Что это — рекуперация?
При обычной организации вентиляционной системы, отработанные воздушные массы выводят из помещения и тепло. При рекуперации оно возвращается с потоком свежего воздуха. Подобные установки эффективны в крупных промышленных зданиях. Они позволяют снизить расходы на электроэнергию, которая идет на подогрев приточного воздуха в холодное время года. Причем даже для частных домов подобная вентиляционная система с рекуператором также актуальна.
Вентиляционная система с применением рекуперации
Основные типы, плюсы и минусы
Деятельность установки направлена на:
— быстрое удаление воздушных масс с большим количеством углекислого газа;
— обеспечение необходимого объема свежего воздуха в помещении;
— устранение влажности и неприятных запахов;
— экономию тепла;
— очищение воздуха от примесей, пыли, вредных микроорганизмов.
Виды теплообменников, их особенности
От типа конструкции рекуператора зависит: на сколько эффективно работает система; к какому классу энергопотребления относится; стоимость полного комплекта оборудования. В настоящее время существует пять типов подобных теплообменников. Рассмотрим каждый из них подробнее.
Пластинчатый рекуператор – это самая простая конструкция. Функционирует на основе герметичной камеры, где расположено много параллельных воздуховодов. Меду собой они разделяются перегородками-пластинами (60-70 штук), которые выполняются из алюминиевых или стальных сплавов. Данные пластины изогнутой волнообразной формы. Их располагают в одном блоке таким образом, чтобы создать турбулентность и улучшить тем самым теплообмен. Получается, что исходящий и входящий потоки движутся параллельно и обмениваются теплом через нагрев и охлаждение пластинок.
Достоинства теплообменника: прост в установке, не допускает смешения поступающих и выводимых воздушных потоков; недорогой и компактный; износостойкость; эффективность может достигать 70%.
Недостатки: возможное обледенение зимой вытяжного канала из-за образующегося конденсата.
Для устранения подобного явления стоит перенаправить входящую струю минуя теплообменник. При этом выходящий воздух будет растапливать лед. Но в этом случае не будет экономии энергии, так как придется применять для подогрева входящих потоков калорифера. Чтобы этого избежать, стоит: подогревать поступающий поток до температуры исключающей появление наледи; применение рекуператора с пластинами из гигроскопической целлюлозы.
Выбирая перекрестный тип, учитываются характеристики пластин. Они напрямую связаны с материалом изготовления:
— Из алюминиевой фольги — доступны, но могут обледенеть в холодное время года. Также способствуют повышению сухости воздуха. Чаще всего применимы в банях и бассейнах.
— Из пластика – доступная цена, повышение эффективности по сравнению с алюминиевыми.
— Из целлюлозы – не обмерзают и поддерживают комфортную влажность воздуха.
Роторный рекуператор – позволяет добиться высокой эффективности. Это цилиндр (барабан), внутри которого расположены прослойки гофрированного металла. При вращении цилиндра, в него по очереди попадает то теплый, то холодный потоки. Получается, что одна сторона подогревается вытяжными воздушными массами. Затем повернувшись, на этот участок попадает входящий извне поток воздуха и согревается. Эффективность его работы регулируется. Такие системы чаще всего применимы на крупных промышленных предприятиях.
Достоинства: возможно до 90% возврата тепла в помещение; экономия электроэнергии; частичное увлажнение воздуха; окупаемость в течение 4 лет.
Недостатки: смешение потоков – до 8% отработанного воздуха возвращается в помещение; не устраняется запах; движение конструкции приводит к износу и требует регулярного обслуживания и замены деталей; движение барабана вызывает шум в системе вентиляции; цена выше, чем у пластинчатых; большие габариты, требующие отдельной венткамеры.
Чтобы устранить возможность поступления отработанного воздуха обратно, можно дополнить рекуператор промежуточным сектором, где будет осуществляться дополнительная его продувка свежим воздухом, поступающим назад в вытяжной канал. Но при этом снижается КПД.
Связанные теплообменники – гликолевая модель: самая гибкая система теплообмена. Эта установка с применением промежуточного теплоносителя. Основа работы – два теплообменника, врезаемые в канал поступления и канал вывода воздушных потоков. Кроме того, необходима установка циркуляционного насоса, расширительного бака, воздушного клапана, контроллера, температурного датчика, предохранительного клапана, индикатора давления. Теплообменник – это замкнутая трубка, где постоянно циркулирует вода или водно-гликолевый раствор. Эффективность системы регулируется скоростью циркуляции раствора. Подобная конструкция не допускает смешивания потоков. Применяется на производстве, где недопустимо смешивание поступающих и выводимых потоков: при выделении токсичных веществ, газов. КПД до 55%.
