Что такое рекуперация тепла? Виды и назначение рекуператоров.

При работе вентиляционной системы из помещения выводится отработанный воздух, а также некоторое количество тепловой энергии. В холодную пору года это становится причиной растущих счетов за электричество. Снизить расходы на энергоресурсы, не нарушая при этом нормальный воздухообмен, дает возможность рекуперации тепла в вентиляционных установках. Она становится возможной благодаря использованию специальных теплообменных устройств. Их называют рекуператорами.

В вентиляционных установках, под рекуперацией понимают процесс передачи тепловой энергии от одного потока - другому. Например, в холодное время года это нагрев холодной воздушной массы, входящей в помещение с улицы, теплым выходящим воздухом; в теплое время года все ровно наоборот - теплый уличный воздух охлаждается за счет энергии более холодного воздуха в помещении. Для осуществления такой операции используются рекуператоры. Эти теплообменные устройства располагают вентилятором для прокачки направленных в разные стороны воздушных потоков, системой фильтров и теплообменным элементом. В них имеется современная автоматика, которая контролирует качество входящего воздуха и дает возможность эффективно управлять процессом.

В рекуператорах противоположные потоки воздуха не смешиваются между собой, так как размещаются в отдельных блоках. Утилизация тепла происходит исключительно через стенки теплообменного устройства.

Максимальный эффект от рекуперации отмечается в постройках и сооружениях, откуда воздух выводится принудительно. К ним относят здания из легких пеноблоков, сэндвич-панелей, газосиликатных плит и других новых стройматериалов с высоким теплоизоляционным потенциалом. В них естественная воздушная циркуляция очень слабая.

Сложности с циркуляцией воздуха отмечаются и в самых обычных бетонных, кирпичных строениях. В них сейчас устанавливаются современные пластиковые окна, которые обеспечивают высокий уровень шумо- и теплоизоляции. Такие конструкции буквально останавливают естественный воздухообмен, не дают свежим потокам проникнуть в здание.

Указанные проблемы решаются обустройством принудительной вентиляционной системы. Она отлично восстанавливает нормальный обмен воздуха, но существенно (до 50–60 %) увеличивает потери тепла. В этом случае обойтись без рекуператоров практически невозможно.

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла гарантирует значительное снижение счетов за потребленную электроэнергию. Рекуператоры нагревают входящий воздушный поток и позволяют сэкономить до 80 % электричества, расходуемого на отопление здания, жилого дома.

Коэффициент полезного действия рекуператоров варьируется в пределах 30–90 %. Отличный показатель КПД – более 70 %, допустимый – 40–60 %. Эффект от эксплуатации конкретной установки изменяется в зависимости от общего объема воздуха, геометрических размеров и объема помещения, вида устанавливаемого теплообменного оборудования. Даже при КПД в 30 % микроклимат в доме, общественном, торговом, производственном строении будет ощутимо более комфортным для человека. Да и расходы на электричество снизятся.

Современные рекуператоры характеризуются превосходным показателем электрозащиты и удобством управления (в том числе дистанционно с переносных гаджетов либо персонального компьютера). К недостаткам устройств относят:

• Шум при работе оборудования. Дорогие модели рекуператоров лишены этого недостатка. Они функционируют практически бесшумно.
• Явления обледенения и образования конденсата внутри устройства при неправильной его эксплуатации.
• Зависимость устройства от электричества.

Еще один минус рекуператоров – их относительно высокая стоимость. При этом затраты на покупку такого оборудования окупятся буквально за пару лет.

Стоимость рекуператоров, класс их энергопотребления, КПД вентиляционной системы зависят от конструкции теплообменников. Существует пять разновидностей описываемых нами устройств:

• с промежуточным теплоносителем;

• камерного типа;

• тепловые трубки;

• роторные;

• пластинчатые.

