Пластинчатый рекуператор воздуха: установка, расчет, своими руками

На сегодняшний день «стал ребром» вопрос об энергоэффективности. Поэтому везде, и системы вентиляции не исключение, используют энергосберегающие установки и машины. Бережное отношение к энергии вынуждает потребителей все чаще обращаться к системам утилизации теплоты.

В зависимости от конкретных условий, установка со встроенным рекуператором позволяет сэкономить до 90% потребностей в энергии по сравнению с установкой без него. Это теоретические данные. На практике же наши исследования показали, что наиболее эффективный роторный рекуператор экономит 75% максимум, но это, согласитесь, тоже довольно внушительная цифра.О самой вентиляции с рекуперацией и принципе действия раньше упоминалось в статье по ссылке. Мы же не будем повторятся и рассмотрим именно сам рекуператор.

Что такое рекуператоры?

«Recuperatio» — слово, означающее «получение обратно» чего-либо. В нашем случае это воздух. Задача рекуператоров — возвращение в помещение части тепла благодаря передаче его от исходящего нагретого потока холодному входящему. Это оборудование входит в состав приточно-вытяжной системы, оно помогает минимизировать потери на «обогрев улицы».

Существует два больших класса рекуператоров — роторные и пластинчатые. Они имеют свои достоинства, но и некоторые недостатки им все же свойственны. Целесообразность применения того или иного агрегата в большей степени определяют характеристики помещения, однако более популярны именно пластинчатые модели. На них лучше остановиться поподробнее.

Пластинчатое устройство — кассета (блок, теплообменник), в которой находится множество тонких перегородок — гладких или гофрированных листов, их изготавливают из различных материалов. Теплый воздух, двигаясь по пластинчатому обменнику, отдает ему тепло. За его счет нагреваются холодные массы, поступающие с улицы. Результат — частичный нагрев воздуха, а значит, экономия энергии обогревателей.

Делают кассеты приборов из алюминиевой фольги, оцинкованной стали, пластика либо бумаги, прошедшей специальную обработку. Зазоры между пластинами составляют 2-4 мм. Рекуператоры различаются не только материалами перегородок теплообменника. Модели имеют разное направление потоков воздуха:

• в более распространенном типе оборудования — перекрестноточном — исходящие и приточные потоки идут перпендикулярно относительно друг друга, КПД достигает 65%;
• в противоточных рекуператорах — в направлениях противоположных, так как несоприкасающиеся потоки должны обеспечивать идеальный теплообмен.

Благодаря такому принципу работы, пластинчатые агрегаты дают возможность гарантировать постоянный подогрев холодного воздуха, проникающего в помещение. Потери тепла, стремящегося «обогреть улицу», наоборот, сводятся к минимуму.

Еще одно отличие рекуператоров от обычных (естественных) вентиляционных систем — способность устранять неприятные запахи. Некоторые модели — мембранные — имеют и другое дополнительное преимущество: они успешно борются с повышенной влажностью в помещении.

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП 54.13330.2016

Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Тп – Тн) / (Тв — Тн)

В которой:

• Тп – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
• Тн – температура наружного воздуха;
• Тв – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше.

В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

• Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
• Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Тв – Тн)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Принцип рекуперации воздуха

Чтобы понять достоинства и плюсы от использования рекуперационных теплообменников, сначала необходимо разобраться в самой сути их работы. В дословном переводе с латинского рекуперацией называют «возврат использованного, потраченного».

Именно эффект возврата энергии используется в климатических устройствах данной конструкции. Проходящие сквозь блок воздушные потоки обмениваются между собой тепловой энергией, позволяя впоследствии кондиционеру поддерживать комфортную температуру, затрачивая меньше энергии. В особо холодные дни это позволяет заметно сэкономить на обогреве помещения.

Пример: температура воздуха на улице достигла отметки в минус 20 Со. Для комфортного самочувствия жителей кондиционер должен создать в помещении температуру хотя бы на уровне + 25 Со. Разницу температур подсчитать несложно – 45 градусов по Цельсию. Конечно, какая-то часть воздуха нагреется благодаря теплоемкости стен, мебели, теплообмену между приходящим и выводимым потоками. Но все равно кондиционеру потребуется значительное количество энергии для поддержания комфорта.

Пластинчатый и любой другой рекуператор выбранной конструкции позволяет вывести точку соприкосновения холодного и теплого воздуха за пределы помещения. Устройство проводит активный теплообмен между ними, позволяя привходящему потоку свежего воздуха достичь более комфортного значения температуры, нежели изначальное.

Зимой теплый отработанный воздух частично согревает привходящие холодные потоки, а летом – немного охлаждает их. Это помогает не только снизить энергозатраты от использования кондиционера, но и повысить стабильность сохранения выбранных климатических условий.

Что представляет собой вентиляция с рекуперацией

Вентиляция в помещениях может быть естественной, принцип действия которой основан на природных явлениях (самопроизвольный тип) или на воздухообмене, обеспечиваемом специально выполненными отверстиями в здании (организованная вентиляция). Однако в данном случае, несмотря на минимальные материальные затраты, зависимость от сезона, климата, а также отсутствие возможности очищать воздух не позволяют полностью удовлетворить потребности людей.

Приточно-вытяжная вентиляция, воздухообмен

Искусственная вентиляция позволяет обеспечить находящимся в помещениях более комфортные условия, но ее устройство требует определенных финансовых вложений. Она к тому же достаточно энергозатратна. Чтобы скомпенсировать плюсы и минусы обоих видов вентиляционных систем чаще всего используется их комбинирование.

Организация воздухообмена

Любая искусственная вентиляционная система по своему назначению подразделяется на приточную или вытяжную. В первом случае оборудование должно обеспечивать принудительную подачу воздуха в помещение. При этом отработанные воздушные массы выводятся наружу естественным путем.

воздуховоды, по которым передвигается воздух;

вентиляторы, отвечающие за его приток;

звукопоглотители;

фильтры;

воздухонагреватели, которые обеспечивают подачу воздуха определенной температуры, что особенно важно в холодное время года.

Вентиляция приточно-вытяжная

Помимо перечисленного, система может комплектоваться дополнительными модулями для обеспечения комфортного микроклимата.

Вытяжная система, функционирующая одновременно с естественной вентиляцией, предназначена для удаления отработанных воздушных масс. Основной компонент такого оборудования — вытяжные вентиляторы.

Оптимальный вариант устройства вентиляции — приточно-вытяжное оборудование, установка которого помогает создать в помещениях необходимые для людей условия. Особенно полезна такая схема в зданиях, отделочные материалы которых не обладают паропроницаемостью, что сегодня не является редкостью.

Приточно-вытяжное оборудование

Вентиляция приточно-вытяжными устройствами

Вентиляционная система

В работе приточно-вытяжной вентиляции есть один существенный недостаток — наружу выводится нагретый воздух, а поступают воздушные массы, имеющие температуру внешней среды. Для подогрева расходуется большое количество электроэнергии (особенно это ощутимо в холодный период). Чтобы сократить неоправданные расходы, применяются рекуператоры.

Рекуперация (применительно к вентиляции) —возврат части тепловой энергии выводимого воздуха в помещении для использования в технологическом процессе. Она может использоваться в централизованных и локальных системах.

