Вентиляционные системы с разными видами рекуператоров

Вентсистемы с рекуператорами

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.

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.

Схема работы

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

  1. 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.
  2. 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

  1. 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.
  2. 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.
  3. Шумовая нагрузка. Принцип работы некоторых моделей предусматривает наличие шума, это не критичная проблема, но может доставить неприятности.
Работа рекуператора характеризуется постоянными шумами низкой и средней частоты. Проблема решается применением качественного звукоизоляционного материала. Грамотный проектировщик системы вентилирования с рекуперацией заложит это в смету.

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

Принцип устройства пластинчато-перекресточного рекуператора

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)

Принцип устройства роторного рекуператора

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.

Рекуператоры барабанного типа не рекомендуется использовать для вентиляции загрязненных помещений с летучими, взрывоопасными веществами, а также в лабораториях и складах лакокрасочных материалов.

Трубчатый

Принцип устройства трубчатого рекуператора

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.

Многие пытаются применять трубчатый рекуператор для монтажа вентиляционной системы своими руками. Например, при устройстве воздухообмена в бане. Профессиональное сообщество проектировщиков не рекомендует этого делать: кажущая простота, отсутствие расчета и не соблюдения норм могут привести к неожиданным последствиям. Как вариант – неконтролируемый подсос наружного воздуха при выключенном вентиляторе.

С промежуточным тепловым носителем

Устройство промежуточного теплоносителя

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

Графическая зависимость изменения давления от скорости воздушной струи

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.

Забитые кассетные фильтры

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.

Пример проекта с рекуперационой установкой

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.

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: