Вентиляция с рекуперацией тепла: зачем нужна и как использовать

Автор: Редакция сайта

Дата публикации: 25.04.2019

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Что такое вентиляция с рекуперацией тепла
• Схема вентиляции с рекуперацией
• Какие преимущества имеет система вентиляции с рекуперацией
• Виды рекуператоров для вентиляции
• Как выбрать приточные вентиляционные установки с рекуперацией тепла
• Советы, как выполнить монтаж приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией

Каждый человек, разумеется, по-своему представляет, как должно быть обустроено комфортное жильё. Для одного первостепенное значение будет иметь внешний вид, интерьер помещений, другой же посчитает самым важным различные удобства. Но чему бы мы ни отдавали предпочтение, в любом случае большинство согласится, что для того, чтобы жильё называлось комфортным, необходимо, чтобы в нём была оптимальная температура — в холодное время года тёплая, а в жаркую погоду — прохладная.

Конечно, как бы мы ни создавали такие условия, они всегда связаны с определёнными затратами. Мы можем использовать устройства вроде кондиционеров, вентиляторов, обогревателей. Кто-то предпочтёт осуществить ремонт таким образом, чтобы сделать помещения герметичными. И такой ход действительно позволит сберечь внутреннюю температуру, Но нельзя забывать, что в подобных случаях не избежать одной серьёзной неприятности — жильё перестанет проветриваться, так что ни о каком комфорте речь уже идти не будет. Единственный выход — сделать вентиляцию, чтобы обеспечить движение воздуха. Кто-то, возможно, обеспокоится о том, не возникнут ли в связи с этим дополнительные расходы на электроэнергию. Но они даже снизятся, если ваш выбор — вентиляция с рекуперацией тепла для частного дома, квартиры или промышленного объекта. Что это такое, как работает? Об этом и многом другом расскажет данная статья.

Что такое вентиляция с рекуперацией тепла

Вентиляция дома с рекуперацией тепла — это одна из систем принудительной вентиляции. В ней, как правило, предусматривается подогрев воздуха. Такую функцию частично выполняет рекуператор — устройство, предназначенное для подогрева воздуха, хотя основной обогрев обеспечивается не им, а за счёт воздухонагревателя.

Конечно, вы могли никогда не слышать о приточной или вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла, но это вовсе не означает, что она — изобретение новое. Скорее всего, вас вводит в заблуждение латинское слово «рекуперация», которое на русский можно перевести как «возврат того, что затратили». Это раскрывает всю суть: рекуператор — это особый теплообменник, то есть устройство, вполне распространённое в вентиляционных системах, хотя в России это используется ещё не так часто, как за границей. Как же происходит рекуперация вентиляции частного дома или квартиры? Давайте рассмотрим её подробнее.

Рекуперация тепла — это возврат тепла, выходящего из помещения. Суть в том, что есть входящий и выходящий воздушные потоки. При этом тот воздух, что выходит из помещения, подогревает встречный за счёт теплообмена. Так происходит в холодное время года, а в жаркие дни, например, летом, исходящий воздух наоборот охлаждает входящие потоки. Но в таких ситуациях правильнее говорить уже про рекуперацию холода.

Очевидно, что такая процедура необходима для того, чтобы пользователь экономил имеющиеся средства, ведь когда вентиляция не оснащена рекуперацией, много тепла уходит на улицу вместо того, чтобы повторно использоваться в помещении. Соответственно, увеличиваются счета за отопление, поскольку, по сути, мы отапливаем улицу, расходуя непомерное количество тепла ни для чего. Именно для того, чтобы избежать подобного расточительства и колоссальных счетов, и стоит задуматься об установке вентиляции с рекуперацией тепла. Ведь так вы возвращаете воздух, который нагрели, не позволяете теплу покинуть помещение, экономите деньги.