Схема вентиляции

Процесс рекуперации осуществляется в специальных теплообменниках (рекуператорах), к которым подведены приточные и вытяжные каналы. Воздушные массы, выводимые из помещения, проходя по рекуператору, отдают часть тепла поступающему с улицы воздуху, но с ним не смешиваются. Подобная схема позволяет существенно снизить затраты на подогрев приточного воздушного потока.

Устанавливаться рекуператоры могут на различных участках здания: потолках, стенах, полу или на крыше. Их можно монтировать и снаружи здания. Оборудование представляет собой или моноблок, или отдельные модули.

Daikin HRV plus (VKM)

При проектировании вентиляционной системы учитываются многие факторы:

• габариты и количество помещений;
• назначение строения;
• расход воздуха.

От этого и от типа выбранного рекуператора зависит эффективность устанавливаемой системы. КПД при использовании рекуперации тепловой энергии может варьироваться в пределах 30…90%. Но даже установка оборудования, характеризующегося минимальной эффективностью, приносит ощутимую выгоду.

Как устроена циркуляция воздушных масс при установке приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором:

• при помощи воздухозаборников воздух забирается из помещения и по воздуховодам утилизируется наружу;
• до выхода из здания воздушный поток проходит через рекуператор (теплообменник), оставляя там часть тепловой энергии;
• через тот же рекуператор направляется холодный воздух, поступающий из вне, который нагревается теплом и подается в помещение.

Рекуператор

Рекуператоры – часть принудительной системы вентиляции

Пластинчатый рекуператор воздуха, как и любое другое устройство данного типа, является лишь частью принудительной системы вентиляции. Ожидать более-менее заметного улучшения микроклимата в доме при использовании только лишь рекуператора не стоит. Совмещая его с естественной приточно-вытяжной системой воздухообмена, добиться сколько-нибудь заметного эффекта довольно сложно. Для эффективного теплообмена между потоками они должны постоянно двигаться сквозь устройство.

По этой же причине установка рекуперационной системы считается эффективной и экономически оправданной в доме не всегда. Прежде чем выбирать или изготавливать своими руками рекуператор, рекомендуется подсчитать:

1. Расход энергоносителей до модернизации вентиляции.
2. Приблизительный срок эксплуатации системы после модернизации.
3. Стоимость приобретения и монтажа необходимых блоков.
4. Размер затрат на ежегодное обслуживание системы.

Случаи, когда вышеупомянутые затраты неспособны полностью перекрыть расход на использование системы вентиляции в виде «как есть», – не такая редкость, как может показаться. Особенно, когда речь идет о заводских устройствах. Самодельные рекуператоры часто помогают немного снизить расход теплоносителя, да и себестоимость их невысока.

Монтаж системы рекуперации необходим, только когда она действительно покажется достаточно эффектной на основании расчетов. Во всех остальных случаях современные кондиционеры отлично справляются с подержанием заданных климатических условий.

Как рассчитать эффективность роторного рекуператора?

Расчет общей эффективности роторного рекуператора (или, проще говоря, его производительности) и сроков его окупаемости можно произвести вручную. Расчет следует проводить по такой схеме:

• необходимое количество тепла (параметр Q): Q = C (параметр удельной теплоемкости воздуха) * М (параметр массы нагреваемого воздуха) * dT (параметр разницы температур);
• потребление электрической энергии калорифером (параметр Ek): Ek = Q/ КПД калорифера;
• круглогодичные затраты на электрическую энергию (параметр Е): Е = Ek * 24 (сутки) * 30 (дни месяца) * 7 (отопительные месяцы);
• объем потенциальной экономии количества электрической энергии (параметр Рэл): Рэл = Е * КПД при затратах системы рекуперации, в итоге экономия составляет Рэл * стоимость 1 кВт/электрической энергии;
• сроки окупаемости установки: Т (параметр стоимости аппарата) / Э (параметр экономии, выраженный в денежном эквиваленте).

Как видно, данные расчеты вполне можно провести самостоятельно, не прибегая к консультированию у профильных компаний (что стоит отдельных денег).

Источники:

• https://dom-i-remont.info/posts/ventiljacija/rotornyj-rekuperator-ustrojstvo-princzip-raboty-plyusy-i-minusy/
• https://ventilsystem.ru/klimaticheskaya-texnika/rekuperator/rotornyj-rekuperator.html
• https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/ustrojstvo-rotornogo-rekuperatora.html
• https://stroy-podskazka.ru/rekuperator/o-rotornyh/
• https://climatdoma.net/ustroystva/ustanovki/rotorniy-rekuperator-vozduha.html

Виды рекуператоров

Системы рекуперации можно разделить на несколько типов.

• Прямоточный, противоточный, перекрестный рекуператоры отличаются способом перемещения потоков воздуха.
• В зависимости от конструктивных особенностей рекуператоры могут быть ребристыми, трубчатыми, пластинчатыми и пластинчато-ребристыми.
• По материалу изготовления теплообменники бывают металлическими, пластиковыми, мембранными.
• По принципу действия выделяют: пластинчатый (перекрестно-точный) рекуператор – наиболее популярный тип простой конструкции, используемый в домах и квартирах;
• роторный рекуператорр – для работы требуется источник электроэнергии, вращающий роторный элемент, имеют большие размеры и высокий КПД (до 87 %);
• крышный рекуператор – установка промышленного уровня;
• коаксиальный рекуператор — легок в исполнении даже без опыта;
• рециркуляционный (жидкостный) рекуператор – передает воздуху тепло с помощью воды или антифриза, имеют сложную конструкцию и КПД, сопоставимый с эффективностью пластинчатого теплообменника.

Минусы рекуператора в частном доме

Если говорить об отрицательных характеристиках, то здесь нужно выделить следующее:

• Рекуператор висит на стене, а значит, занимает место. Внутрення конструкция есть у любого элемента, а размер уже будет отличаться. Но на вертикальной конструкции блок всё равно будет присутствовать.
• Уровень шума. Если в стандартной схеме можно сделать беззвучный режим работы, то с рекуператорами это сделать сложнее.
• Непрямая интеграция для умного дома. Это выполнить абсолютно невозможно. Исключение составляет лишь использование модулей.
• Нет возможности организации эффектной вентиляции для огромных помещений. Предел для установки – это 300 квадратных метров. Если площадь превышает, то лучше обратиться к центральным системам, которые будут работать эффективнее.
• Стоимость на профессиональные модели слишком высока.

Элементы пластинчатого рекуператора

Основные части рекуперационной системы — вентилятор и основной блок (кассета) с пластинами. Другие элементы:

1. Система отвода конденсата — конденсационная ванна. Устройство необходимо для удаления влаги с пластин, так как она неизбежно приведет к попаданию жидкости в воздушный канал, в котором может образоваться наледь. При большом скоплении жидкости работу приточно-вытяжной системы блокирует водяной затвор конденсатосборника.
2. Перепускной клапан. Его задача — регулирование интенсивности обоих воздушных потоков. В отличие от роторного рекуператора, в этом агрегате и клапане абсолютно отсутствуют подвижные элементы.

Теперь необходимо остановиться на материалах, идущих на производство теплообменников пластинчатого рекуператора. Идеалов нет: все они имеют сильные и слабые стороны.

