Применение рекуперации тепла в вентиляции с приточно-вытяжной системой

Это небольшой по габаритам агрегат, который совмещается с приточно-вытяжной вентиляцией и он исключает перерасход электрической энергии в зимнее время, когда для воздуха потребуется дополнительное прогревание. Самый доступный и эффективный вариант – это сделать рекуператор воздуха своими руками.  Что это за устройство, и по какому принципу оно работает? Об этом мы и поговорим.

Централизованные рекуператоры

Рекуператоры тепла сейчас широко распространены в централизованных приточно-вытяжных системах вентиляции. Их применяют как в общественных, так и жилых зданиях. За счет централизованного рекуператора сохраняется около 90 % тепла, которое обычно теряется через вентсистему.

Принцип работы централизованного вентиляционного рекуператора (например, серии recoVAIR компании Vaillant) можно понять из схемы на рис. 2.

Блок рекуперации системы recoVAIR (№ 5, рис. 2) – это основной модуль регулируемой системы вентиляции жилых помещений. Кроме того, компактная система вентиляции recoVAIR очищает наружный воздух, поступающий в помещения, от грязи и пыли, поддерживает влажность и содержание углекислого газа на комфортном для пользователя уровне благодаря встроенным анализаторам. Через приточные отверстия (2) свежий наружный воздух (4) поступает в жилые помещения и спальни. Отработанный теплый воздух из кухни, ванной и туалета (3) выводится наружу (1) через вытяжные отверстия.

Воздух, (3) отводимый из жилого помещения, направляется в блок рекуперации. Фильтр отработанного воздуха очищает этот воздух и направляет его в теплообменник, который снимает тепло из отработанного воздуха (то есть происходит рекуперация, «восстановление» тепла). Охлажденный отточный воздух (1) выводится наружу. Наружный воздух (4) поступает в рекуператор снаружи. Фильтр наружного воздуха очищает этот воздух и направляет его в теплообменник, который отдает приточному наружному воздуху тепло отработанного воздуха, удаляемого через отточный вентканал. Нагретый в рекуператоре приточный воздух (2) подается в жилое помещение.

Рис. 2. Централизованная система рекуперации в приточно-вытяжной системе вентиляции

Встроенный байпас позволяет не подогревать более холодный наружный воздух в теплообменнике, если, например, нужно охладить помещение летом. Имеется также функция защиты от обмерзания зимой, которая при необходимости сокращает объем приточного воздуха, что в итоге приводит к повышению температуры отточного воздуха. Это предотвращает обледенение теплообменника. Если этого недостаточно, то рекуператор автоматически выключается.

Датчик влажности определяет текущую влажность отработанного воздуха. Анализатор CO2 контролирует содержание углекислого газа и регулирует приток свежего воздуха. Если изделие работает в автоматическом режиме, то объемный поток воздуха регулируется системой управления (локально или в составе общей системы управления инженерными системами всего дома).

Рекуператор recoVAIR оснащен цифровой информационно-аналитической системой (DIA-система). Она показывает состояние и режим работы рекуператора и помогает при устранении неисправностей. Ее пульт управления с дисплеем и кнопками управления устанавливается в удобном и доступном для пользователя месте.

Принцип действия и особенности агрегата

Понятие процесса

Итак, что представляет собой рекуперация тепла? Это особый процесс теплообмена, при котором не прогретый воздух с улицы нагревается благодаря выходящему потоку воздуха из помещения.

За счет такой схемы организации установка будет экономить тепло в доме. За короткий промежуток времени и с небольшими затратами электрической энергии будет сформирован идеальный микроклимат в доме.

Экономическая целесообразность теплообменника рекуперативного типа зависит и от остальных факторов:

  • Цены на энергоносители.
  • Цена установки устройства.
  • Затраты, которые связаны с обслуживанием устройства.
  • Продолжительность использования системы.

