Рекуператор в системах вентиляции

Роторные рекуператоры воздуха являются регенеративными теплообменниками, использующимися в приточно-вытяжных вентиляционных системах. Основное предназначение таких устройств – экономия затрат энергии на поддержание оптимального микроклимата в помещении.

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.

Как правильно выбрать рекуператор

Прибор, изготовленный на основании инновационного технического решения, набирает популярность среди той части населения, которая заботится о качестве воздуха в своём доме, офисе или в помещении коммерческого типа.

Какие рекуператоры бывают

Одно из основных различий по конструкции агрегатов – это направление воздушных потоков.

  • Противоточные

Направления воздушных потоков двигаются навстречу друг другу.

  • Перекрёстные

Воздушные массы имею в перпендикулярно-направленное движение.

  • Прямоточные

Оба потока следуют параллельно, в одном направлении.

Рекуператоры роторного и пластинчатого типа более популярны для бытовых условий.

Критерии выбора

Так как рекуперация означает максимальный поток воздуха, то и первоначальные, основополагающие характеристики агрегата связаны с данной характеристикой.

  • Вид теплообменника

Высокой теплоотдачей отличается медный тип, для него характерны долгий срок эксплуатации, здоровый микроклимат в доме, офисе, антибактериальный эффект.

Керамический тип является антикоррозийным и имеет высокие теплообменные характеристики.

Читайте также:  Вентиляция в частном доме – схема и монтаж

Энтальпийный из бумаги, целлюлозной основы служит лучшим регулятором влажности и тепла.

  • Избирательность функций

Речь идёт о выборочном включении притока или вытяжки, регулировании скорости.

  • Количество датчиков

Доступное управление множеством функций агрегата обеспечивает настройку оптимального режима работы и получения желаемого микроклимата в помещении.

Виды датчиков:

  1. состояние фильтра по уровню загрязнения;
  2. параметры влажности в нутрии помещения и за его пределами;
  3. показатели температур внутренней и внешней;
  4. уровень содержания в воздухе углекислого газа;
  5. насыщение воздуха летучими органическими соединениями VOC, коэффициент зависит от плотности табачного дыма, кухонных переработанных продуктов жарения, испарений вредных веществ;
  6. показатель давления.
  • Анти сквозняковый барьер

В жарких климатах и душной атмосфере в летние сезоны особенно важен момент качественного проветривания без сквозняков. Обратный клапан в конструкции играет ключевую роль.

  • Автоматические настройки

Возможность составления и установки на заданную программу режима работы установки. Функция высвобождает массу времени за счет освобождения от ручных настроек.

  • КПД по нагреву

При низких внешних температурах происходит нагревание входящего воздушного потока, при наличии подобной функции исключаются потери тепла.

  • Шумовой эффект

Время работы в течение суток рекуператоров весьма продолжительное, поэтому при воспроизведении сильных шумовых составляющих испортит настроение любому пользователю. Важна функция установки ночного режима.

  • Дистанционное управление

Число бытовой техники, управляемой на расстоянии растёт. Это удобно и экономит время. Наличие пульта или приложения в смартфоне – дополнительный важный критерий выбора.

  • Установка и габариты

В зависимости от интерьера и внутренних особенностей помещений может стать приоритетной горизонтальная или вертикальная установка, а также размеры прибора. Следует уточнять данный параметр при покупке. Вероятность привлечения высотников для наружной установки должна быть оговорена заранее.

В местах с большой разницей температур в помещениях и внешней средой может возникнуть проблема дополнение конструкцией для отведения конденсата.

  • Производительность

Расход воздушного потока в режиме вытяжки или притока измеряется в кубометрах/час.

Минимальный параметр может составлять 30 м³/ч. Важным моментом является преобладание объёма подаваемого воздушного потока над вытяжной массой.

  • ЕС вентилятор

Коммутируемый вентилятор производится по интеллектуальной технологии, в основе управления которой используется интегральная электронная система. Задача заключается в отслеживании нагрузки и поддержание ее показателей на оптимальной отметке. В результате, на выходе получается максимальная эффективность использования энергии. Главное преимущество ЕС систем – это низкое энергопотребление, доступное и лёгкое управление.

  • Цена

Разбег цен рекуператоров значителен. Стоимость зависит от наличия или отсутствия практически от всех вышеперечисленных характеристик. К этому списку необходимо добавить и страну производителя.

Приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуперацией тепла

Производители рекуператоров нашли решение этой серьезной проблемы. Благодаря изобретению новой технологии, влага, что оседает на стенках теплообменника со стороны выходящего воздуха, начинает впитываться в них и переходить на сторону приточного воздуха — увлажняя его. Таким образом, практически вся влага, находящаяся в удаляемом воздухе, попадает обратно в помещение. За счет чего возможен этот процесс? Такого эффекта инженеры добились, создав кассеты из гигроскопичной целлюлозы. Кроме того, многие приточно-вытяжные установки с рекуперацией тепла из гигроскопичной целлюлозы не имеют байпасов и не подключаются к дренажной системе с ванной и водопроводом. Всю влагу утилизируют потоки воздуха, и она остается, практически полностью в помещении. Итак, используя в рекуператоре теплообменник из целлюлозы больше не нужно использовать байпас и направлять воздух в обход пластинам рекуператора.

В итоге эффективность рекуператора удалось поднять до 90%! А это означает, что приточный воздух с улицы будет на 90% нагреваться за счет выходящего воздуха. При этом рекуператоры без проблем могут работать даже на морозе, до -30 градусов Цельсия. Такие установки отлично подходят для жилых помещений, квартир, загородных домов и коттеджей, сохраняя и поддерживая необходимую влажность и воздухообмен зимой и летом, они создают и поддерживают необходимый микроклимат в помещении круглый год, экономя при этом не малые деньги. Однако следует помнить, что рекуператоры с целлюлозными теплообменниками как и все остальные, способны обмерзать, что со временем может привести к выходу из строя теплообменной кассеты. Для того, чтобы полностью исключить возможность обмерзания, необходимо устанавливать защиту от обмерзания. Так же при всех своих положительных качествах рекуператоры с бумажным теплообменником, нельзя использовать для помещений с повышенным содержанием влаги, в частности, для вентиляции бассейна. Для влажных помещений, в том числе и для бассейнов необходимо использовать приточно-вытяжные вентиляционные установки с пластинчатым рекуператором из алюминия.

Виды рекуператоров воздуха и чем они отличаются друг от друга

Разновидностей рекуператоров не так уж много. Можно выделить всего четыре основных вида, которые получили наибольшее распространение.

  1. Пластинчатые рекуператоры воздуха. Это самый распространенный тип подобных устройств, являющийся одновременно дешевым и эффективным. Их КПД составляет от 40 до 65%. Устроены такие агрегаты достаточно просто и в своей конструкции не имеют никаких трущихся подвижных частей. А это в первую очередь надежность – они практически не ломаются. Кроме того, комнатные рекуператоры воздуха пластинчатого типа не потребляют никакой энергии – они работают без ее использования. К недостаткам пластинчатых устройств можно отнести его обмерзание в зимний период года и невозможность осуществления влагообмена.
  2. Роторные рекуператоры воздуха. Этот тип рекуператора для своей работы требует наличия электрической энергии – его электроника, в зависимости от перепада температур снаружи и внутри помещения, подбирает оптимальное количество оборотов ротора, благодаря чему не происходит обледенения этого устройства зимой. Принцип его работы основан на вращении теплообменника, по которому проходит уличный воздух в потоке исходящего теплого воздуха. Именно благодаря такому вращению КПД роторных рекуператоров может достигать 87%. Кроме того, это устройство позволяет частично возвращать влагу назад в помещение, не пересушивая воздух. И еще, регулируя скорость вращения теплообменника, можно изменять скорость теплоотдачи.
  3. Рециркуляционный водяной рекуператор. У этого устройства КПД практически такое же, как и у пластинчатого рекуператора (50-65%), только в отличие от последнего, он имеет сложную конструкцию, в которой роль посредника для передачи тепла выполняет жидкость (вода или антифриз). Конструктивно эта система имеет некоторое сходство с отоплением. Роль котла в нем играет теплообменник, установленный на вытяжном канале вентиляции, а вместо батареи имеется теплообменник, который установлен на канале всасывания уличного воздуха. В первом вода нагревается, а во втором отдает свое тепло. Единственным преимуществом рециркуляционного водяного рекуператора является возможность установки его отдельных частей в разных местах. К влагообмену эти устройства не приспособлены, а без электроэнергии обходиться не могут, таков уж принцип работы искусственной циркуляции теплоносителя.
  4. Крышный рекуператор воздуха – для квартиры или дома не подойдет. Это промышленные установки, используемые в системах вентиляции магазинов, цехов и других подобных помещений. Их КПД составляет 55-68%. Основное их отличие – это низкие расходы на обслуживание и установку. Кроме того, благодаря своему месторасположению они экономят подпотолочное пространство, что является немаловажным в таких помещениях, как торговые залы и цехи, где и без того хватает другого оборудования.

