Что нужно знать о рекуперации приточного воздуха в системе вентиляции?

Зачем устанавливать воздушно приточную вентиляцию, если в многоквартирных домах она должна быть «по умолчанию»? В статье вы найдете ответ на этот вопрос, а также узнаете об устройстве приточной системы вентиляции, её разновидностях, принципе работы и особенностях установки, а также о возможностях «приточек» нового поколения.

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.

Принцип работы и область применения

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».

Принцип работы и область применения

Энергосбережение в системах вентиляции

В осенне-весенний период при вентиляции помещений серьезной проблемой является большая разность температур поступающего и находящегося внутри воздуха. Холодный поток устремляется вниз и создает неблагоприятный микроклимат в жилых домах, офисах и на производстве или недопустимый вертикальный градиент температуры в складе.

Энергосбережение в системах вентиляции

Распространенным решением проблемы является интеграция в приточную вентиляцию калорифера, с помощью которого происходит нагрев потока. Такая система требует затрат электроэнергии, в то время как значительный объем выходящего наружу теплого воздуха ведет к существенным потерям тепла.

Энергосбережение в системах вентиляции

Выход воздуха наружу с интенсивным паром служит индикатором существенных потерь тепла, которое можно использовать на обогрев входящего потока

Энергосбережение в системах вентиляции

Если каналы притока и отвода воздуха расположены рядом, то можно частично передать тепло выходящего потока входящему. Это позволит уменьшить потребление электроэнергии калорифером или вовсе отказаться от него. Устройство для обеспечения теплообмена между разнотемпературными потоками газов называется рекуператором.

Энергосбережение в системах вентиляции

В теплое время года, когда температура наружного воздуха значительно превышает комнатную, можно использовать рекуператор для охлаждения входящего потока.

Энергосбережение в системах вентиляции

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.

Виды установок для рекуперации приточного воздуха

Производители предлагают потребителям несколько типов систем, различающихся конструкцией и возможностями:

  1. Пластинчатый. В устройство входят пластины из металла или пластика, через которые по разным сторонам проходят поступающие и отводимые воздушные массы. В зависимости от характеристик коэффициент полезного действия составляет порядка 55%. Конструкция не предполагает наличие подвижных деталей, что гарантирует длительный срок службы.

Совет! При монтаже простых устройств происходит выделение конденсата, что приводит к промерзанию. Специалисты рекомендуют выбирать модели с влагопроницаемыми пластинами, в этом случае промерзание рекуператора исключено.

Виды установок для рекуперации приточного воздуха
  1. Роторный вид отличается высоким КПД (до 85%) и минимальным потреблением электричества. Процесс рекуперации приточного воздуха основан на вращении ротора. Системы больше подходят для промышленных объектов и редко используются в бытовых целях.
  1. Рекуператоры с промежуточным тепловым носителем (вода или антифриз). При отводе из помещения воздушные потоки нагревают теплоноситель, и уже он отдает тепло поступающему воздуху. Коэффициент полезного действия может составлять около 55%.
  2. Камерные рекуператоры отличаются повышенным КПД (до 80%). Конструкция включает в себя заслонку для разделения камеры на 2 части. Установки чаще всего монтируются в производственных помещениях, так как при воздухообмене происходит небольшое смешивание потоков.

Эффективность рекуператора

Важнейшей характеристикой рекуператора является его эффективность. Она показывает, как сильно рекуператор смог нагреть приточный воздух относительно идеального варианта. За идеальный вариант при этом принимается случай, когда приточный воздух нагрет до температуры вытяжного воздуха. На практике такой вариант недостижим, и нагрев происходит до некой промежуточной температуры Tп. Формула эффективности выглядит следующим образом:K=  (T_П-Т_Н)/(T_В-Т_Н ), где:

  • ТП – температура приточного воздуха после рекуператора, °С,
  • ТН – температура наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
  • ТВ – температура вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Данная формула учитывает изменение явного тепла в потоках воздуха. Однако у потоков может меняться и относительная влажность, и тогда лучше прибегать к расчёту эффективности рекуператора по полному теплу. Формула схожа по виду с предыдущей, но отталкивается от энтальпий потоков воздуха:K=  (I_П-I_Н)/(I_В-I_Н ), где:

  • IП – энтальпия приточного воздуха после рекуператора, °С,
  • IН – энтальпия наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
  • IВ – энтальпия вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Первая формула позволяет быстро оценить эффективность рекуперации. Для более точных результатов следует использовать вторую формулу.

Источники

  • -takoe-rekuperator-vozdukha/
  • -vozdukha-vidy-i-printsip-raboty/
  • -texnika/rekuperator/
  • -takoe-recupator/
  • -rukami/

Как работает рекуператор тепла в системе вентиляции?

