Роторный рекуператор: устройство и принцип работы теплообменника, известные модели, плюсы и минусы агрегата

Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения В процессе вентилирования из помещения утилизируется не только отработанный воздух, но и часть тепловой энергии. Зимой это приводит к увеличению счетов на энергоресурсы.

Сократить неоправданные расходы, не в ущерб воздухообмену, позволит рекуперация тепла в системах вентиляции централизованного и локального типа. Для регенерации тепловой энергии используются разные виды теплообменников – рекуператоры.

Особенности

Роторный рекуператор имеет в своей конструкции вращающийся с заданной скоростью теплообменник.

В нем присутствуют два канала – вытяжной и приточный. Именно они позволяют обеспечивать качественную вентиляцию.

К плюсам роторных моделей рекуператоров можно отнести следующие моменты:

• очень высокий коэффициент полезного действия (КПД 70-90%), особенно в зимнее время;
• уменьшение времени работы кондиционера в летнее время, за счет эффективного охлаждения помещения;
• процесс рекуперации полностью автоматизирован;
• нет необходимости беспокоиться о конденсате, так как отсутствуют циклы оттаивания.

Однако, как и у любых технически приспособлений, у рекуператоров роторного типа есть и свои минусы, среди них:

• высокая, по сравнению с другими моделями, стоимость;
• есть некоторый шум при работе;
• может происходить смешивание холодного и горячего воздуха;
• некоторые модели имеют очень большие габариты, что делает невозможным их использование в маленьких помещениях;
• устройство требует частого обслуживания, так как состоит из множества подвижных элементов, которые иногда могут выходить из строя.

Существует несколько видов роторных рекуператоров.

• Сорбционные. В этих моделях в качестве сорбента используется силикагель. Благодаря этому материалу барабан роторного рекуператора отлично впитывает влагу, не позволяя конденсату образовываться и нарушать работу устройства.

• Эпоксидные. Такой тип покрытия внутренней части рекуператора позволяет защитить алюминиевый барабан от агрессивного воздействия некоторых химических соединений в воздухе. Рекуператор с эпоксидным покрытием отлично противостоит влиянию морской соли, хлора и химических реагентов в условии крупных производств.

• Энтальпийные. В этом типе приборов внутренний барабан покрыт материалом, который поглощает не только влагу, тем самым не давая образовываться конденсату, но и тепловую энергию.

• Конденсационные. На таких моделях специальное покрытие на барабане отсутствует. Они не способны отводить конденсат, отсюда и их название.

• Антибактериальные. В этом случае на внутреннюю поверхность рекуператора наносится специальная пропитка с антимикробным действием. Такое устройство способно очистить и защитить воздух в помещении от 600 видов известных патогенов.

В обычных (непроизводственных) условиях чаще всего используются самые бюджетные, конденсационные рекуператоры.

Если в помещении высокие показатели влажности, то оправданно устанавливают гигроскопические роторные модели. Другие виды предназначены в большей степени для обеспечения эффективной вентиляции помещения на вредных производствах.

Основные компоненты рекуперационной системы

В состав рекуперационной системы входит, помимо основного блока с пластинами и вентилятор. Кроме того, рекуператоры оснащаются:

Системой отвода конденсата, неизбежно образующегося на пластинах, дабы избежать попадания воды в воздушный канал или образования в нем наледи. Такой конденсатосборник обязательно оборудуется водяным затвором, блокирующим работу вентилятора в случае появления избыточного количества влаги. В качестве устройства, регулирующего интенсивность воздушных потоков, используется специальный перепускной клапан

Важной конструктивной особенностью такого клапана и пластинчатого рекуператора является полное отсутствие подвижных деталей.

Как уже говорилось выше, теплообменники пластинчатого рекуператора могут быть выполнены из различных материалов. Каждый из них обладает своими свойствами, достоинствами и недостатками.