Вот и все, можно сказать, что с видами рекуператоров мы разобрались, теперь самое время ознакомиться с возможностью самостоятельного изготовления этого устройства для дома или квартиры.

Расчет рекуператора

Чтобы правильно подобрать и рассчитать рекуператор, нужно иметь достаточно данных о параметрах потоков, между которыми предстоит теплообмен. Во первых нужно знать какую среду вы удаляете ( есть ли агрессивные вещества, пыль или другие загрязнения и другое). Это поможет определить необходимый тип рекуператора. И конечно же нужно знать теплофизические свойства нагреваемого и охлаждаемого потоков, дабы легко произвести расчеты. И самое главное устанавливают нужную тепературу на входе в рекуператор и на выходе, допустимые аэродинамические потери давления.

Расчет рекуператора происходит в 2 этапа:

Надеемся наша статья была вам полезной и вы воспользуетесь изложенной информацией.

Принцип действия

Принцип работы роторного рекуператора

Обмен тепла зависит от взаимодействия вращающихся пластин с поступающим воздухом. Аппарат работает от электросети. Настройка электропривода позволяет прибору работать в определенном скоростном режиме. При работе теплообменника оба потока воздуха не смешиваются между собой, только влияют друг на друга.

Из-за разницы температуры входящего и исходящего воздуха происходит теплообмен. При этом действии холодный воздух нагревается, а горячий остывает. В отличие от пластинчатых рекуператоров, в роторных механизмах происходит частичное смешивание обеих частей воздуха.

Непосредственно передача тепла происходит во время вращения ротора, когда его лопасти отдают тепло восходящим потокам. Производительность процесса зависит от скорости вращения, которая поддается регулировке. В такой конструкции технически невозможно предотвратить смешивание поступающего и выходящего воздуха.

Как выбрать рекуператор для частного дома

Перед выбором системы рекуперации необходимо выполнить простой расчет по формуле: Q=0,335*L*(t1-t2), где L характеризует суммарный расход воздушной среды, а выражение в скобках – разницу температур (приточной и на оттоке соответственно). Для оценки эффективности необходимо найти произведение полученной выше величины и энергии, потраченной на отвод тепла (либо отопление). Такой расчет дает только приближенный результат. Для получения точных значений следует обратиться к специалистам.

При прокладке вентиляционных каналов учитывают то, что необходимо организовать приток и отвод воздушной среды (то есть, вдвое больше труб, чем для обычной вентиляции). Некоторые производители гарантируют полное отсутствие шума в их устройствах, но нужно помнить, что при движении воздушной среды по каналам возникают звуки. Поэтому можно говорить лишь об определенных допустимых значениях, измеряемых в дБ.

Читайте также:  Воздуховоды для вентиляции: классификация, особенности

Системы рекуперации работают в круглосуточно режиме, потребляя электричество из основной сети. С учетом стоимости электроэнергии, каждый потраченный ватт должен приносить пользу. При этом не следует выбирать маломощные установки, поскольку они могут не обеспечить требуемую эффективность вентиляции. То есть, следует соблюдать баланс между экономией и эффективностью работы установки. Любая установка надлежащего качества содержит сведения о производительности системы. Если такой информации нет, лучше отказаться от покупки прибора.

Некоторые модели требуют дополнительного монтажа фильтрующих элементов. Если выбор пал на такое устройство, следует выяснить, какое количество фильтров требуется, с какой периодичностью проводят их замену.

