме вентиляцію. природним способомпросто неефективно. Тому виникає потреба в установці додаткового обладнаннящо здатне забезпечити хорошу циркуляцію повітря всередині приміщень. І, звичайно, кожен власник погодиться з тим, що хотілося б, щоб будь-яка система витрачала електроенергію економно.

І ось тут самим оптимальним варіантомбуде рекуперація тепла у системах вентиляції. У ідеальному варіантібажано купувати установку, яка могла б забезпечити рекуперацію вологості.

Що таке рекуперація вологи?

У будь-якому приміщенні має завжди підтримуватись певний рівеньвологості, при якому кожна людина почувається найкомфортніше. Ця нормамає величину від 45 до 65%. Взимку більшість людей стикаються із зайво сухим повітрям у приміщенні. Особливо в квартирах, коли опалення включають на повну і повітря стає дуже сухим, що має вологість близько 25%.

Крім того, часто виходить і так, що з такими перепадами вологості страждає не лише людина. Але й підлога з меблями, як відомо, дерево має високу гігроскопічність. Дуже часто меблі та підлоги від надто сухого повітря пересихають, і надалі виходить, що підлога починає скрипіти, а меблі розвалюватися. Дані установки в першу чергу підтримуватимуть і необхідний рівень вологості в будь-якому приміщенні незалежно від пори року.

Види рекуператорів

В індивідуальних житлових будинкахнайчастіше встановлюють системи вентилювання, що мають централізовані теплообмінники. Крім того, сьогодні можна вибирати з кількох видів конструкцій рекуперативної вентиляції, але вищим попитом користуються такі:

Пластинчасті.
Роторні.
Камерні.
Що мають проміжний теплоносій.

Теплообмінники пластинчастого типу

Найкращі прості конструкціїдля систем вентиляції Теплообмінник виконаний у вигляді камери, розділеної на окремі канали, розташовані паралельно один до одного. Між ними знаходиться тонка пластинчаста перегородка, яка має високі теплопровідні властивості.

Принцип дії заснований на обміні теплом повітряних потоків, тобто відпрацьоване повітря, яке видаляється з приміщення і віддає своє тепло припливному повітрю, яке надходить усередину будинку вже теплим завдяки такому обміну.

До переваг такої технології можна віднести:

просте налаштування пристрою;
повна відсутність будь-яких деталей, що рухаються;
високу ефективність дії.

Ну, і одним з найбільш істотних недоліків у роботі такого рекуператора є утворення конденсату на самій пластині. Зазвичай такі теплообмінники потрібно додатково монтувати спеціальними краплеуловлювачами. Це необхідний параметр, оскільки в зимовий часконденсат може замерзнути та зупинити пристрій. Саме тому в деяких пристроях цього типу є вбудовані системи розморожування.

Теплообмінники роторного типу

Тут головну деталь бере на себе ротор, який розташовується між повітроводними каналами та нагріває повітря за допомогою постійного обертання. Вентиляція з рекуперацією роторного тепла типу має дуже високу ефективність роботи. Така система дозволяє повертати назад до приміщення близько 80% тепла.

А ось істотним недоліком є неповноцінність роботи системи щодо бруду, пилу та запахів. У конструкції між ротором та корпусом є не щільності. Через них потоки повітря можуть змішуватись і тому всі забруднення можуть знову потрапити назад. І природно рівень шуму тут набагато вище, ніж у пластинчастого теплообмінника.

Теплообмінники камерного типу

У рекуператорі даного типу повітряні потоки розділені безпосередньо камерою. Обмін тепла відбувається завдяки заслінці, яка періодично змінює напрямок потоків повітря. Ця системамає високу ефективність в роботі. А до недоліків можна віднести лише наявність рухомих деталей усередині пристрою.

Теплообмінники із проміжним носієм

Принцип роботи даного пристроюпрактично аналогічний роботі пластинчастого рекуператора. Тут теплообмінником є замкнутий контур із трубки. У ньому відбувається постійна циркуляція води чи водно-гліколевого розчину. Ефективність процесів теплообміну залежить від швидкості циркуляції в замкнутому контурі рідини.

У такому пристрої змішання потоків повітря повністю виключено. До мінусів належить лише недостатня ефективність. Такий пристрій здатний повернути приблизно 50% забраного із приміщення тепла.

