Создать комфортный микроклимат в помещениях дома возможно только при соответствующем проветривании. Застоялый воздух может стать причиной появления плесени на стенах, а также физического недомогания. Открытая форточка или окно не всегда могут качественно обновить воздух в помещениях частного дома. Чтобы сделать это эффективно, нужно установить приточно-вытяжную систему вентиляции.
Принцип работы и необходимость приточно-вытяжной вентиляции в частном доме
Этот вид вентиляции ещё называют «принудительной». В отличие от варианта с естественной циркуляцией, она оборудуется электроприборами, которые нагнетают и продвигают воздушные потоки.
Конструкции с системой принудительного воздухообмена оснащаются вентиляторами различной мощности, электроникой, шумоглушителями и нагревательными элементами. Все эти приспособления призваны снабжать жильё экологически чистым кислородом, создавая внутренний комфорт и ощущение свежести.
Наличие указанных элементов создаст эффективную вентиляцию в доме
В отличие от естественной вентиляции, приточно-вытяжной вид воздухообмена эффективен при следующих условиях:
- Минимальной разнице температур внутри помещения и на улице, когда поднимающийся тёплый воздух, не может создать тягу.
- При перепаде давления воздуха между верхним и нижним уровнем строения.
Такой вид проветривания необходимо использовать для жилых помещений или строений с несколькими комнатами, расположенными на разных уровнях, а также в местностях с загрязнённой атмосферой. Приточно-вытяжной способ проветривания не только сменит воздух в помещении, но и сделает его чистым, благодаря специальным фильтрам предусмотренным в системе.
Конструкция может осуществлять не только обычную фильтрацию через поролоновый слой, но и производить этот процесс с помощью лампы с ультрафиолетовым свечением.
Эффективная система принудительного проветривания
Важную роль в приточно-вытяжной системе играют:
- мощность двигателя и вентиляторов;
- класс фильтровального материала;
- размер нагревательного элемента;
- качество материала и тип воздуховодов.
Вентиляторы
Принудительное движение воздушных масс обеспечивается вентиляторами. Простые модели оборудуются тремя уровнями оборотов лопастей:
- нормальный;
- низкий (используется для «тихой» работы в ночной период или во время отсутствия хозяев);
- высокий, (применяется для создания мощных воздушных потоков).
Современные модели вентиляторов изготавливают с большим количеством скоростей, что удовлетворяет запросы любого владельца. Вентиляторы модернизируются автоматическими и электронными контроллерами. Это даёт возможность программировать устройство, устанавливая режимы скоростей оборота лопастей. Электрооборудование позволяет синхронизировать вентиляцию с системой «умного дома».
Предпочтение при выборе нужно отдавать проверенным производителям
Так как работа системы вентиляции рассчитана на непрерывно долгий срок, качество вентиляторов должно быть на высшем уровне.
Фильтры
Приточные воздушные массы, необходимо очищать с помощью фильтров. Рекуператоры оборудуют фильтрующими слоями, которые способны задерживать частицы менее 0,5 микрон. Этот параметр соответствует евростандарту. Фильтр с такой пропускной способностью не пропускает в помещение споры грибов, пыльцу растений, сухую сажу и пыль.
Наличие этого устройства особенно важно для владельцев страдающими аллергическими заболеваниями.
Конструкцию вентиляционных каналов могут оснащать несколькими фильтрующими барьерами, монтируя их перед теплообменивающими устройствами. Однако такие фильтры предназначены для их защиты от грязи несущей вытяжными потоками.
Изготавливается с несколькими слоями
Рекуперационные системы оборудуют электронными датчиками, которые зафиксировав предельную степень загрязнения фильтров, сигнализирует звуковым или световым индикатором.
Нагревательные элементы
Приточно-вытяжная вентиляционная система требует установки нагревательных элементов, так как теплообменники теряют свою эффективность, если внешняя температура воздуха ниже отметки -10°С. Для этого на приточный канал монтируется электрическая система подогрева поступаемого воздуха.
Современные нагревательные элементы программируются на определённый режим работы. Это даёт возможность управления температурой без постороннего вмешательства. Как правило, компьютеризированные элементы нагрева устанавливают и синхронизируют с системой «умного дома».
Размер, мощность, форма и дизайн элементов нагрева подбираются с соблюдением параметров всей системы вентилирования и желанием владельца.
Сделает температуру комфортной
При выборе мощности калорифера, следует учитывать его работу при внешней низкой температуре и повышенной влажности. Такие условия поспособствуют тому, что на деталях теплообменника может появляться конденсат, впоследствии превращающийся в лёд. Эту проблему можно решить двумя способами:
- Изменить порядок работы приточного вентилятора. Его необходимо включать через каждые 20–30 минут на 5–10 минут. Нагретый воздушный поток, проходящий сквозь теплообменник, исключает оледенение.
- Изменить направление движения потоков холодного воздуха. Для этого приточные воздушные массы разделяют, направляя их потоки мимо теплообменника.
Воздуховоды
Вентиляцию удобней всего монтировать в строящемся здании - в подвалах, чердаках или за подвесными панелями. Следует учесть, что монтаж этой системы должен осуществляться в сухом и утеплённом помещении с плюсовой температурой.
Наиболее удобными и популярными воздуховодами являются гибкие варианты из алюминия или пластика. Трубы изготавливают с круглым, квадратным или прямоугольным сечением. Этот материал имеет армирующий каркас из стальной проволоки, а также может покрываться теплоизоляционным слоем на основе минеральных волокон, например - минеральной ватой.
Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла
Такая система подразумевает её эксплуатацию и в холодные месяцы. Чтобы поступающие потоки воздуха не стали причиной холода в доме, систему необходимо модернизировать теплообменивающим устройством - рекуператором воздуха. Устройство отдаёт тепло холодному воздуху в момент утилизации исходящего.
Влажный воздух, сконцентрированный в кухне, ванной или подсобном помещении, с помощью воздухозаборников направляется наружу. Перед выходом из каналов воздуховодов, он задерживается в теплообменнике, который забирает часть тепла, отдавая его противоположному (приточному движению воздушных масс).
Хороший вариант рекуперации с частичным возвратом влаги реализован в установках Naveka, серии Node5: https://progress-nw.ru/shop?part=UstanovkiventilyatsionnyieNode5 .