1. Алюминий или оцинкованная сталь. Модели с этими теплообменниками неизменно пользуются успехом из-за их адекватной цены. Если говорить о недостатках, то главный — невысокий КПД, потому что зимой такие приборы приходится постоянно оттаивать.
2. Пластик. Ему совершенно неведомы проблемы неидеального «союза» воды и металла, поэтому с коэффициентом полезного действия у таких рекуператоров все в порядке. Но непогрешимость их — причина гораздо большей стоимости.
3. Специальная бумага. Эффективность этого оборудования достаточно высока, однако и здесь присутствуют ложки дегтя. Это невозможность их использования в помещениях, где уровень влажности очень высок: в бассейнах, ванных комнатах и т. д. Двойные бумажные кассеты хоть и более действенны, но влаги они боятся точно так же. Впитывание запахов — еще один недостаток материала.

Используют в производстве агрегатов также латунь и чугун. Однако чаще всего пластины делают из нержавеющей стали определенной марки — AISI 316, в состав ее добавляют молибден и никель. Эти компоненты значительно повышают коррозионное сопротивление в агрессивных средах. Чтобы гарантировать большую эффективность приборов, внутрь устанавливают дополнительный теплообменник. Такое усовершенствование позволяет повысить КПД до 85%.

Где применяются роторные рекуператоры?

Сфера применения роторных рекуператоров достаточно обширна, их преимущественно используют для крупных промышленных объектов, однако они могут применяться и в частных зданиях (для дома, но очень редко). Также их можно применять как в жилых, так и в нежилых помещениях.
Сферы применения:

• вентиляционные системы больших нежилых зданий – например, в торговых центрах (в отделе хранения продукции), на складах;
• вентиляционные системы больших жилых зданий – например, в образовательных учреждениях, в различных государственных зданиях, в заведениях общепита, в фитнес-центрах.

В связи с тем, что конструкция роторного рекуператора допускает частичное смешивание воздушных потоков, несмотря на раздельные каналы, его нельзя использовать в помещениях, требующих стерильности воздуха, таких как операционные, реанимационные, лаборатории, в которых производится работы с лекарственными средствами, химическими веществами или ювелирными изделиями.

Принципы работы рекуператора

Принцип работы рекуператора зависит от его типа. Очевидно, что все перечисленные виды конструкции имеют свои особенности в работе. Отметим здесь наиболее распространенные.

Пластинчатый рекуператор

Этот вид представляет монолитную кассету из металл листов. Воздух проходит через такую кассету посредством специальных выштампованых на листах каналах или проложенных специальным промежуточным уплотнителем. Потоки в таком рекуператоре не перемешиваются. Процесс теплообмена осуществляется благодаря одновременному нагреванию пластин одним потоком и остужению – другим. Пластинчатые рекуператоры имеют ряд преимуществ, делающих их самым распространенным типом теплового барьера для дома.

Основными особенностями пластинчатого рекуператора выступают:

1. низкая цена;
2. элементарность конструкции;
3. компактность;
4. простота в обслуживании;
5. простота в чистке (в случае, если кассета разбирается)
6. доступность материалов для изготовления;
7. отсутствие механизмов.

Разборные рекуператоры способны обеспечить высочайший уровень гигиенической чистоты входящего воздуха во время эксплуатации устройства без потерь эффективности.

При использовании данных устройств стоит помнить всегда о точках росы и о том, что образуется конденсат при эксплуатациях таких теплообменников. При отрицательных температурах воздушного потока пластинчатый блок рекуператора может подвергнутся такому процессу, как обморожение и перекрыть доступ воздуху.

Наиболее распространенным видом рекуператора ввиду простоты конструкции выступает перекестно-течный. Его эффективность можно определить как «Средний тип», некоторые источники указывают, что их КПД составляет до 60%.

Роторный рекуператор

Этот вид теплоутилизатора имеет форму трубы малой длины, наполнен гофрированными стальными пластинами вдоль корпуса. Вращающийся механизм устанавливается по приливно-вытяжной оси. Ротор пропускает сперва нагретый внутренний, а после холодный входящий воздух. Пластины по очереди нагреваются и охлаждаются, сохраняя внутреннюю температуру воздуха. Такой тип рекуператора признается наиболее эффективным. Однако, особенность конструкции не позволяет сделать его компактным, специалисты признают недостатком громоздкость такого устройства.

Тепловой утилизатор с промежуточным теплоносителем

В таких рекуператорах используются жидкостные теплообменники, где циркулирует раствор этиленгликоля (эффективный теплоноситель). В таких утилизаторах приливная и вытяжная секции разделены и разведены на определенное расстояние. Эта особенность позволяет применять такие устройства для среды, входящие и выходящие потоки которых нельзя смешивать. Теплоноситель циркулирует либо естественным образом, либо посредством насоса. Для повышения эффективности такого утилизатора тепла необходима тонкая регулировка потока теплоносителя в соответствии с проектом.

Плюсы и минусы

Современные рекуператоры работают эффективно и надежно. Они гораздо лучше выполняют свои задачи, чем типовая приточно-вытяжная вентиляция. Как в зимнее, так и в летнее время микроклимат в помещении окажется гораздо ближе идеалу. Тот же результат могут обеспечивать, конечно, усовершенствованные батареи и калориферы — однако из-за них чрезмерно сильно тратится энергия. В реальности все не так просто.

К примеру, достоинства рекуператоров раскрываются в достаточной степени только в крупных домах. Лишь там можно, не теряя высоты потолков, проложить воздуховоды во все положенные места. Серьезным минусом в любом случае является цена. Безусловно, есть и относительно дешевые рекуперационные установки. Однако они охватывают максимум 1 или 2 комнаты, да и не всегда работают достаточно эффективно.

Внутри рекуператора работают непрерывно вентиляторы, которые по определению издают характерный звук. Шум создает и воздушный поток, как при перемещении по трубам, так и при выходе в помещение на точках сброса. Звук становится сильнее по мере эксплуатации, ведь внутри рекуператора оседает пыль и другие частицы. Фильтры устройства придется менять весьма часто, особенно в кухнях. Жировые и другие загрязнения могут за несколько лет вывести устройство из строя, и потому рекуператор обязательно оснащают сразу несколькими фильтрационными системами.

Налаживание вентиляции и кондиционирования через общую систему означает, что все здание будет жить по одним правилам. В большинство систем невозможно встроить блоки управления температурой. А это значит, что в одних комнатах конкретным людям может быть холодно, а в других — жарко. Да, есть рекуператоры, которые не имеют такой проблемы, однако, они стоят существенно дороже продукции массового класса.

Преимущества и недостатки рекуператоров разных типов

Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом. Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

• Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.
• Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.
• Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.
• Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздухо-воздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников.

Устройство блока с рекуператором

Внутреннее устройство систем приточно-вытяжной вентиляции с интегрированным рекуператором достаточно простое, поэтому возможна их самостоятельная поэлементная покупка и установка. В том случае если сборка или самостоятельный монтаж вызывает сложности можно приобрести готовые решения в виде типовых моноблочных или индивидуальных сборных конструкций под заказ.

Типовая схема устройства приточно-вытяжной вентиляционной системы с размещенным в едином корпусе рекуператором может быть дополнена другими узлами на усмотрение пользователя

Основные элементы и их параметры

Корпус с тепло- и шумоизоляцией выполняют как правило из листовой стали. В случае стенового монтажа он должен выдерживать давление, которое возникает при запенивании щелей вокруг блока, а также не допускать вибрацию от работы вентиляторов.

В случае распределенного забора и притока воздуха по различным помещениям к корпусу присоединяют систему воздуховодов. Ее оснащают клапанами и заслонками для распределения потоков.