Теплові трубки

Варто виділити ще один тип рекуператорів. Рекуперація тепла в будинку з використанням теплових трубок є досить ефективною. Такі пристрої є запаяні трубки, виготовлені з металу, який володіє високими тепловластивостями, що проводяться. Усередині такої трубки знаходиться рідина, яка має дуже низьку температуру кипіння (як правило, тут використовують фреон).

Такий теплообмінник завжди встановлюється у вертикальному положенні, причому один із його кінців розташований у каналі витяжки, а інший у припливному каналі.

Принцип дії простий. Тепле повітря, що витягується, омиваючи трубу, передає тепло фреону, який закипаючи, переміщається вгору, з великою кількістю тепла. А припливне повітря, що омиває верх трубки, забирає це тепло з собою.

До переваг можна віднести високу ефективність, безшумність роботи та високий коефіцієнт корисної дії. Отже, сьогодні можна значно заощадити на обігріві будинку, частково повертаючи його назад.

Слово «рекуперація» походить від латинського слова recuperation, що в перекладі означає повернення, отримання. У широкому сенсі цей термін слід розуміти так: у кожному технологічному процесі витрачаються матеріали чи енергія. Рекуперація дозволяє повернути частину енергії для використання у тому самому процесі.
Рекуперація повітря - це процес відбору тепла від повітря, що видаляється, і передача енергії повітря нагнітається. Технологічно процес рекуперації здійснюється з використанням кондиціонерів з рекупераційним теплообмінником або систем припливно-витяжної вентиляції. Теплообмінник призначений для того, щоб вхідний та вихідний потоки повітря не змішувалися між собою, а лише обмінювалися тепловою енергією. Зрозуміло, що використовуючи системи рекуперації повітря, повітря, що знаходиться в приміщенні, можна не тільки нагрівати, а й охолоджувати – все залежить від напряму теплового процесу. При цьому тепло повітря, що входить, потрібно не віддавати, а навпаки, забирати у нього. Важливою характеристикоюСистеми рекуперації є так званий коефіцієнт ефективності, який математично виражається ставленням реальної отриманої кількості тепла до максимально можливої енергії. Цей коефіцієнт може змінюватись у широких межах – від 30 до 90 відсотків.
Існують такі п'ять типів рекуператів: пластинчасті, роторні з проміжним теплоносієм, камерні рекуператори, теплові труби. Пластинчасті рекуператори складаються з ряду пластин, з обох боків яких проходить повітря, що видаляється і проточне. Перевага пластинчастих рекуператорів- Висока ефективність, 50-80% і невелика ціна. Недоліком таких рекуператорів є те, що на їх пластинах може утворитися конденсат, а в зимову пору року льоду.
У роторних рекуператорах обмін тепла відбувається за допомогою спеціального ротора, який знаходиться між вхідним та вихідним потоками повітря. Дана система є відкритою, тому є дуже великий ризик того, що бруд і запахи передадуться від повітря, що нагнітається. Ефективність таких рекуператорів сягає 90%.
Рекуператори з проміжним теплоносієм влаштовані так: теплоносій (вода або водно-гліколевий розчин) рухається від одного теплоносія до іншого, забираючи тепло у вихідного повітря і передаючи його потоку, що входить. Ефективність таких пристроїв невисока – 45-60%.
У камерних рекуператорах процес теплообміну регулюється заслінкою у камері. Потік повітря, що виходить, нагріває одну з частин камери, а вже від стінок камери отримує тепло вхідне повітря. Ефективність таких рекуператорів становить 70-80%.
П'ятий вид рекуператорів – це "теплові труби". Основною частиною такої системи є трубки, у яких знаходиться фреон. Повітря, що видаляється, нагріває фреон, який випаровується. Припливне повітря, проходячи вздовж трубок, змушує фреон конденсуватися - таким чином відбувається охолодження повітряного потоку.

Особливим різновидом примусової системивентиляції є припливна вентиляція з підігрівом і рециркуляцією тепла, яка забезпечує часткове нагрівання вхідного повітряного потоку за рахунок теплого повітря, що видаляється з приміщення, за допомогою спеціального пристрою – рекуператора. При цьому основний підігрів зовнішнього повітря здійснюється звичайним повітронагрівачем.

Рекуперація тепла у припливно-витяжній вентиляції– явище не нове, але в нас поки що малопоширене. З технічної точки зору рекуперація є звичайнісіньким процесом теплообміну. Саме слово "рекуперація" має латинське походження і означає "повернення витраченого". Вентиляційні рекуператори тепла повертають його частину назад у приміщення через теплообмін між вхідним і вихідним потоком. Зворотний процес відбувається в жаркий час, коли вихідний холодний кондиційний повітря охолоджує потік зустрічний теплий нару. У такому разі це слід називати рекуперацією холоду.

