Вентиляція із рекуперацією тепла. Вентиляція з рекуперацією Схема роботи камерного рекуператора типу

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 увагу на те, що в вентиляційних системах з часткою відпрацьованого повітря витягується і частина тепла із приміщення. І ось саме ця теплова енергія і повертається назад.

Дані системи ефективно застосовується на великих виробництвах і великих цехах, оскільки, щоб забезпечити оптимальну температуру для таких приміщень взимку необхідно піддати себе великим витратам. Дані установки дозволяють значно компенсувати такі втрати і скоротити витрати.

Навіть у приватному будинку вентиляційні установки з рекуперацією тепла сьогодні будуть досить актуальними. Навіть в індивідуальному будинку завжди 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 вологості у 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 циркуляція повітря, яка 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 більш 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 вікнаі двері виходить, що влаштовувати вентиляцію природним способом просто неефективно. Тому виникає необхідність встановлення додаткового обладнання, яке 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 найоптимальнішим варіантом буде 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 рівень вологості, при якому кожна людина почувається найбільш комфортно. Ця норма має 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:

1. Пластинчасті.
2. Роторні.
3. Камерні.
4. Що мають проміжний теплоносій.

Теплообмінники пластинчастого типу

Найпростіші конструкції для 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. Дана система має високу ефективність у роботі. А до недоліків можна віднести лише наявність рухомих деталей усередині пристрою.

Теплообмінники із проміжним носієм

Принцип роботи даного пристрою практично 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 являють собою запаяні трубки, виготовлені з металу, який володіє високими теплопровідними властивостями. Усередині такої трубки знаходиться рідина, яка має дуже низьку температурукипіння (зазвичай 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.

Системи вентиляції в останніх версіяхвже не обмежуються стандартним набором функцій, головна з яких полягає у оновленні повітряного середовища. Наприклад, за рахунок застосування технологічних фільтрів обладнання мінімізує вміст шкідливих частинок у приміщенні, а також запобігає надходженню запахів. Удосконалюються і в показниках регулювання мікроклімату, що особливо вигідно, з точки зору енергозбереження. Для забезпечення цієї можливості застосовуються припливно-витяжні установки із рекуперацією повітряних потоків. Дія подібних систем ґрунтується на обробці теплових потоків, що проходять через елементи вентиляційної установки. У результаті користувач отримує не тільки свіже, але й нагріте природним шляхом повітря.

У чому полягає принцип рекуперації?

Процес рекуперації відбувається на тлі взаємодії повітряних потоків із різною температурою. Тобто нагріті потоки віддають своє тепло холодним, таким чином формуючи оптимальний температурний баланс. Рекуперація - це передача тепла свіжому повітрі, яка здійснюється в спеціальному теплообміннику. У цьому існують різні рівні ефективності цього процесу. Наприклад, відкрите вікно демонструє нульову ефективність. В цьому випадку припливні потоки не нагріваються, а знижують температуру повітря в самому приміщенні. Можна сміливо сказати, що це процес, який протилежний рекуперації.

Середній рівень ефективності варіюється в діапазоні 30-90 %. Оптимальний показникдосягає 60%, а системи, які демонструють показник вище 80%, вважаються найбільш продуктивними. Найефективніша рекуперація - це процес теплообміну, при якому нагрівання припливних потоків досягне рівня, що відповідає повітря, що видаляється. Але навіть сучасні технологіїне дозволяють досягти 100-відсоткового ККД.

Рекуператор у системі вентиляції

Принцип рекуперації реалізується у системі вентиляції як поверхневого теплообмінника. Сам процес розподілу тепла здійснюється за допомогою стінки, яка поділяє два протилежно спрямовані потоки. Подібним пристроєм мають регенератори, проте система рекуперації відрізняється тим, що канали роботи з повітрям залишаються незмінними протягом усього періоду експлуатації. Потрібно сказати, що кліматичне обладнання може обслуговувати не лише повітряні середовища. Так і рекуперація застосовується також у роботі з газом, рідинами тощо. Існують і різні схеми конструкційного виконання. Найбільш поширеними вважаються ребристі, трубчасті та пластинчасті моделі. У той самий час передбачаються різні підходи до проектування каналів руху потоків - наприклад, можна назвати прямоточні, протиточні і перехресні устрою.