Обратите внимание, рекуператор воздуха для дома является важным, но далеко не единственным элементом, который требуется для эффективной вентиляции в жилом помещении. Вентиляция вместе с рекуперацией является комплексной системой, которая функционирует лишь при условии работы в профессиональной «связке».

Эффективность устройства

При понижении температуры окружающей среды эффективность агрегата уменьшается, но все же сделать рекуператор воздуха для частного дома своими руками важно, так как при существенной разнице система отопления будет перегружена. Если за окном лишь 0 градусов, то в жом будет попадать воздух с температурой в +16 градусов. Бытовые агрегаты с легкостью справляются со своей задачей. Эффективность устройства рассчитать несложно, если использовать следующую формулу:

Ƞ=(tпост –  tулицы)/(tкомн –  tулицы)

  • tпост – это температура поступившего воздуха (после рекуперации).
  • tулицы – температура на улице.
  • tкомн – температура в доме по рекуперации.

Современные устройства отличаются не только высокими показателями КПД и особенностями использования, но и по конструкции. Давайте рассмотрим наиболее популярные решения и их особенности.

Основные разновидности конструкции

Специалисты уделяют особое внимание тому, что системы рекуперации с вентиляцией для тепла есть нескольких разновидностей:

  • Пластинчатые.
  • Роторные.
  • С отдельными теплоносителями.
  • Трубчатые.
Конструкция КПД Особенности
Теплообменник пластинчатого вида с перекрестным током От 60 до 80% Средний КПД, небольшие потери давления, конструкция компактная, удобно подключать.
Комбинированное устройство из двух пластинчатых теплообменников с перекрестным током От 70 до 80% Высокий КПД, но из-за этого потери давления выше, удобно подключать.
Теплообменник противоточный на пластиках От 80 до (!) 90% Высокий КПД при умеренных потерях давления, требуется место для установки, конструкция дороже вышеописанных.
Теплообменник противоточный канального типа От 85 до 95% Самый высокий КПД, относительно большие потери давления, потребуется дополнительно пространство для установки.
Роторный теплообменник От 75 до 85% Из-за риска переноса запахов подойдет только для вентиляции, которая рассчитана на одну квартиру, имеет небольшое сопротивление потоку.

Итак, давайте рассмотрим их подробнее.

Пластинчатый вид отличается от остальных видов тем, что в его конструкции есть алюминиевые листы. Такая установка считается наиболее сбалансированной даже с точки зрения стоимости и значения теплопроводности (КПД от 45% до 72%). Устройство отличается также простотой выполнения, доступной ценой и отсутствием каких-либо подвижных элементов. Для установки не потребуется специальная подготовка. Вы сможете провести ее без сложностей дома, собственноручно.

Роторные устройства являются самыми популярными. В их конструкции обязательно присутствует вал вращения, который питается от электричества, а еще 2 канала для воздухообмена с противотоками. Как именно работает подобный механизм? Один из участков ротора начинает прогреваться от воздуха, а после он поворачивается и тепло переходит к холодным массам, которые сосредоточены в соседнем канале. Но, несмотря на высокий уровень КПД у такой установки есть ряд весьма ощутимых недостатков:

  • Большой вес.
  • Требуется регулярный ремонт и техническое обслуживание.
  • Сложно починить устройство своими руками, сделать его вновь работоспособным.
  • Воздушные массы смешиваются.
  • Зависимость от электроэнергии.
Читайте также:  Как правильно покрыть крышу шифером своими руками

Обратите внимание, что устройство вентиляции с трубчатыми элементами, а еще отдельными теплоносителями почти нельзя сделать в домашних условиях, даже если у вас будут все чертежи и схемы.

Типы приточно-вытяжных установок с рекуператором

Существует два основных типа приточно-вытяжных установок (ПВУ) в зависимости от вида рекуператора.