Неудивительно, что вентиляция с рекуперацией становится всё популярнее и классическим вариантам вентиляционных систем нечего противопоставить подобной конструкции. Это логично, ведь принудительная вентиляция с рекуперацией стоит ненамного дороже обычной, а её обслуживание и вовсе элементарно. В связи с этим многие предпочитают забыть о климатическом оборудовании, которое некогда позиционировалось как самое эффективное в сочетании с вентиляционными системами. Рекуперация значительно выгоднее и в плане рационального использования электроэнергии, и в плане экономии расходов за отопление. Её дешевизна сопоставляется с затратами на освещение энергосберегающими лампочками.

Чем ещё привлекает потребителей система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией воздуха?

Во-первых, такие устройства имеют небольшие габариты.

Во-вторых, они не портят интерьер.

В-третьих, они имеют низкий уровень шума.

В-четвёртых, при минимуме затрат мы получаем максимум эффективности работы.

Пользуются они спросом и в общественных заведениях, среди которых можно перечислить следующие:

• Кинотеатры и театры.
• Столовые, кафе, закусочные.
• Библиотеки.
• Отели и гостиницы.
• Вокзалы.
• Офисы и торговые помещения.

Возможен проект системы вентиляции с рекуперацией частного дома, многоэтажного здания и т.д. Разнообразие подобных устройств позволяет подобрать их на любой случай. Различная мощность таких конструкций дает возможность найти вариант даже для зданий, в которых имеется жилой цокольных этаж.

Важно понимать, что приточная вентиляция с рекуперацией тепла для квартиры или дома — это принудительная система. От естественной её отличает наличие вентиляторов, которые обеспечивают движение воздушных потоков в любое удобное время и не зависят от внешних факторов, таких как тяга, появляющаяся из-за разницы в температурах.

Схема вентиляции с рекуперацией

Примеры проектирования и расчета

Чтобы не ошибиться с выбором рекуператора, следует рассчитать КПД и эффективность работы прибора. Для расчёта КПД используют следующую формулу: K= (Тп – Тн) / (Тв – Тн), где Тп обозначает температуру входящего потока, Тн – уличную температуру, а Тв – температуру в помещении. Далее нужно сопоставить своё значение с максимально возможным показателем КПД приобретаемого прибора. Обычно это значение указывается в техническом паспорте модели либо другой сопроводительной документации. Однако при сравнении желаемого КПД и указанного в паспорте следует помнить, что по факту данный коэффициент будет несколько ниже, чем прописан в документе.

Зная КПД той или иной модели, можно рассчитать его эффективность. Сделать это можно по следующей формуле: Е (Вт) =0,36хРхКх (Тв – Тн), где Р будет обозначать расход воздуха и измеряться в м3/ч. После проведения всех расчётов следует сопоставить затраты на покупку рекуператора с его эффективностью, переведённой в денежный эквивалент. Если покупка будет себя оправдывать, прибор можно смело приобретать. В противном случае стоит подумать над альтернативными методами обогрева входящего воздуха либо установить ряд более простых устройств.

При самостоятельном проектировании прибора следует учитывать, что максимальной эффективностью теплообмена обладают противоточные устройства. За ними следуют перекрёстно-точные, и на последнем месте расположились однонаправленные воздуховоды. Кроме того, насколько интенсивным будет теплообмен, напрямую зависит от качества материала, толщины разделительных перегородок, а также от того, насколько длительным будет нахождение воздушных масс внутри прибора.

Какие преимущества имеет система вентиляции с рекуперацией

Как мы уже не раз отмечали, главное преимущество такой системы — это возможность управлять взаимодействием притока и отвода воздуха. За счёт этого мы значительного снижаем теплопотери вентиляции, хотя продолжаем насыщать помещение свежим воздухом.

Теперь поговорим подробнее о каждом из преимуществ систем вентиляции с рекуперацией.

Эффективность. Естественное удаление воздуха — это не всегда удобное решение, ведь мы становимся зависимыми от обстоятельств, условий окружающей среды, разницы в температурах. В связи с этим намного проще пользоваться системой вентиляции с рекуперацией, способной принудительно гонять воздух. Простой пример принудительной вентиляции — это кухонная вытяжка. Более сложные устройства способны, ко всему прочему, избавляться ещё и от лишней влаги. Но это простое вытяжное оборудование. В нашем же случае есть идёт о приточно-вытяжных системах, способных организовать движение воздушных потоков сразу в оба направления, смешивать их и образовывать нужные температуры для комфортного пребывания человека в помещении, то есть осуществлять рекуперацию воздуха.

Выгодность. Следует отметить, что системы с рекуперацией способны окупить свою стоимость за счёт экономии на отоплении и электроэнергии. Расходы ощутимо снижаются, иногда в 5 раз, то есть вы уже платите на 80% меньше, чем обычно. Поинтересуйтесь у знакомых, во сколько им обходится отопление загородного дома, если у вас такого нет. Цифры окажутся внушительными. Представьте, сколько средств способна сэкономить вентиляция с рекуперацией. В случае износа недорогих элементов можно их заменить без негативных последствий. В тёплое время года вы сможете экономить на климатическом оборудовании, попутно снижая выбросы в атмосферу вредных веществ. Да, даже с точки зрения экологии вы наносите природе уже значительно меньше ущерба, ведь, ко всему прочему, снижаете нагрузку на сеть. И пусть вам не кажется, что один человек это слишком мало. Во-первых, это довольно серьёзные объёмы энергии. Во-вторых, людей, которые переходят на вентиляцию с рекуперацией, с годами всё больше.

Практичность. Системы вентиляции с рекуперацией, как правило, малогабаритны, а значит, удобны при монтаже. Расположить такое оборудование можно в санузле, и в шкафу, и встроить в потолок. Моделей сегодня огромное множество, на все вкусы. Так что вам не придётся беспокоиться на счёт интерьера.

Теплообменники пластинчатого типа

Самые простые конструкции для систем вентиляции. Теплообменник выполнен в виде камеры, разделенной на отдельные каналы, расположенные параллельно относительно друг друга. Между ними находится тонкая пластинчатая перегородка, которая имеет высокие теплопроводные свойства.

Принцип действия основан на обмене теплом воздушных потоков, то есть отработанный воздух, который удаляется из помещения и отдает свое тепло приточному воздуху, который поступает внутрь дома уже теплым, благодаря такому обмену.

К преимуществам такой технологии можно отнести:

Теплообмен с помощью рекуператора

• простую настройку устройства;
• полное отсутствие каких-либо движущихся деталей;
• высокую эффективность действия.

Ну, и одним наиболее существенным недостатком в работе такого рекуператора является образование конденсата на самой пластине. Обычно такие теплообменники требуется дополнительно монтировать специальными каплеуловителями. Это необходимый параметр, поскольку в зимнее время конденсат может замерзнуть и остановить устройство. Именно поэтому в некоторых устройствах данного типа есть встроенные системы размораживания.

Виды рекуператоров для вентиляции

Рекуператор — это теплообменник, хотя и особый. Он соединён с каналами вентиляции, которые производят вытяжку и приток воздуха. Грязный воздух из помещения отдаёт тепло поступающим потокам, то есть, производится процедура рекуперации.

Пластинчатые рекуператоры отличаются от обычного тем, что препятствуют смешиванию воздуха. В них рекуперация производится несколько иначе. Ряд пластин находятся близко друг к другу, за счёт чего воздух может, не соприкасаясь, передавать тепло. Материл в таких системах вентиляции — это, как правило, алюминиевая фольга, известная своей теплопроводностью. Встречаются изделия из пластика. Они дороже, но эффективнее.

Вентиляция с рекуперацией, выполняемой при помощи пластинчатых теплообменников, часто страдает из-за наледи. Дело в том, что поверхности рекуператора покрываются льдом из-за конденсата. Это не самым благоприятным образом сказывается на качестве работы устройства. И тогда обладателю вентиляции с рекуперацией приходится изощряться, чтобы заставить наледь растаять. Соответственно, тратится и время, и усилия, и электроэнергия.

Тем не мене, некоторые разработчики предусмотрели, как обеспечить защиты вентиляции с рекуперацией от наледи. Для этого придумана технология, которая нагревает входящий поток воздуха до той температуры, при которой конденсат уже просто не может замёрзнуть.