При рекуперации тепла в системе вентиляции стоит задача подогреть поступающий в помещение воздух за счет тепловой энергии уходящих воздушных масс. Подогрев может быть

  • центральным, рассчитанным сразу на все здание и устанавливаемым на центральную вентиляционную систему
  • локальным, обеспечивающим только одно отдельно взятое помещение и устанавливаемый на местную вентиляционную систему

Для этого вентиляционная система дополняется теплотехническим блоком, предназначенным для теплообмена между холодным и теплым воздухом. Теплообменники могут иметь различное устройство и технические характеристики.

Читайте также:  Как изменились требования к медорганизациям по новым СП 2.1.3678-20

Пластинчатые рекуператоры

Самым простым воздушным рекуператором является пластинчатый теплообменник, представляющий собой камеру с параллельными воздуховодами, разделенными металлической перегородкой, играющей роль теплопроводной пластины. Нагретый воздух при соприкосновении с перегородкой с одной стороны, нагревает ее, а холодный воздух, движущийся с противоположной стороны, забирает тепло.

Несмотря на примитивную конструкцию, пластинчатые рекуператоры имеют высокий КПД, величина которого может составлять 90%. Еще одним плюсом пластинчатого рекуператора является отсутствие движущихся частей.

Есть у пластинчатого рекуператора и существенный недостаток: при охлаждении воздуха на пластине образуется конденсат, что при отрицательной температуре наружного воздуха может привести к обледенению рекуператора.

Роторный рекуператор

Этого недостатка лишен роторный рекуператор, представляющий собой вращающуюся пластину, установленную между приточным и вытяжным воздуховодом. Одна половина пластины находится в зоне нагрева и контактирует с теплым воздухом, а вторая половина пластины, наоборот, находится в подающем воздуховоде и контактирует с холодным воздухом, затем происходит поворот на 180 градусов и положение меняется, нагретая пластина попадает в холодный воздуховод, а охлажденная пластина попадает в зону нагрева. Интенсивность теплообмена зависит от скорости вращения ротора и разницы температур холодного и нагретого воздуха. КПД роторного рекуператора может составлять 75-85%.

Вращение роторного рекуператора сопровождается шумом, что является его недостатком. К тому же устройство постоянно нуждается в техническом обслуживании.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем могут иметь различное устройство, но общим для них является использование теплоносителя (фреон, вода) для передачи тепла от одного воздушного потока другому воздушному потоку. Так, к примеру, в устройстве воздушных рекуператоров большое распространение получили тепловые трубки.

 Подведем итоги

Рекуператор тепла является опциональной частью приточно вытяжной вентиляционной системы, использование которой в значительной мере сокращает расходы на отопление и позволяет поддерживать комфортные условия в доме с меньшими расходами.

Варианты выполнения

Как может работать рекуперационная система вентиляции? Перечислим главные схемы с их кратким описанием.

Пластинчатая

Вытяжной и приточный каналы проходят через неспециализированный корпус, поделённый перегородкой. Перегородка пронизана пластинами теплообменника – значительно чаще алюминиевого, реже – бронзового.

Справка: медь владеет в два раза большей теплопроводностью, но стоит заметно дороже алюминия.

Тепло переносится между каналами за счет теплопроводности пластин. Разумеется, что в этом случае неприятность конденсата поднимется в полный рост. Как она решается?

Рекуператор снабжается простеньким датчиком обледенения (в большинстве случаев, термическим), по сигналу с которого реле открывает клапан – байпас. Холодный воздушное пространство с улицы начинает поступать в обход теплообменника; теплый поток в вытяжном канале быстро растапливает лед на поверхности пластин.

Данный класс устройств относится к низшей ценовой категории; розничная цена фактически линейно зависит от размеров воздуховода. Приведем цены украинского онлайн-магазина “Розетка” на момент написания статьи:

Модель Размер вентканала Цена
Vents ПР 160 Диаметр 160 мм 20880 р.
ПР 400х200 400х200 мм 25060 р.
ПР 600х300 600х300 мм 47600 р.
ПР 1000х500 1000х500 мм 98300 р.

С тепловыми трубками

Устройство рекуператора всецело аналогично обрисованному выше. Отличие – только в том, что пластины теплообменника не пронизывают перегородку между каналами; они напрессованы на проходящие через перегородку тепловые трубки.

Справка: тепловая трубка – энергонезависимое приспособление для переноса тепла. Фреон испаряется на более теплом конце герметичной бронзовой трубы и конденсируется в более холодном конце; конденсат возвращается по капиллярному фитилю.

Благодаря тепловым трубкам части теплообменника смогут быть разнесены на некоторое расстояние.

Роторная

На границе между приточным и вытяжным каналами медлительно вращается ротор с пластинчатым оребрением. Нагретые в одном из каналов пластины отдают тепло во втором канале.

Что дает роторная рекуперация тепла в системах вентиляции в практическом замысле?