Принцип работы устройства
Системы, оборудованные рекуператорами, приобрели большую популярность в странах Западной Европы. Благодаря этому оборудованию, построенные в этих регионах здания теряют в 5–10 раз меньше тепла, чем возведённые без этих систем. Утилизация нагретых вытяжных потоков снизила затраты на выработку тепла на 65–68%. Это дало возможность окупить такую систему за период 4–5 лет. Энергоэффективность домов, которые оборудованы этой системой, позволила уменьшить сроки отопительного периода.
Размеры и мощность приточно-вытяжных систем, оборудованных рекуператором, зависят от площади и расположения проветриваемых помещений.
Предприимчивые домовладельцы устанавливают в своих домах естественную и принудительную (с рекуперацией тепла). Это необходимо на случай неисправности или ремонта механического воздухообмена. Естественную вентиляцию удобно использовать в неотапливаемый период.
При использовании в своём доме двух систем вентиляции, следует придерживаться правила - воздуховоды естественной вентиляции необходимо плотно закрывать во время работы принудительного воздухообмена.
Если этим пренебречь, то качество обновления воздуха с помощью приточно-вытяжной системы, значительно снизится.
В вентиляционных системах чаще всего используются следующие виды рекуператоров:
- пластинчатые;
- роторные;
- с промежуточным теплоносителем;
- камерные;
- в виде тепловых труб.
Пластинчатые рекуператоры
В этом устройстве тёплые и холодные потоки воздуха проходят с двух сторон пластин. Это способствует образованию на них конденсата. В связи с этим на такие конструкции устанавливаются специальные отводы для скопившейся воды. Камеры для сбора влаги должны оборудоваться затворами, предотвращающими попаданию жидкости в канал. В случае попадания капель воды внутрь системы может образоваться лёд. Поэтому для нормальной работы устройства, необходима система разморозки.
Появление льда можно избежать контролированием работы перепускного клапана, который регулирует количество проходящих через устройство потоков воздуха.
Особенность конструкции повышает её эффективность
Роторные
Теплообмен в этом устройство происходит по удаляемым и приточным каналам в результате вращения дисков ротора. Элементы этой системы не защищены от грязи и запахов, поэтому их частицы могут перемещаться из одного потока воздуха в другой.
Рекуперацию тёплых потоков воздуха можно контролировать, изменяя скорость вращения дисков ротора.
Это устройство, в отличие от предыдущего, менее подвержено обмерзанию, так как рабочие элементы подвижны в динамике. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 75–85%.
Оснащён подвижными элементами
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем
В качестве теплоносителя в этой конструкции рекуператора является вода или водно-гликолевый раствор. Особенность этого вида в том, что теплообменники в разных каналах - один в вытяжном, другой - в приточном. По трубкам вода перемещается между двумя теплообменниками. Конструкция имеет замкнутую систему. Это исключает попадание загрязнений из удаляемого воздуха в приточный поток.
Теплообмен регулируется изменением скорости перемещения влаги теплоносителя.
В таких устройствах не предусмотрены подвижные элементы, поэтому их эффективность ниже, что составляет 45–60%.
Не имеет подвижных элементов
Камерные
Обмен тепла в такой конструкции происходит в результате изменения направления потока воздуха. Камерные рекуператоры представляют собой устройства, обычно в форме прямоугольного параллелепипеда, с камерой, которые разделены заслонкой на две части. В процессе работы она изменяет направление воздушных масс так, что температура приточного потока повышается от разогретого корпуса камеры. Недостаток этого рекуператора в том, что грязные частицы и запахи могут смешиваться с удаляемым и приточным воздухом.
Потоки внутри камеры могут смешиваться
Тепловые трубки
Рекуператоры этого типа имеют запаянный корпус, внутри которого установлена система трубок, наполненных фреоном. Под воздействием высокой температуры (в процессе удаления воздуха) вещество превращается в пар. В момент прохождения приточных масс вдоль трубок, пар собирается в капли, образуя жидкость. Конструкция таких рекуператоров исключает передачу запахов и грязи. Так как корпус этого устройства не имеет подвижных элементов, он обладает низкой эффективностью (45–65%).
Работа основана на температурных изменениях фреона
Благодаря своей высокой эффективности наибольшую популярность приобрели роторные и пластинчатые типы. Конструкции рекуператоров могут модернизировать, например, последовательно установив два теплообменника пластинчатого типа. Эффективность такой вентиляции возрастает.
Проектирование ПВУ
При проектировании системы вентилирования необходимо определить тип этого устройства, так как не каждому владельцу может подойти его мощность и количество затрачиваемой электроэнергии. В связи с этим, если нет необходимости принудительного проветривания, то лучше установить естественную вентиляцию.
Каждая система вентиляции имеет свои нормативные параметры объёмов воздуха, пропускаемого за 1 час:
- для естественного варианта эта норма составляет 1м³/ч;
- для принудительного - в пределах от 3 до 5 м³/ч.
Когда проектируется вентиляционная система для больших помещений, то целесообразно устанавливать принудительное вентилирование.
Проектирование и установка вентиляционных систем является технически сложным процессом, включающим в себя несколько этапов:
- Первый этап состоит из составления чертежей и сбора данных о планировке помещений. На основании установленных сведений подбирается вид вентиляционной системы, и определяется мощность оборудования.
- На втором этапе производятся необходимые расчёты по объёмам воздухообмена, каждого помещения в доме. Это ответственный момент проектирования, так как неправильные расчёты, в дальнейшем, станут причиной застоялого воздуха, появления плесени и грибков и ощущения духоты.
- Третий этап заключается в проведении расчётов сечений для воздуховодов. Это тоже немаловажный момент, так как неправильные вычисления станут причиной малой эффективности всей системы, несмотря на дорогостоящее оборудование. Поэтому проведение расчётов лучше доверить специалистам, чем делать это самому. Для правильного вычисления размера воздуховодов руководствуются основными правилами:
- в естественной вытяжке скорость воздушного потока должна соответствовать 1м/с;
- в воздушных каналах, оборудованных вентиляторами, этот параметр равен 5 м/с;
- в ответвлениях воздуховодов скорость воздушных масс - 3 м/с.
- На четвёртом этапе составляется схема вентиляционной системы с указанием разделительных клапанов. Цель этого этапа правильно распределить заслоны предотвращающие распространение дыма и огня при пожаре.
- Пятый этап заключается в согласовании выбранной системы с действующими нормативными документами и правилами установки и размещения. Готовый проект вентиляционной системы необходимо обязательно утвердить пожарной, санитарно-гигиенической и архитектурной организации. Получение разрешений от всех этих служб и государственных органов даёт право на монтаж.
