Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла: принцип действия, обзор достоинств и недостатков

Виды рекуперативных узлов

Существует несколько разновидностей применяемого в вентиляционной системе оборудования. Каждый из вариантов обладает достоинствами и недостатками, что необходимо учесть ещё тогда, когда только проектируется принудительная вентиляция с рекуперацией. Различают:

Пластинчатый механизм рекуператора. Он может быть выполнен на базе металлических или пластиковых пластин. Наряду с довольно высокой производительностью (КПД составляет 75%) такое устройство подвержено обледенению из-за образования конденсата. Плюсом является отсутствие подвижных элементов конструкции, что увеличивает продолжительность срока службы устройства. Также существует пластинчатый тип рекуперативного узла с влагопроницаемыми элементами, что исключает возможность выпадения конденсата. Особенностью пластинчатой конструкции является отсутствие вероятности смешивания двух потоков воздуха.

Системы вентиляции с рекуперацией тепла могут функционировать на базе роторного механизма. При этом теплообмен между воздушными потоками происходит благодаря работе ротора. Производительность такой конструкции увеличивается до 85%, однако есть вероятность смешивания воздуха, что может привносить обратно в помещение запахи, которые удаляются за его пределы

К преимуществам можно отнести возможность дополнительно осушать воздушную среду, что позволяет задействовать оборудование такого типа в помещениях специального назначения с повышенным уровнем важности, например, в бассейнах. Камерный механизм рекуператора представляет собой камеру, которая оснащена подвижной заслонкой, что позволяет запахам и загрязнениям проникать обратно в помещение. Однако данный вид конструкции весьма производителен (КПД достигает 80%). Рекуперативный узел с промежуточным теплоносителем

В этом случае теплообмен происходит не напрямую между двумя потоками воздуха, а через специальную жидкость (водно-гликолевый раствор) или простую воду. Однако система на основе такого узла имеет низкую производительность (КПД ниже 50%). Применяется рекуператор с промежуточным теплоносителем практически всегда для организации вентиляции на производстве. Рекуперативный узел на базе тепловых трубок. Работает такой механизм с использованием фреона, который имеет свойство остывать, что приводит к образованию конденсата. Производительность такой системы находится на среднем уровне, плюсом же является отсутствие возможности проникновения запахов и загрязнений обратно в помещение. Вентиляция в квартире с рекуперацией будет весьма эффективна из-за того, что приходится обслуживать сравнительно небольшую площадь. Чтобы иметь возможность эксплуатировать такое оборудование без негативных последствий для него, необходимо подобрать модель на базе рекуперативного узла, который исключает вероятность выпадения конденсата. В местах с довольно мягким климатом, где температура воздуха на улице не достигает критических отметок, допускается использование практически любых видов рекуператоров.

Как установить?

Типовая схема монтажа рекуператора подразумевает расстояние как минимум 0,15 м от потолка. Поднимать устройство выше не рекомендуется, а вот поставить его главный внутренний блок у самого пола вполне допустимо. Процесс работы состоит из таких этапов:

• сверление отверстия;

• крепление необходимого блока;

• герметизация свободного пространства;

• прикрепление решеток;

• подключение электропроводки;

• тестирование работоспособности устройства и коммуникаций вокруг него.

Монтируя рекуперационную установку в стену, надо делать отверстие со скосом 3 градуса кнаружи. Патрубок извне ставят, делая выступ от внешней плоскости на 1,5 см. Для заполнения промежутка используют пену или специальный уплотняющий состав

Важно: ставить рекуператор можно только при отключенном электропитании. Воздушные фильтры рекомендуется ставить с обеих сторон воздушной магистрали

Лучше определять его «с запасом» 15-20%, отталкиваясь от метеорологических данных. При установке сразу следует думать об удобстве отладки и сервисных работ. Легко доступны должны быть как сами блоки рекуператора, так и вентили, другие управляющие элементы и воздуховоды. Если это не учтено, иногда приходится проводить обслуживание с помощью промышленных альпинистов.

Не следует чрезмерно сближать входной и выходной каналы. Максимально упростить обслуживание помогает монтаж устройства около окон или хотя бы там, где удобно поставить лестницу. Чтобы компенсировать частично ветровое давление, необходимо отказаться от монтажа вентиляционной техники на внутренних углах построек. Нельзя выставлять рекуператор около наружного блока кондиционера. Диаметр отверстия подбирают с учетом материала стены.