При отсутствии воздуховодов на приточное отверстие со стороны помещения устанавливают решетку или диффузор для распределения потока воздуха. На приточное отверстие со стороны улицы монтируют воздухозаборную решетку наружного типа во избежание попадания в систему вентиляции птиц, крупных насекомых и сора.

Движение воздуха обеспечивают два вентилятора осевого или центробежного типов действия. При наличии рекуператора естественная циркуляция воздуха в достаточном объеме невозможна по причине создаваемого этим узлом аэродинамического сопротивления.

Наличие рекуператора предполагает установку фильтров мелкой очистки на входе обоих потоков. Это необходимо для уменьшения интенсивности засорения пылью и жировыми отложениями тонких каналов теплообменника. В противном случае для полноценного функционирования системы придется увеличить частоту проведения профилактических работ.

Фильтры мелкой очистки необходимо периодически менять или чистить. В противном случае возросшее сопротивление потоку воздуха станет причиной поломки вентиляторов

Один или несколько рекуператоров занимают основной объем приточно-вытяжного устройства. Их монтируют по центру конструкции.

В случае типичных для территории сильных морозов и недостаточного КПД рекуператора для нагрева наружного воздуха можно дополнительно установить калорифер. Также по необходимости монтируют увлажнитель, ионизатор и другие устройства для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Современные модели предусматривают наличие электронного блока управления. Сложные модификации имеют функции программирования режимов работы в зависимости от физических параметров воздушной среды. Внешние панели имеют привлекательный вид, благодаря чему хорошо могут быть вписаны в любой интерьер помещения.

Решение проблемы возникновения конденсата

Охлаждение поступающего из помещения воздуха создает предпосылки для разгрузки влаги и образования конденсата. В случае высокой скорости потока большая его часть не успевает скапливаться в рекуператоре и выходит наружу. При медленном движении воздуха значительная часть воды остается внутри устройства. Поэтому необходимо обеспечить сбор влаги и вывод ее за пределы корпуса приточно-вытяжной системы.

Элементарным устройством для сбора и отвода конденсата является поддон, расположенный под рекуператором с уклоном в сторону сливного отверстия

Вывод влаги производят в закрытую емкость. Ее размещают только внутри помещения во избежание перемерзания каналов оттока при минусовых температурах. Алгоритма надежного расчета объема получаемой воды при использовании систем с рекуператором нет, поэтому его определяют экспериментальным путем.

Повторное использование конденсата для увлажнения воздуха нежелательно, так как вода впитывает многие загрязнители, такие как человеческий пот, запахи и т.д.

Значительно уменьшить объем конденсата и избежать связанных с его появлением проблем можно организовав отдельную вытяжную систему из ванной комнаты и кухни. Именно в этих помещениях воздух имеет наибольшую влажность. При наличии нескольких вытяжных систем воздухообмен между технической и жилой зоной необходимо ограничить с помощью установки обратных клапанов.

В случае охлаждения выходящего потока воздуха до отрицательных температур внутри рекуператора происходит переход конденсата в наледь, что вызывает сокращение живого сечения потока и, как следствие, – уменьшение объема или полное прекращения вентиляции.

Для периодического или разового размораживания рекуператора устанавливают байпас – обходной канал для движения приточного воздуха. При пропуске потока в обход устройства происходит прекращение теплоотдачи, нагрев теплообменника и переход наледи в жидкое состояние. Вода стекает в емкость сбора конденсата или происходит ее испарение наружу.

Принцип устройства байпаса несложен, поэтому при риске образования наледи целесообразно предусмотреть такое решение, так как отогрев рекуператора другими способами сложен и длителен

При прохождении потока через байпас отсутствует нагрев приточного воздуха посредством рекуператора. Поэтому при активации данного режима необходимо автоматическое включение калорифера.

Самостоятельное изготовление рекуператора пластинчатого типа

Поскольку средняя стоимость пластинчатого теплообменника составляет 300 у. е., имеет смысл сделать этот несложный в изготовлении рекуператор воздуха своими руками.

Для того чтобы изготовить рекуператор самостоятельно, понадобятся:

• листы оцинкованного металла (4 кв. м.);
• техническая пробка толщиной 2 мм;
• силиконовый герметик с нейтральной реакцией;
• жестяная коробка для корпуса или листы МДФ, метала или фанеры для его изготовления;
• клей;
• утеплитель толщиной 4 см (минеральная вата или пенопласт);
• уголки для стоек;
• пластиковые фланцы;
• электролобзик или болгарка.

Этапы работ:

1. Разрезаем материал на небольшие квадраты с размером стороны от 200 до 300 мм. Пластины должны быть одинаковыми и идеально ровными, лучше будет разрезать сложенные пачкой листы болгаркой, нежели использовать ножницы по металлу. Таких пластин, служащих заготовками для кассет рекуператора, должно получиться около 70 шт.
2. С целью создания зазора между листами используем техническую пробку. Суть в том, чтобы сделать такое сечение, при котором скорость потоков воздуха будет составлять 1 м/с. Наклеиваем нарезанную пробку по двум противоположным краям квадратных заготовок, не трогая последнюю.
3. Дождавшись высыхания клея, создаем кассету теплообменника, склеивая листы таким образом, чтобы каждый последующий располагался под углом в 90 градусов к предыдущему. В кассете получаются чередующиеся каналы, перпендикулярные друг другу. Последним будет лист, на который мы не клеили пробку.
4. После соединения всех пластин с помощью уголка стягиваем конструкцию каркасом.
5. Все щели тщательно заделываем герметиком.
6. На стенках кассеты располагаем крепления для фланцев, имеющих диаметр, соответствующий трубам воздуховодов. Желательно расположить кассету вертикально, тогда в самом низу будет собираться конденсат. В этом же месте готовится дренажный канал: отверстие с трубкой для отвода жидкости.
7. Для того чтобы кассету можно было извлекать из корпуса, внутри него нужно установить направляющие из уголка.
8. Корпус с кассетой располагают в коробе, изготовленном из толстой фанеры или жести. Важным моментом будет использование теплоизоляционных материалов (минеральная вата или пенопласт), которыми оклеиваются все стороны короба изнутри.

Обратите внимание! Ширина корпуса рекуператора должна соответствовать ширине кассеты, высота и длина – диагонали квадратных пластин.

Для более надежной работы системы рекуперации в условиях отрицательных температур приточного воздуха, когда пластины теплообменника могут обледенеть, к системе добавляют байпас, через который в случае необходимости направляют поток приточного воздуха. В это время через теплообменник будет проходить только теплый вытяжной воздух, и под его воздействием заледеневшие пластины теплообменника будут оттаивать.

КПД самодельного рекуператора составит около 60–65 %, что позволит обеспечить поддерживать оптимальный микроклимат в помещении.

Популярные модели роторных рекуператоров

Роторные рекуператоры можно применять в любых случаях для создания микроклимата в помещениях, они эффективны в гаражах, загородных домах, офисных помещениях и небольших складах; к наиболее популярным моделям относятся:

Роторный рекуператор LESSAR (Швеция)

Производится роторный рекператор LESSAR (Швеция) фирмой Heatex и имеет следующие характеристики:

• номинальная мощность – 39 Вт;
• расход воздуха – 470 м3/ч;
• класс используемых фильтров – F5;
• размеры – 900х553х850 мм;
• вес – 79 кг.