Обратите внимание на материл о проектировании и монтаже вентиляции в погребе частного дома: .
Расчёты
Во время проведения вычислений систем приточно-вытяжной вентиляции, необходимо учитывать количество сменяемого воздуха в помещении за определённое время. Единицей измерения является кубический метр в час (м³/ч).
Чтобы применить этот показатель к расчётам, нужно вычислить прохождение воздушных потоков и прибавить 20% (сопротивление фильтрующих слоёв и решёток).
Расчёт объёма воздуха
В качестве примера произведён расчёт объёма воздуха для частного дома с высотой потолков 2,5 м. Система будет также обслуживать 3 спальных комнаты (по 11 м²), прихожую (15 м²), туалет (7 м²) и кухню (9 м²). Подставим значения (3∙11+15+7+9) ∙2,5=160 м³.
Производя расчёты необходимо округлять полученные данные в сторону увеличения.
Установленный рекуператор, должен соответствовать мощности всех вентиляторов в приточно-вытяжной системе. Для этого необходимо от суммы производительности вентиляторов отнять 25% (сопротивление воздушных потоков в системе). Вход и выход рекуператора должен оснащаться вентиляторами.
Следует учесть, что в каждом помещении дома, где размещена система, должно быть установлено по 1 приточному и 1 вытяжному вентилятору. Требуемая производительность каждого из них рассчитывается следующим образом:
- Спальная комната: 11∙2,5=27,5+20%=33 м³/ч. Так как в доме три спальных комнаты с одинаковой площадью, необходимо это значение умножить на три: 33∙3=99 м³/ч.
- Прихожая: 15∙2,5=37,5+20%=45 м³/ч.
- Туалет: 7∙2,5=17,5+20%=21 м³/ч.
- Кухня: 9∙2,5=22,5+20%=27 м³/ч.
Теперь нужно сложить эти значения, чтобы получить общую производительность вентиляторов: 99+45+21+27=192 м³/ч.
Нагрузка на рекуператор составит:192–25%=144 м³/ч.
Расчёт диаметра вентиляционного канала
Чтобы рассчитать диаметр вентиляционного канала, необходимо использовать формулу вычисления площади сечения, которая выглядит следующим образом: F=L/(S∙3600), где L - это общее количество воздушных масс проходящих за один час, S - средняя скорость движения воздуха, равная 1 м/с. Подставим значения: 192/(1 м/с∙3600)=0,0533 м².
Чтобы рассчитать радиус трубы с круглым сечением нужно использовать следующую формулу: R=√(F:π), где R - радиус круглой трубы; F - сечение воздуховода; π – математическая величина, равная 3,14. На примере это выглядит так: √(0,0533∙3,14)=0,167 м².
Расчёт электроэнергии
Правильно рассчитанное потребление электроэнергии позволит рационально использовать систему вентилирования. Это особенно важно, если конструкция воздуховодов оборудована нагревательными элементами.
Чтобы рассчитать количество потребляемой энергии, следует использовать формулу: M=(T1∙L∙C∙D∙16+T2∙L∙C∙N∙8)∙AD:1000, где М - общая цена за использованную электроэнергию; Т1 и Т2 - температурная разница в дневной и ночной период (значения имеют различия в зависимости от месяца года); D, N - стоимость электроэнергии в соответствии со временем суток; A, D - общее число календарных дней в месяце.
Показатели температуры воздуха легко узнать из местных прогнозов погоды, поэтому нет необходимости приобретать какие-либо справочники. Размеры тарифов определяются в соответствии регионом проживания. Используя эти источники можно получить точные показания по расходу электроэнергии при работе системы вентиляции.
Порядок монтажа оборудования
Установка элементов оборудования приточно-вытяжной системы вентилирования помещений производится после отделки стен, до монтажа подвесных панелей потолка. Оборудование системы вентиляции устанавливается в определённом порядке:
- Первым монтируется заборный клапан.
- После него - фильтр очистки поступающего воздуха.
- Потом электрический нагреватель.
- Теплообменное устройство - рекуператор.
- Система охлаждения воздуховодов.
- При необходимости систему оснащают увлажнителем и вентилятором в приточный канал.
- Если большой мощности, то устанавливается устройство изолирующее шумы.
Установка приточно-вытяжной системы вентиляции своими руками
Монтаж системы вентиляции состоит из нескольких строительных этапов:
- Используя полученные ранее значения, сделать расчёт оптимальных параметров для отверстий в стене.
- Сделать разметку для размещения приточного канала. Чтобы просверлить отверстие в бетонной стене, необходимо использовать установку со строительным буром для бетонных поверхностей. Это устройство фиксируется к стене, благодаря чему отверстие получается ровным, в точно размеченном месте.
Место соприкосновения корончатого сверла и бетонной стены изолируется специальным колпаком, к которому присоединены трубки с подачей струи воды и мощным пылесосом.
Обеспечит принудительное движение воздушных масс
Установка воздуховодов
Монтажу воздуховодов должно предшествовать составление схем и чертежей. А также следует позаботиться о наличии дополнительных крепежей и фиксаторов. Установка воздуховодов осуществляется в следующем порядке:
Как эксплуатировать и обслуживать ПВУ
Качественная работа приточно-вытяжной системы вентиляции зависит не только от профессиональной установки, но и грамотного обслуживания. Элементы приточно-вытяжного устройства требуют:
- периодической чистки фильтров;
- их обновлению, при загрязнении или истечении срока эксплуатации;
- замене смазки движущих частей и деталей вентиляторов;
- если система оборудована нагревательными элементами, ионизаторами и изоляторами от шума, необходима регулярная проверка их исправности.
Обычно, все необходимые действия по уходу за этой системой, описаны в правилах эксплуатации и инструкциях.
Видео: вентиляция квартиры в 2 уровнях с рекуперацией тепла
Ознакомившись со всеми нюансами установки и оборудования системы вентиляции, вы сможете сделать в своём доме здоровую и комфортную атмосферу, обеспечив себя и близких свежим воздухом.
Выстроить энергоэффективный дом — мечта каждого застройщика. Многие полагают, что для достижения этой цели достаточно утеплить периметр здания и снабдить его современными окнами. Но так ли просто решается этот вопрос? Оказывается, нет. Только утеплением ограждающих конструкций и установкой герметичных оконных блоков невозможно обеспечить комфортное проживание и полноценное энергосбережение здания. Почему то многие забывают принять в расчет еще необходимость использования вентиляции — приточно-вытяжных установок (ПВУ).