Для алмазного бурения придется использовать аппараты с гидросъемным кольцом и высококлассным строительным пылесосом. Непременно стоит уточнять перед работой все внутренние коммуникации. Полезно также учитывать несущую способность стены. Вентиляционный канал прикрывают козырьком, который задержит пыль, осадки, насекомых и мелких пернатых. Подключение рекуператора к скрытой проводке или к стандартной розетке на 220 В зависит только от личного удобства.

Придется использовать пружинные клапаны с электрическими приводами на отводных воздуховодах. Получать уличный воздух удобно через канал, проделанный во фронтоне. Длина линии может составлять 6 м, делать более длинную магистраль непрактично.

Фильтры советуют монтировать как можно ближе к самой установке. Целесообразно делать проход в северном фронтоне, чтобы в жару меньше поступало знойного воздуха. Но полезно учитывать и розу ветров — со стороны господствующего ветра будет больше задувать пыли. Воздуховод делают под уклоном, если планируется периодически останавливать аппарат, для непрерывно работающих рекуператоров правильнее использовать прямой канал.

Вентиляторы ставят на выход из приточной трубы и на выход из вытяжки. Если аппарат рассчитан на эксплуатацию при плюсовой температуре, поставить его на холодном чердаке все равно можно. Придется только создать вентилирующую камеру с полноценным удержанием тепла. Рассчитывать на один только греющий кабель по корпусу не стоит. Обязательно утепляют воздуховоды по всей длине.

О плюсах и минусах рекупертора смотрите далее.

Особенности и основные преимущества

При рассмотрении технологии воздухообмена и характеристик вентиляционных установок можно выделить следующие достоинства:

• при заборе отработанных воздушных потоков из помещения устраняются вредоносные микробы и бактерии;
• тепловые потери снижаются примерно на 50%, что в целом сказывается на стоимости обслуживания системы отопления;
• широкая сфера использования, приточная вентиляция с рекуперацией тела применяется в бытовых, коммерческих и промышленных направлениях;
• не возникает проблем при монтаже, а простая конструкция обеспечивает длительный срок эксплуатации;
• в помещение поставляется без примесей, чистый и прогретый воздух;
• предотвращается образование конденсата на окнах и других поверхностях;
• установки энергонезависимы и просты в обслуживании, главное, ежегодно требуется менять фильтрующие элементы;
• на некоторых моделях можно регулировать влажность в помещении и температуру поставляемого воздуха.

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

Пластинчатый рекуператор

Выше мы поговорили о роторном варианте. Рассмотрели его положительные и отрицательные стороны. Следующим в этой серии является пластинчатый рекуператор. В чем же его основное отличие от роторного?

Принципы таких устройств схожи и заключаются в пересечении приточного и вытяжного воздуха. Различие заключается в том, что в пластинчатом устройстве воздух разделяется на потоки при помощи металлических пластин.

Положительные характеристики такого рекуператора можно представить в следующем виде:

Высокая эффективность.

Простота устройства. Нет подвижных и вращающихся элементов, которые могут выйти их строя, а соответственно нет необходимости в обслуживании и ремонте.

Не потребляет электроэнергию, а, соответственно, позволяет экономить средства на обслуживание.

При всех положительных сторонах есть и отрицательные. К ним можно отнести:

В зимний период основной проблемой таких устройств является обмерзание теплообменника. Для возобновления работы в этом случае следует либо отключать приточный вентилятор, либо использовать специальный клапан (байпасный).

Отсутствие в данных приборах возврата влаги в отличие от роторных.

Мы рассмотрели основные характеристики каждого из выше рассматриваемых приборов. Определили их положительные и отрицательные стороны. Выбор за вами!

Что это такое?

Само слово «рекуперация» в переводе с латыни значит «обратное получение» или «возмещение». Предполагается, что мы что-то теряем, но благодаря продуманной схеме инженерного оборудования или развитым технологиям повторной переработки получаем возможность еще раз использовать то, что можно было считать уже утерянным. Говоря простыми словами, рекуперация – это повторное использование чего-либо.

В настоящее время с примерами рекуперации можно столкнуться в различных отраслях человеческой деятельности – они могут касаться как неких материальных ценностей, так и энергии всех видов. Благодаря рекуперации товары и услуги становятся дешевле в производстве, а следовательно, и на рынке, кроме того, снижается нагрузка на Землю в целом, а иногда – и на некоторые инженерные сооружения. На самом деле понятие рекуперации весьма обширное и при этом очень простое, но без конкретных примеров человеку, впервые столкнувшемуся с этим явлением, может быть сложно охватить его целиком. Чтобы исправить эту ситуацию, пройдемся вкратце по разным видам рекуперации.