Навіщо потрібна рекуперація?Очевидно, що для економії енергоресурсів насамперед. Рекуператор являє собою пристрій, в якому відбувається теплообмін вхідних та вихідних повітряних мас. При звичайній вентиляції різниця температур між вхідним та виходить повітрям у холодну та жарку пору року значна. Якщо, наприклад, надворі -20°С, а приміщенні +24°С перепад становить понад 40°С. Цю різницю потрібно буде перекрити за рахунок системи опалення. Влітку різниця менша, але і вона додасть навантаження на кондиціонер. Рекуператор дає змогу звести цю різницю до мінімуму. Правильно підібране обладнання забезпечує при 0°З зовнішнього повітря і +20° в приміщенні різницю між вхідним і вихідним потоком в межах 4°С, тобто. скоротити її у п'ять разів. Ефективність рекуперації знижується при зниженні значень зовнішньої температуриПроте економія залишається дуже відчутною. Більше того, при значній різниці внутрішньої та зовнішньої температури, рекуперація особливо корисна.

Багато сучасних будівельні технологіїприпускають повітронепроникні та паронепроникні огороджувальні конструкції. Для ефективного провітрювання та видалення водяної пари з приміщень із герметичними стінами та склопакетами необхідна примусова припливно-витяжна вентиляція. Рекуперація тепла в даному випадку є запорукою комфортного повітрообміну з мінімальними тепловтратами.

У США та Канаді, ще задовго до появи рекупераційного обладнання, для того, щоб узимку в приміщення потрапляло не надто холодне повітря, а влітку надто тепле, придумали використовувати ґрунтовий теплообмінник, який згодом отримав назву «канадський колодязь». Його ідея

полягає в тому, щоб зовнішнє повітря, перш ніж потрапити в приміщення, пройшло по заглиблених в ґрунт припливних повітроводів, набуваючи температурне значення близьке до +10 ° С - Постійна температура ґрунту на глибині від 2 м і більше. Канадська криниця, по суті, не є рекуператором, але знижує енерговитрати на опалення та кондиціювання. Вентиляція приміщень у традиційної схемиз канадським колодязем природна, але може бути примусовою.

Рекуператори як елемент вентиляційного обладнанняактивно використовуються у європейських країнах. Причина їхньої популярності у тих економічних вигодах, що дає повернення тепла. Існує два види рекуператорів: пластинчасті та роторні. Роторні є більш ефективними, але також дорогими. Вони здатні повертати 70-90% тепла. Пластинчасті дешевші, але економлять менше, в межах 50-80%.

Один із факторів, що впливають на ефективність рекуперації, – це тип приміщення. Якщо температура підтримується вище 23°С, то рекуператор однозначно окупає себе. І чим дорожча вартість енергоносіїв, тим коротший термін його окупності. Термін експлуатації рекуператорів досить великий, а при своєчасному обслуговуванні та заміні недорогих витратних деталей він теоретично необмежений.. Рекуператори можуть постачатися у вигляді моноблоку або кількох окремих модулів.

Рекуператор є теплообмінником особливого типу, до якого приєднуються входи та виходи припливного та витяжного каналів системи вентиляції. Забруднене повітря, що видаляється з приміщення, проходячи через рекуператор, віддає своє тепло зовнішньому повітрі, що надходить, безпосередньо не змішуючись з ним. Таке додаткове обігрів припливної вентиляції дозволяє значно знижувати енерговитрати на підігрів вхідного повітря, особливо в зимовий період.

Пластинчасті рекуператори

Пластинчасті рекуператоривлаштовані таким чином, що повітряні потоки в них не поєднуються, а контактують між собою через стінки теплообмінної касети. Ця касета складається з безлічі пластин, що відокремлюють холодні повітряні потоки від теплих. Найчастіше пластини роблять з алюмінієвої фольги, яка має відмінні теплопровідні властивості. Пластини можуть бути також із спеціального пластику. Ці дорожчі за алюмінієві, але підвищують ККД обладнання.