Целесообразность покупки рекуператора

Этот прибор — лишь часть принудительно-вытяжной системы вентиляции. Добиться максимальной эффективности его работы при использовании одного рекуператора и только естественной вентиляции невозможно. Чтобы теплообмен был идеальным, нужно постоянное движение обоих потоков — входящего и исходящего.

Прежде чем сделать окончательный выбор в пользу покупки или самостоятельного изготовления, лучше провести некоторые предварительные расчеты. В список входит подсчет:

• расхода энергоносителей до установки новой вентиляционной системы;
• стоимости покупки и монтажа всех необходимых элементов;
• приблизительного срока ее эксплуатации;
• ежегодных расходов на обслуживание.

Нередко после вычислений оказывается, что затраты не перекрывают расход на использование заводских вентиляционных систем. Если говорить о самодельных рекуператорах, то в этом случае их малая себестоимость дает шанс остаться в плюсе — несколько снизить расход теплоносителя. В иных случая кондиционер — то оборудование, которое вполне справится со своей задачей — с поддержанием благоприятного микроклимата внутри помещений.

Где приобрести и сколько стоят роторные рекуператоры?

Роторные рекуператоры можно приобрести в профильных магазинах вентиляционной и климатической техники. Проще всего не подбирать изделие самостоятельно, а заказать в специальных компаниях, которые занимаются проектированием и монтажом вентиляционных систем.

Они подберут наиболее оптимальный для вас вариант и затем проведут установку оборудования. Средняя стоимость изделия на начало 2022 года такова (на примере нескольких моделей):

• RR 500х250 – 209 000 рублей;
• RR 1000х500 – 363 050 рублей;
• RR 800х500 – 361 000 рублей;
• RR 700х400 – 320 000 рублей;
• RR 600х300 – 253 000 рублей;
• RR 500х250 – 209 000 рублей;
• RR 400х200 – 208 000 рублей.

Пытаться сделать рекуператор своими руками можно, но занятие это крайне сложное и добиться «магазинных характеристик» практически невозможно.

Обзор моделей

Рассмотрим несколько популярных моделей рекуператоров.

«Вентс ПР 600х300»

Модель пластинчатого рекуператора предназначена для выведения использованного воздуха из помещения. Материалом внутреннего оснащения является алюминий, а материалом корпуса – оцинкованная сталь. Весит устройство 31 кг. Для установки необходимо использовать трубу с диаметром 300 мм.

Для подсоединения модели к воздуховоду понадобится колено с прямоугольным сечением.

Благодаря алюминиевой пластине идет высокоэффективная теплопередача. В данном рекуператоре предусмотрен сбор небольшого количества конденсата, который образуется на вытяжных поверхностях. В комплект входит штуцер для удаления конденсата, который установлен в нижней панели.

«Вентс ПР 700х400»

Пластинчатый прямоугольный рекуператор выполнен из оцинкованной стали с присоединительным патрубком. Весит данная модель 47,8 кг. Имеет крестообразный проход воздуха и предназначена для удаления последнего из помещения через систему вентиляции и кондиционирования. Данное устройство подсоединяется к воздуховоду с прямоугольным сечением, с параллельной разводкой трассы, а также может быть подсоединено с перпендикулярной или диагональной разводкой под углом в 45 градусов.

Можно выбрать любой из вариантов. В любом случае необходимо приобрести колено для заданного положения. Устройство теплообмена состоит из специальных тонких алюминиевых пластин, которые обеспечивают активную теплопередачу. В летнее время теплообменник можно заменить летней ставкой VL, она не выдаёт тепло, но снижает потери давления на 10%.

Vaillant recoVAIR VAR 60/1 D

Рекуператор предназначен для децентрализованной системы с приточно-вытяжной вытяжкой воздуха в двух направлениях. Модель имеет настенный монтаж с диаметром монтажного отверстия в 162 мм. Минимальная производительность составляет 30 м3/час, а максимальная – 60 м3/ час. Имеется три скорости вентилятора. Во время работы устройство издает уровень шума от 34 до 46 дБ.

Оснащено пластинчатым теплообменником с КПД в 85%. Минимальная температура для работы устройства начинается от -20 градусов.

Для более удобного управления имеется пульт, есть возможность управлять через интернет. Потребляемая мощность составляет 9 Вт от напряжения в 220 В. Монтируется к стене с минимальной толщиной в 30 см. Весит 3,4 кг.

Mitsubishi Electric VL-50ES2-E

Рекуператор предназначен для децентрализованной приточно-вытяжной вентиляции. Весит устройство 6,2 кг, имеет размеры 522х245х168 мм. Данная канальная модель монтируется на стене с диаметром монтажного отверстия 120 мм. Выполняет функции рекуператора с производительностью от 15 до 54 м3/ч. Во время работы уровень шума варьируется от 15 до 37 дБ. Модель оснащена пластинчатым теплообменником с КПД 86%. Во время работы потребляет мощность 19 Вт с напряжением в 220 В.

Daikin VAM 350 FC

Рекуператор предназначен для централизованной системы с приточно-вытяжной вентиляцией. Обладает такими характеристиками: вес – 33 кг, ширина – 828 мм, высота – 310 мм, длина – 816 мм.

Имеет подвесной способ монтажа с диаметром монтажного отверстия в 150 мм.

Выполняет функцию рекуператора с производительностью от 210 до 350 м3/час. Имеет три скорости работы вентилятора с максимальным уровнем шума в 32 дБ. Внешнее статическое давление – 103 Па. Пластинчатый теплообменник имеет КПД 84%. Минимальная температура для работы данного устройства составляет -15 градусов. Во время работы потребляет мощность 71 кВт от напряжения в 220 вольт.

Cooper Hunter CH-HRV2K2

Рекуператор предназначен для централизованной системы с приточно-вытяжной вентиляцией. Имеет подвесной тип монтажа с диаметром монтажного отверстия в 145 мм. Минимальная производительность составляет 150 м3/ч, а максимальная – 200 м3/ч. Имеется три скорости работы вентилятора. Во время работы уровень шума составляет 27 дБ. Устройство оснащено пластинчатым теплообменником с КПД 75%. Минимальная температура для работы составляет -15 градусов. Предусмотрен пульт управления. Во время рекуперации потребляет мощность 105 Вт. Весит 23 кг и имеет типоразмеры 580х264х666 мм.

Electrolux EPVS-450

Приточно-вытяжная установка Electrolux EPVS-450 — компактное устройство, в комплектацию которого входят вентиляторы, обеспечивающие поступление воздуха с улицы в помещение и в обратном направлении. Конструкция мембранного типа, отличительной особенностью которой является эффективное извлечение из воздуха влаги.
Крыльчатки вентиляторов оснащены загнутыми лопатками, приводятся в действие двигателями асинхронного типа. В конструкцию прибора включены термоконтакты, обеспечивающие автоматический перезапуск оборудования при достижении порогового значения температуры. Рекуператор имеет две скорости вращения вентиляторов, защиту от обмерзания пластин. Рекомендован монтаж в воздуховоды круглого сечения.

Особенности модели:

• встроенная система автоматики;
• КПД — 80-90%
• программирование работы и самодиагностика ошибок.

При температуре ниже -15°С возможны два режима работы:

• автооттаивание;
• подключение внешнего обогрева.

Технические характеристики:

• дистанционное управление;
• максимальная мощность — 140 Вт;
• уровень шума — 36 Дб;
• производительность — 440 м3/час;
• габариты — 275х815х860 мм;
• вес — 33 кг.

