Естественная и искусственная приточно-вытяжная вентиляция функционирует по принципу удаления излишков тепла и влаги посредством перемешивания или вытеснения отработанных воздушных масс. Побочный эффект – потеря части теплого или охлажденного воздуха через вытяжки. Для снижения тепловых и энергетических потерь применяется вентиляция с рекуператором. В её основе лежит физический процесс обмена энергией – рекуперация. Это современный способ рационального и экономного использования ресурсов: таким образом снижаются затраты и повышается экологичность.
Содержание
Принцип работы и область применения
Слово «рекуперация» происходит от латинского recuperatio — «обратное получение». Приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением на любом объекте: в частном доме, в квартире, производственном цеху, выставочном зале работает по единому принципу. Внутрь поступает свежий воздух, замещающий собой отработанный, который в свою очередь удаляется через систему вытяжек. В осенне-зимний период его надо нагревать, летом – охлаждать. На это затрачивается много энергии.
Часть энергии посредством отработанного теплого или охлажденного воздуха удаляется «в атмосферу». Установки для рекуперации передают энергию от выходящих потоков к входящим. Проще говоря, воздух нагревается или охлаждается за счет отработки.
Простейшая схема аппарата - это блок, где рядом проходят приточные и вытяжные воздуховоды. Специальный теплообменник нагревает приточку за счет вытяжки - таким образом снижаются затраты на отопление.
Вентсистемы с рекуперацией применяются в жилых, общественных и производственных зданиях, где используется принудительная приточно-вытяжная система вентиляции. Причина применения – возможность избежать больших тепловых потерь, достигающих до 60%. Даже современные, с минимальной теплопроводностью, ограждающие конструкции не способны сохранить энергию, которая «выдувается в атмосферу».
Положительные и отрицательные свойства
Воздухообмен - сложный процесс, на который оказывают одновременное воздействие несколько факторов: климатические показатели, материал ограждающих конструкций, утеплитель, размер и качество оконных конструкций и другие. Поэтому работа рекуператоров, как и любых других установок, оценивается с положительной и отрицательной сторон. Рассмотрим их подробнее.
Преимущества
- Энергоэффективность, соответствует современным тенденциям по экономии ресурсов. Использование установок позволяет сократить затраты на отопление: нагретый или охлажденный воздух используется дважды - первый раз для обогрева/охлаждения воздуха внутри помещения, второй - для нагрева/охлаждения приточки. Кратность воздухообмена увеличивать не надо.
- КПД, коэффициент полезного действия, который характеризует процент от общей энергии, затраченный на рекуперацию. КПД может быть нулевым, когда тепло удаляется посредством естественной вытяжки через открытые окна – в этом случае характеризуется максимальными затратами на отопление. Либо приближаться к 100% - приточка полностью перенимает энергию отработки, и дополнительного отопления не требуется. Это идеальный вариант, схема будущего, на данный момент не выполнимая. Есть третий – КПД равен 60-80%. Означает, что в атмосферу удаляется только 40-20% тепловой энергии отработанного воздуха. Большая часть тратится на обогрев приточки. Это значение используется при расчете вентсистемы.
Недостатки
- Неоднозначность: вентилирование с рекуперацией экономически оправдывается только в том случае, когда затраты электрической энергии значительно уменьшаются. Если экономия незначительно, то смысла в проектировании и монтаже нет.
- Конденсирование влаги: температура внутри и снаружи рекуператора разная, и с наружной стороны аппарата выпадет конденсат. Летом влага испаряется, а зимой, особенно без должного утепления, конденсат замерзает. Это приводит к снижению коэффициента полезного действия и выходу агрегата из строя.
- Шумовая нагрузка. Принцип работы некоторых моделей предусматривает наличие шума, это не критичная проблема, но может доставить неприятности.
Виды рекуператоров и их особенности
Все аппараты работают по одному принципу. Различия только в конструкции теплового обменника, а также способе передачи энергии от вытяжки к приточке. Выделяют несколько основных видов рекуператоров:
- пластинчато-перекресточный;
- роторный (барабанный);
- трубчатый;
- с промежуточным тепловым носителем.
Пластинчато-перекресточный
Достаточно эффективная модель. Применяется в системах вентилирования жилых зданий, офисных помещений. Часто используется в узкосегментных технологических процессах, например, повышение эффективности сгорания топлива в печах.
Состоит из тонких теплообменных панелей, установленных параллельно друг к другу с минимальным зазором. Панели изготавливаются из алюминия или меди, а также из сплавов этих металлов. Есть варианты исполнения с пластиковыми элементами. Основное требование к панелям - высокий коэффициент теплопроводности.
Воздух направляется в узкое пространство между теплопередающими панелями, приточка и вытяжка чередуется, и воздушные потоки проходят перпендикулярно друг к другу.