Перехресний пластинчастий рекуператор

У таких установках зазвичай використовують мембранні перегородки, завдяки яким забезпечується ефективна рекуперація. Особливістю системи є те, що в міру видалення повітря надвір виходить і зайва волога. Система припливно-витяжна з рекуперацією відрізняється стійкістю до обмерзання, яка досягається без спеціальних нагрівачів. Ця перевага дозволяє використовувати обладнання з перехресно-мембранною конструкцією в умовах температурного режимудо -35 °С.

Використовують такі установки і у забезпеченні житлових будинків, і у складських приміщеннях, де передбачається обслуговування великих площ. Також вони набули поширення в сільському господарстві - наприклад, в облаштуванні пташників, овочесховищ та тваринницьких ферм. Оскільки рекуперація тепла в перехресних конструкціях з мембранами дозволяє забезпечувати ефективне збереження прохолоди влітку, дана система має попит і у виробничій галузі.

Срібні пластинчасті системи

Пристрій такого рекуператора передбачає наявність оребрених тонкостінних пластин, виконаних шляхом високочастотного зварювання. Металеві панелі формують конструкцію з послідовним розташуванням перегородок, повернутих на 90 градусів. За рахунок такої схеми досягається висока температура середовища, що гріє, мінімальний рівень опору, а також оптимальне відношення площі телепередаючої поверхні до ваги теплообмінника. Окрім цього, припливні установки з рекуперацією тепла зі срібними пластинами відрізняються довговічністю та невисокою ціною. Практикою використання підтверджується, що подібні системи дозволяють економити близько 40%. Тобто мінімізуються витрати на опалення, оскільки свіже повітря ефективно прогрівається потоками, що видаляються.

Роторні моделі

До особливостей таких установок відносять низьку вартість та досить високу продуктивність. Хоча, в плані показників нагріву свіжого повітря цей варіант поступається пластинчастою конструкцією з подвійною касетою. Незважаючи на просту конфігурацію робочих елементів, роторне встановлення рекуперації грішить неідеальним розподілом повітряних потоків. Є певний ризик, що чисте повітрязмішається з видаленим і в результаті постраждає якість вентиляції як такої. До недоліків подібних систем належить і необхідність частого технічного обслуговування, що особливо невигідно при експлуатації в житлових приміщеннях. Однак сам процес нагрівання досить ефективний.

Прямоточно-протиструмові системи

Особливістю рекуператорів цього є трубчаста конструкція, елементи якої представлені тонкостінними зварними елементами. У процесі роботи установки цього типу формується пристінний вихор, який підвищує теплообмін, але при цьому руйнується зі зростанням опору в повітряному каналі. Найчастіше такі системи застосовуються в промисловості, де потрібне делікатне нагрівання одного з робочих середовищ. Також прямоточно-протиточне обладнання використовують у машинобудуванні для розсіювання та утилізації тепла. Затребувана і побутова установка припливу з рекуперацією цього типу - її рекомендують встановлювати в кімнатах з герметичними. металопластиковими вікнами, а також у екологічних будинках.

Такі рекуператори, як правило, інтегрують у єдиний повітроводний кожух, що в процесі експлуатації забезпечує низьке енергоспоживання, компактні розміри з можливістю прихованого монтажу, високу продуктивність та надійність обладнання.

Рекуператори для енергоефективних будинків

Сама концепція вентиляційних систем, у яких забезпечується пасивне нагрівання свіжого повітря, орієнтована зниження плати за опалення. Але в плані оснащення рекуперація - це екологічно чистий спосіб нормалізації мікроклімату. Виробники випускають спеціальні лінійки, у яких використовуються безпечні та ефективні у плані рекуперації матеріали. Зокрема останні моделі отримують триступінчасті теплообмінники, виконані з непористих ультратонких мембран. Такий пристрій дозволяє відмовитись від електричних повітряних нагрівачів.

Крім рівномірної передачі тепла, подібні пристрої також ефективно працюють і з вологістю. Вони забезпечують повне повернення вологи до приміщення з повним винятком конденсаторів. В результаті вентиляція з рекуперацією позбавляється і необхідності установки дренажних водовідводів.