Попробуем сравнить их между собой:

1. Алюминиевые пластины или теплообменники из оцинкованной стали. Такие системы пользуются достаточно высокой популярностью из-за своей относительно невысокой стоимости. Однако, такой пластинчатый рекуператор обладает сравнительно невысоким КПД, поскольку регулярно нуждается в использовании режима оттаивания.
2. Пластиковые теплообменники обладают более высоким коэффициентом полезного действия и эффективность, но и стоят значительно дороже.
3. Пластины из специальной бумаги также отличаются высокой эффективностью, но такие теплообменники нельзя применять в помещениях с высоким уровнем влажности (бассейны, автомойки, некоторые промышленные помещения), поскольку конденсат довольно легко преодолевает стенки кассеты.
4. Используются также и рекуператоры с двойной бумажной кассетой. Их КПД существенно выше, за счет дополнительного прогрева воздуха, но, все же, они также боятся большого уровня влажности воздуха.

Принцип работы

Роторный рекуператор работает на схеме передачи тепла от вытяжных потоков к приточным. Свежий воздух, попадая в ротор, нагревается под действием пластин и проникает в помещение. Прибор работает от сети, а настройка позволяет подобрать оптимальную скорость движения ротора. Два потока воздуха не смешиваются друг с другом, но взаимодействуют и именно за счет разницы температур и происходит теплообмен. Горячий воздух в рекуператоре охлаждается, а холодный – нагревается.

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.

Чем отличается от пластинчатого?

Пластинчатые рекуператоры явно проигрывают роторным моделям, главным образом из-за отсутствия у них электропривода. В пластинчатых устройствах можно лишь изменить направление пластин и ограничить либо увеличить пропускную способность. В роторных приборах все устроено лучше. Он более гибок в настройках, не промерзает в зимнее время и показывает лучшие результаты по энергосбережению в сравнении с пластинчатыми моделями. Как следствие, последние стоят значительно дешевле роторных моделей.

Сравнение с пластинчатыми моделями

По сравнению с роторными агрегатами, пластинчатые модели не имеют привода и осуществляют теплообмен в автономном режиме. Пользователь может вручную путем изменения направления аккумулирующих пластин изменять лишь пропускную способность механизма. Из этого можно сделать выводы о плюсах и минусах обеих систем. Но для начала стоит сказать об общих преимуществах. И роторный, и пластинчатый рекуператор имеют небольшие размеры и достаточную производительность. Это избавляет от необходимости применения дополнительных приспособлений, в том числе силовых. Если же говорить об отличиях, то роторный механизм более гибок в регулировках, избавлен от риска промерзания в зимнее время и энергоэффективен. Но в то же время он отличается более сложным устройством и предусматривает определенную долю смешивания отработанных потоков и свежего воздуха.

Как устроен роторный рекуператор?

Данный прибор представляет по форме цилиндр и состоит из основного элемента – алюминиевого ротора, скомплектованного из ровных и гофрированных пластинок. Алюминиевый ротор закрыт корпусом, сделанным из оцинкованной стали.

Роторный рекуператор воздуха

Помимо этого, в состав устройства входят приводной механизм, имеющий ремень для вращения, а также осевые подшипники, датчик (сенсор) контроля вращения самого ротора и уплотнительная лента. Последняя предназначена для изоляции воздушных масс.

Принцип работы

Принцип работы устройства достаточно прост. В работу устройство приводится путем задействования клиноременной передачи. Если изделие эксплуатируется при высоких температурах, то электродвигатель монтируют вне корпуса аппарата-теплообменника. Также в этом случае вместо ремня используют цепь.

Внутри роторного теплообменника происходит передача тепла от нагретого газа к холодному. За это отвечает вращающийся ротор-цилиндр, который изготовлен из небольших металлических пластин. Впоследствии горячий газ прогревает эти пластины, а затем пластины уходят в поток охлажденного газа, после чего передают ему тепловую энергию.

Принцип работы роторного рекуператора (видео)

Виды по покрытию роторного барабана

Существует классификация рекуператоров по типу покрытия роторного барабана. На данный момент существует пять видов изделия:

• конденсационный вид – в этом случае ротором выступает алюминиевый барабан, который не имеет покрытия и может отводить только тепловую энергию воздушных масс, а вот теплоту влаги воздушных масс он перемещать не способен;
• гигроскопический вид – в этом случае барабан покрывается специальным гигроскопическим покрытием, которое имеет сорбирующие свойства – барабан во время работы собирает влагу, после чего переносит ее из потока в поток, во время чего происходит удаление и влаги, и скрытой теплоты воздушных масс;
• сорбционный тип – в этом случае речь идет о модификации гигроскопического типа с применением покрытия в виде силикагеля – данный сорбент имеет огромную площадь поверхности, примерно 800 м2/г, что делает его крайне мощным средством для впитывания влаги;
• эпоксидный вид – такое покрытие используют в случаях, когда необходимо дополнительно защитить алюминиевый барабан от возможных деструктивных воздействий, находящихся в обрабатываемом воздухе химических соединений (например, если воздух в помещении содержит хлор или различные пары, вроде аммиачных);
• антибактериальный вид – в этом случае барабан защищается антибактериальным покрытием, которое способно противостоять примерно шестистам видам патогенных и непатогенных микроорганизмов (обычно такое покрытие требуется для энтальпийных роторов).

Виды по области применения

Сейчас имеется три основных вида рекуператоров воздушных масс, различающихся по сфере эксплуатации и по дополнительной «начинке».

Виды изделия:

1. Стандартный вид. В данном случае наблюдается разделение регенератора на несколько секторных частей (от 4 до 12). Такой вид устройства применяется для выведения излишней теплоты уже отработанного воздуха. Также такое устройство переносит влагу при отработке воздушных потоков ниже температуры «точки росы».
2. Высокотемпературный вид. Данный вид устройства используется для выведения прогретых воздушных потоков, исходная температура у которых достигает примерно +250 градусов.
3. Энтальпийный вид. Данное устройство используется для отвода полной тепловой энергии, но помимо этого устройство также осуществляет передачу влаги.

Принцип работы рекуператора воздуха

Также рекуператоры разделяются еще и по конструктивному исполнению. В этом плане существует два вида изделия: горизонтальный и, соответственно, вертикальный ротор.

Водяной рециркуляционный рекуператор воздуха.

Водяные рециркуляционные рекуператоры воздуха – вид рекуператоров воздуха, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции, имеющий свои интересные особенности. Принцип действия водяного рекуператора воздуха заключается переносе тепловой энергии из отдельно стоящего вытяжного теплообменника в приточный с помощью воды, антифриза, либо других теплоносителей. Приточный и вытяжной теплообменники такого рекуператора воздуха могут быть расположены на удалении друг от друга и соединены теплоизолированным трубопроводом . Применяются они не так часто в связи с неочень высоким КПД и необходимостью частого техобслуживания. Применяются в основном с целью модернизации отдельных приточной и вытяжной вентиляции, либо при отсутствии возможности расположения вытяжной и приточной магистралей близко друг к другу.

Преимущества водяных рекуператоров

Пластинчатые теплообменники обладают эффективностью 50-65%.

Вытяжной и приточный потоки никогда не перемешиваются, что предотвращает частичный перенос загрязненного воздуха из вытяжки в приток.

Возможно размещение приточного и вытяжного теплообменииков на расстоянии друг от друга, что придает данной системе гибкость при проектировании и установке.

Возможность объединения нескольких вытяжных и нескольких приточных систем в одну систему рекуперации.

Недостатки водяных рекуператоров

Наличие дополнительной водяной магистрали требует установки водяного насоса и дополнительных устройств, отвечающих за правильность работы данной системы .

Расход электроэнергии на реботу система циркуляции воды и теплопотери теплоносителя, если приточный и вытяжной теплообменники удалены друг от друга делает данную систему нецелесообразной.

Данные рекуператоры способны только к теплообмену. Влагообмен в данном виде рекуператоров невозможен.

Для России вопросы сохранения тепла очень актуальны: мы – одна из самых северных стран на Земле. Для сравнения, Нью-Йорк на самом деле находится гораздо южнее, чем такой любимый нами теплый курорт Сочи. А Москва расположена намного севернее такого, казалось бы, прохладного Лондона.

Тем не менее с применением энергоэффективных технологий у нас постоянно возникают проблемы. Это относится как к теплоизолирующим материалам, так и к различным теплонасосным установкам. Не последнюю роль в растрате общей энергии и тепла вашего собственного дома играет реклама. Производители стараются любыми способами убедить нас, что их материалы – самые-самые, и часто решающим доводом становится модное и непонятное слово «теплоизоляция». Причем высокими характеристиками на этом поприще, если верить рекламщикам, обладает вообще любой материал – ракушняк, керамзитобетон, шлакоблок, пенопласт, древесина.

