Система рекуперации воздуха для квартиры и дома

Система рекуперации воздуха для квартиры и дома

При развитии технологий энергетического сбережения на рынке вентиляционных систем и устройств для кондиционирования особо популярными стали системы рекуперации воздуха – устройства для того, чтобы передавать тепловую энергию от вытяжки к притоку.

В этой статье мы рассмотрим принцип работы, разновидности и устройство рекуператора, достоинства и недостатки, а также особенности выбора.

Система рекуперации воздуха для квартиры и дома

Что это и функции

Рекуператор представляет собой прибор, предназначенный для того, чтобы передавать тепловую энергию от вытяжного устройства, которое выбрасывает воздух к приточным воздушным массам, подаваемым внутрь помещения. В таком случае под тепловой энергией подразумевается и тепловая, и холодильная, а точнее вытяжной воздух может отдавать приточному и тепло, и холод, т.е. охлаждая или нагревая его. Главная функция рекуператора – получение полезной энергии от удаляемого из комнаты воздуха.

Такая функция дополнения условием – потоки ни в коем случае не должны смешиваться, т.е. приточный воздух не должен быть загрязнен вытяжным отработанным воздухом. В вентиляционной системе и кондиционировании это получение энергии актуально в любое время года. Зимой задача рекуператора – выполнение «бесплатного» нагревания приточного воздуха благодаря вытяжному. Для этого холодный воздушный потолок с улицы и теплый, который вытягивается, попадают в теплообменник, где отработанный воздух нагревает приточный. Так как отработанный вытяжной воздух все равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что нагревание выполняется «бесплатно».

Для монтажа вентиляции такое нагревание дает возможность ощутимо сэкономить на мощности водяного или электрического калорифера. К примеру, температура подаваемого в комнату воздуха в зимнее время должна быть +17 градусов, а снаружи -23 градуса. Так мощность обогревателя в системе без рекуператора стоит рассчитать по нагреву на 17-(-23)=40 градусов. При применении рекуператора приточный воздух может быть прогрет благодаря вытяжному воздуху, к примеру, до температуры +11 градусов. В этом случае мощность устройства стоит рассчитать так: 17-11=6 градусов. Так как мощность прибора прямо пропорциональна температурной разнице, то рекуператор даст возможность сэкономить (40-6)/40=85% мощности вентиляционной установки.

Разновидности, устройство и принцип действия

Есть разные виды устройства, но по сути рекуператор является теплообменником. Это бывает один прибор, в котором вытяжной и приточные воздушные потоки обмениваются теплом при соприкосновении с тонкими стенами, или же 2 теплообменников. Во втором случае в первом приборе отработанный воздух отдает тепло промежуточному тепловому носителю, а во втором приборе он отдает тепло поступающему воздуху.

Выделим главные подвиды рекуператоров, а после рассмотрим их по отдельности:

• Фреоновый.
• Камерный.
• С промежуточным тепловым носителем.
• Перекрестно-точный пластинчатый.
• Роторный.

Начнем обзор с конца.

Роторный рекуператор

Вентиляция с системой рекуперации воздуха (роторная) очень популярна. Такие рекуператоры от компании DANTEX обладает одними из наиболее высоких показателей эффективности на рынке. Они выполнены в виде большого колеса (ротора), причем его ось вращения совпадает с линиями воздушного движения, а она размещена между потоками так, что половина колеса расположена в зоне вытяжного воздуха, а вторая в месте приточного воздуха. Ротор не сплошной и представляет собой набор пластин, которые соединены между собой. Воздух может свободно протекать между пластин, причем в буквальном смысле, т.е. сквозь ротор. При медленном вращении определенная часть ротора вначале контактирует с отработанным воздухом, который ее прогревает. Спустя какое-то время эта же часть ротора переходит в зону воздуха, взятого с улицы, где нагревает его, и тем самым отдает накопленное ранее тепло. После этого она снова переходит в зону отработанного воздуха и прогревается, тем самым замыкая цикл. При переходе из зоны отработанного воздуха в зону с приточным и обратно ротор между пластин затягивает за собой немного воздуха, а значит, получается смешивание потоков. В реальности же такой процесс настолько незначителен, что им чаще всего пренебрегают (это около 4-5%).

Перекрестно-точный пластинчатый рекуператор

Еще одним типом рекуператоров, которые предназначены для использования в приточно-вытяжных установках, сделанных в виде моноблоков – перекрестно-точные устройства, сделанные на базе теплообменника, выполненного из пластин. В отличие от роторных, такие приборы не обладают движущимися частями. Они выполнены как пластинчатый тепловой обменник. По его каналам движется вытяжной и приточный воздушный поток. Они чередуются между собой. Так каждый поток отработанного воздуха контактирует с двумя потоками приточного через тонкие стенки, а каждый поток приточного с двумя потоками отработанного. Перекрестно-точные устройства от DANTEX спроектированы так, чтобы площадь контактирования между потоков была максимизирована. Именно тем и можно объяснить высокую степень эффективности теплового обмена, а значит, эффективность тепловой рекуперации повышается (до 75%). Кроме классических перекрестно-точных, в вентиляционных установках Дантекс есть и гексагональные рекуператоры. Это модификация противоточного и перекрестно-точного теплового обменника. Противоточные приборы имеют максимальную эффективность, причем такая комбинация идет на пользу, а значит, эффективность возрастает до 78%.