Пластинчасті теплообмінники мають істотний недолік: внаслідок різниці температур на холодних поверхнях випадає конденсат, який перетворюється на льоду. Зледенілий рекуператор перестає ефективно працювати. Для його розморожування вхідний потік автоматично перетворюється на обхід теплообмінника і підігрівається калорифером. Тепле повітря, що виходить, тим часом розтоплює льоду на пластинах. У такому режимі, звичайно, не відбувається економія енергії, а період розморожування може займати від 5 до 25 хвилин на годину. Для підігріву вхідного повітря фазу розморожування використовуються калорифери потужністю 1-5 кВт.

У деяких пластинчастих рекуператорах використовується попередній підігріввхідного повітря до температури, що виключає утворення льоду. Це знижує ККД рекуператора приблизно 20%.

Ще одне вирішення проблеми зледеніння – касети з гігроскопічної целюлози. Цей матеріал поглинає вологу з витяжного повітряного потоку та передає її вхідному, тим самим повертаючи назад ще й вологу. Такі рекуператори виправдані лише у будинках, де немає проблеми перезволоження повітря. Безумовна перевага гігроцелюлозних рекуператорів у тому, що вони не потребують електропідігріву повітря, а отже, вони й економічніші. У рекуператорів із подвійним пластинчастим теплообмінником ККД досягає 90%. Крижа в них не утворюється, завдяки передачі тепла через проміжну зону.

Відомі виробникипластинчастих рекуператорів:

SCHRAG (Німеччина),
MITSUBISHI (Японія),
ELECTROLUX,
SYSTEМAIR (Швеція),
SHUFT (Данія),
REMAK, 2W (Чехія),
MIDEA (Китай).

Роторні рекуператори

На відміну від пластинчастих, у них відбувається часткове змішування вхідного та вихідного повітря. Їх головний елемент – вмонтований у корпус ротор, що є циліндром, заповненим шарами профільованого металу (алюміній, сталь). Передача тепла відбувається під час обертання ротора, лопаті яких нагріваються вихідним потоком і віддають тепло, що входить, переміщаючись по колу. Ефективність теплообміну залежить від швидкості обертання ротора і вона регулюється.

У роторному рекуператорі технічно неможливо повністю виключити змішування вхідного та вихідного повітря. Крім того, даний типобладнання через наявність частин, що рухаються, потребує більш частого і більш серйозного обслуговування. Проте роторні моделі користуються неабиякою популярністю завдяки високим показникам повернення тепла (до 90%).

Виробники роторних рекуператорів:

DAIКIN (Японія),
KLINGENBURG (Німеччина),
SHUFT (Данія),
SYSTEMAIR (Швеція),
REMAK (Чехія),
GENERAL CLIMATE (Росія – Великобританія).

З економічної точки зору, рекуператори тепла рано чи пізно обов'язково себе виправдають, але багато залежить від того, наскільки ефективно буде організована сама рекуперація. Обладнання є високонадійним і споживач може розраховувати на тривалий період експлуатації. Багато компаній випускають широкий асортиментрекуператорів, розроблених спеціально для квартир. Так припливне встановленняз рекуперацією тепла для 2-3-кімнатної квартири може коштувати близько 17 000 рублів. Продуктивність системи вентиляції у квартирах знаходиться в межах 100-800 м³/год. Для заміських котеджівцей показник порядку 1000-2000 м3/год.

Рекуператори з проміжним теплоносієм

Даний теплообмінник складається з двох частин. Одна частина знаходиться у витяжному каналі, інша – у припливному. Між ними циркулює вода чи водно-гліколієвий розчин. Повітря, що видаляється, нагріває теплоносій, а той, у свою чергу, передає тепло припливному повітрі. У цьому рекуператорі не існує ризику передачі забруднень з повітря, що видаляється, в припливний. Зміна швидкості циркуляції теплоносія може регулювати передачу тепла. У цих рекуператорів немає рухомих частин, але вони мають низьку ефективність (45-60%). В основному використовуються для промислових об'єктів.

Камерні рекуператори

Заслінка розділяє камеру на дві частини заслінкою. Одна частина нагрівається повітрям, що видаляється, потім заслінка змінює напрямок повітряного потоку. Завдяки цьому припливне повітря нагрівається від теплих стінок камери. Забруднення і запахи можуть передаватися з повітря, що видаляється, в припливний. Заслінка – єдина рухлива частина цього теплообмінника. Його ефективність досить висока (70-80%).