Некоторые из этих конструкций, при правильной установке, действительно позволяют несколько снизить энергозатраты. Но даже если, к примеру, теплопотери у пенобетона на 27% ниже, чем у пенополиуретана, это вовсе не значит, что совокупные энергозатраты на обогрев построенного из него здания будут меньше хотя бы на 10%! Всё потому, что только 20% тепла из дома уходит через стены, окна и потолок. Еще 25-30% приходится на фундамент и пол, а главную часть занимают потери через вентиляцию: от форточек до центральных СКВ. Причем, казалось бы, с этим мы ничего поделать не можем – дышать-то чем-то надо!

Вот и тратят наши соотечественники десятки и сотни тысяч рублей на отопление. В то время когда в развитых западных странах на энергосберегающие технологии буквально молятся, россияне предпочитают переплачивать и надеяться на супертеплоизолирующие свойства шлакоблоков с уникальным покрытием.

А мы будем умнее и для начала прочитаем статейку об утилизаторах тепла («рекуператорах»).

Общие сведения о рекуператорах

В зимнее время системы вентиляции больших помещений (офисов, многоэтажных зданий, заводов и пр.) обязательно должны обеспечивать подогрев приточного воздуха. Для этого обычно используются газовые, водяные или электрические калориферы. Их энергопотребление нельзя назвать скромным: в среднем от 400 кВт·ч у электрических или 4,2 куб. м за час у газовых устройств. Можете сами посчитать, во сколько это обходится.

При этом тот теплый воздух, который уже есть в помещении, беспощадно выбрасывается на улицу. А ведь энергию, затраченную на его обработку, уже не вернуть. Или всё-таки можно?

С целью передачи энергии от вытяжного воздуха к приточному и были придуманы так называемые рекуператоры теплоты (от латинского слова recuperatio – «обратное получение»).

Об их устройстве и алгоритмах работы поговорим позже, а пока что – минутка статистики.

По подсчетам экспертов (читайте здесь), при использовании рекуператоров экономится до 75% энергии. Конкретная величина, понятное дело, рассчитывается индивидуально для каждого объекта, и чем больше здание полагается на вентиляцию, тем она выше.

Кроме того, эффективность приборов сильно зависит от условий эксплуатации: температуры, влажности и давления воздуха внутри и снаружи здания. В среднем при заданной температуре наружного воздуха в -22 °С и температуре внутреннего воздуха в 26 °С, по данным производителей (они довольно похожи), КПД рекуператора составит 55%. Тогда усилиями калориферов или батарей остается нагреть меньше половины поступающего в здание воздуха. Затраты в 400 кВт электроэнергии за час моментально становятся 200 киловаттами. Хотя вообще-то с рекуператорами калориферы можно уже и не ставить.

Типы рекуператоров

При изготовлении устройства своими руками, следует определиться с его типом. Существуют несколько разновидностей рекуператоров: ­

• роторный; ­
• пластинчатый; ­
• рециркуляционный водяной; ­
• камерный; ­
• фреонный.

Роторный

Роторный рекуператор состоит из гофрированных пластин стали. Внешне конструкция представляет собой цилиндрическую емкость. Вращающийся барабан пропускает поочередно теплые и холодные потоки. В процессе работы происходит нагревание ротора, который отдает тепло холодному воздуху. Роторный аппарат обладает высокой экономичностью. Можно устанавливать необходимое количество оборотов ротора и регулировать мощность. К преимуществу относится возможность использования такого типа в течение всего года, поскольку на нем не образуется ледяная корочка.

К недостаткам относится габаритность конструкции. Она требует наличия большой вентиляционной камеры.

Пластинчатый

Пластинчатый рекуператор состоит из алюминиевых, пластиковых и изготовленных из специальной бумаги пластин. В некоторых моделях потоки воздуха движутся перпендикулярно друг к другу, в других перемещаются в противоположных направлениях.

Если в конструкции используются алюминиевые пластины, то система характеризуется невысоким коэффициентом полезного действия. Связанно это с тем, что прибор часто замерзает и нуждается в регулярном оттаивании. К преимуществу относится его невысокая стоимость. Кроме алюминиевых пластин, допускается использовать оцинкованную сталь. Теплообменники из пластика обладают большей отдачей, но и дороже стоят.