Устройство с промежуточным тепловым носителем

Третьим видом рекуператоров являются аппараты, обладающие промежуточными тепловыми носителями. Такие виды установок обладает двумя основными достоинствами. Первое – они дают возможность реализовывать принцип рекуперации для раздельных или даже удаленных вытяжных и приточных установок друг от друга. Кроме того, им могут быть дополнены имеющиеся вентиляционные системы, которые вначале не были рассчитаны на тепловую рекуперацию. Итак, устройство с промежуточным тепловым носителем представляют собой 2 тепловых обменника, которые устанавливают в вытяжной и приточной вентиляционной системе, соединенных с тепловым носителем посредством трубопровода. В зимнее время отработанный воздух прогревает тепловой носитель. После этого посредством насоса его перекачивают в тепловой обменник приточной установки, где отдает тепло, прогревая тем самым приточный воздух. После этого он снова идет в камеру вытяжного устройства. Дистанция, на которую может перемещаться тепловой носитель, почти не ограничено, а потому вентиляционные установки могут быть на большом расстоянии друг от друга, к примеру, одна часть в подвале дома, а вторая на крыше. Не забывайте и о том, что увеличение трассы теплового носителя нуждается в монтаже мощного насоса, увеличивает цену монтажа трубопровода, а еще увеличивает тепловые потери. Так чрезмерное увеличение трассы приведет к тому, что система станет дороже и ее эффективность снизится. И все же в рамках здания эти системы довольно популярны и даже окупают себя.

Камерный

Система рекуперации воздуха для квартиры будет идеальной, если это камерное устройство. В них роль теплопередающей поверхности выполняют стенки камеры. Посредством особой заслонки траектория передвижения отработанного воздуха будет регулироваться так, что он будет проходить через первую половину камеры и прогревает ее, а приточный через вторую половину камеры. Далее заслонка проворачивается и после приточный воздух сможет проходить через первую (т.е. прогретую) половинку камеры, благодаря чему прогревается сам. А отработанный воздух будет проходить через вторую (т.е. остывшую) часть камеры и прогревает ее. В конце заслонка вернется в исходное положение и процесс повторится.

Фреоновый рекуператор

Во фреоновых устройствах одновременно задействованы такие 2 физические явления, как изменение агрегатного состояния вещества, а также то, что у жидкости более высокий уровень плотности, чем у пара, благодаря чему жидкость всегда будет оказываться внизу емкости. Предлагаем подробнее рассмотреть это явление. В рекуператоре фреонового типа между потоками приточного и отработанного воздуха размещены кольцеобразные трубки, оснащенные хладагентами. Поток отработанного воздуха всегда должен быть ниже, чем приточный и контактировать с нижней трубчатой частью. В них скапливается хладагент в жидком виде, который вбирает тепло из отработанного воздуха, выкипает и поднимается кверху, в зону приточных воздушных масс. Там он отдаст тепло, потом начинает конденсироваться и спускается вниз.

Достоинства и недостатки

Преимущество рекуператоров очевидно – они дают возможность ощутимо сэкономить на нагревании приточного воздуха в зимнее время и охлаждение в летнее. А вот среди минусом выделим следующие моменты:

• Рекуператоры увеличивают размеры вентустановки. Это, в первую очередь, касается пластинчатых приборов, потому что они представляют собой воздушные тепловые обменники и обладают большими размерами. Более того, это касается приборов с промежуточным тепловым носителем из-за наличия двух отдельных камер, двух трубопроводных линий и обвязочных узлов около каждого теплового обменника.
• Камерные, роторные и в куда меньшей степени пластинчатые приборы обладают таким недостатком, который может стать критичным на определенных объектах – в них могут быть перетечки воздушных потоков. В таком случае опасностью может стать перетекание отработанного воздуха в приточный. Это крайне нежелательно в вентиляционной системе чистых комнат и не допустимы, к примеру, в операционных, а также инфекционных отделениях больниц. Причиной может стать опасность вирусного распространения. Как итог, на этих объектах используют фреоновые рекуператоры или с промежуточным тепловым носителем.
• Система рекуперации воздуха для частного дома увеличивает и цену на вентиляционную установку, и стоимость обслуживания. Как и другое решение, которое направлено на увеличение системной энергоэффективности, рекуператоры дорогие и нуждаются в регулярном техническом обслуживании. Но по опыту можно сказать, что траты на рекуперацию тепла в разы ниже, чем получаемая выгода.
• Они помогают создать дополнительное аэродинамическое сетевое сопротивление. И правда, как и любой другой элемент в вентиляционной сети, рекуператоры обладают определенным сопротивлением, которое стоит учесть при подборе вентилятора. В целом, сопротивление не велико (аще всего не больше 100 Па), и к ощутимому увеличению вентиляторной мощности не приведет.

А теперь об особенностях выбора.

Как выбрать рекуператор

При выборе устройства стоит учесть такие факторы:

• Стоимость.
• Возможность малых перетечек.
• Желаемый уровень эффективности.
• Размеры установки.
• Возможность совмещения вытяжной и приточной установки в один корпус.

Ранее очень популярными были устройства с промежуточным тепловым носителем. На данный момент их все чаще стали заменять на роторные. В малых установках (для коттеджа, квартиры или малого офиса) используют перекрестно-точные пластинчатые приборы. А на объектах, где нельзя допускать перетечки воздуха, лучше выбирать френовые рекуператоры или устройства с промежуточным тепловым носителем.