Что такое рекуперация тепла в вентиляции?

Рекуперация в вентиляции — это возвращение части энергии, которая расходуются при технологических процессах. Принцип работы — поступающий приток нагревается с помощью использованного в теплообменном блоке. Вытягиваемый и чистый воздух направляются в разные стороны. Для управления и контроля систем с рекуперацией тепла используется система автоматики.

  • Поступающий и загрязненный поток не смешиваются между собой. Тепло проникает через стенки рекуператора.
  • Рекуперация применяется в приточно–вытяжных системах и центральных кондиционерах при наличии теплообменников.
  • При расчетах учитывается коэффициент эффективности, обозначает разницу между полученным теплом и самым высоким показателем возможного количества тепла, которое можно было бы получить (от 30 до 90%), зависит от модели рекуператора, производителя и цены.

Чаще всего рекуперация применяется в приточно-вытяжной вентиляции, она подает и забирает воздух в равномерном сбалансированном режиме, не зависит от погодных условий, дополнительно контролирует уровень влажности, чистоту и температуру. Если есть теплообменник, то при номинальном показателе мощности экономия энергоресурсов составляет не менее 6 кВт.

Принцип действия рекуператора

Прибор забирает тепло из выходящего потока и передает его поступающему с улицы. В итоге температура свежего воздуха близка к комнатной и почти не требует нагрева. Это экономит наши расходы на электроэнергию.

Внешне рекуператор представляет собой короб с входными и выходными отверстиями. Внутри находится теплообменник, который отвечает за передачу тепловой энергии. Встречные потоки воздуха проходят через это устройство, но не смешиваются благодаря пластинчатой или мембранной перегородке.

Рекуператор также оснащен фильтрами, которые очищают и поступающий, и выходящий поток. Это важно для здоровья людей в помещении и для защиты теплообменника от пыли и мусора.

За движение воздушного потока отвечают вентиляторы. Надежную работу и надлежащую изоляцию обеспечивают кожухи. Как правило, оборудование оснащается автоматикой, позволяющей регулировать мощность работы вентиляционной системы в соответствии с запросами пользователей.

Автоматическое управление позволяет поддерживать параметры на установленных значениях. Система может дополняться агрегатами нагрева с независимым теплоносителем (вода электричество, пар, и др.), которые будут включаться периодически при больших перепадах температур внутри и вне здания.

Виды вентиляции с рекуперацией

Основные типы вентиляции: приточная, вытяжная и приточно–вытяжная. Приточная система предусматривает наличие теплоутилизатора, который располагают в межпотолочной зоне, в подвале или на чердаке. Применяются перекрестно–точечные рекуператоры, не требующие много места. КПД их достигает 90%, но даже при 30% происходит значительная экономия тепла.

Устройство выбирается в зависимости от размеров здания и цели. Если это производство, то допустимо устанавливать роторные рекуператоры. В небольших по площади строениях применяются другие виды. Располагается централизованно (теплообменник устанавливается так, чтобы через него проходили все воздуховоды) или нецентрализованно (с устройством соединен воздуховод только с одного помещения).

Для вытяжной вентиляции теплообменник устанавливается только некоторых видов (с промежуточным носителем, и только одна часть). Функция вытяжной вентиляции в заборе отработанных воздушных масс.

В работе рекуператора загрязненный воздушный поток требуется для нагрева. Его тепло передается поступающему холодному. Поэтому вытяжная система не функционирует сама по себе, она взаимосвязана с приточной.

Самая распространенная система, при проектировании которой используют рекуперацию — это централизованная приточно-вытяжная сеть.

Основные элементы: вентилятор, нагреватель, система фильтрации, различные типы рекуператоров, автоматика. Дополнительно используют таймер отсрочки работы, регулятор уровня мощности, устройство для контроля влажности. Децентрализованные устройства устанавливают непосредственно в стену фасада здания или через оконный проем.

Составляющие: рекуператор (почти всегда пластинчатый), вентилятор, рукав оснащается шумопоглащающими материалами, блок управления встраивается внутри комнаты. КПД высокий — до 95%.

Какие функции выполняет приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией

  • Сбережение тепла при подогреве поступающего притока
  • Устройства, изготовленные из гигроскопической целлюлозы, исключают появления обледенения и конденсата, увеличивают коэффициент производительности
  • Рекуперация применяется в домах, изготовленных с высоким уровнем теплоизоляции, где применяется механический тип вентилирования.
  • Если при строительстве здания используют газосиликатные плиты, сэндвич — панели, пеноблоки, стены плохо сохраняют тепло. Рекуператор нагревает воздушные массы до требуемой температуры. Создается полноценный принудительный воздухообмен.
  • Сбалансированная циркуляция потоков приводит к потере энергоресурсов до 50 – 60%. Система рекуперации обеспечивает снижает КПД до 30 – 80%.

Уровень эффективности устройства зависит от:

  • Тип теплообменника.
  • Скорость прохождения воздушных потоков через нагревательный элемент.
  • Учет разницы между температурой за пределами здания и внутри.
  • Площадь помещения.
  • Расход воздушных масс.

Виды рекуператоров

Пластинчатый

Рекомендуется для установки в небольших строениях: кафе, коттеджах, дачах, частных предприятиях. Представляет собой кассету со множеством пластин. С разных сторон ряда пластин, независимо друг от друга, проходят воздушные потоки приточные и вытяжные, они пересекаются, но не перемешиваются. Чистый поток получает необходимое количество тепла. Пластины изготавливают из алюминия или стали. Теплообмен происходит за счет одновременного нагревания и охлаждения пластин в герметичной камере рекуператора. Оснащен отводами для конденсата, который образуется после возможного обледенения пластин (когда поступает холодный воздух с улицы зимой).