Рекуператоры с промежуточным носителем – так называемые гликолевые установки, имеют КПД около 50–55 %. Один их теплообменник монтируется в вытяжку, второй – в канал притока воздуха. Между ними циркулирует специальный состав. Такие рекуператоры часто используются в инфекционных отделениях, лабораториях, вредных производствах и т.д. То есть, устройства оптимальны для случаев, когда нельзя допустить смешивания воздушных потоков, при сильно загрязненном вредными либо токсичными примесями оттоке.

Камерные рекуператоры выпускаются в виде закрытого короба. В нем устанавливается движущаяся перегородка. Она делит короб на два отсека. Приточный воздух идет в один из них, отток направляется в другой. Теплые потоки нагревают стенки второго отсека. В нужный момент перегородка перемещается. Это приводит к изменению направления воздушного потока. Через определенный промежуток времени заслонка возвращается на свое место и весь описанный цикл повторяется.

Трубчатый рекуператор – конструкция из большого количества полых элементов из алюминия либо меди, в которые закачивается фреон или иное легкоиспаряющееся соединение. Такие теплообменники имеют КПД 50–65 %, компактные размеры, считаются простыми в применении. Но их работоспособность значительно снижается при разгерметизации конструкции, изменении формы трубок.

Эти три вида рекуператоров используются достаточно редко. Большей популярностью пользуются роторные и пластинчатые теплообменники. О них мы расскажем подробнее.

Роторные агрегаты, чья работа базируется на вращении обменника тепла, изготавливаются в форме цилиндра. В такой установке много прослоек гофрированного металла. При их взаимодействии с нагретым воздухом внутри рекуператора накапливается тепло. Впоследствии оно отдается входящему уличному воздуху.

Роторные устройства выпускаются в вертикальном или горизонтальном исполнении. По типу покрытия барабана их делят на несколько типов:

1. Энтальпийные. Используется сорбирующее гигроскопическое покрытие.

2. Конденсационные. Не имеют покрытия, не могут перемещать энергию из влаги воздуха.

3. С эпоксидным покрытием. Агрегаты для эксплуатации в условиях, когда в воздухе присутствуют химические пары, соль, соединения хлора.

4. Сорбционные. В качестве покрытия используется силикагель. Он хорошо впитывает влагу. Сорбционные рекуператоры демонстрируют высокий КПД.

5. С антибактериальным покрытием. Не дает размножаться бактериям и прочим микроорганизмам.

Эффективность функционирования роторных теплообменников регулируется. Их показатель полезного действия зависит от скорости вращения ротора. К несомненным достоинствам роторной конструкции относят:

• быстрое время окупаемости;

• экономный расход электричества;

• КПД на уровне 65–90 %.

Есть у устройства и недостатки. Оно имеет большие размеры и конструкцию со сложной механикой. Движущиеся узлы теплообменника ощутимо вибрируют и шумят, требуют частой замены и регулярного профессионального обслуживания. В большинстве случаев они устанавливаются на складах, в производственных цехах, торговых центрах и на промышленных объектах, в быту используются намного реже.

Пластинчатые рекуператоры изготавливаются в виде герметичной камеры с большим числом параллельных воздуховодов. Каналы разделены волнообразными пластинами с высокой теплопроводящей возможностью. Их делают из алюминия либо стали, пластика, целлюлозы.

Алюминиевые пластины демонстрируют недостаточную эффективность при работе рекуператора в зимний период. Устройства с ними рекомендованы для установки в бассейнах, банях, так как они достаточно ощутимо просушивают воздух. Целлюлозные пластины практически полностью исключают опасность обмерзания перегородок, обеспечивают внутри помещения требуемый показатель содержания влаги. Изделия из пластика дают хороший КПД. По цене они аналогичны конструкциям из алюминия.

60–70 пластин группируются в один блок и формируют перекрестно располагающиеся между собой каналы. За счет этого повышается турбулентность, которая делает процесс теплового обмена более эффективным. Воздушные противоположные потоки не перемешиваются в рекуператоре, хотя и пересекаются в нем. Теплообмен происходит благодаря нагреву и охлаждению пластин с двух сторон.