Теплові трубки

Цей рекуператор складається з герметичної системи трубок. Вони заповнені фреоном або іншим компонентом, що легко випаровується. Ці речовини випаровуються від нагрівання повітрям, що видаляється. Пари конденсуються в іншій частині трубки і знову переходять у рідкий стан. У цьому теплообміннику виключена передача забруднень, немає рухомих елементів, ефективність досить низька (50-70%).

Багато хто вважає, що РЕКУПЕРАТОРИ — це дорогі, громіздкі пристрої, що складно вбудовуються в технологічні процеси з нетривалим терміном служби, а їх ремонт зупиняє виробництво на тривалий період, роблячи застосування рекуператора малоефективним. Перераховані недоліки дозволяють скептикам миритися з колосальними втратами теплової енергії та екологічними проблемами. У результаті рекуператори стоять далеко не на всіх підприємствах, де це доцільно.

Рішенням може стати установка Пластинчастих Теплообмінників (рекуператорів типу ОПТ™).

Технічні особливості рекуператорів типу ОПТ

за рахунок повернення теплової енергії скоротити витрати на її придбання до 40%;
знизити витрату палива за рахунок збільшення температури горіння газами, що відходять (схема опалення котелень, печей та ін.);
покращити якісні характеристики горіння палива за рахунок використання раніше підігрітого повітря, знизити механічний недопал палива у циклі пічного нагріву в котельнях та інших об'єктах;
охолоджувати димові гази для дотримання екологічних вимог та санітарних норм;
використовувати тепло газів, що відходять для опалення приміщень, підігріваючи вуличне повітря;
для технологічних процесів, які вимагають низьких температур, охолоджувати димові гази, що відходять;
зменшити температури димових газівтим самим скоротивши витрати на газоочищення;
замінити рекуператори, що вимагають складного ремонту, більш надійними;
успішно дотримуватись вимог Закону № 261 ФЗ «Про енергозбереження»;

Переваги Ребраних Пластинчастих Теплообмінників перед традиційними пластинчастими, роторними та кожухо-трубними моделями

можливістю використання в агресивних та абразивних середовищах, у середовищах із сильною загазованістю та запиленням;
збільшеними межами робочих температур - до 1250 С, при тому, що термін служби аналогових рекуператорів скорочується вже при 800 С;
оптимізованими габаритами та масою – у 4-8 разів легше аналогових рекуператорів;
значно меншою вартістю;
скороченими термінами окупності;
низькими показниками опору під час проходження повітряних потоків трактами;
удосконаленою конструкцією, що перешкоджає накопиченню шлаків;
збільшеним терміном експлуатації;
збільшеним робочим періодом перед профілактичними заходами;
покращеними масогабаритними характеристиками, що полегшують монтаж та транспортування рекуператорів

Чому цей тип рекуператора можна вважати грамотним вибором?

збільшення площі теплопередаючої поверхні на одиницю об'єму та маси;
високу надійність використовуваного рекуператора;
значне зниження можливості виходу рекуператора з ладу за рахунок абразивного зношування та термічних деформацій;
спрощення процесів ремонту та обслуговування рекуператорів;
можливість модульного проектування та складання рекуператорів
Найчастіші випадки застосування рекуператора.

Теплообмінники газ-газ використовуються в багатьох сферах, які умовно можна поділити на такі категорії:

Процеси, що мають низький рівень температури теплоносія:

Інтервал від 20 до 60°C

при малих обсягах газів, наприклад, як утилізатор димових газів при роботі газових котлів невеликому приміщенніде теплообмінник використовується в системі вентиляції.
при високих обсягах газів, наприклад, у системі вентиляції цехів, концертних залів, критих стадіонів та інших великих приміщеннях.

Інтервал від 60 до 200°C

при малих обсягах газів, наприклад, для виведення димового продукту згоряння палива, що виділяється у вигляді газу при множині технологічних процесів.
при високих обсягах газів, наприклад, використання теплообмінника газового можливе в системі вентиляції сушильних і фарбувальних цехів.

Процеси, що мають середній рівеньтемператури теплоносія.

Інтервал від 200 до 600°C, прикладом може стати утилізація тепла димових газів при роботі котелень, а також можлива економія вугілля шляхом перенаправлення надлишкового тепла на прогрів повітря, що подається в топку.

Процеси, що мають високий рівеньтемператури теплоносія.