Для сохранения внутреннего тепла помещения необходимо приточно-вытяжную вентиляцию оснастить теплообменником — рекуператором воздуха , который будет утилизировать тепло исходящего из помещения потока воздуха, отдавая его приточному. Такие системы широко используются в Западной Европе, обеспечивая строительство зданий с уровнем теплопотерь в 5-10 раз меньшим по сравнению с обычным жилым фондом. За счет утилизации тепла вытяжного воздуха экономят до 70% затрат на отопление и таким образом окупаются в кратчайшие сроки, как правило, это 3-5 лет.
Малогабаритные приточно-вытяжные системы с рекуперацией тепла типа АВТУ, которые разработаны специально для использования в жилых и других небольших помещениях. Они подают в здание свежий, подогретый, очищенный от уличной пыли воздух.
Энергия вентиляционных выбросов в современных зданиях достигает 50% общего уровня теплопотерь, поэтому энергоэффективным называется здание, в котором помимо утепления ограждающих конструкций и установки герметичных оконных групп, используется энергия, возвращаемая в помещение путем утилизации тепла вентиляционных выбросов.
Длительность отопительного сезона в энергоэффективных зданиях можно сократить более чем на месяц.
Принцип действия ПВУ
Заключается в следующем. Нагретый воздух забирается посредством воздухозаборников в наиболее влажных помещениях (кухня, ванная, туалет, хозяйственное помещение и т. п.) и через воздуховоды удаляется наружу здания. Однако прежде чем покинуть здание, он проходит через теплообменник рекуператора, где оставляет часть тепла. Этим теплом нагревается забираемый снаружи холодный воздух (он также проходит через тот же теплообенник, но уже в другом направлении) и подается внутрь (гостиная, спальни, кабинеты и т. д.). Таким образом, внутри помещения происходит постоянная циркуляция воздуха.
Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла
Приточно-вытяжная установка с рекуператором может быть различной мощности и размеров — это зависит от объемов вентилируемых помещений и их функционального назначения. Самая простая установка представляет собой изолированный термически и акустически и заключенный в стальной корпус набор взаимосвязанных между собой элементов: теплообменник, два вентилятора, фильтры, иногда подогревающий элемент, система удаления конденсата (блок автоматики, элементы электросхемы и воздуховоды в данном контексте не рассматриваются).
Организация воздухообмена в помещениях жилого коттеджа
Через теплообменник в процессе работы установки проходят два потока воздуха — внутренний и наружный, которые при этом не смешиваются. В зависимости от конструкции теплообменника рекуператоры бывают нескольких типов.
Наиболее дальновидные домовладельцы проектируют в своих зданиях сразу две системы вентиляции: гравитационную (естественную) и механическую с рекуперацией тепла (принудительную). Система естественной вентиляции в этом случае является аварийной и служит на случай неполадок в работе приточно-вытяжной установки и используется в основном в неотапливаемый период. При этом следует помнить, что во время эксплуатации системы механической вентиляции воздуховоды гравитационной должны быть плотно закрыты. В противном случае эффективность принудительной вентиляции будет потеряна.
Пластинчатые рекуператоры
Удаляемый и приточный воздух проходят с обеих сторон ряда пластин. При этом в пластинчатых рекуператорах на пластинах может образовываться некоторое количество конденсата. Поэтому они должны быть оборудованы отводами для конденсата. Конденсатосборники должны иметь водяной затвор, не позволяющий вентилятору захватывать и подавать воду в канал.
Принцип действия приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла
Из-за выпадения конденсата существует серьезный риск образования льда, а потому необходима система размораживания. Рекуперация тепла может регулироваться посредством перепускного клапана, контролирующего расход проходящего через рекуператор воздуха. В пластинчатом рекуператоре отсутствуют подвижные части. Он характеризуется высокой эффективностью (50-90%).
Пластинчатый рекуператор
Хорошо зарекомендовали себя установки такого типа от производителя т.м. Naveka — Node1 . Они имеют алюминиевый рекуператор, дренажную систему для слива конденсата и систему защиты от обмерзания рекуператора. А так-же самые тихие в своём классе вентиляторы, электрический или водяной нагреватель, встроенную автоматику и пульт дистанционного управления с настройкой режимов и расписания работы.
Роторные рекуператоры
Тепло передается вращающимся между удаляемым и приточным каналами ротором. Это открытая система, а потому здесь велик риск того, что грязь и запахи могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный, чего в некоторой степени можно избежать, если правильно разместить вентиляторы. Уровень рекуперации тепла может регулироваться скоростью вращения ротора. В роторном рекуператоре риск обмерзания невысок. Роторные рекуператоры имеют подвижные части. Они также характеризуются высокой эффективностью (75-85%).
Роторный рекуператор
Данное решение удачно реализовано у производителя т.м. Naveka в установках серии Node3 . Установки имеют систему защиты от обмерзания, встроенную автоматику и пульт ДУ. В исполнении Vertical — установки имеют теплошумоизоляцию из минеральной не горючей ваты толщиной 50 мм, и возможность наружного (уличного) монтажа и эксплуатации.
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем
В этой конструкции теплоноситель (вода или водно-гликолиевый раствор) циркулирует между двумя теплообменниками, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой — в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе, и не существует риска передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Эти рекуператоры не содержат подвижных частей и имеют невысокую эффективность (45-60%).
Рекуператор с промежуточным теплоносителем
Камерные рекуператоры
В таком рекуператоре камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. При этом загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Единственная подвижная часть рекуператора — заслонка. Агрегат характеризуется высокой эффективностью (80-90%).
Камерный рекуператор
Тепловые трубки
Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Передача загрязнений в данной конструкции исключена. Рекуператор не имеет подвижных частей, но имеет сравнительно низкую эффективность (50-70%).
Рекуператор канального типа на основе тепловых трубок
Наибольшее распространение на практике получили пластинчатые и роторные рекуператоры. Причем существуют модели рекуператоров, в которых могут быть установлены последовательно два пластинчатых теплообменника. Они отличаются высокой эффективностью.
Двухступенчатая рекуперация двумя роторами
Объем тепла, забираемого посредством теплообменника, зависит от ряда факторов, в частности, температуры внутреннего и наружного воздуха, его влажности, скорости воздушного потока. Чем больше разница температур внутри и снаружи помещения, чем больше влажность, тем больше будет эффект от работы рекуператора. Кстати, большинство установок имеют возможность монтажа на летний период вместо обычного теплообменника так называемой летней кассеты , что позволяет обеспечивать приток воздуха без процесса рекуперации. Кроме того, в ряде случаев можно изменить направление потоков воздуха внутри установки, благодаря чему они минуют теплообменник.