Автоматика для рекуператорів

Розвиваються припливно-витяжні та у напрямку електронної начинки. З метою оптимального розподілу потоків виробники забезпечують установки можливістю автоматичного регулювання положення міжканальних перегородок. У досконаліших моделях передбачається також налаштування швидкісних режимів, індикація температурних показників та контроль ступеня забрудненості фільтрів із сигналізацією. Окрім цього, сучасна вентиляція з рекуперацією надає можливість керування зовнішнім канальним нагрівачем без підключення до процесу сторонніх пристроїв. Тобто в цьому випадку забезпечується додаткове нагрівання повітря до оптимального показника.

Фільтри в рекуператорах

Як і все сучасні системивентиляції, моделі з рекуперацією передбачають включення до конструкції очисних пристроїв. Так як теплообмін передбачає максимальне зведення вихідного і повітряних потоків, що нагнітається, фільтри в даному випадку відіграють особливо важливу роль. Найчастіше в самих повітропроводах застосовуються фільтри типу F7, які виключають проходження частинок розміром 0,5 мкм. Менш поширені G3, але в залежності від конструкції може знадобитися і таке доповнення. Для зручності в обслуговуванні система рекуперації частіше забезпечується фільтрами, виготовленими із пластиків та спеціальних волокон – такі елементи легко мити та витрушувати. Як зазначалося, сучасні моделітакож оснащуються індикаторами, які визначають момент для проведення заміни фільтра.

Переваги рекуператорів

Технології, що використовуються в припливно-витяжних системах рекуперації, мінімізують енергоспоживання та підвищують ергономіку. кліматичного обладнання. Насправді користувач такої установки може відчути і поліпшення показників мікроклімату. Звичайно, рекуперація тепла не така ефективна, з точки зору опалювальної функції, як спеціальні нагрівальні агрегати, але її робота не потребує додаткового споживання енергоресурсів. Включення до системи допоміжних засобів нагрівання дозволяє збалансувати і підвищення температурного режиму, і економію у витратах енергії. Загалом за розрахунками фахівців використання рекуперації дозволяє на 10-15 % знижувати витрати на опалення.

Недоліки рекуператорів

Такі системи мають два серйозних недоліків. Насамперед це зледеніння теплообмінників взимку. Тому багато користувачів скаржаться на вихід з ладу обладнання вже в перші тижні експлуатації в умовах морозу. Однак виробники прагнуть покращувати захисні якості обладнання, забезпечуючи установки та міцними вентиляторами. Другий недолік, яким володіють припливно-витяжні установки з рекуперацією, відноситься до їх шумній роботі. Особливо це виявляється у роторних моделей. При цьому розробники прагнуть забезпечувати нові моделі поліпшеними засобами ізоляції, тому на ринку можна зустріти малошумні варіанти.

Що врахувати у виборі установки із рекуператором?

Споживачеві, який вирішив встановити таку систему у своєму будинку, слід орієнтуватися на продуктивність системи, конструкційне виконання та функціональність. Так, показник продуктивності визначає можливість роботи вентиляції у приміщенні конкретної площі. Не менш важливою є і конструкція, в якій виконано обладнання. Наприклад, встановлення рекуперації тепла з трубчастими елементами дозволяє зручно виконувати монтаж. мінімальними вимогамидо вільного місця. Щодо функціональності, то вона впливає і на можливості регуляції показників мікроклімату в приміщенні, і на ергономічні характеристики системи.

Висновок

Експлуатація традиційних систем вентиляції не дає і натяку на енергозберігаючу функцію. Як правило, це ненажерливі масивні установки, які роблять істотний внесок у підвищення витрат на утримання будинку. На цьому тлі рекуперація – це майже революційний підхід до виробництва кліматичного обладнання, що передбачає раціональне використання відпрацьованої теплової енергії. Якщо в типовій системі реалізується нагрівання повітря в міру його надходження в приміщення за допомогою опалювального обладнання, рекуперація дозволяє спочатку підвищувати температуру вхідних потоків без підключення спеціальних нагрівачів. Звісно, ​​такі установки мають недоліки, але з ними виробники ведуть плідну боротьбу, удосконалюючи конструкції рекуператорів.

При будівництві будинку необхідно вибрати та встановити систему для рекуперації тепла у системах вентиляції. Існує кілька модифікацій вентиляційного обладнання, яке вибирають залежно від виробника. Обладнання природного імпульсу включає нагнітальні клапани для стін і вікон, що забезпечують надходження свіжого повітря в кімнати. Для видалення запахів з туалетних та ванних кімнат, а також з кухонь встановлюють витяжні димарі.