Пластинчато-перекресточный рекуператор характеризуется невысокой стоимостью обслуживания, высокой ремонтопригодностью, компактными размерами и небольшой массой. Основной минус – это конденсирование влаги. Она скапливается между теплообменными панелями. Зимой замерзает, коэффициент полезного действия снижается, а в некоторых случаях аппарат ломается. Проблема решается монтажом дополнительного слоя теплоизоляционного материала.
Роторный (барабанный)
Мощный, производительный рекуператор. Применяется в системах вентилирования просторных помещений крупных объектов. Часто используется в котельных, как элемент возврата значительной части тепловой энергии.
В работе используется принцип вращающегося теплового обменщика. Это перфорированный круг, внутри которого многослойный гофрированный металл. С одной стороны подсоединяются воздуховоды приточной системы вентиляции, с другой вытяжной. Теплый воздух от вытяжки проходит сквозь гофрированный металл, нагревая его. А с другой стороны холодные массы приточки забирают тепло.
Основное преимущество перед конкурентами – это эффективность работы. Высокий показатель КПД достигается благодаря максимальному сближению приточки и вытяжки. Кроме того, барабанные рекуператоры увлажняет воздух: влага оседает в ячейках гофрированного металла, обогащаю сухую приточку.
Есть несколько минусов. Во-первых, аппарат очень громоздкий, состоит из нескольких блоков. Это усложняет обслуживания, приводя к его удорожанию. Во-вторых, вращение вызывает серьезные шумовые нагрузки. Требуется дополнительная звуковая изоляция. В-третьих, он не герметичен. Часть отработанного воздуха может попасть обратно.
Трубчатый
Рекуператор с простой конструкцией, чаще всего используется в системах вентилирования квартир, частных домов и бань. Состоит из тонкостенных металлических трубок с высокой теплопроводностью. Они заключены в стальной или пластиковый утепленный кожух. По трубкам проводится приточный воздух, а по кожуху удаляется отработанный. В теле кожуха производится тепловой обмен.
Рекуператор трубчатого типа – это недорогой, долговечный и простой в обслуживании аппарат. Рабочее сечение трубы минимального диаметра. Также простота конструкции обуславливает минимальный показатель шума во время работы.
Основной минус – это образование конденсата: трубки не гигроскопичны, в них часто скапливается вода, которая может замёрзнуть. Также у него большая, по отношению к геометрическим размерам, масса. Что доставляет дополнительные неудобства при монтаже.
С промежуточным тепловым носителем
Часто конструктивные особенности здания накладывают ограничения на проект вентиляции. Если воздуховоды приточки и вытяжки расположены на значительном расстоянии, а сблизить их нет возможности, то применяются рекуператоры с промежуточным теплоносителем.
Тепловая энергия передаются через воду или водно-глюколевый раствор. Он циркулирует между воздуховодами по трубам, перенося тепловую энергию от одной ветки к другой. Циркуляция происходит за счёт работы насосов.
Подобные системы применяется только в крайних случаях, т.к. у неё очень низкий КПД. Для циркуляции нужна дополнительная электрическая энергия. Также работающие насосы сильно шумят.
Есть более дорогой и эффективный способ, когда вода заменяются фреоном, и система работает бесшумно, но только при значительной разнице температуры входящих и исходящих воздушных масс. К тому же формула расчета достаточно сложная и доступна только для профессиональных проектировщиков.
Получить наглядное представление о том, как работает рекуператор, можно в видео:
Расчет производительности и критерии выбора
Тип, марка и мощность рекуператора моно рассчитать исходя из производительности системы. Объем воздуха, пропускаемого через систему, зависит от давления, мощности вентиляторов, а также параметров основных узлов. Температура и влажность побираются исходя из нормативных значений, указанных в СНиПах и ГОСТах. Много полезной информации есть в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Для полного расчета требуется составление сложной математической модели, поэтому проектировщики часто пользуются результатами экспериментальных исследований рекуператоров, а также способом подбора по исходным данным.
Существует прямая зависимость между мощностью вентилятора и пропускной способностью рекуператора. Если неправильно подобрать оборудование, то вентилятор будет работать вхолостую или рекуператор не выдаст максимальное КПД. При расчете учитывается максимальная скорость воздушной струи внутри аппарата, не больше 2м/с.
Еще один параметр – это аэродинамическое сопротивление. Он влияет на эффективность работы. Поэтому при подборе рекуператора учитывается схема расположения воздуховодов и количество угловых соединений. Грамотные проектировщики всегда стараются проложить воздуховоды по прямой линии, изгибая поворотов на 900.
Важное место в процессе рекуперации занимают воздушные фильтры. Когда они забиваются, то скорость потока воздуха уменьшается, поэтому в профессиональных проектах предусматривается установка датчиков давления до и после фильтра.
Снижение расходов на отопление с помощью рекуперации – прекрасная перспектива, но только в том случае, если система грамотно просчитана, а оборудование правильно подобрано.
Компания «Мега.ру» предлагает услуги по проектированию вентиляционных и других инженерных систем в Москве и области, а также ближайших регионах. На странице «Контакты» указаны все способы для связи с нашими специалистами.