Если материалом является специальная бумага, то отдача у такого оборудования высокая. Однако имеется существенный недостаток: прибор нельзя использовать во влажном помещении. Образующийся конденсат пропитывает бумажные слои.

Рециркуляционный водяной

Отличительной особенностью такого типа является разведение приточного и вытяжного теплообменников. При помощи антифриза или воды тепловая энергия переносится из вытяжной части в приточную.

Система имеет свои преимущества: ­

• отсутствие вероятности смешивания потоков; ­
• разведенные теплообменники облегчают работу на стадии проектирования; ­
• возможность объединения нескольких приточных или вытяжных потоков в единый.

Недостатки: ­

• необходимость наличия водяного насоса; ­
• рекуператоры способны только на теплообмен, а влагообмен невозможен.

Камерный

Оба потока направляются в единую камеру. Она разделена перегородкой. После нагрева одной части идет разворот перегородки. Нагретая часть, которая обогревает помещение, начинает принимать приточный воздух. К недостатку относится высокая вероятность смешивания воздушных потоков, что приводит к их загрязнению.

Фреонный

Основан на физических характеристиках фреона, который располагается в герметично запаянных трубках. В начале трубы идет нагревание воздуха вместе с фреоном, который закипает и испаряется. Тепло перемещается дальше. Пары фреона, соприкасаясь с холодными потоками, конденсируются. Затем цикл повторяется.

Энергоэффективная система, берегущая тепло

Помимо материала, из которого выполнены элементы теплообменника, рекуператоры отличаются и по направлению воздушных потоков. В наиболее распространенном перекрестноточном типе рекуператоров потоки приточного и исходящего воздуха идут перпендикулярно друг другу, а в противоточном – в противоположных направлениях. Это связано с тем, что для эффективного обмена теплом потоки, в идеале, не должны соприкасаться друг с другом и перемешиваться.

Используя такой принцип работы, пластинчатый рекуператор обеспечивает бесперебойный подогрев входящего воздуха в холодное время года и сводит к практическому минимуму тот распространенный эффект вентиляционно-обогревательных систем, который принято называть «обогревом улицы». Что и является главной особенностью так называемых энергоэффективных систем.

Рекуператоры, в отличие от обычных систем вентилирования воздуха, способны не только достаточно успешно выполнять функции теплообмена, но и бороться с неприятными запахами, а отдельные виды позволяют справляться с повышенной влажностью помещения. Если вы не готовы приобретать пластинчатый рекуператор, вы можете попробовать изготовить его самостоятельно по данной инструкции.

Соперники роторного рекуператора

Есть и другие разновидности рекуперативных теплообменников, которые нередко становятся элементами приточно-вытяжных систем.

Пластинчатые

Эти приборы самые популярные, потому что относительно просты, им не нужна электроэнергия и серьезное обслуживание. Низкая стоимость — еще одно большое преимущество. Такие приборы — теплообменники, состоящие из большого количества пластин, между которыми оставлены минимальные расстояния. Материалы для их изготовления сильно различаются: это может быть металл, пластмасса либо целлюлоза. Рекуперация в устройствах происходит в разных плоскостях, поэтому потоки теплого и холодного воздуха не смешиваются.

Минус есть — это скопление конденсата, промерзание в сильные холода, поэтому приборам зимой требуется регулярное оттаивание. По этой причине в морозы вентиляционную установку отключают, либо устанавливают дополнительный элемент — подогреватель приточного воздушного потока.

Водяные

Если называть их корректно, то они гликолевые, спиртовые, так как обычная жидкость в зимнее время быстро замерзнет. Это оборудование состоит из двух теплообменников, которые соединены жидкостным контуром. Такие элементы устанавливают на расстоянии друг от друга, поэтому воздушные потоки тоже не смешиваются.

Еще одно достоинство прибора — минимальное отложение жиров, а значит, меньшая пожароопасность. По этой причине их часто устанавливают в кафе и ресторанах, даже в горячих цехах. Недостатки у устройства есть — это самые большие габариты, не слишком впечатляющая эффективность, едва превышающая 50%, высокая цена из-за необходимости дополнительного оборудования — теплового насоса.

Другие виды — камерные, трубчатые рекуператоры — не используют для устройства вентиляции в частных домах, поэтому их описывать большого смысла не имеет. Если рассматривать это «трио» претендентов в качестве моделей для самостоятельной сборки, то лидер один — это простой пластинчатый прибор.