Повітрообмін виходить із-за різниці температур у кімнаті та за її межами. Влітку температури вирівнюються як усередині, і зовні кімнат. Тобто повітрообмін припиняється. У зимовий період ефект проявляється оперативніше, але при цьому потрібно більше енерговитрат для нагрівання холодного вуличного повітря.

Складова витяжка є системою з примусовою вентиляцієюта з природною циркуляцією повітря. Недоліками є:

слабкий повітрообмін у будинку.

До переваг можна віднести невисоку ціну та відсутність зовнішніх природних факторів. Але при цьому за якістю та функціональністю аерація не може вважатися повноцінною вентиляцією.

Для забезпечення комфортних умов нових житлових будинках встановлюють універсальні системи вимушеної аерації. Системи з рекуператором забезпечують надходження свіжого повітря нормальної температури з одночасним видаленням відпрацьованого повітря із приміщень. Разом із цим відбувається тепловідведення із нагнітального потоку.

Економія теплової енергії за допомогою припливно-витяжної вентиляціїіз рекуператором // FORUMHOUSE

Залежно від типів рекуператорів та розмірів приміщень, у яких встановлена ​​вентиляція, відбувається покращення мікроклімату більш менш ефективно. Але навіть при встановленій рекуперації при коефіцієнті корисної дії лише 30% економія енергоресурсів буде значною, а також відбувається покращення загального мікроклімату в кімнатах. Але є у теплообмінників і недоліки:

• збільшення споживання електроенергії;
• виділення конденсату, а взимку виникає зледеніння, що може призвести до поломки рекуператора;
• сильний шум при роботі, що завдає великих незручностей.

Теплообмінні апарати або теплоутилізатори в системах вентиляції з посиленою теплошумоізоляцією працюють дуже тихо.

Рекуператори спрямованого руху теплоносіїв передбачають вентиляцію та утилізацію теплого відпрацьованого повітря. Апарат здійснює переміщення повітря у двох напрямках з однаковою швидкістю. З теплоутилізаторами підвищується комфортність життя у будинках.

При цьому значно знижуються витрати на опалення та вентиляцію, з'єднуючи обидва серйозні процеси в один. Такі апарати можна використовувати як у житлових, так і у виробничих приміщеннях. Таким чином, економія грошових коштівстановитиме приблизно від тридцяти до сімдесяти відсотків. Теплоутилізатори можна розділити на дві групи: теплообмінники простої дії та теплові насоси для збільшення запасу теплоти, що утилізується. Теплообмінники можна використовувати лише в тих випадках, коли ресурси джерел більше ресурсів мікроклімату, якому передається теплоенергія.

Система вентиляції квартири із рекуператором Ecoluxe EC-900H3.

Пристрої, що передають тепло від джерел до споживачів за допомогою проміжних робочих тіл, наприклад, рідин, що циркулюють у замкнутих контурах, що складаються з циркуляційних насосів, трубопроводів і теплообмінників, що знаходяться в камерах, що нагріваються і охолоджуються, називаються рекуператорами з проміжними теплоносіями. Таке обладнання широко застосовується у різних теплообмінниках та циркуляційних насосах при великих відстанях між джерелом та споживачем тепла.

Цей принцип використовується в розгалуженій системі утилізації тепла та енергоспоживачів. різними характеристиками. Робота теплоутилізатора з проміжним теплоносієм полягає в тому, що процес у ньому протікає в діапазоні водяної пари зі зміною агрегатного стану при постійній температурі, тиску та об'ємі. Експлуатація утилізаторів з тепловими насосами відрізняється тим, що рух робочої рідини в них виконується компресором.

Ефективність труби рекуператора в трубі восени. +6гр.Ц. на вулиці.

Апарати змішаної дії

Для утилізації та зігрівання припливного повітря застосовують обмінники рекуператорного чи контактного типу. Можуть також встановлюватись апарати змішаної дії, тобто один – рекуператорної дії, а другий – контактної. Бажано встановлювати проміжні теплоносії нешкідливі, недорогі, які не викликають корозії в трубопроводах та теплообмінниках. Донедавна у ролі проміжних теплоносіїв виступали лише вода чи водні гліколі.