Производитель дает на свою продукцию 1-годичную гарантию. Средняя цена 44100 руб.

Рекуператор Marley MEnV-180 Plus

Малогабаритная установка от немецкого производителя отличается массой преимуществ:

• практически бесшумная работа;
• керамический теплообменник сотового типа со множеством каналов для потоков воздуха;
• очистка входящих воздушных масс с помощью фильтров класса G3 и G4;
• система шумоподавления;
• дистанционное управление с помощью пульта ДУ;
• низкое энергопотребление: 3,5-11 кВт.

Корпус рекуператора можно регулировать в зависимости от толщины стены, в которую устанавливают устройство. Кожух аппарата утеплен, на передней декоративной панели расположена кнопка включения и выключения питания. При монтаже двух устройств возможен режим синхронизации проветривания: один рекуператор работает на приток воздуха в помещение, второй — на отток.

В конструкцию рекуператора включены:

• фильтр, удерживающий пыль;
• датчики: температуры, углекислого газа, влажности;
• электронные платы, покрытые влагозащитным средством;
• фильтр грубой очистки.

Технические характеристики:

• мощность — 3 кВт;
• уровень шума — до 22 кВт;
• производительность — 60 Дб;
• сечение — 180 мм.

Средняя цена 29300 руб.

Вытяжная установка Shuft RHPr 400×200

Пластинчатый рекуператор Shuft RHPr 400×200 предназначен для установки в жилых, общественных и производственных помещениях. Корпус аппарата изготовлен из оцинкованной стали толщиной 0,7 мм. Кассета теплообменника состоит из алюминиевых пластин толщиной 0,2 мм. Извлеченная из воздуха влага накапливается в съемном поддоне.

Специфика применения рекуператора в том, что его нельзя устанавливать в системах транспортировки воздуха, в составе которого присутствуют агрессивные газы, клейкая пыль (в том числе мучная), металлические и другие тяжелые частицы. Допустима исключительно горизонтальная установка рекуператора.

Технические характеристики:

• КПД — 70%;
• габариты — 222х474х474 мм;
• вес — 19 кг.

Средняя цена 24822 руб.

Особенности разных видов теплообменников

Конструкция рекуператора определяет схему движения теплоносителя, эффективность вентиляционной системы, класс энергопотребления и стоимость оборудования. Применяется пять вариантов теплообменников: пластинчатый, роторный, тепловые трубки, камерные устройства и модели с промежуточным теплоносителем.

Пластинчатый рекуператор – простота конструкции

Основа теплообменника – герметичная камера с множеством параллельных воздуховодов. Каналы разделены перегородками – теплопроводящими пластинами, изготовленными из стали или алюминия.

Волнообразные пластины (60-70 штук) сгруппированы в одном блоке так, чтобы образованные каналы располагались перекрестно друг к другу – созданная турбулентность улучшает теплообмен (+)

Потоки газов движутся навстречу друг друга, пересекаются в кассете рекуператора, но не перемешиваются. Тепловой обмен осуществляется за счет единовременного охлаждения и нагрева пластинок с разных сторон.

Достоинства перекрестного теплообменника:

Показатель эффективности варьируется в диапазоне 40-70%.

Основной недостаток пластинчатой модели – оседание конденсата в вытяжном канале и образование наледи зимой. Для размораживания агрегата входящая струя перенаправляется в обход теплообменника, а теплый выходящий поток растапливает лед на пластинах.

В режиме «разморозки» экономия энергии не происходит, для подогрева поступающего воздуха применяются калориферы мощностью до 5 кВт. Усредненное значение КПД падает на 20% (+)

Возможны два пути решения проблемы:

При выборе перекрестного теплообменника следует учесть эксплуатационные особенности пластин.

Их характеристики зависят от материала изготовления:

Гигроцеллюлозный рекуператор наиболее экономичен и оптимален для вентиляции жилых построек.

Роторный рекуператор – высокая эффективность системы

Теплообменник представлен в виде цилиндра, заполненного прослойками гофрированного металла. По мере вращения барабанной установки в каждый отсек поочередно поступают теплые или холодные струи воздуха.

Конструкция роторного рекуператора: вал вращения и два воздушных канала. Один участок ротора нагревается «отработкой», барабан прокручивается и тепло перенаправляется холодным массам, сосредоточенным в соседнем канале (+)

КПД теплообмена определяется скоростью вращения ротора, эффективность работы можно регулировать.

Аргументы «за» роторный рекуператор:

• возврат тепла до 65-90%;
• экономичность расхода электроэнергии;
• частичное возмещение влаги – можно обойтись без увлажнителя;
• период окупаемости – до 4-х лет.

Несмотря на высокую эффективность, теплообменник барабанного типа не стал лидером среди аналогичных установок.

Минусы вентиляционной системы:

Из-за громоздкости роторные установки используются преимущественно на промышленных предприятиях.

Для минимизации смешивания воздухопотоков роторные рекуператоры дополняются промежуточными секторами – здесь микроканалы продуваются свежим воздухом, который поступает обратно в вытяжку. Минус схемы – снижение КПД (+)

Связанные теплообменники – гликолевая модель

Рекуперационную установку с промежуточным теплоносителем из-за конструктивных особенностей часто называют связанными теплообменниками или глеколевым агрегатом. Это одна из самых гибких систем теплоутилизации. Один теплообменник врезается в приточный канал, а второй – в вытяжку.

В схеме обвязки присутствуют: циркуляционный насос, расширительный бак, воздушный клапан, контроллер, температурный датчик, предохранительный клапан, индикатор давления (+)

Принцип работы. Гликолиевый состав циркулирует между теплообменниками. Температура теплоносителя возрастает благодаря разогретому удаляемому потоку, а затем тепловая энергия передается свежему воздуху. Замкнутая система исключает смешивание встречных воздушных масс.

Особенности работы теплообменников с теплоносителем:

• КПД – 45-55%;
• регулировка эффективности с помощью насоса – выбирается скорость движения антифриза;
• возможность размещения приточно-вытяжных воздуховодов удаленно друг от друга (до 800 м);
• монтаж рекуператора осуществляется вертикально или горизонтально;
• в сильный мороз поверхность вытяжного теплообменника обмерзает – появляется лед; использование антифриза позволяет эксплуатировать рекуператор, не прибегая к разморозке;
• срок окупаемости системы – до 2-х лет;
• допустима комбинация 1 вытяжки и нескольких притоков или наоборот.

Объем удаляемого и поступаемого воздуха должен быть приблизительно равным. Такие рекуператоры обычно используются, если приток токсичен или сильно загрязнен, когда смешивание потоков недопустимо.

Камерный узел – универсальность применения

Конструктивно, камерный теплообменник – закрытый короб, разделенный внутри движущейся заслонкой. Открывающаяся перегородка определяет схему работы рекуператора.

Отток проходит вдоль одного канала, а приток поступает во вторую камеру. В теплообменнике теплые массы нагревают стенки первого отсека. Через время заслонка передвигается и воздухопоток изменяет направление

В результате – приток движется вдоль теплых стенок первого воздуховода, а «отработка» нагревает поверхность второй камеры. В определенный момент перегородка становится обратно и цикл повторяется.

Преимущества камерного теплообменного узла:

• КПД – 80-90%;
• в тандеме с качественной теплоизоляцией расходы на отопление сводятся к минимуму;
• простота монтажа – помощь специалистов понадобится при выборе параметров вентустановки;
• сохранение уровня влажности;
• исключено обмерзание системы.