Основной функционал

Назначение рекуператора – автоматизация процесса рекуперации воздуха, то есть возвращения ему исходных характеристик (в данном случае температурных). Устройство стандартного рекуператора довольно простое – это двустенная конструкция теплообменника для одновременного прохождения двух воздушных потоков: вытяжного и приточного.

Указанные потоки не смешиваются между собой, а лишь влияют друг на друга. Так как присутствует разница температуры приточного и вытяжного потоков воздуха, то в процессе взаимовлияния происходит обмен тепловой энергии. Массы холодного воздуха нагреваются, а теплого, соответственно, охлаждаются.

Еще одной функцией рекуператоров можно считать осушение воздуха, так как в процессе охлаждения теплых воздушных масс выделяющаяся влага конденсируется на их стенках.

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.

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.

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

Способы организации рекуперативной вентиляции

Рекуперация обустраивается одним из способов: централизованно и децентрализовано. В первом случае через теплообменник проходят вентиляционные потоки со всего помещения, во втором – с одной комнаты.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжная установка

Централизованная система обустраивается на этапе строительства или капитальной модернизации вентсистемы.

Подбирается принудительная приточно-вытяжная установка (ПВУ) с вмонтированным рекуператором. Основной критерий выбора – общая производительность комплекса из расчета на весь объем воздуха в сооружении (+)

ПВУ с рекуператором обеспечивает достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздухопотоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Комплексные приточно-вытяжные установки моноблочного типа укомплектованы:

• вентиляторами – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй, насыщенных углекислым газом;
• нагревателями – предварительный подогрев притока;
• фильтрами – задерживают пыль и микрочастицы;
• рекуператором – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых ПВУ расширен таймером отсрочки работы, регулятором мощности, датчиками уровня влажности и тд.

Корпус моноблочных моделей покрыт шумопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень тихой. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты исполнения вентустановок

Хорошо зарекомендовали себя рекуперационные моноблочные ПВУ производства: «Вентс» (Украина), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме

Для восстановления циркуляции воздушных масс в эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с рекуперацией тепла.

Они врезаются в фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшение приточной вентиляции в доме.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

• КПД – 60-96%;
• невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
• доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
• простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, установить стеновой клапан можно самостоятельно.

Популярные производители локальных рекуператоров: Prana (Украина), O.Erre (Италия), Blizzard (Германия), Вентс (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды

Собственноручное изготовление

Рекуператор своими руками – это совсем не сложная задача для мастеров. Однако обычному человеку перед изготовлением стоит уяснить некоторые правила:

• Первое – произвести точный расчет параметров необходимого вентиляционного прибора.
• Второе – обзавестись всеми необходимыми материалами и инструментами.
• Третье – продумать возможные способы крепления рекуператора и приобрести или изготовить нужное количество крепежных элементов.

Лучше всего для изготовления корпуса применять стальные листы, а для вращающегося ротора – алюминиевые. Важно помнить, что автоматизация процесса рекуперации требует установки мотора. Для запускания ротора устанавливается клиноременная передача. Также рекомендуется подумать и о надлежащей шумоизоляции прибора, для чего может использоваться минеральная вата, стекловолокно, силиконовый герметик.

Само по себе изготовление роторного рекуператора – абсолютно не сложное, однако требует проведения точных расчетов. Поэтому если Вы не очень хорошо разбираетесь в данном вопросе – лучше проконсультируйтесь у профессионалов.

Где продаются и сколько стоят?

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.

Схема тока воздуха через рекуператор

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.

Как рассчитать?

Расчет общей эффективности устройства (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).

Управление рекуператором

Роторный механизм редко управляется отдельно от основной приточно-вентиляционной системы. В новейших конструкциях применяется возможность электронного управления устройством через контроллерный пульт. В автоматическом режиме владелец может задавать такие параметры, как скорость вращения, процентное соотношение между объемами впуска и выпуска воздуха, степень очистки, временные рабочие интервалы и т. д. Параметры работы механизма отслеживаются с помощью датчиков, которые, в частности, фиксируют пропускную способность оборудования. Также приточная установка с роторным рекуператором может настраиваться на специальные режимы эксплуатации. Одним из современных режимов такого типа является работа в условиях поддержания постоянного давления воздушной среды. Данная программа позволяет исключить риск перегрузки электропривода с последующим перегревом.