Достоинства: возможность регулировки эффективности путем ускорения или замедления насоса; можно расположить воздуховоды на расстоянии до 800 м друг от друга (исключает взаимодействие потоков); возможно вертикальное или горизонтальное расположение; применение антифриза допускает эксплуатацию даже при обмерзании теплообменника; окупаемость 2 года; возможно применение одной вытяжки и нескольких приточных каналов или наоборот.
Недостатки: если в трубке вода, то при обмерзании теплообменника потребуется его разморозка; стоимость всей системы довольно высокая; необходимо регулярно осуществлять техобслуживание.
Камерный узел – универсальный. Этот теплообменник представлен закрытым коробом, который внутри разделен движущейся заслонкой. Именно ее положение и является основой работы. Выведение теплого воздуха идет вдоль одной стенки короба, нагревая его. Затем заслонка смещается так, что приточный поток начинает двигаться по нагретому участку, а вторая половина в это время подогревается вытяжными массами. Затем заслонка опять перемещается в прежнее положение. Подобная система оптимальна для применения в регионах, где пониженные температуры в течение года преобладают. КПД до 90%.
Достоинства: при правильной теплоизоляции помещения минимальные расходы на отопление; легок в монтаже; поддерживает комфортную влажность воздуха; не обмерзает.
Недостатки: регулярное техобслуживание; смешение воздушных потоков, сохранение запахов и примесей в поступающем воздухе.
Чтобы устранить попадание примесей обратно в помещение, устанавливают фильтры. Но при этом эффективность снижается.
Тепловые трубки – система закрытого типа. Рекуператор представляет собой большое количество трубок из меди и алюминия, которые содержат внутри фреон. Принцип работы заключается в изменении физического состояния фреона (жидкий, газообразный) при нагреве и остывании. Термотрубка расположена в вертикальном положении. Низом она уходит в вытяжной воздуховод. А верхняя часть в канале поступления воздуха с улицы. При выводе из помещения воздушных масс, они прогревают конец теплообменника и фреон начинает испаряться. Попав в холодную часть с приточным потоком, он отдает тепло и конденсируется, опять попадая вниз. Процесс бесконечен. Подобные системы применимы в частных домах, офисных зданиях, небольших производствах. КПД до 65%.
Достоинства: не создает шума; неприхотлив в обслуживании; малый вес и небольшой размер; энергонезависим; потоки воздуха не смешиваются.
Недостатки: наиболее эффективен при небольшом перепаде температур; непрочность трубок может привести к разгерметизации системы.
Как рассчитать эффективность рекуператора?
Для ориентирования в показателях теплообменника можно рассчитать примерную эффективность системы с рекуператором. Для этого применяют формулу:
Tпp = (tвн – tул)*КПД + tул (Tпp – температура выходящего из рекуператора воздуха; tвн – температура в комнате; tул – температура снаружи)
В расчетах применяют значение эффективности, указанное в паспорте системы. Например, в мороз -25°С и температуре в помещении +19°С, при КПД 80% (0,8) мы получим температуру воздуха при выходе из теплообменника равную 10,2°С. Но на деле стоит учесть еще и потери температуры. Тогда в итоге вы получаете +8°С.
Важно: указанный в документации КПД среднестатистический показатель. В итоге он будет меняться в зависимости от влажности воздуха, типа используемых кастет, перепада температур внутри и снаружи.
Если монтаж рекуператора выполнен с ошибками, то его эффективность падает.
Возможные проблемы применения
При эксплуатации подобного оборудования практически нет нерешаемых проблем. Какие-то недочеты исправляет поставщик оборудования, а остальные в состоянии решить собственник. К основным загвоздкам работы рекуператоров относят:
— Образовывающийся конденсат: он способствует образованию наледи на теплообменнике, купировать которую не получится, не допустив потери КПД;
— Энергозависимость: большинство вентиляций с рекуператорами работают с затратой энергии. Поэтому их эффективность напрямую зависит от соотношения сберегаемой на подогреве воздуха энергии и затрачиваемой на функционирование оборудования;
— Окупаемость: важный фактор, так как большинство систем стоят немало, при этом требуют для работы энергозатрат. Если при расчетах выходит, что все расходы окупятся не раньше, чем за 10 лет – оно того не стоит. Так как к этому времени в большинстве устройств подойдет срок замены основных модулей;
— возможный конденсат в системе вентиляции может привести к образованию плесени и поступлению грибков в подаваемый воздух.
Поэтому, выбирая оптимальный теплообменник, стоит рассмотреть все плюсы и минусы.