Камерный рекуператор – отличный вариант для регионов, где в течение года длительный период наблюдается существенный дисбаланс между температурой внутри помещения и на улице.

К недостаткам узла регенерации тепла относятся:

• необходимость регулярного техобслуживания подвижных элементов;
• встречные воздушные струи частично смешиваются – запахи и примеси могут поступать обратно в здание.

Для сокращения подмеса система комплектуется фильтрующим элементом . Воздух становится чище, но эффективность рекуператора падает.

Тепловые трубки – закрытая система теплообмена

Рекуператор состоит из множества медных или алюминиевых трубок, заполненных легкоиспаряющимся веществом, например, фреоном. Принцип функционирования трубчатого теплообменника базируется на физических процессах – изменении состояния вещества при нагревании.

Термотрубка размещается вертикально – нижний конец теплообменника в вытяжном канале, а верх – в приточном воздуховоде. Исходящие потоки огибают конец трубки – фреон нагревается, вскипает и выпаривается (+)

Газ поднимается и отдает тепловую энергию притоку, после чего фреон конденсируется и стекает вниз рекуператора. Термический цикл повторяется по кругу.

Технико-эксплуатационные характеристики трубчатого теплообменника:

• эффективность устройства – до 65%;
• бесшумность работы благодаря отсутствию движущихся элементов;
• простота конструкции и неприхотливость в обслуживании;
• компактность — небольшие габариты и незначительный вес;
• энегронезависимость – теплоноситель циркулирует естественным путем;

Веское преимущество состоит в том, что воздушные потоки притока и обратки не перемешиваются.

Слабые стороны тепловых трубок:

• высокий уровень КПД достигается при узком температурном диапазоне – при резком перегреве весь фреон испаряется, а при недостаточном нагреве интенсивность парообразования замедляется;
• невысокая прочность трубок – изменение формы или разгерметизация снижает работоспособность оборудования.

Трубчатые рекуператоры применяются в частном строительстве, в административных, офисных зданиях и небольших промышленных площадях.

Как увеличить КПД

Аккуратная сборка и внимание к деталям при создании самодельного утилизатора тепла позволят достичь неплохих показателей эффективности. Однако собранный рекуператор воздуха своими руками можно существенно улучшить и повысить его КПД

Для этого при расчетах конструкции и воплощении ее необходимо предусмотреть следующие нюансы:

1. Максимальная герметизация устройства;
2. Использование качественных теплоизолирующих материалов;
3. Увеличить размеры рекуператора, площадь теплообменной поверхности. Так уменьшится скорость проходимого воздуха через устройство, а соответственно позволит ему лучше прогреться или остыть;
4. Использование гофрированных пластин или пластин с выштамповками, что существенно увеличит площадь теплообменной поверхности при сохранении общего объема устройства;
5. Увеличение объема вытяжки по сравнению с притоком. Так, больший объем выходящего воздуха лучше передаст тепло меньшему объему входящего.

Рекуператор воздуха своими руками – это простой, доступный, дешевый и действенный способ экономить дорогостоящую тепловую энергию и эффективно расходовать невосполнимые природные ресурсы.

Как сделать трубчатый коаксиальный рекуператор своими руками

Владельцы квартир часто выбирают для самостоятельного изготовления и монтажа трубчатый коаксиальный рекуператор, считая его конструкцию более простой. Технология самостоятельного изготовления теплообменника не слишком трудоёмка и требует элементарных навыков работы с инструментом.

Трубчатая коаксиальная конструкция — плюсы и минусы

Трубчатый рекуператор с коаксиально расположенными оболочками выгодно отличается:

• повышенным до 65–70% коэффициентом полезного действия;
• отсутствием подвижных частей;
• компактной конструкцией;
• доступностью материалов для самостоятельного изготовления;
• простотой изготовления;
• лёгкостью установки;
• возможностью работы без дополнительного электрооборудования.

Второй рекуператор, который достаточно просто изготовить своими руками, трубчатый
У коаксиального рекуператора имеются и недостатки:

• невозможность изменения влажности в помещении;
• зависимость эффективности работы устройства от длины коаксиальных труб.

Необходимые материалы

Для самостоятельного изготовления трубчатого рекуператора понадобятся материалы, приобрести которые можно в любом специализированном магазине:

• пластиковая труба диаметром 16 см, применяемая для канализации;
• переходники с диаметра 16 см на 10 см, используемые в качестве разветвителей;
• гофрированная труба диаметром 10 см, изготовленная из алюминия;
• вентилятор с посадочным размером, соответствующим диаметру трубы.

Приобретая материалы для изготовления рекуператора, помните, что длина канала определяет КПД устройства. Для повышения интенсивности работы можно установить небольшой вентилятор, улучшающий циркуляцию воздуха.

Изготовление трубчатого рекуператора

Для самостоятельного изготовления устройства предварительно разработайте схему трубчатого рекуператора — это поможет избежать ошибок при сборке.

При изготовлении учитывайте движение потоков воздуха

Выполняйте работы, соблюдая последовательность операций:

1. Отрежьте заготовку пластиковой трубы необходимого размера, являющуюся корпусом теплообменника.
2. Упакуйте алюминиевую гофру внутри пластиковой трубы, обеспечив её максимальное растяжение.
3. Закрепите в торцах магистрали переходники, соединив с ними гофрированную трубу.
4. Обеспечьте герметичность крепления гофрированной трубы к патрубкам переходников.
5. Соедините приточную магистраль к свободным патрубкам переходного элемента.
6. Состыкуйте коаксиальный теплообменник с вентилятором. Это улучшает прохождение воздушного потока по гофре.

Предложенная схема сборки обеспечит эффективный теплообмен между стенками гофры и внешней трубой коаксиального рекуператора.

Типы конструкций

Есть несколько основных видов конструкций рекуператоров:

1. Пластинчатый.
2. Роторный.
3. С теплоносителем.
4. Трубчатый.

Пластинчатый – состоит из собранных воедино листов алюминия, который обладает самыми хорошими показателями теплопроводности при приемлемой цене материала. Прост в исполнении, нет движущихся деталей, недорогой. КПД – 40-70 %.

Роторный имеет вращающийся вал, работающий от электричества, и два канала с противотоками. Воздух прогревает часть ротора, она поворачивается и передаёт тепло холодному потоку в другом канале.

КПД обычно у таких приборов выше, но:

• энергозависимость;
• большие размеры;
• сложность воспроизведения;
• сложность ремонта и обслуживания;
• а также то, что потоки немного, но смешиваются…

…делают ротор не столь популярным среди потребителей.

Варианты с теплоносителем и трубчатые ещё более сложны для воспроизведения в домашних условиях.

Конструктивные особенности и принцип работы

Принцип действия рекуператора весьма прост: теплый воздух, выводимый из помещения или здания вытяжной вентиляцией, проходит по теплообменнику. Там он отдает свое тепло холодному воздушному потоку, поступающему с улицы по приточной вентиляции.

Потоки не смешиваются, а лишь обмениваются тепловой энергией.

Конструкция теплообменника зависит от типа рекуператора. Общие элементы ее следующие:

• корпус;
• приточный патрубок;
• вытяжной патрубок;
• вентилятор;
• теплообменник;
• фильтры;
• система отвода конденсата.

Некоторые рекуператоры имеют узлы дополнительного подогрева воздуха и климат- контроля.