Для чего он используется чаще всего

Основная задача роторного рекуператора — это сбор тепла. Чаще всего тепловая энергия распределяется далее по новым воздушным массам, поступающим извне. Реже, напротив, требуется гашение тепла. Энергозатраты на использование специализированного теплообменного оборудования в результате снижается в разы. В то же время рекуператор — это больше вентиляционный агрегат, который не только обогревает воздух в помещении, в зависимости от выбранной модификации, он может очищать воздух и даже ароматизировать его при необходимости. Самые функциональные и дорогостоящие модели позволяют регулировать температурный режим. В подобной ситуации накопленная энергия передается уже с определёнными параметрами, которые настраиваются вручную либо в автоматическом режиме.

Действие рекуператоров данного типа основывается на транспортировке тепла от выходящих воздушных потоков к холодным массам свежего приточного воздуха. Посредством прохождения между роторными пластинами воздух согревается, тогда как с обратной стороны уже поступают новые потоки свежего, но холодного воздуха, который таким образом нагревается от аккумулированного тепла. Тот объём исходящего и входящего воздуха, который будет обработан рекуператором, определяется в зависимости от его габаритов и силового потенциала. Принцип действия его предусматривает возможность взаимодействия вращающихся пластин со специальным подключённым к электросети приводом. Наличие последнего позволяет более тонко настраивать работу, определяя конкретный скоростной режим.

Обслуживание устройства

Поверхности ротора и самого корпуса требуют регулярной очистки. Пластины очищаются и при необходимости дополнительно обрабатываются антикоррозийными составами. Также следует регулярно проверять направленность вращения ротора, а в приводной системе – качество натяжения ремня. Поскольку рекуператор работает в тесной связке с другими функциональными компонентами вентиляции, то важно проверять и их состояние тоже. В частности, ревизии подвергается фильтр, воздуховодные каналы, пылеуловители, клапаны с датчиками и т. д. Если есть возможность, то роторный рекуператор будет не лишним изъять из места установки и полностью проверить на герметичность. Дело в том, что при наличии даже незначительных зазоров резко ухудшается качество поступающего воздуха.

В каких случаях применяется приточная вентиляция с подогревом воздуха

Приточная вентиляция отличается тем, что она берет воздух снаружи, в отличие от большинства систем кондиционирования. В итоге воздух не просто охлаждается или нагревается, но и обогащается кислородом. Приточная вентиляция с подогревом воздуха используется в тех помещениях, где нужен чистый и теплый воздух постоянно.

Она может отлично работать и в квартире, и в частном доме, и в производственном помещении. Специальная конструкция не позволяет смешиваться уже отработанному воздуху из помещения и свежему нагретому. Это одновременно и система очистки воздуха, и его обогрева. Приточный клапан в стену с подогревом чаще всего монтируют в квартирах и частных домах, где есть пластиковые окна, поскольку с ними естественная вентиляция невозможна.

Инструкция о том, как сделать рекуператор своими руками

Создать рекуператор воздуха своими руками для человека, умеющего ими правильно пользоваться, вполне посильная задача. Наиболее подходящим для этой цели специалисты называют пластинчатый рекуператор. Этот тип утилизатора наиболее распространен, особенно его самодельные модели. Недостатки конструкции, среди которых называют обмерзание теплообменника при низкой температуры воздуха на улице и пересечение труб воздуховодов, компенсируются дешевизной и простотой конструкции.

Чтобы смастерить рекуператор воздуха своими руками важны такие материалы, как:

1. металлический лист (оцинкованная жесть, кровельный лист, оцинкованное железо или любой другой листовой металл) площадью 3–4 м2;
2. пробка, деревянная рейка или текстолит;
3. металлический лист или аналогичный материал для создания корпуса;
4. пластиковые фланцы с наконечниками, соответствующие диаметру труб вентиляции;
5. герметик;
6. утеплитель;
7. силикон.