ПВУ с роторным рекуператором — это оптимальный вариант для эксплуатации в холодном климате, т.к. сохраняют работоспособность даже в условиях очень низких температур и не подвержены обмерзанию. При этом показывают высокую эффективность работы в любое время года.

Могут идти в комплектации с конденсационными или сорбционными роторами.

ПВУ с пластинчатым рекуператором подходит для применения в условиях тёплого климата. В пластинчатом рекуператоре в отличие от роторного нет движущихся частей, он не смешивает входящие и выходящие потоки воздуха, не изменяя влажности подающегося воздуха.

Более производительными и экономичными можно считать устройства с энтальпийными рекуператорами пластинчатого типа, которые обеспечивают увлажнение приточного воздуха за счёт специальной мембраны.

При наличии надежной системы защиты от обмерзания (подогрев приточного воздуха) пластинчатый рекуператор практически не требует обслуживания (смены фильтров).

Ключевыми факторами корректной работы вентиляционной системы являются правильное проектирование и профессиональный монтаж. Работая на российском рынке более двадцати лет, компания «Джайнер» предлагает надежные решения даже для самых сложных и нестандартных объектов. Десятки проектов в портфолио «Джайнер» подтверждают исключительный профессионализм специалистов. На нашем сайте вы можете приобрести необходимое оборудование или заказать производство оборудования марки JIZER по вашим требованиям. JIZER – собственная марка компании «Джайнер», отвечающая европейским стандартам качества.

Технологические решения

Рекуператоры тепла имеют множество технических реализаций, среди которых есть как локальные приточно-вытяжные установки, так и оборудование для монтажа в централизованные системы. В любой отдельно взятой модели разработчики стремятся продумать каждую мелочь, ведь для таких устройств прирост по одному из показателей неизбежно вызывает ухудшение других параметров.

Например, чтобы успеть отдать максимум тепла вытяжной воздух должен проходить по как можно большему пути, что неизбежно увеличивает общее аэродинамическое сопротивление системы вентиляции. Получается, что для корректной работы высокоэффективного рекуператора необходим либо разгонный участок очень большой протяжённости, либо принудительное перемещение воздуха с вытекающей из этого зависимостью от электроснабжения.

В соответствии с устройством и принципом действия различают пластинчатые, трубчатые и роторные рекуператоры — это три наиболее популярных типа, которые пригодны к использованию в гражданской сфере благодаря простоте конструкции.

Пластинчатые рекуператоры — это ёмкости со сложным лабиринтом перегородок, по которым во встречных направлениях перемещаются два потока воздуха. Это наиболее простой тип конструкции, получивший наибольшее распространение в бытовых рекуператорах. Главный недостаток — увеличение аэродинамического сопротивления в точке установки.

   Пластинчатый рекуператор

Трубчатые рекуператоры устроены сложнее, по сути, они представляют собой один крупный канал, в котором проложены несколько трубок меньшего диаметра. Для достижения площади теплового контакта, сопоставимой с пластинчатой конструкцией, требуется увеличение длины каналов, что приводит к повышению материалоёмкости, негативно сказывается на габаритах и стоимости прибора. Но есть и позитивный аспект: завихрения воздуха при движении через систему трубок способствуют более эффективной теплопередаче, не замедляя вытяжной поток.

   Трубчатые рекуператоры

Роторные рекуператоры используют для теплообмена рабочее тело — набор тонких вращающихся дисков, которые нагреваются при прохождении через тёплый канал и остывают в холодном. Недостаток таких рекуператоров — технологические зазоры между дисками, которые хоть и незначительны, но всё же приводят к частичному смешиванию потоков.

   Приточно-вытяжная установка с роторным рекуператором

В целом все конструкции имеют примитивное устройство, что сказывается на эффективности, поэтому многие производители дополняют классическую схему прибора некоторыми интересными решениями. Усиленная работа ведётся над поиском материалов, хорошо поддающихся обработке и как можно лучше передающих тепло. В пластинчатых рекуператорах стенки изготавливают гофрированными или устанавливают на них оребрение, трубчатые теплообменники выполняют тонкостенными из цветных металлов.