Знакомство с оборудованием

Незнакомое слово «рекуператор» происходит от латинского «recuperatio», которое означает «возвращение». В нашем случае это часть тепла зимой или прохлады летом. Роторный рекуператор, как и его пластинчатый «коллега», совершает теплообмен: передает тепло от выходящего отработанного воздуха приточному холодному. Или, наоборот, забирает часть тепла от входящего, смешивая его с комфортными прохладными исходящими массами. Результат его рекуперативной зимней «деятельности» — снижение затрат на электроэнергию, тратящуюся на отопление помещений.

Устройство

Все приборы отличаются конструктивно, призваны выполнять свои задачи, которые в большей степени отличаются масштабами. Если сравнивать два популярных вида устройств — роторный и пластинчатый рекуператор, то последний предназначается для небольших помещений. Первый, герой этой статьи, способен справиться с более серьезной задачей — сделать комфортным помещение достаточно большой площади.

Рассматриваемый теплообменник состоит из стального оцинкованного (алюминиевого для небольших моделей) корпуса, ременного привода и ротора. Основа прибора — барабан, вращающийся с помощью двигателя. Этот цилиндр сделан из двух видов алюминиевой фольги: гладкой и гофрированной (60-120 мкм). Они намотаны друг на друга. В состав роторной конструкции входят осевые подшипники, датчик для контроля вращения ротора, а также уплотнительная лента, изолирующая воздушные потоки.

Внутри барабана располагаются каналы — коаксиальные и треугольные. Его устанавливают перпендикулярно движению воздушных масс. Исходящий воздух оставляет тепло в том секторе ротора, через который проходит. Вращаясь, прибор передает тепловую энергию приточным массам, а сам нагретый сектор охлаждается.

Характеристики

КПД роторных рекуператоров — 70-85% (87%). Помимо сохранения тепла устройства выполняют еще одну работу: они передают влагу. Для помещений, где постоянно повышен (или понижен) уровень влажности, такое дополнительное оборудование — наилучший вариант.

Полностью изолировать исходящие и входящие потоки друг от друга невозможно технически. Но такую задачу не ставят, потому что смешивается всего около 5%, либо цифра эта немногим больше. Есть возможность изменять скорость вращения теплообменника: для регулировки продуктивности используют преобразователи частоты.

Роторные конструкции более эффективны, чем их пластинчатые соперники, но из-за сложности конструкции и более высокого КПД стоят они совсем недешево. Однако оборудование, благодаря высокой эффективности, окупается за 1-2 года. Его устанавливают в качестве дополнительного элемента вентиляционной системы в помещениях средней площади: в гаражи, офисы, частные дома, на небольших складах.

Системы приточного типа с рекуперацией

Приточная установка с рекуперацией тепла начинает пользоваться все большим спросом среди частных домовладельцев. И ее достоинства, особенно в холодный период года, очень высоки.

Как известно, обеспечить жилое помещение необходимой вентиляцией можно многими способами. Это и естественная циркуляция воздуха, которая в основном осуществляется за счет проветривания комнат. Но согласитесь, что использовать такой способ зимой просто невозможно, поскольку все тепло быстро покинет жилые помещения.

Если же в доме, в котором циркуляция воздуха выполняется только естественным путем нет более эффективной системы, то получается, что в холода комнаты не получают нужного объема свежего воздуха и кислорода соответственно что в дальнейшем негативно сказывается на самочувствии всех членов семьи.

И вот здесь самым оптимальным вариантом будет рекуперация тепла в системах вентиляции. В идеальном варианте желательно приобретать установку, которая могла бы обеспечить и рекуперацию влажности.

Рекуператор – тепловые трубы

Такой рекуператор представляет собой замкнутую систему трубопроводов, закачанных хладагентом, который в результате нагревания вытяжным воздухом испаряется, а при контакте с холодным приточным воздухом вновь конденсируется и принимает жидкое агрегатное состояние. Показатель эффективности находится в пределах 50–70 %.

Рекуператор воздуха, применяемый в системе вентиляции, позволяет добиться значительного снижения нагрузки на отопительную систему. Однако даже применение рекуператора требует обычно использования дополнительных секций в системе вентиляции. Для подогрева приточного воздуха применяются электрические нагревательные элементы или жидкостные калориферы, а для охлаждения приточного воздуха до заданной температуры — центральные кондиционеры или чиллеры.

Применение классических типов рекуператоров в системах вентиляции даёт возможность вторично использовать от 45 % тепла вытяжного воздуха.