Создание рекуператора воздуха своими руками проходит в несколько шагов:

1. Листы металла нарезаются на пластины размером 20 х 30 см. Рекомендуется использовать не менее 3–4 м2 металла. Особое внимание уделяется нарезке. Пластины должны быть нарезаны практически идеально ровно, чего не добиться ножницами по металлу. Инженеры рекомендуют использовать ножовку по металлу или болгарку. Пластины укладывать одну на другую, обеспечивая зазор не менее 4 мм. Для этого проклеивать рамками из термоизоляционного материала (пробка, деревянная рейка, текстолит) по контуру пластин, обеспечивая отверстия для потока воздуха в соответствующем направлении, чередуя перекрестные потоки. По окончанию укладки пластин, все щели пройти герметиком нейтрального состава.
2. Корпус изготавливается из жести или другого листового металла. Он представляет собой короб подходящего размера, чтобы плотно вместился полученный блок из пластин. В стенках короба прорезать отверстия, в которые вставить заранее приготовленные пластиковые фланцы, соответствующие диаметру воздуховодных труб. Щели необходимо тщательно герметизировать, чтоб не допускать потерь эффективности устройства.
3. После высыхания герметика полученный блок из пластин разместить в корпусе.

1. Поверх полученного корпуса с уложенным блоком пластин рекомендуется уложить теплоизоляцию (пенопласт, стекловата). Всю полученную конструкцию можно дополнительно упаковать в деревянный ящик.

Рекомендуемая скорость потока воздуха составляет 1 м/с.

Согласно подсчетов специалистов при суммарной площади теплоотдающей поверхности в 3–4 м2 и производительности 150 м3/ч эффективность такого рекуператора должна составить от 50 до 60%.

Зимой при отрицательных температурах на улице существует вероятность обморожения пластинного блока утилизатора. Чтобы избежать блокировки работы рекуператора на длительный период рекомендуется предусмотреть байпас. Тогда, переключив на него входящий поток воздуха, система быстро оттает благодаря температуре выдуваемого теплого воздуха.

Для удобства определения обморожения системы можно предусмотреть датчик изменения давления. Однако, поможет и периодическая профилактика перекрыванием холодного воздуха и прогревом системы пластин.

Ввиду того, что в рекуператоре оседает конденсат, конструкцию рекомендуется оснастить шлангом для слива воды.

Описание процесса

Чтобы конструкция получилась правильной и надежной, необходимо придерживаться определенного алгоритма действий. Особых знаний не понадобится, но смекалку и сообразительность проявить придется:

1. Материал укладывается на ровную поверхность, разделяется режущим инструментом на квадратные пластины со сторонами 20−30 см. Таких заготовок понадобится несколько десятков. Идеально ровными пластины получаются при использовании электролобзика.
2. Затем подготавливаются деревянные рейки, пробковый материал. Их параметры в точности должны соответствовать сторонам нарезанных предварительно квадратов. Они наклеиваются на противоположные стороны заготовок, последняя остается пустой. Процесс приостанавливается до полного просыхания клея.

Собирая рекуператор самостоятельно, важно выполнять действия последовательно

На следующем этапе квадраты собираются в единую кассету. Каждый лист аккуратно укладывается под углом в 90° относительно предыдущего. Завершающий элемент рекуператора — неоклеенная пластина. Подготовленная функциональная установка закрепляется в каркасе при помощи строительного уголка. Имеющиеся отверстия, щели, обрабатываются герметиком, который предотвращает коррозийные процессы. Обязательно делаются крепления, фиксирующие фланцы на сторонах кассеты с пластинами. Нижняя часть оснащается дренажным проемом, через который выводится трубка с конденсатом. Корпусные стенки оснащаются направляющими, которые выполнены из прочных уголков. После этого подготовленная рабочая деталь помещается в коробку, соответствующую параметрам. Не стоит забывать про изоляционный материал, прокладываемый в рекуператоре. Он прочно крепится на внутренней стороне корпусных стенок конструкции. Предотвращение наледи в зимнее время обеспечивается за счет монтажа датчика давления. Он обычно монтируется в зоне, через которую поступает теплый воздушный поток. Завершающий этап — устройство готового к применению рекуператора в общую вентиляционную систему.

Существует огромный выбор охладительных систем, устанавливаемых в жилых, производственных объектах. Но для собственных нужд вполне реально изготовление рекуператора для теплообменника самостоятельно, сэкономив при этом денежные средства.