Основные характеристики и особенности типов теплообменников
Вентиляторы
Движение воздуха обеспечивают вентиляторы — приточный и вытяжной, хотя можно встретить системы с интегрированным приточно-вытяжным вентилятором, который работает от одного двигателя. В простых моделях вентиляторы имеют три уровня оборотов: нормальный, пониженный (используется для работы ночью или в отсутствие жильцов, если это дом или квартира) и максимальный (используется, когда нужен самый высокий уровень воздухообмена). Некоторые современные модели вентиляторов имеют гораздо больше степеней скорости, что позволяет лучше удовлетворить потребности пользователей системы в разных степенях интенсивности вентиляции.
Работой вентиляторов можно управлять автоматически. Панели управления, как правило, устанавливаются внутри помещений в местах, удобных для пользования ими. Временные программаторы обеспечивают установление режима скорости вращения вентиляторов в течение дня или недели. Кроме того, некоторые продвинутые модели могут быть интегрированы в систему «умного дома» и управляться центральным компьютером. Работа рекуператора также может зависеть от уровня влажности в помещениях (для этого необходим монтаж соответствующих датчиков) и даже уровня углекислого газа.
Поскольку система вентиляции должна работать круглые сутки, высокое качество вентиляторов является чрезвычайно важной особенностью приточно-вытяжной установки.
Фильтры
Воздух, забираемый снаружи, обязательно должен подаваться в помещение, только пройдя через фильтр. Обычно в рекуператорах устанавливают фильтры, задерживающие частицы размером до 0,5 мкм. Такой фильтр соответствует классу EU7 по DIN или F7, согласно евростандартам. Таким образом, фильтр задерживает пыль, споры грибов, пыльцу растений, сажу.
Эта особенность приточно-вытяжной установки должна быть оценена по достоинству аллергиками. Одновременно в вытяжной системе также установлен фильтр перед теплообменником. Правда, его класс несколько ниже — EU3 (G3). Он защищает теплообменник от загрязнений, которые вместе с воздухом удаляются из помещений. Фильтры производятся из синтетических материалов, они могут быть как одно-, так и многоразовыми. Материал последних должен быть легким в чистке. Такие фильтры можно вытряхивать и стирать. Некоторые модели рекуперационных установок имеют датчики загрязнения фильтров, которые в определенный момент сигнализируют о необходимости замены или чистки фильтра.
Нагревательные элементы
Конечно, ситуация, когда приточный воздух нагревается за счет удаляемого тепла, была бы идеальной. Но в ряде случаев достичь этого нельзя. К примеру, если за окном -25°С, то температуры удаляемого воздуха, какой бы ни была эффективность теплообменника, будет недостаточно, чтобы согреть приточный воздух до комфортной температуры. В этой связи рекуператоры оборудуются электрической системой дополнительного подогрева подаваемого в помещения воздуха. Как показывает практика, подогрев приточного воздуха нужен уже в том случае, если снаружи температура менее -10’С.
Нагревательный элемент также управляется автоматически и включается в зависимости от программы, если отобранного тепла недостаточно для подогрева приточного воздуха в соответствии с заданными параметрами. Он монтируется обычно вместе с теплообменником. Мощность и размеры нагревательных элементов зависят от мощности всей установки.
Случается, что при большой влажности воздуха и сильном морозе на теплообменнике образуется конденсат, который может замерзать . Чтобы избежать данного явления, существует несколько технических решений.
Например, приточный вентилятор может работать с перерывами (включаться каждые полчаса на пять минут), и работает тогда вытяжной вентилятор, а теплый воздух, проходя через теплообменник, защищает его от образования наледи.
Второе, довольно распространенное решение, заключается в направление части потока холодного воздуха мимо теплообменника. Существует ряд других способов, вплоть до использования электрического нагревателя, который частично подогревает поступающий снаружи воздух перед теплообменником. Образующийся конденсат должен не собираться внутри агрегата, а удаляться через систему трубопроводов либо непосредственно в канализацию, либо в иное предусмотренное проектом место.
При строительстве индивидуальных домов возможно применение конструктивной схемы устройства системы принудительной вентиляции с забором воздуха на определенном расстоянии от дома и доставкой его к приточно-вытяжной установке посредством воздуховодов, находящихся в земле, ниже уровня промерзания грунта. За время прохождения по такому каналу температура воздуха будет увеличиваться, что снижает риск образования конденсата и наледи на теплообменнике и в целом повышает эффективность работы рекуператора.
Воздуховоды
Как мы уже отметили, монтаж приточно-вытяжной вентиляции гораздо легче выполнить в строящемся здании, чем в уже эксплуатирующемся . Следовательно, ее проектирование должно быть элементом всего строительного проекта. Обычно установка размещается на неиспользуемых чердаках (так легче обеспечить забор более чистого воздуха), в подвалах, котельных, хозяйственных и подсобных помещениях. Важно, чтобы это было сухое помещение с положительными температурами. Воздуховоды в неотапливаемое помещение должны быть теплоизолированными. Внутри помещений они обычно монтируются за подвесными потолками.
Алюминиевые или пластиковые гибкие воздуховоды
На практике используются различные типы воздуховодов. Наиболее удобные в монтаже — алюминиевые или пластиковые гибкие воздуховоды в виде трубы , армированные стальной проволокой. Трубы также могут быть утеплены минеральной ватой. Используются и воздуховоды прямоугольного или квадратного сечения. Вентиляционные решетки обычно монтируются в стенах или потолке. Специалисты рекомендуют в качестве наиболее удобного варианта использовать для притока воздуха анемостаты с регулируемым потоком, хотя наиболее часто для этих целей все же используются обычные решетки. Забор приточного воздуха должен производиться в местах, где он наименее подвержен загрязнениям.
В заключении несколько видео по применению приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла:
Устройство и принцип работы пластинчатого рекуператора воздуха.
Использование рекуператора воздуха, как основного средства для борьбы с образованием плесени и грибков в жилом помещении.
Рекуператор (лат. получающий обратно, возвращающий) – специальное приточно-вытяжное устройство, отводящее из помещения отработанный воздух и поставляющее свежий воздух с улицы. Одним из ключевых конструктивных элементов является теплообменник. Его функциональное предназначение – отбор тепла, а в некоторых системах и влаги, у удаляемого воздуха и его передача поступаемому свежему воздуху. Все рекуператоры отличаются низким электропотребленим.