На даний момент їх функції успішно виконує холодильний агрегат, який працює як тепловий насос у комбінації з рекуператором. Теплообмінники розташовуються в припливних та витяжних повітроводах, а за допомогою компресора здійснюється циркуляція фреону, потоки якого переносять тепло з витяжного повітряного потоку до припливного та назад. Все залежить від пори року. Така система складається з двох і більше об'єднує один холодильний контур, що забезпечує синхронну роботу установок в різних режимах.

Особливості пластинчастої та роторної конструкцій

Сама проста конструкціяу пластинчастого рекуператора. Основою такого теплообмінника є герметична камера з паралельними повітроводами. Його канали поділяються сталевими чи алюмінієвими теплопровідними пластинками. Недоліком цієї моделі є утворення конденсату у витяжних каналах та поява крижаної кірки у зимовий час. При розморожуванні обладнання повітря, що надходить, йде на теплообмінник, а теплі вихідні повітряні маси сприяють розтоплюванню льоду на пластинах. Для запобігання подібним ситуаціям краще використовувати пластини з алюмінієвої фольги, пластику або целюлози.

Роторні рекуператори є високоефективними апаратами і являють собою циліндри з гофрованими металевими прошарками. При обертанні барабанної установки до кожної секції входить теплий або холодний потік повітря. Оскільки коефіцієнт корисної дії визначається темпом обертання ротора, таким апаратом можна керувати.

До переваг можна віднести повернення тепла приблизно 90%, економічне витрачання електрики, зволоження повітря, найкоротші терміни окупності. Щоб розрахувати ефективність рекуператора, необхідно виміряти температуру повітря та обчислити ентальпію всієї системи за формулою: H = U + PV (U – внутрішня енергія; P – тиск у системі; V – обсяг системи).

При експлуатації вентиляційних установок у житлових будинках або виробничих приміщеннях з метою економії коштів, що витрачаються, необхідно ще на етапах проектування передбачати встановлення енергозберігаючого обладнання, званого припливно-витяжними вентиляційними системами із застосуванням процесів рекуперації теплової енергії.

Сам пристрій під назвою «рекуператор» є певним видом теплообмінника, що складається з подвійних стінок, що пропускають як холодне припливне, так і витяжне тепле повітря. До основних характеристик рекуператорів відносять його коефіцієнт корисної дії, який у більшості випадків залежить від деяких важливих параметрів:

• металевого складу конструкції теплообмінника;
• загальної площі зіткнення з повітряними потоками;
• співвідношення обсягу прохідних повітряних мас (припливних до витяжних).

Загалом відмінності між вентиляційними теплообмінниками визначаються також і багатьма іншими факторами, що входять до конкретних видів рекуператорів.

Видова класифікація рекуператорів

Повітряні рекуператори досить часто оснащуються не тільки теплообмінником, а й двома вентиляторами для окремого відведення чистого та відпрацьованого повітря. Крім цього, дані пристрої можуть включатися різні технічні пристрої з метою підвищення якості повітря, що подається. Виходячи з цього, теплообмінники класифікують за теплоносієм, конструкцією або схемою руху теплоносіїв на такі типи:

Пластинчастий рекуператор (що ще називають перехресно-крапкові) – є найпопулярнішим видом теплообмінників завдяки своїй компактній конструктивній простоті, відносно невеликій вартості та надійності. Даний тип обладнання складається з набору касет, розділених каналами припливних та витяжних повітряних потоків, виготовлених з оцинкованого металу. ККД даних пристроїв може досягати в середньому до 70%. і не потребують використання електричної енергії. До основних переваг подібних вентиляційних установок відносять:

• підвищену ефективність (рівень продуктивності);
• відсутність споживачів електричної енергії;
• зручний та простий монтаж;
• безшумність роботи.

Основний їх недолік полягає у можливому обмерзанні теплообмінника в результаті утворення на зайвих пластинах конденсату. Для максимального усунення цього недоліку побутовий рекуператор обладнується відводами для збору конденсатної рідини (конденсатозбірниками). Виняток становлять лише целюлозні теплообмінники.

Пластинчастий рекуператор, принцип роботи якого досить зручний і простий, і заснований на перетині без змішування в теплообміннику двох потоків повітряних мас (припливних та витяжних) має достатню ефективність за рахунок показника ККД, що вимірюється у відсотковому співвідношенні, і може відповідати наступним значенням:

• 45-78% - при застосуванні пластикових або металевих теплообмінників;
• 60-92% - при використанні пластинчастих рекуператорів з наявністю гігроскопічного целюлозного теплообмінника.