Устройство позволяет повторно использовать до 70% тепла, теряемого с воздухом, уходящим из вытяжной вентиляции.

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%.

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

Рекуператор воздуха для дома своими руками

Пластинчатую модель сделать проще всего, поэтому рассмотрим её подробнее.

Плюсы и минусы пластинчатого рекуператора

Плюсы пластинчатой модели:

• неплохой КПД;
• простота конструкции;
• доступность материалов;
• энергонезависимость;
• нет трущихся элементов, а значит, прослужит долго.

Есть и минусы, о которых сразу нужно знать.

Главная проблема – обледенение в крепкие морозы. Это связано с тем, что в помещении воздух более насыщен влагой, чем на улице. При обычных условиях эта влага выпадает в конденсат, но в мороз схватывается, образуя слой наледи.

Решений по борьбе с обмерзанием придумано несколько:

• Автоматическое отведение потока в обход пластин, чтобы дать возможность тёплому воздуху отогреть обледенение (в этот период обогрева помещения не происходит).
• Подогрев рекуператора до температуры, которая не даёт льду задерживаться (снижается на 20 % КПД).
• Кассеты из целлюлозы, которые впитывают влагу, возвращая её через соседний отсек в квартиру. Эффект увлажнителя + отсутствие конденсата.
• В своём доме проще всего сделать «грунтовый теплообменник» – трубу подачи закапывают ниже уровня промерзания почвы. Протяжённость подземного воздуховода – до 50 м. Приём увеличивает КПД, подогревает поток зимой и охлаждает летом, и это отличный способ борьбы с наледью.

Можно сказать, что целлюлозные кассеты – наилучшее решение, поскольку с их применением, рекуператор работает в любую погоду, потребление электричества не растёт, и не нужно устраивать сборник конденсата и его отвод в канализацию.

Материалы для изготовления

Что нужно подготовить, если решено собирать самостоятельно пластинчатый рекуператор. Материалы:

1. Листовой металл (лучше всего алюминий, но можно использовать кровельное железо, текстолит, гетинакс, или сотовый поликарбонат). Чем тоньше будет металл, тем лучше пройдёт теплообмен.
2. Рейки деревянные для прокладки между пластинками (также подойдёт пробка техническая или простой шнур). Толщина 2 – 3 мм – чем тоньше, тем лучше. Ширина – ок. 10 мм.
3. Герметик (не кислотный).
4. Клей.
5. Материал для корпуса. Это может быть фанера, металл, МДФ или готовая коробка.
6. 4 фланца, такого же сечения, что и трубы.
7. Минвата (4 см толщиной).
8. Уголок.
9. Метизы.
10. Специальный вентилятор или кулер.

Резать детали предстоит электроинструментом.

Ширина корпуса будет равна диагонали будущего теплообменника, а высота зависит от того, сколько пластин планируется набрать и какой толщины они получатся вместе с рейками.

Изготавливаем рекуператор для дома – чертежи изделия

Из металла нарезаются квадраты со стороной 20-30 см. Нужно сделать около 70 штук. Если резать по нескольку штук сразу, будет быстрее и ровнее.

Рейки олифятся, и нарезаются в размер стороны квадрата (20 или 30 см). Заготовки наклеиваются на две стороны каждого квадрата и оставляются до полного высыхания клея. На один квадрат клеить рейки не нужно.

Промазываются клеем верхние части реек, и собирается бутерброд из всех квадратов

Важно! Каждый следующий квадрат нужно поворачивать под прямым углом к предыдущему. Каналы чередуются, ложась перпендикулярно, друг к другу

Чертеж теплообменника рекуператорной установки

Клеится верхний квадрат, без реек. При помощи уголков конструкция стягивается и фиксируется.

Все щели обрабатывают нейтральным герметиком.

Делаются крепления для фланцев.

Теплообменник вставляется в корпус. Для этого на стенах корпуса делаются направляющие из уголка. Теплообменник нужно будет расположить так, чтобы он упирался углами в боковые стенки (получится ромб). Конденсат будет стекать в нижнюю часть

Здесь важно, чтобы получились два изолированных пространства, а воздух пересекался бы только внутри пластинчатой конструкции

Делается небольшое отверстие, в которое вставляется шланг, для сбора и отвода влаги.

Вырезаются четыре отверстия в корпусе, для фланцев.

Схема монтажа вентиляции с рекуперацией

Отлично будет, если на входе сделать место для крепления фильтров.

Стены корпуса отделываются минватой.

Теперь можно установить вентилятор, и вмонтировать агрегат в систему вентиляции.

Монтируют готовые приборы непосредственно на стене или в специальной нише. Уровень шума зависит от мощности вентиляторов и материала воздуховодов. Но, как правило, он не превышает шум от работы компьютера.

Место и способ установки

Рекуператоры бывают напольной и подвесной потолочной установки. Есть и третий вариант — точечные стеновые рекуператоры, которые монтируются в каждом помещении, соседствующим с улицей, и не требуют прокладки дополнительных коммуникаций.

Варианты потолочной установки интересны возможностью спрятать техническое оснащение дома в полости подвесных или натяжных потолков. Такие устройства немного дороже из-за требований к компактности, в то же время для их подключения не требуются дополнительные обводные каналы. Очевидный минус такого типа размещения — повышенная шумность, обусловленная малым удалением работающих двигателей от вентиляционных решёток.

Способ установки рекуператора в квартире

Напольные (и настенные) рекуператоры ориентированы на установку в технических помещениях. Их производительность не ограничена габаритами, но требуется качественно выполнить систему обвязки. Как правило, устройства этой категории используют по совместительству с системами воздушного отопления и кондиционирования.

Роторный или пластинчатый агрегат?

Оба тепловых рекуператора — как пластинчатый, так и роторный — пользуются у покупателей спросом. Именно они — самые популярные и распространенные. Причина такой любви — удачное сочетание относительно небольшой цены и достаточной эффективности. Чтобы выбрать из двух претендентов, надо познакомиться и с другим возможным кандидатом на «должность экономиста».

Роторная конструкция — медленно вращающийся вал-теплонакопитель. Его устанавливают перпендикулярно потокам воздуха — исходящего и поступающего. При включенном обогреве удаляемый поток отдает тепло в тот сектор барабана, через который он проходит. Вращаясь, отдел с теплом попадает к приточным холодным массам, где отдает тепло и охлаждается.

При правильном выборе модели можно гарантировать КПД, достигающий 80%. С помощью установки возможен перенос не только тепла, но и влаги. В роли уплотнителя между корпусом и рамой выступает войлок либо пластмасса. Скорость вращения ротора можно изменить с помощью частотного преобразователя, поэтому легко варьировать продуктивность теплообмена.

Пластинчатые рекуператоры — элементарные и недорогие приборы — менее эффективны, КПД их ниже, мощность, естественно, тоже. Поэтому для больших помещений их покупать нецелесообразно. Если в них повышенная влажность, то этот вариант не из лучших решений. Ротор в этом случае оптимален. Минусы его — громоздкость и наличие подвижных частей.

Пластинчатые агрегаты используют в частных домах и квартирах, в небольших офисах, общественных, административных зданиях, на складах и малых промышленных площадях. Там где метраж велик, а воздух далек от идеала (влажен или, наоборот, очень сухой), уже требуется «тяжелая артиллерия» — роторные приборы. Они более сложны, поэтому и дороги.