Из какого материала делают теплообменники в рекуператорах?
Материал теплообменника – один из важных факторов, который необходимо учитывать при выборе вентсистемы. Тут берутся во внимание индивидуальные особенности места эксплуатации системы, чтобы узел прослужил максимально долго. На данный момент при изготовлении теплообменника используется: алюминий, медь, керамика, пластик, нержавеющая сталь и бумага.
В чем преимущества бытового рекуператора?
Достоинств у вентиляции с рекуперацией много, среди наиболее значимых стоит отметить возможность одним прибором обеспечить и приток и вытяжку, а так же экономию затрат на обогрев/охлаждение помещения до 50%, нормализацию влажности и снижение уровня вредных веществ в воздухе помещения. Прибор способен обеспечить благоприятный микроклимат, независимо от сезона и погоды на улице.
Какое количество тепла экономит рекуперация?
Любой прибор обеспечивает уровень рекуперации на уровне 70-90%. Показатель зависит от внешних условий и режима работы. При организации всей вентиляции в помещении на рекуператорах возможно добиться экономии затрат на обогрев/охлаждение помещения до 60%
Например, для климатической зоны Сибири, использование рекуператора позволяет экономить на электричестве (при использовании калорифера) до 50-55%.
Есть ли риск появления сквозняков при работе рекуператора?
Производительность рекуператоров не позволяет устроить сквозняк в прямом смысле этого слова, однако при выборе места монтажа лучше минимизировать возможные в будущем ощущения дискомфорта в морозные дни и не размещать приборы прямо над рабочими и спальными местами.
Можно ли устанавливать рекуператор в городскую квартиру?
Можно, но с несколькими оговорками. Рекуператоры не рекомендуется устанавливать в помещениях с хорошо работающей общедомовой вытяжкой. А вот если оконные проемы закрыты герметичными стеклопакетами, а общедомовая вытяжная система работает плохо. Именно приточно-вытяжная система с рекуперацией является эффективным инструментом борьбы с духотой, повышенной влажностью, плесенью и неприятными запахами.
Насколько шумно работают бытовые рекуператоры?
У каждой конкретной установки этот показатель свой – зависит от мощности и режима работы. Но в общем, уровень шума на первых скоростях настолько незначительный, что большинство людей его не замечает. А на последних скоростях любой прибор шумный.
Правда ли, что рекуператоры эффективно решают проблему влажности в помещениях?
Если излишняя влажность в комнатах появляется по причине низкоэффективной вентиляции или её полного отсутствия, то установка любого рекуператора кардинально поменяет ситуацию в лучшую сторону. Оборудование обеспечит нормальный воздухообмен в помещении, что означает удаление влаги естественным образом.
Какой уровень энергопотребления у бытовых рекуператоров?
Любая вентиляционная система с рекуперацией относятся к экономному климатическому оборудованию. Для работы требуется от 2 до 45 Вт/ч электрической энергии. Что составляет в денежном эквиваленте примерно от 100 до 1500 рублей в год.
Какой должна быть толщина стены для монтажа настенного рекуператора?
Если толщина стеновой конструкции 250 мм и больше, то никаких проблем с монтажом бытовой вентиляционной системы с рекуперацией не будет – все выполняется по стандартному алгоритму. Если же этот параметр ниже приведенного показателя, то специалистами применяются индивидуальные решения. Например у Вакио есть модель для тонких стен Вакио Люми, а для Marley MEnV 180 специальная бленда-удлинитель стены. Также имеются системы не требовательные к толщине стены, например Mitsubishi Lossnay Vl-100.
Какое количество вентиляционных установок будет оптимальным для одной квартиры?
Нормальный воздухообмен считается, когда за один час воздух в помещении полностью обновляется. При средней площади комнаты в 18 метров и высотой потолков 2.5 м, получается, что в час необходимо подать и удалить около 45 куб\м. С такой задачей справится практически любой бытовой рекуператор. Однако имеется другой способ расчёта необходимого объёма воздуха – по количеству человек находящихся в помещении. В этом случае по закону г. Москвы требуется осуществлять подачу и удаление 60 куб\м в час на одного человека. В этом случае бытовые рекуператоры устанавливаются парами и такой способ считается наиболее оптимальным.
Есть ли такие виды зданий, где использовать бытовой рекуператор нельзя?
Прямых запретов на установку бытовых рекуператоров нет, однако в зданиях памятниках архитектуры охраняемых государством нельзя проделывать отверстия в стене, во всех остальных зданиях организация отверстия диаметром до 200 мм законом не запрещена. Ограничением так же может послужить высокие этажи с сильными ветрами и помещения с очень сильной общедомовой вытяжкой, здесь установка рекуператоров не рекомендуется.
Допускается ли установка вентиляционных систем в уже эксплуатируемые здания, где живут люди?
Куда девается конденсат?
Высокий уровень рекуперации тепла создает условия для появления конденсата – это процесс естественный. В установках с рекуперацией тепла, благодаря части этой влаги, происходит увлажнение входящего воздушного потока, то есть в помещении создаются комфортные климатические условия. А излишек через специальную верхнюю крышку выводится наружу таким образом, чтобы не оседал на фасаде. Какой бы не была погода на улице, сменный цикл работы системы предотвращает появление точки росы. А значит оборудование не замерзает. Так же стоит отметить что количество вырабатываемого конденсата совсем не велико.
В чем особенность функционирования вентиляционной установки летом?
Никаких различий в работе оборудования в зимнее и летнее время нет. Всегда соблюдается главный принцип – тепло остается в той среде, где изначально находится. Таким образом, температурный режим в любое время года не меняется при включенной рекуперации тепла. А при необходимости охлаждения воздуха, функция отключается – посредством контроллеров установки выставляется режим «вентиляция».
Имеются ли особенности вентиляция ванной комнаты на базе бытовых рекуператоров?
Переоценить актуальность наличия установки в ванной комнате невозможно – из помещения удаляется излишняя влага, а температурный режим остаётся комфортным. В санузлах рекомендуется установка рекуператоров с датчиком влажности, таким образом вентиляция будет работать в автоматическом режиме и только тогда когда надо.
Могут ли в бытовых рекуператорах размножаться микробы?