Если дом построен из SIP-панелей, мощностью на нагрев можно пренебречь в году интенсивности подачи воздушной среды. В таких строениях предусматривают возможность парного монтажа рекуператоров. Установка таких систем не составит труда даже в домах, в которых уже была выполнена чистовая отделка (если прокладка трубопроводов через стены не предусмотрена конструкцией).

При подборе системы по критерию интенсивности вентиляции учитывают материалы, из которого изготовлен дом. Например, для дома из дерева интенсивность потока может быть несколько ниже расчетных значений, в то время как для строений из газобетона или кирпича реальная интенсивность вентиляции должна быть выше (берут с запасом). При этом также учитывают требования к качеству создаваемого микроклимата. В обычном помещении будут достаточными «оптимальные условия». Но если в доме проживают аллергики, инвалиды, пожилые или тяжело больные люди, к создаваемым условиям предъявляют повышенные требования.

Дополнительные особенности, которые следует учесть:

  • Наличие функции удаления углекислоты;
  • Направление движения теплоносителя (прямое или реверсное);
  • Допустимое время работы системы;
  • Дополнительные режимы (ночная программа, автоматическое срабатывание и т. д.)

Основные достоинства применения рекуператоров

Помимо основной своей функции – экономии энергии за счет обмена теплом с наружным воздухом – рекуператор в доме обеспечивает постоянное проветривание помещений при отсутствии сквозняков. Движение воздушных масс, с одной стороны, почти неощутимо физически, с другой – постоянно. Поэтому в вашем доме всегда будет свежий воздух, и вам не придется для этого открывать форточку зимой, вымораживая жилище.

Кроме того, рекуператор обеспечивает очистку помещения от витающей в воздухе пыли, удаляет неприятные запахи и поддерживает оптимальный уровень влажности в доме. Это устройство может работать круглогодично, при этом экономический эффект за счет осуществления теплообмена наиболее ярко наблюдается при большой разнице температур внутри и снаружи дома. Эффективный нагрев или, наоборот, охлаждение территории дома с помощью рекуператора возможны при перепаде уровня внешней и внутренней температуры порядка 20 градусов.

Лучшие бытовые рекуператоры

Учитывая, что пластинчатые рекуператоры требуют организации полноценного вентиляционного короба, а не в каждом частном доме есть такая возможность, для бытовых нужд рекомендуется устанавливать небольшие роторные модели.

Таблица 1. Бюджетные модели бытовых рекуператоров

Изображение Модель Диаметр корпуса, мм КПД, % Потребляемая мощность, Вт Объем воздуха, Средняя стоимость, руб
Прана-150 150 91 7-32 25-115 21000
Прана-200G 200 88 7-32 25-135 22600
ТеФО 1 110 75 3,6-36 35 13000
ТеФО 3 125 75 52 91-100 23000
Чистый воздух 16-К 125 78 2-16 70 15900
Чистый воздух 16-М 150 80 2-24 120 17900
Mitsubishi Electric VL-100 U-E 168 77 26 105 18110
Vents ТвинфрешРА-50 280 90 46 50 18540

Небольшой бытовой роторный обменник воздуха

Расчёт мощности системы

Проветриватель для больших помещений повышенной мощности

Габариты и мощность рекуператора влияют на производительность устройства. Чем больше площадь вентилируемого помещения, тем более мощный рекуператор потребуется. Поэтому прежде чем приобретать устройство следует провести расчёт мощности рекуператора.

Для этого используется формула: Q = 0,335 x L x (T1 – T2), где:

Расчёт мощности системы
  • Q (Вт) – мощность устройства;
  • L (м3/ч) – объём воздуха, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека. Согласно норме для одного человека требуется 60 м3/ч;
  • Т1 (оС) – температура воздуха после рекуперации;
  • Т2 (оС)– температура воздуха до рекуперации.

Например, рассчитаем мощность рекуператора для квартиры, где проживает 3 человека. Температура воздуха, транспортируемого в помещения, должна равняется не менее 20 оС, а с улицы поступает воздух температурой -10 оС. Q = 0,335 x 180 x 32 = 1929,6 Вт.

При проведении расчёта следует брать минимально возможную температуру (в среднем за 5 лет), которая наблюдалась в регионе, где планируется установка рекуператора. Если устройство не планируется использовать как основной источник обогрева помещения, то показатели температуры подбираются индивидуально.