К слову, это не единственный выход. Другие разработчики предложили оснащать системы вентиляции с рекуперацией кассетами из гигроскопической целлюлозы. Мы экономим на подогреве воздуха, так как такая целлюлоза сама впитывает влагу, а потом возвращает её на выходе. Но использовать их можно только в тех случаях, когда нет переувлажнения воздуха.

Роторные рекуператоры. В системах вентиляции с рекуперацией, использующих эти устройства, воздух смешивается. Принцип работы следующий: металлический ротор вращается, обеспечивая движение воздуха наружу и внутрь. Скорость вращения, как правило, регулируется.

Как ясно, рекуперация в данном случае имеет ряд недостатков, например, она обходится намного дороже из-за наличия элементов, со временем выходящих из строя. Но высокие показатели эффективности, достигающие 90%, способствуют популярности таких изделий.

В сущности, целесообразность приобретения такого устройства во многом зависит от эффективности организации рекуперации воздуха. Качественное изделие обычно способно себя окупить.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Это устройство имеет два отсека, разделённых ёмкостью жидкостью, способной передавать тепло от исходящего входящему воздуху.

Разумеется, рекуперация в данном случае устроена очень безопасно, ведь загрязнения не передаются между потоками. Предусмотрена регулировка скорости. Износ маловероятен. Но недостатком является низкая эффективность, составляющая от 45 до 60%.

Камерные рекуператоры. Заслонка делит отсек на две половины. Вращаясь, она меняет местами воздушные потоки. Изменение температуры происходит от стенок камеры.

Хотя рекуперация воздуха в данном случае имеет высокий показатель эффективности — от 70 до 80%, а износ маловероятен, здесь свойственна передача грязи и неприятных запахов.

Тепловые трубки. Это устройство для рекуперации создано из герметично соединённых трубок. В них находится вещество, которое способствует изменению температуры воздуха. Чаще всего это какой-нибудь из фреонов.

Замкнутость позволяет избежать утечек вещества. Оно просто перетекает в разные стороны трубки. Эффективность такого оборудования находится в районе 50 – 70%.

Тепловые трубки

Стоит выделить и еще один тип рекуператоров. Рекуперация тепла в доме с использованием тепловых трубок достаточно эффективна. Такие устройства представляют собой запаянные трубки, изготовленные из металла, который обладает высокими тепло проводимыми свойствами. Внутри такой трубки находится жидкость, которая имеет очень низкую температуру кипения (обычно здесь используют фреон).

Такой теплообменник всегда устанавливается в вертикальном положении, причем один из его концов расположен в канале вытяжки, а другой в приточном канале.

Принцип действия прост. Вытягиваемый теплый воздух, омывая трубу, передает тепло фреону, который закипая, перемещается вверх, с большим количеством тепла. А приточный воздух, омывающий верх трубки забирает данное тепло с собой.

К достоинствам можно отнести высокую эффективность, бесшумность работы и высокий коэффициент полезного действия. Так что сегодня можно значительно сэкономить на обогреве дома, частично возвращая его обратно.

Как выбрать приточные вентиляционные установки с рекуперацией тепла

О чём следует помнить, выбирая вентиляцию с рекуперацией? Купить надо такое оборудование, чтобы не пожалеть, так что спросите продавца о следующих нюансах:

Первым делом задайте продавцу следующие вопросы:

1. Кто является производителем данной вентиляции с рекуперацией воздуха? Как давно эта фирма работает, какую имеет репутацию, что ещё производит?
2. Насколько данная вентиляция с рекуперацией воздуха производительна?

Тут вам потребуется специалист, способный произвести подробный расчёт, исходя из особенностей вашего помещения. Понятно, что купить приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией тепла для квартиры и трёхэтажного дома — не одно и то же.

3. Каким станет сопротивление системы потокам воздуха после монтажа данного оборудования?

Тут вам снова потребуется консультация специалистов. Важно не просто ограничиться какими-то общими характеристиками, указанными в таблице из Интернета, а произвести подробный расчёт, например, учитывающий количество изгибов в воздуховоде и многие другие нюансы. Соотношение расхода воздуха и сопротивления системы — один из самых главных факторов выбора.