Інтервал від 600 до 800°C, для прикладу при виробництві пластмас може стати в нагоді теплообмінник для охолодження газу або для утилізації тепла, носієм якого стають димові гази.
Інтервал до 1000°C і вище, які спостерігаються при виробництві скла, в металургії, нафто- і газопереробці та інших сферах виробництва, де теплообмінник стане основою вирішення такої проблеми, як економія вугілля, або виступить як утилізатор димових газів, що утворюються.

Варто відзначити, що використання теплообмінника типу газ-газ при температурі газів, що відходять 45-50°C вимагає окремого розрахунку ефективності.

Висновки

Установки з рекуперацією тепла дозволяють зменшити витрати енергії на опалення приміщень вдвічі. Їх установка часто окупається в перший же опалювальний сезон. Встановлення рекуператорів під час будівництва та реконструкції дозволяє частково знизити навантаження на систему опалення всієї будівлі та відмовитися від значної частини традиційного опалювального обладнання. Витрати на встановлення рекуператорів — це інвестиції не тільки в зниження витрат на опалення, а й у забезпечення оптимальних кліматичних умов у приміщеннях та, зрештою, у здоров'ї людей.

Прилади, здатні економити теплову та інші види енергії, стають все більш важливими, оскільки постійно зростають ціни на енергоресурси. Також ми давно не сумніваємось у необхідності дихати свіжим чистим повітрям у приміщеннях. Негативну рольу будівництві зіграла установка популярних пластикових віконта герметичних дверей. Вони порушують повітрообмін та призводять до небажаних наслідків. На тлі всіх цих факторів на допомогу до нас приходять системи вентиляції з рекуперацією тепла. Вони не лише заощаджують наші гроші, а й охороняють наше здоров'я.

Кліматичні особливості нашої країни, в холодну пору, призводять до необхідності нагрівання повітря. Але споживаючи нагріте повітря ми виробляємо продукт розпаду, внаслідок чого для нормальної життєдіяльності необхідна зміна нагрітого повітря на свіже. Разом, тільки повітря нагріли - виганяємо його на вулицю, нове повітря, що надійшло, знову нагріваємо. Рекуператори служать для того, щоб вловити тепло повітря, що йде, і віддати це тепло знову надходить.

Припливно-витяжна вентиляція з рекуперацією тепла – що це таке?

Припливно-витяжна вентиляція з рекуперацією тепла поки що мало відома простому обивателю. Про рекуператора відомо, переважно фахівців.

Але це обладнання має велику перспективу для всіх споживачів, які обережно ставляться до своїх витрат.

У Європі такі пристрої набули широкого поширення, хоча треба зауважити, що кліматичні умовитам значно м'якше.

І все це завдяки економії енергії, яка витрачається на підготовку повітря.

Переваги застосування рекуператорів

Застосування пластинчастого рекуператора призводить до економії енергії від 50 до 80%.

Застосування роторного рекуператора економить від 70 до 90% енергії.

Відсоток економії безпосередньо залежить від різниці температур витяжного та припливного повітря. Установка рекуператора приносить значну економію грошей, при цьому агрегат слугує довго (при належному технічному обслуговуванні) і з роками фінансова економія лише збільшується.

Рекуператор тепла припливно-витяжної установки частково забирає тепло відпрацьованого повітря і передає його новому повітрі. Це дозволяє тепло повертати до будинку, при цьому відбувається комфортне вентилювання приміщення.

Використовуючи рекуператор, ми маємо свіже повітря середньої температури(Між кімнатної та зовнішньої).

Таким чином, таке провітрювання безпечніше для здоров'я і при цьому рекуператор дозволяє проводити провітрювання економним способом.

Сам рекуператор споживає мінімальну кількість енергії – прогрів припливного повітря йде шляхом природного теплообміну.

Види рекуператорів

Рекуператори тепла можуть бути у вигляді спеціального модуля припливно-витяжної установки, а можуть бути індивідуальним автономним пристроєм.

У побуті, ширше поширення набули пластинчасті та роторні рекуператори.

Пластинчасті рекуператори

Пластинчасті рекуператори складаються з пластин, через які проходять повітряні потоки на вихід та вхід повітря.

Повітряні потоки, у таких рекуператарах, між собою контактують і змішуються, тобто. кожен потік іде своїм шляхом, а тепло передається теплообмінній касеті.

Теплообмінна касета складається з кількох тонких пластин, що мають велику площу.

Зазвичай ці пластини роблять із алюмінієвої фольги або пластику.