Однако развитие систем рекуперации не стоит на месте, и способы и эффективность утилизации тепла вытяжного воздуха для сохранения его внутри обслуживаемых помещений постоянно совершенствуются. Результатом такого развития является, например, система с термодинамической рекуперацией тепла (тепловой насос вида «воздух-воздух» используется совместно с пластинчатым или роторным рекуператором), которая использует контур теплового преобразователя с прямым расширением, размещаемый в виде фреоновых теплообменников в вытяжном и приточном канале приточно-вытяжной установки после классического пластинчатого (или роторного) рекуператора. Такая система, после теплообмена непосредственно в рекуператоре, позволяет получить с вытяжного воздуха ещё какое-то количество тепла для передачи приточному, доводя общий показатель эффективности до 95–100 %. Таким образом, удаётся добиться максимально комфортной, то есть заданной температуры приточного воздуха почти без расхода энергоресурсов.

Ещё одно неоспоримое преимущество термодинамической или активной рекуперации состоит в том, что исключается потребность в дополнительных секциях нагрева и охлаждения.

В настоящее время уже разработаны и производятся установки, сочетающие в себе устройства приточной и вытяжной вентиляции, рекуператор воздуха и тепловой насос вида «воздух–воздух» для активной рекуперации. Данные приточно-вытяжные рекуперативные установки являются отличным универсальным решением для организации системы вентиляции в современных зданиях и сооружениях.

Весь модельный ряд приточно-вытяжных установок (ПВУ) с рекуперацией тепла по своим характеристикам оптимально подходит для реализации проектов приточно-вытяжных вентиляционных систем любых зданий и помещений бытового, служебного или промышленного назначения за счёт использования технологии «активной» рекуперации тепла (встроенная секция охлаждения или нагрева тепловым насосом вида «воздухвоздух»). Значительный эффект энергосбережения демонстрируют промышленные версии рассматриваемых установок.

При этом чем больше производственные мощности или выше требования к воздухообмену, тем значительнее экономия. Достаточно сказать, что по нормам воздухообмена в ряде промышленных производств (металлургия, химическое производство, кузнечные цеха) и в аспирационных системах требуется пятиили даже десятикратный обмен воздуха ежечасно. Проекты промышленной вентиляции с использованием данных ПВУ достаточно быстро окупаются.

В бытовых приточно-вытяжных установках используются ЕС-кулеры, которые, имея увеличенное давление воздуха и перекачиваемый объём, потребляют до четверти меньше электрической энергии по сравнению с идентичными асинхронными электродвигателями.

Промышленная линейка установок для регулирования производительности комплектуется частотными преобразователями.

Также опционально модели можно дооснастить инверторами и дополнительными теплообменниками, идеально приспособив установку к требованиям конкретного проекта.

Виды

Пластинчатый

Такой вид теплообменника наиболее дешев. Однако это не мешает инженерам добиваться исключительной практичности. Самые выгодные конструкции рекуператоров пластинчатого типа изготавливают из алюминия. Зато пластиковые изделия, несмотря на несколько более высокую цену, позволяют обеспечить более эффективную вентиляцию. Потенциально наиболее эффективными были бы целлюлозные рекуператоры, но все портит их слабая устойчивость к увлажнению.

Роторный

Любой пластинчатый теплообменник, даже самый лучший, может обмерзать зимой. И ничего с этим сделать нельзя — таков основной принцип работы. А вот в роторной системе внутри располагаются пластины, которые перемещаются вместе с воздушным потоком. Влияя на темп движения ротора, можно тем самым повышать общую производительность. Проблема в том, что придется периодически менять фильтры, а это повышает стоимость владения в несколько раз по сравнению с другими типами.

Крышный

Такие устройства лучше всего подойдут для хозяйственного помещения. Их часто можно увидеть в гаражах, ангарах, на складах.

Однако высока будет и ее стоимость, что сильно омрачает перспективы домашнего применения.

Гликолевый

Такой вариант рекуперации позволяет объединить вытяжной и засасывающий контуры

Что немаловажно, получится подключить разные каналы даже на определенном расстоянии друг от друга. Перемещение тепловой энергии производится с помощью специального теплоносителя (гликолевой жидкости)

Чистый гликоль используется редко, серийные модели обычно содержат водно-гликолевую смесь. Теплообменники надо монтировать в противоточном ходе по отношению к воздушной струе.

Подключение прямым способом практикуют только дилетанты. Это сразу понижает эффективность всей системы. Для отвода конденсата в холодный сезон применяют специальные емкости. Они дополняются так называемыми каплеуловителями. Избежать засорения воздуха, поступающего почти напрямую извне, поможет грубый воздушный фильтр.

Элементы пластинчатого рекуператора

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

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.

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.

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.

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.

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%.