4. Как дорого будет обслуживать вентиляцию с данным рекуператором? Каков его класс энергопотребления? Какова экономия при использовании этого устройства?
5. Каковы Коэффициенты Полезного Действия данного рекуператора для вентиляции?

Заметьте — мы говорим «коэффициенты», а не «коэффициент». Почему? Неужели он не один. На самом деле нет. Есть заявленный — это некоторое усреднённое значение. А есть реальный КПД, который является объективным показателем. От чего же он зависит. Факторов множество. Тут и влажность и воздуха, и то, как организована система, и температуры внутри и снаружи.

Вот некоторые рекомендации по расчёту КПД рекуператора:

• При наличии бумажного теплообменника Коэффициент полезного действия будет равняться от 60 до 70 процентов. Что это для нас означает? Хорошо это или плохо? Это значит то, что вентиляция с рекуперацией воздуха устойчива к замерзаниям, хотя и не на сто процентов.
• При наличии алюминиевого теплообменника КПД составит не более 63%, в то время как КПД рекуператора воздуха составит от 42 до 45% процентов. Таким образом, вам придётся использовать значительное количество электроэнергии, чтобы избавляться от обмерзания.
• Роторный рекуператор воздуха иметь отличные показатели КПД, но при условии, что управление им осуществляется автоматически, исходя из показаний специальных датчиков. Тем не менее, эти рекуператоры могут обмерзать так же, как и алюминиевые, от чего КПД снижается.

Что ещё следует учесть, выбирая рекуператор для вентиляции?

1. Вы вряд ли найдёте приточно-вытяжной рекуператор воздуха, способный эффективно справляться с работой при температурах ниже минус десяти градусов по шкале Цельсия. Не верьте обещаниям на этикетках и заверениям продавцов. Самый лучший вариант — это металлический рекуператор для вентиляции, способный справляться со своей задачей при тех самых -10 ºС. При более низких температурах рекуператор просто перестаёт эффективно работать. И если реклама вам обещает, что данное устройство способно функционировать при -50 ºС, то, вполне возможно, так оно и есть, но с одной оговоркой — это скорее видимость деятельности, чем реальная рекуперация. КПД будет в любом случае снижать, рекуператор воздуха обмёрзнет, так что не верьте обещаниям о 100% эффективности и КПД до 99% — это всё лишь рекламный трюк и обман, не имеющий ничего общего с реальностью.
2. Смотрите на толщину корпуса и материал. Дело в том, что тонкие корпусы очень быстро промерзают. Например, 3 сантиметра — это ничтожное препятствие холоду. Тут скорее одно название от корпуса, чем какая-либо эффективность. То же самое и с материалом. Тот же алюминий — покрытие бесполезное, если только на него сверху не нанесён дополнительный слой изоляции, а лучше — даже не один. В противном случае вы получаете просто эффективный проводник для холода, который очень быстро заморозит оборудование, и вентиляция с рекуперацией перестанет работать, либо начнёт демонстрировать очень низкий КПД.
3. Обращайте внимание на такой показатель, как свободный напор вентиляторов. Дело в том, что характеристика «500 м³» ничего не значит, когда рядом указано «0 Па». Вас могут обмануть большие показатели, которые фактически невероятны при тех условиях эксплуатации, которые характерны для обычного жилого дома в России. Иначе говоря, вам пишут о том, как вентиляция с рекуперацией способна работать в каких-то идеальных обстоятельствах, которые вы ей физически никогда не сможете обеспечить. Таким образом, речь о гипотетической способности, а не реальных возможностях системы.
4. Переключение режимов и опций — вещь полезная, ведь она позволяет добиться значительной экономии энергетических ресурсов. Конечно, вы можете сами следить за температурами и оперативно настраивать под них оборудование, но чувствительные датчики и автоматика сделают это намного лучше.
5. Главный параметр при выборе оборудования для вентиляции с рекуперацией — это объём воздуха, который поступает в помещение за один час. Оптимальное количество — не менее 60 кубических метров на человека. Если вас в квартире двое — уже не менее 120 и т.д. Убедитесь, что оборудование, которое вы думаете приобрести, действительно способно обеспечить такой приток воздуха. Если нет, то не тратьте ни деньги, ни время на его приобретение и подыщите что-то, подходящее для ваших условий. Кроме самой производительности, стоит обратить внимание на напор, который имеют вентиляторы.