Одним из самых интересных решений служит установка элементов Пельтье, причём за счёт положительного COP их количество буквально ничем не ограничено. Тот же принцип используется и в рекуператорах, совмещённых с системой воздушного отопления: тепловые насосы в таких установках обладают гораздо более широким диапазоном рабочих температур и увеличенным коэффициентом прироста мощности.

В наиболее продвинутых рекуператорах работает система двойного обращения потока. Тёплый вытяжной воздух подаётся изначально на более холодную часть теплообменника, где за счёт большой разницы температур наблюдается существенное увеличение эффективности теплопередачи. Также в процессе образуется конденсат, который подогревается и передаётся на испаритель внутри приточной камеры. Это помогает нивелировать осушение воздуха при нагреве, кроме того, вода как носитель скрытой теплоты способствует ещё более интенсивному переносу энергии. Некоторые моменты продуманы до мелочей: например, двигатели специально размещают в начале вытяжного и конце приточного тракта, а также снабжают качественным оребрением для полного возврата паразитного тепла.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПВУ БОЛЬШОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Модель SDAR-10000 SDAR-15000 SDAR-20000 SDAR-25000 SDAR-30000
Диапазон рабочих температур °С -25…+45
Теплоизолятор полиуретан
Толщина мм 70
Режим нагрева (внутренняя температура 20°С, внешняя температура 0°С)
Мощность нагрева кВт 55 74 91 110 128
C.O.P 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
Электропотребление компрессорным агрегатом от сети 380/50 кВт 11,0 14,8 18,1 22,0 25,5
Потребляемый ток A 19,1 25,6 31,4 38,1 44,2
Вспомогательный электронагреватель кВт 12 18 24 30 36
Режим кондиционирования (внутренняя температура 27°С, внешняя температура 35°С)
Мощность охлаждения кВт 50 68 84 101 118
EER 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
Потребление компрессорным агрегатом от сети 380/50 кВт 11,2 15,2 18,6 22,4 26,2
Потребляемый ток А 19,4 26,3 32,2 38,8 45,4
Контур теплового насоса
Хладагент R22, R410
Количество компрессоров 2 2 2 2 3
Тип компрессоров Hitachi scroll EVI
Вентиляция
Присоединительный размер каналов мм 500\700 500\700 700\1000 700\1000 900\1300
Тип вентиляторов Центробежный
Регулировка скорости Плавная регулировка
Максимальный воздушный проток м3/час 10000 15000 20000 25000 30000
ESP Па 240 240 240 240 240
Фильтры воздушные F5+F7
Упаковочные габариты (LxDxH) мм 3600x1660x2100 3600x1760x2100 3800x1760x2100 4000x1860x2100 4300x1960x2100

Очистка воздуха и вентиляция в режиме бесшумности

Установленные в домах и квартирах бытовые приборы и облегчающие жизнь устройства, металлопластиковые окна и системы остекления с хорошей изоляцией наполняют воздух в помещениях излишней влагой. Проветривание может решить эту проблему, применение качественных и точно настроенных систем вентиляции полностью от нее избавляют, позволяя заботиться о здоровье взрослых и детей, создавать комфортные условия для их жизнедеятельности.

Пример компактной системы вентиляции

Очистка воздуха и вентиляция в режиме бесшумности

Простая приточная установка с нагнетанием атмосферного воздуха заполняет все пространства жилья пылью и частицами грязи, оседающими на всех поверхностях и мебели, разбавляя полезный кислород примесями выхлопными газами и производственными выбросами. Теплоэнергетические устройства с фильтрами, которые включены в конструкцию тепловой вентиляции, работают бесшумно, очищая поступающие воздушные массы, и не требуют специального, или сложного ухода.