Рекуператор канальний пластинчастий може застосовуватися в приміщеннях, де пред'являються високі вимоги та норми до чистоти повітря, що надходить. Для пристрою вентиляційної системи можна придбати готовий пристрій, так і виготовити .

На основі пластинчастих припливно-витяжних установок існує також мембранний рекуператор, що дозволяє здійснювати одночасно волого- та теплообмін з метою усунення необхідності створювати додаткову дренажну системудля виведення надлишкового конденсату. Мембранні пластини мають вибіркову проникність, у зв'язку з чим пропускають молекули води і затримують молекули газів.

1. Роторний рекуператор, принцип роботи якого заснований на обертанні роторного теплообмінника з певною і постійною швидкістює конструкцією циліндричної форми, Всередині якої щільно розташовуються шари з гофрованого металу Вбудований барабан, здійснюючи обертальні рухи, спочатку пропускає нагріте повітря, після чого холодний припливний. У результаті поступово охолоджуються або нагріваються гофровані шари і холодному повітряному потоку передається частина тепла. Подібні вентиляційні установки мають ряд переваг, серед яких виділяють:
   • часткове повернення вологи (відсутня необхідність у );
   • можливість регулювання швидкості обертання роторів;
   • компактність конструкції та монтажу.

   Поряд з перевагами роторні теплообмінники мають істотні недоліки – вимагають використання електроенергії, встановлення додаткових компонентів, що фільтрують, і мають рухомі елементи.

   ККД роторного рекуператора може становити 60-85%, тому їх використовують у системах, що характеризуються великими витратами повітря.

2. Гліколевий рекуператор – один із представників установок із проміжними теплоносіями, що дозволяє з'єднувати дві окремі вентиляційні системи. Дане обладнання ідеально підходить для здійснення модернізації вже діючих вентиляційних систем, що працюють окремо одна від одної. До базових характеристик таких установок відносять:
   • можливість регулювання системи за допомогою вбудованої автоматики та швидкості циркуляції теплоносія;
   • експлуатація установки за мінусових температур без необхідності проведення розморожування;
   • приєднання кількох приток та однієї витяжки або навпаки;
   • відсутність рухливих елементів;
   • проміжок між витяжкою та припливом може сягати 800м.

   Головний недолік – низька ефективність роботи – 45-60%.

3. Рекуператор водяний - різновид повітряних рекуператорів, що використовуються в припливних та витяжних системах. Механізм дії такого пристрою зумовлений перенесенням тепла за допомогою води. У цьому випадку теплообмінники можуть розміщуватись на віддаленій відстані за допомогою теплоізольованих трубопроводів. Ця обставина є основною метою застосування – з'єднання вентиляційних магістралей. Використовуються водяні рекуператори досить рідко через низькі значення ККД і необхідність проведення частого технічне обслуговування.

Основні критерії вибору рекуператорів

При підборі відповідного та оптимального за ефективністю рекуператора необхідно дотримуватись наступних критеріїв:

• рівень рекуперації (енергозбереження) – залежно від виробника та моделі такий параметр має бути в межах 40-85%;
• санітарні та гігієнічні показники – наявність можливості контролю ступеня очищення та якості повітря, що надходить;
• енергетична ефективність – значення споживання енергії;
• експлуатаційні характеристики – загальна тривалість терміну служби, придатність обладнання до виконання ремонтних робіт, потреба в мінімальному сервісному обслуговуванні;
• адекватна ціна.

Враховуючи всі ці показники, вибрати найбільш якісні та ефективні за продуктивністю види рекуператорів, не складе великої складності для бажаючих як створити, так і вдосконалити діючу вентиляційну систему.

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 теплу пору року 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 машинапрацює в режимі теплового насоса. 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 система може складатися з кількох припливних та однієї витяжної установки більшої 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 умовадля 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 з допомогою i-dдіаграми стану 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 були обрані вентиляційні установки канального типу: 1 одиниця з витратою повітря 650 м3/год і споживаною потужністю 0,4 кВт і 5 одиниць з витратою повітря 1500м3/год і 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 зі 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 аналіз енергоспоживання 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.