Сметы расходов

Стоимость естественной вентиляции в доме Муратор М93а– Воздуховоды из бетонных блоков – 2615 руб.– Утепление дымохода и фасад – 2255 руб.– Заглушки дымохода – 130 руб.– Решетки (жалюзи) в дымоходе (8 предметов) – 700 руб.– Оконные регулируемые воздушные вентиляторы * (11 шт.) – 715 руб.– Решетки вытяжные вентиляционные из ПВХ (7 шт.) – 245 руб.ИТОГО: 6 660 руб.
* чувствительные к влажности диффузоры – с автоматическим регулированием производительности в зависимости от влажности воздуха – обойдутся в 2090 рублей.

Стоимость вентиляции с рекуператором в доме Муратор ЭМ93а– Воздуховоды из бетонных блоков ** – 710 руб.– Экспедиция по утеплению дымоходов и фасадов – 1740 руб.– Заглушки дымохода – 95 руб.– Вентиляционные решетки в дымоходе (4 шт.) – 350 руб.– Вытяжные решетки из ПВХ (2 шт.) – 70 руб.– Воздуховоды и фитинги из оцинкованной жести – 2000 руб.– Изоляция – 1000 руб.– Приточно-вытяжные диффузоры (14 шт.) – 210 руб.– Наземный теплообменник из пластиковых труб диаметром 200 мм и длиной 40 м – 3300 руб.– Забор наружного воздуха – 700 рублей, вытяжка – 150 рублей– Крышная пусковая установка – 200 руб.– Рекуператор с объемом воздуха 240 м3 / ч, компрессией 205 Па и эффективностью 85% – 7000 руб.ИТОГО: 17 525 рублей.

** гравитационная вентиляция использовалась в гараже и котельной

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе

• Металлические устройства эффективны в эксплуатации до -10ºС. При пониженных температурах работоспособность заметно снижается. Вследствие чего применяется электрические преднагревательные элементы;
• При выборе следует изучить толщину корпуса, материал мостиков холода. Толщина 3 см подлежит дополнительной изоляции, когда температура на улице станет ниже -5ºС. Вдвойне придется использовать изоляционный материал, если каркас сделан из алюминия;
• Следует обращать особое внимание на показатели свободного напора вентиляторов. Может случиться так, что на 500 м3 напор может полностью отсутствовать. Об этом потребители узнают, как правило, когда рекуператор выходит из строя;
• Большой плюс, когда к автоматической системе можно подключить дополнительные функции. Благодаря усовершенствованной автоматике, снижаются издержки в эксплуатации и повышается работа всего прибора;
• Основной показатель для принятия решения, на каком рекуператоре остановить свой выбор – это вентиляционный напор и мощность. Предварительно делается расчет, сколько воздуха должно поступать в дом за один час.

Водяной

Водяные рекуператоры используются редко в связи с недостаточной эффективностью и энергозависимостью. Основу конструкции составляет металлический теплообменник, полость которого заполнена водой. Вместо нее ипользуют антифриз. С теплообменником соседствуют два канала вентиляции: приточный и вытяжной. Когда массы выходят наружу, они отдают часть тепла теплоносителю внутри батареи. Когда приточный воздух заходит внутрь, он эту энергию забирает и уносит с собой.

Преимущества: возможность возврата доли тепла при отделенных друг от друга приточных и вытяжных установках, так как теплообменник может иметь любую форму и протяженность подобно трубам системы отопления. Но тогда для циркуляции теплоносителя внутри трубопровода потребуется монтаж теплового насоса. Он питается от электричества и требует дополнительных расходов.

Недостатки: невысокая эффективность, КПД обычно не превышает 50-65%. Конструкция этих приборов очень сложна, и она не предусматривает возврат влаги. Последний минус конструкции — это энергозависимость, так как насос питается от электросети.