Прежде всего отметим, что проблема микробов актуальна для мест где подолгу скапливается влага. А поскольку теплообменник устройства полностью высушивается в любых условиях, то никакие микроорганизмы в нем размножаться не могут. Для полной уверенности рекомендуем 2 раза в год проводить профилактическую чистку теплообменника – помыть просто под проточной водой или в посудомоечной машина. Также элемент можно чистить паром.
Какова периодичность чистки устройств вентиляции?
Здесь нет однозначного ответа. Учитывается ряд факторов – интенсивность эксплуатации помещения, его предназначение, климатическая зона. Мы рекомендуем визуально контролировать степень загрязнения фильтров и теплообменников и по мере надобности подвергать чистке.
Станет ли отверстие в стене под рекуператор источником проникновения холода в помещение?
Пока система функционирует в режиме рекуперации, риск появления мостика холода равен нулю. При выключенной системе находящееся в теплообменнике тепло закупоривает отверстие и не улетучивается. Правда, важно правильное расположение теплообменника – он должен быть достаточно далеко выдвинут наружу, а со стороны помещения должен быть расположен запорный воздушный клапан.
К кому обращаться по поводу выбора места расположения вентустановок?
Выбор оптимального места размещения установок вентиляции с рекуперацией – услуга бесплатная для клиентов нашей компании. Мы готовы ее предоставить в удобное для вас время с выездом на объект.
Можно ли самостоятельно установить бытовой рекуператор?
Теоретически в дома из СИП-панелей, дерева и каркасные дома, рекуператор можно установить самостоятельно, однако при этом прибор лишается гарантии на монтаж, а зачастую и гарантии на сам прибор. В каменные дома установить рекуператор самостоятельно не возможно, так как для этого требуется дорогостоящее профессиональное оборудование не использующееся в быту, а так же специалист по алмазному бурению.
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.
В статье подробно описаны модели агрегатов, их конструктивные особенности, принципы работы, достоинства и недостатки. Изложенная информация поможет в выборе оптимального варианта для обустройства вентиляционной системы.
В переводе с латинского, рекуперация означает возмещение или обратное получение. В отношении теплообменных реакций, рекуперация характеризуется как, частичный возврат энергии, затраченной на проведение технологического действия с целью применения в этом же процессе.
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, можно самостоятельно.
Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды
Выводы и полезное видео по теме
Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:
Принцип функционирования централизованного рекуператора, расчет КПД:
Устройство и порядок работы децентрализованного теплообменника на примере стенового клапана Prana:
Через вентсистему из помещения уходит порядка 25-35% тепла. Для сокращения потерь и эффективной теплоутилизации используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет задействовать энергию отработанных масс для нагрева поступающего воздуха.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе разных вентиляционных рекуператоров? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к публикации, делитесь опытом эксплуатации таких установок. Форма для связи находится в нижнем блоке.
В связи с ростом тарифов на первичные энергоресурсы рекуперация становиться как никогда актуальна. В приточно-вытяжных установках с рекуперацией обычно применяются следующие типы рекуператоров:
- пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор;
- роторный рекуператор;
- рекуператоры с промежуточным теплоносителем;
- тепловой насос;
- рекуператор камерного типа;
- рекуператор с тепловыми трубами.
Принцип работы
Принцип работы любого рекуператор в приточно-вытяжных установках заключается в следующем. Он обеспечивает теплообмен (в некоторых моделях - и холодообмен, а также влагообмен) между потоками приточного и вытяжного воздуха. Процесс теплообмена может происходить непрерывно – через стенки теплообменника, с помощью хладона или промежуточного теплоносителя. Может теплообмен быть и периодическим, как в роторном и камерном рекуператоре. В результате выбрасываемый вытяжной воздух охлаждается, нагревая тем самым свежий приточный воздух. Процесс холодообмена в отдельных моделях рекуператоров проходит в теплое время года и позволяет снизить энергозатраты на системы кондиционирования воздуха за счет некоторого охлаждения подаваемого в помещение приточного воздуха. Влагообмен идет между потоками вытяжного и приточного воздуха, позволяя поддерживать в помещении комфортную для человека влажность круглогодично, без использования каких либо дополнительных устройств – увлажнителей и других.
Пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор.
Теплопроводящие пластины рекуперативной поверхности изготавливают из тонкой металлической (материал – алюминий, медь, нержавеющая сталь) фольги или из ультратонкого картона, пластика, гигроскопичной целлюлозы. Потоки приточного и вытяжного воздуха движутся по множеству небольших каналов, образованных этими теплопроводящими пластинами, по схеме противотока. Контакт и смешивание потоков, их загрязнение практически исключены. В конструкции рекуператора движущихся деталей нет. Коэффициент эффективности 50-80%. В рекуператора из металлической фольги из-за разницы температур потоков воздуха на поверхности пластин может конденсироваться влага. В теплое время года ее необходимо отвести в систему канализации здания по специально оборудованному дренажному трубопроводу. В холодное время есть опасность замерзания этой влаги в рекуператоре и его механического повреждения (разморозки). Кроме того, образовавшийся лед сильно снижает эффективность работы рекуператора. Поэтому рекуператоры с металлическими теплопроводящими пластинами требуют при эксплуатации в холодное время года периодической оттайки потоком теплого вытяжного воздуха или использования дополнительного водяного или электрического воздухонагревателя. При этом приточный воздух или совсем не подается, или подается в помещение в обход рекуператора через дополнительный клапан (байпас). Время оттайки составляет в среднем от 5 до 25 минут. Рекуператор с теплопроводящими пластинами из ультратонкого картона и пластика не подвержен обмерзанию, так как через эти материалы идет и влагообмен, но у него другой недостаток – его нельзя использовать для вентиляции помещений с высокой влажностью с целью их осушения. Пластинчатый рекуператор может устанавливаться в приточно-вытяжную систему как в вертикальном, так и в горизонтальном положении в зависимости от требований к размерам венткамеры. Пластинчатые рекуператоры самые распространенные из-за своей относительной простоты конструкции и дешевизны.
Роторный рекуператор.