В пластинчатых устройствах нет подвижных и трущихся узлов, контакта воздушных масс. Такие рекуператоры характеризуются КПД до 70–75 %, легко настраиваются, быстро и просто устанавливаются. Они имеют компактные размеры и продаются по приемлемой цене.

В вытяжном канале пластинчатых теплообменников может образовываться конденсат, что приводит к появлению наледи. Это главный минус описываемых установок. Проблема решается перенаправлением входящего воздуха в обход теплового обменника и растапливанием наледи выходящим нагретым потоком. При этом КПД устройства снижается на 15–20 %.

Теплообменники с пластинами оптимальны для офисов, жилых домов и квартир. Их популярность среди бытовых пользователей в первую очередь обусловлена доступной стоимостью и большим выбором моделей от разных производителей подобных устройств.

Организовать рекуперативную систему на каком-либо объекте можно централизованно, смонтировав ПВУ – приточно-вытяжную принудительную установку, либо локально. Первый способ реализуется только при масштабной модернизации имеющейся вентиляции или на стадии строительства здания, дома.

ПВУ с интегрированным теплообменником подбирается так, чтобы ее производительности хватало на весь объем имеющегося в строении воздуха. Тогда она сможет обеспечить необходимый воздухообмен на любом объекте, даже на том, где все окна будут герметичными. Централизованные системы комплектуются:

• непосредственно рекуператором любого типа;

• обеспечивающими постоянную подачу свежего и отвод отработанного воздуха вентиляторами;

• задерживающими микрочастицы и пыль фильтрами;

• подогревающими входящий поток воздуха нагревателями.

Комплексные ПВУ исключают риск сквозняков. Они равномерно распределяют воздушные потоки. Их функционал может дополняться индикаторами влажности, регуляторами мощности, таймером отсрочки включения и другими полезными опциями, делающими взаимодействие человека с системой максимально удобным и комфортным.

Локальные системы устанавливаются через окна, врезаются в фасад сооружения. Они дополняют уже работающую вентиляционную систему, улучшают процессы циркуляции воздуха в доме, здании. Их блок управления монтируется на внутренней стене, приточный рукав обязательно защищается звукопоглощающим материалом.

Конструктивно децентрализованные вентсистемы состоят из пластинчатого компактного теплообменника типа Vakio, Marley и вентилятора. Небольшие по габаритам рекуператоры функционируют циклично на вытяжку и приток воздуха, гарантируя его качественную циркуляцию без участия вытяжной общедомовой вентиляции. Они устанавливаются в горизонтальном либо вертикальном положении, издают минимум шума при работе, очищают входящие потоки от загрязнений. Другие плюсы локальных систем:

• хорошая производительность – эффективный воздухообмен для комнат площадью до 30–35 квадратов;

• простой монтаж, не требующий установки громоздких воздуховодов;

• высокий КПД – до 96 % в зависимости от производителя и модели устройства;

• большой выбор и доступная цена.

На сегодняшний день на рынке представлено несколько типов рекуператоров тепла, все они имеют свои достоинства и недостатки. Наиболее популярные рекуператоры - роторные и пластинчатые - занимают большую нишу в вентиляционных системах для квартир, домов, офисов, промышленных помещений. Большой выбор различных модификаций и покрытий пластин рекуператоров позволяет выстроить энергоэффективную вентиляционную систему практически на любом объекте. Использование рекуператора в вентиляционной системе - оптимальное решение для повышения энергоэффективности на объекте. Окупаемость рекуператора лежит на горизонте нескольких лет.

Специалисты компании АирТех спроектируют систему вентиляции для вашего объекта исходя из ваших пожеланий и параметров помещений, произведут необходимые расчеты, подберут, смонтируют и произведут пуско-наладку оборудования. Инженеры АирТех регулярно проходят подтверждение квалификации, участвуют в тематических семинарах и конференциях, посещают выставки новинок. Заказав систему вентиляции в АирТех вы можете быть уверены, что получили наиболее современную и эффективную систему, которая прослужит вам долгие годы.