  1. Повышение КПД с 40-50%, характерных для пластинчатых устройств, до 70-75%.
  2. Решение проблемы конденсата. Влага, осевшая на пластинах ротора в теплом воздухе, всецело испаряется при передаче тепла холодному воздушному потоку. Заодно решается неприятность низкой влажности зимний период.
Читайте также:  Напольный мобильный кондиционер без воздуховода

Увы, схема имеет и пара недочётов.

  1. Громадная сложность конструкции свидетельствует понижение отказоустойчивости.
  2. Для сырых помещений роторная схема не подходит.
  3. Камеры рекуператора поделены негерметичной перегородкой. Раз так – запахи из вытяжного канала смогут попадать в приточный.

Промежуточный теплоноситель

Для теплопередачи употребляется классическая система водяного отопления с конвекторами и циркуляционным насосом. Сложность и низкий КПД (в большинстве случаев не более 50%) оправдывают себя только в тех случаях, в то время, когда приточный и вытяжной каналы в силу архитектурных изюминок строения поделены большим расстоянием.

Определение эффективности системы

Для того чтобы определиться с тем, нужно ли устанавливать систему перенаправления тепла, проводят исследования эффективности. Пример подобного расчета приведем на относительно небольшом частом доме. К особенностям подсчета можно отнести:

  • Согласно проведенным подсчетам, через систему вентиляции уходит примерно 35% тепла. За среднее значение возьмем 30%, так современные вентиляционные системы имеют большую эффективности в плане экономии энергии.
  • Средний показать потребляемой мощности составляет 500 ватт. Отметим, что этот показатель выбран с учетом расположения дома в Севастополе. Средняя температура в январе около 3,5 градуса Цельсия. Расход энергии в более холодном климате будет значительно выше.
  • Если установлена пластинчатая конструкция рекуператора, то потребительская мощность будет ограничена на отметке 30 ватт.
  • Показатель КПД системы находится на отметке 40%.
Определение эффективности системы

Определение эффективности системы

Согласно проводимым расчетом на основании введенных данных период окупаемости составляет примерно 114 года. Поэтому приобретать пластинчатый теплообменник не имеет смысла для частного дома.

Фильтры в рекуператорах

Как и все современные системы вентиляции, модели с рекуперацией предполагают включение в конструкцию очистительных устройств. Так как теплообмен предполагает максимальное сведение исходящего и нагнетаемого воздушных потоков, фильтры в данном случае играют особенно важную роль. Чаще всего в самих воздуховодах применяются фильтры типа F7, которые исключают прохождение частиц размером в 0,5 мкм.

Менее распространены G3, но в зависимости от конструкции может потребоваться и такое дополнение. Для удобства в обслуживании система рекуперации чаще снабжается фильтрами, изготовленными из пластиков и специальных волокон – такие элементы легко мыть и вытряхивать. Как уже отмечалось, современные модели также оснащаются индикаторами, которые определяют момент для произведения замены фильтра.

Бесканальная вентиляция OXY: функции и характеристики

На текущий момент бесканальные устройства приточной системы вентиляции пользуются стабильным спросом. На то есть несколько причин. Это компактность, удобство и простота монтажа, многофункциональность, а также доступная цена, которая в разы ниже, чем стоимость канального приточного оборудования с сетью воздуховодов.

Примером такой компактной «приточки» является OXY – вентиляционная установка, которая также очищает и нагревает подаваемый воздух.

К достоинствам такого компактного оборудования (246 *326 *125 мм) можно отнести:

  • Простая установка. После бурения канала в выбранном месте (диаметр рабочего канала 125 мм) – прибор просто навешивается на стену и включается;
  • Свежий воздух всегда, даже при закрытых окнах. С OXY вы будете использовать оконное проветривание по желанию, а не по необходимости. Никакой пыли, уличного шума и сигаретного дыма от соседей;
  • Оптимальная производительность. Оснащен вентилятором с мощностью 18-27 Вт и обеспечивает воздухообмен со скоростью до 150 (производительность увеличили, на сайте значения поменяем) м³ в час;
  • Функция подогрева. С таким оборудованием в квартире будет обеспечен комфортный микроклимат и летом, и зимой. Регулируемый подогрев потока обеспечит вентиляцию без сквозняков (рабочая мощность нагревателя – до 0.6 кВт);
  • Фильтрация. Встроенные пылевые и угольные фильтры делают глубокую очистку от частиц пыли, различных аллергенов, дыма, автомобильных выхлопов и других загрязнителей (классы фильтров F7, F5, G4);
  • Минимальный шум при работе. У OXY – плавная регулировка воздуха, что позволяет сделать его совершенно бесшумным.

В заключение отметим, что в современных условиях приточные вентиляционные системы являются наиболее доступным и эффективным способом обеспечить стабильный воздухообмен и комфортный микроклимат в своем жилище. Затраты времени и средств на установку такого прибора – это инвестиция в здоровье и отличное настроение.