Касети з алюмінієвої фольги дешевші, але коефіцієнт корисної дії касет із пластику вищий за касети з алюмінієвої фольги.

Недоліки пластинчастих рекуператорів

До недоліків пластинчастих рекуператорів відноситься утворення конденсату.

Конденсат утворюється взимку через різницю температури припливного та витяжного повітря.

У зимовий час конденсат замерзає і утворюється льоду.

Для боротьби з льодом використовують автоматику.

При спрацьовуванні датчика зледеніння, припливний повітря йдеповз теплообмінник і нагрівається це повітря за допомогою калорифера.

А витяжне тепле повітря з будівлі проходить через теплообмінник та розморожує касету.

Процес розморожування займає від 5 до 25 хвилин на годину.

Звичайно, ніякої економії енергії в цей час не відбувається.

Крім того, конструкція повинна мати дренажну ванну та дренажний водопровід для відведення та збору конденсату.

У випадках появи криги, рекуператор здатний заощадити лише 45% енергії.

Касети з гігроскопічної целюлози

Для вирішення проблеми конденсації використовують касети із гігроскопічної целюлози.

Вся фішка в тому, що стінки цієї касети здатні вбирати вологу з повітря, що йде, і передають цю вологу вхідному потоку.

Застосування гігроскопічних касет дозволяє рекуперувати (повертати) як тепло, а й вологу з повітря. Після таких процедур до приміщення надходить свіже повітря з комфортною температуроюта вологістю.

Таким чином ККД підвищується до 70%, а якщо рекуператор має подвійний пластинчастий теплообмінник з гігроскопічного паперу, це дозволяє виключити утворення криги і підняти ККД до 90%.

Важливо! Касети з целюлози не застосовують у приміщеннях із підвищеною вологістю.

Роторні рекуператори

У рекуператори вмонтується в корпус ротор, який являє собою циліндр, що обертається.

Циліндр по всьому об'єму заповнений пошарово-профільованим металом, алюмінієм або сталлю.

При роботі барабан ротора рухається по колу між припливним і витяжним повітрям.

При проходженні через витяжний потік – пластини нагріваються, при проходженні через припливний потік – пластини віддають своє тепло.

Теплообмін безпосередньо залежить від швидкості обертання ротора, що регулюється.

ККД рекуператора досягає максимум у тому випадку, якщо швидкість обертання автоматично регулюється відповідно до показань датчиків зовнішньої та внутрішньої температури повітря.

Недоліки роторних рекуператорів

До недоліків роторних рекуператорів відносять часткове змішування витяжного та припливного повітря.

Тому фільтри очищення доводиться встановлювати на вході і на виході. Конструкція роторних рекуператорів складніша і тому, технічне обслуговуванняроторних рекуператорів виробляють частіше, ніж пластинчастих.

І все-таки, незважаючи на ці недоліки, роторні моделі надійні, мають більшу ефективність повернення теплової енергії до 80%.

Як вибрати рекуператор

Вибираючи рекуператор необхідно знати необхідну продуктивність установки.

Для цього необхідно знати кратність повітрообміну, а саме: скільки разів протягом години, виробляється повна замінаповітря у приміщенні.

Кратність заміни повітря для квартири складає 1, а для заміського будинкувід 0,5 до 1

За нормою, на одну особу, потрібна заміна повітря 36 м3 на годину.

Грамотні фахівці, ознайомившись із планом будинку, підберуть вам необхідну модель.

При виборі рекуператора необхідно враховувати нижню межу робочої температури.

А для Росії нижня межа має розкид від -5 * С до -40 * с в зимовий час.

Монтаж рекуператора своїми руками

Принципових відмінностей між монтажем звичайних кондиціонерів та припливно-витяжних установок із рекуперацією тепла немає.

Єдине, що кондиціонер подає повітря в приміщення, а в системі з рекуперацією буде два канали (приплив та витяжка).

Монтаж обійдеться трохи дорожче, тому що використовується більше повітроводів, але не складніше, ніж монтаж звичайної припливної вентиляції.

Для запобігання утворенню конденсату на стінках повітроводу, повітропроводи повинні бути теплоізольовані.

При встановленні необхідно звернути увагу на конструктивні особливостідеяких моделей, оскільки окремі моделі можуть працювати лише у певному положенні, тобто плашмя або вертикально.

Якщо модель рекуператора вимагає дренаж, цей пристрій повинен стояти в теплому приміщенні, а вода під нахилом виводиться до найближчого стояка.