Преимущества:

  • Простая установка и управление
  • Приточные и использованные воздушные массы не соприкасаются друг с другом.
  • Компактность .
  • Высокий уровень эффективности от 30 до 80%.

Недостатки:

Возникновение наледи и конденсата. Образующаяся вода стекает в дренажную ванну, которая соединяется с канализацией. Во время просушки пластин, поступающий приток проходит в обход теплообменника и не нагревается. Решением проблемы является подогрев входящего холодного потока перед поступлением его в рекуператор, установка пластин из гигроскопической целлюлозы, обладающей способностью впитывать влагу из выходящего воздушного потока.

Роторный

Рекуператор представляет собой цилиндр, внутри которого находятся прослойки, выполненные из гофрированного металла. Когда барабан начинает вращаться, в него по очереди входят слои приточного и использованного воздуха в каждый отсек. Скорость ротора можно регулировать.

Состоит из вала вращения и двух каналов для поступления отработанного и свежего воздушного потока. В процессе работы в одном канале происходит подогрев температуры от использованных воздушных масс. Далее, по мере вращения барабана, тепло переходит к потоку с улицы и нагревает его.

Преимущества:

  • Экономит энергоресурсы на 65 – 90%.
  • Частичное увлажнение

Недостатки:

  • Загрязненные воздушные массы в незначительных количествах проникают обратно в помещение (3 – 8 %).
  • Конструкция создает вибрацию и гул. Некоторые элементы периодически нуждаются в дополнительном обслуживании.
  • Монтаж осуществляют в просторной камере.

Важно: чтобы избежать смешивания воздушных потоков, делаются промежуточные сектора, в которые поступает дополнительный чистый приток для продувания. При этом КПД снижается.

С промежуточным носителем

Отличается гибкостью и универсальностью. Один теплообменник монтируется в приточный канал, а другой — в вытяжку.

Устройство: циркулярный насос, расширенный бак, контроллер, воздушный и предохранительный клапан, датчик температуры, индикатор давления.

Между обменниками, которые между собой не сообщаются, потоки не смешиваются, циркулирует водно–гликолевый состав. Нагретый комнатный воздух передает тепло чистому прохладному. Система замкнутая.

Характеристика устройства:

  • КПД низкий: всего до 50%.
  • Скорость движения антифриза можно выбирать.
  • Воздуховоды размещают на максимально расстоянии друг от друга (до 800 м).
  • Теплообменник монтируется вертикально или горизонтально.
  • Возможно обмерзание. Но можно обойтись без разморозки с помощью антифриза
  • Возможен комплекс устройств, состоящих из одной вытяжки и нескольких приточных каналов (для больших помещений).

Тепловые трубки

Устройство включает множество трубок из металла или алюминия, наполненных фреоном. Основа работы заключается в изменении вещества в трубках: использованный воздух нагревает их, вещество испаряется. Поступающие массы проходят между трубок, нагревается от пара, а испарения превращаются в конденсат затем в жидкость. Так происходит цикл, который повторяется.
Технологические особенности:

  • КПД до 65%.
  • Нет движущихся составляющих, рекуператор работает бесшумно
  • Небольшие габариты.
  • Не требуются дополнительные энергоресурсы. Циркуляция естественная.
  • Поступающий и использованный воздух не перемешиваются

Недостатки:

  • При высокой температуре все вещество из трубок испаряется, а если она низкая, то пар образуется медленно.
  • Трубки не слишком прочные: возможно изменение формы и нарушение герметичности.

Камерный

Камера условно делится на 2 части. В одну попадает отработанный воздух, который нагревает. Затем с помощью заслонки потоки меняются местами: поступающий заходит в уже нагретую предварительно камеру, и его температура увеличивается. Сам короб закрытый, а движущаяся деталь в нем — заслонка. Она определяет всю работу, в результате возникает циклический взаимообмен потоков.

Достоинства:

  • Эффективность до 90%.
  • Не подвержен обледенению, и уровень влажности остается в норме.

Недостатки:

  • Движущиеся комплектующие (заслонка) требуют постоянного дополнительного обслуживания.
  • Возможно смешивание поступающего и загрязненного потока, для этого дополнительно устанавливают фильтр очистки

Недостатки

  1. Зависит от электрической сети. Установка рекуператора оправдана, если энергии будет уходить меньше, чем показатель экономии после введения в эксплуатацию
  2. Малая эффективность на большой площади помещения
  3. Появление конденсата при неправильном выборе устройства. В некоторых моделях поступающий воздух на время (пока стечет влага в дренажную ванну, и калорифер просохнет) вводится за пределами устройства и практически не нагревается. Нарушается температурный режим и сбалансированность в работе системы
  4. Дополнительная шумоизоляция, если в устройстве не предусмотрены изоляционные материалы

ВАЖНО! Рекуператор хорошо проявляет себя при большой разнице температур. Если на улице -15°C, а в здании должно быть +20°C, установка приточной-вытяжной вентиляции с рекуперацией экономически целесообразна.

Как выполнить монтаж вентиляции с рекуперацией?

  1. После выезда инженера на объект подбирают рекуператор, учитывается площадь и назначение помещения, количество людей, наличие источников тепла.
  2. Составляется проект. Он имеет 2 части: графическую и расчетную.
  3. В процессе монтажа учитывается, граничат ли стены с улицей. Если этого нет, то монтаж осуществляется с удлинением: прямым или под углом. Если к примеру, балкон утеплен, то рекуператор можно установить через стеклопакет.
  4. В частных домах вентиляционную установку с рекуператором располагают в отапливаемом помещении. При отсутствии отопления участки с теплообменником и воздуховоды утепляют.