Этот тип – второй по степени распространения после пластинчатого. Теплота от одного потока воздуха к другому передается через вращающийся между вытяжной и приточной секциями цилиндрический пустотелый барабан, называемый ротором. Внутренний объем ротора заполнен уложенной туда плотно металлической фольгой или проволокой, которая играет роль вращающейся теплопередающей поверхности. Материал фольги или проволоки тот же, что и у пластинчатого рекуператора - медь, алюминий или нержавеющая сталь. Ротор имеет горизонтальную ось вращения приводного вала, вращаемого электродвигателем с шаговым или инверторным регулированием. С помощью двигателя можно управлять процессом рекуперации. Коэффициент эффективности 75-90%. Эффективность рекуператора зависит от температур потоков, их скорости и частоты вращения ротора. Изменяя частоту вращения ротора, можно менять и эффективность работы. Замерзание влаги в роторе исключено, а вот смешивание потоков, их взаимное загрязнение и передачу запахов полностью исключить нельзя, так как потоки непосредственно контактируют друг с другом. Возможно смешивание до 3%. Роторные рекуператоры не требуют больших затрат электроэнергии, позволяют осушать воздух в помещениях с высокой влажностью. Конструкция роторных рекуператоров является более сложной, чем пластинчатых, а их стоимость и затраты на эксплуатацию более высокими. Тем не менее, приточно-вытяжные установки с роторными рекуператорами являются очень популярными благодаря их высокой эффективности.
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.
Теплоноситель чаще всего вода или водные растворы гликолей. Такой рекуператор состоит из двух теплообменников, соединенных между собой трубопроводами с насосом для циркуляции и арматурой. Один из теплообменников помещен в канал с потоком вытяжного воздуха и получает теплоту от него. Теплота через теплоноситель с помощью насоса и труб переносится в другой теплообменник, расположенный в канале приточного воздуха. Приточный воздух воспринимает это тепло и нагревается. Смешивание потоков в этом случае полностью исключено, но из-за наличия промежуточного теплоносителя коэффициент эффективности этого типа рекуператоров относительно низок и составляет 45-55%. На эффективность можно влиять с помощью насоса, воздействуя на скорость движения теплоносителя. Основное преимущество и отличие рекуператора с промежуточным теплоносителем от рекуператора с тепловой трубой в том, что теплообменники в вытяжной и приточной установках можно располагать на расстоянии друг от друга. Положение для монтажа теплообменников, насоса и трубопроводов может быть как вертикальным, так и горизонтальным.
Тепловой насос.
Относительно недавно появилась интересная разновидность рекуператора с промежуточным теплоносителем – т.н. термодинамический рекуператор, в котором роль жидкостных теплообменников, труб и насоса играет холодильная машина, работающая в режиме теплового насоса. Это своеобразная комбинация рекуператора и теплового насоса. Она состоит из двух хладоновых теплообменников – испарителя-воздухоохладителя и конденсатора, трубопроводов, терморегулирующего вентиля, компрессора и 4-х ходового клапана. Теплообменники размещены в приточном и вытяжном воздуховоде, компрессор необходим для обеспечения циркуляции хладона, а клапан переключает потоки хладагента в зависимости от сезона и позволяет переносить теплоту из вытяжного воздуха в приточный и наоборот. При этом приточно-вытяжная система может состоять из нескольких приточных и одной вытяжной установки большей производительности, объединенных одним холодильным контуром. При этом возможности системы позволяют нескольким приточным установкам работать в разных режимах (нагрев/охлаждение) одновременно. Коэффициент преобразования теплового насоса СОР может достигать значений 4,5-6,5.
Рекуператор с тепловыми трубами.
По принципу работы рекуператор с тепловыми трубами похож на рекуператор с промежуточным теплоносителем. Разница лишь в том, что в потоки воздуха помещают не теплообменники, а так называемые тепловые трубы или точнее термосифоны. Конструктивно это герметично закрытые отрезки медной оребренной трубы, заполненные внутри специально подобранным легкокипящим хладоном. Один конец трубы в вытяжном потоке нагревается, хладон в этом месте кипит и передает воспринятое от воздуха тепло на другой конец трубы, обдуваемый потоком приточного воздуха. Здесь хладон внутри трубы конденсируется и передает тепло воздуху, который нагревается. Полностью исключены взаимное смешивание потоков, их загрязнение и передача запахов. Подвижных элементов нет, трубы в потоки помещают только вертикально либо под небольшим уклоном, чтобы хладон двигался внутри труб от холодного конца к горячему за счет силы тяжести. Коэффициент эффективности 50-70%. Важное условие для обеспечения работы его работы: воздуховоды, в которые установлены термосифоны, должны располагаться вертикально друг над другом.
Рекуператор камерного типа.
Внутренний объем (камера) такого рекуператора разделена заслонкой на две половины. Заслонка время от времени движется, меняя тем самым направление движения потоков вытяжного и приточного воздуха. Вытяжной воздух нагревает одну половину камеры, затем заслонка направляет сюда поток приточного воздуха и он нагревается от нагретых стенок камеры. Этот процесс периодически повторяется. Коэффициент эффективности достигает 70-80%. Но в конструкции есть подвижные детали, в связи с чем существует большая вероятность взаимного смешивания, загрязнения потоков и передачи запахов.
Расчет эффективности рекуператора.
В технических характеристиках рекуперативных вентиляционных установок многих фирм-производителей приводят, как правило, два значения коэффициента рекуперации – по температуре воздуха и его энтальпии. Расчет эффективности работы рекуператора может быть произведен по температуре или по энтальпии воздуха. Расчет по температуре учитывает явное теплосодержание воздуха, а по энтальпии – учитывается еще и влагосодержание воздуха (его относительную влажность). Расчет по энтальпии считается более точным. Для расчета необходимы исходные данные. Их получают путем замера температуры и влажности воздуха в трех местах: в помещении (где вентиляционная установка обеспечивает воздухообмен), на улице и в сечении приточной воздухораспределительной решетки (откуда в помещение попадает обработанный наружный воздух). Формула для расчета эффективности рекуперации по температуре следующая:
Kt = (T4 – T1) / (T2 – T1) , где
- Kt – коэффициент эффективности рекуператора по температуре;
- T1 – температура наружного воздуха, oC;
- T2 – температура вытяжного воздуха (т.е. воздуха в помещении), оС;
- T4 – температура приточного воздуха, оС.
Энтальпия воздуха – это теплосодержание воздуха, т.е. количество теплоты, содержащейся в нем, отнесенное к 1 кг сухого воздуха. Энтальпию определяют с помощью i-d диаграммы состояния влажного воздуха, нанеся на нее точки, соответствующие замеренной температуре и влажности в помещении, на улице и приточного воздуха. Формула для расчета эффективности рекуперации по энтальпии следующая:
Kh = (H4 – H1) / (H2 – H1) , где
- Kh – коэффициент эффективности рекуператора по энтальпии;
- H1 – энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;
- H2 –энтальпия вытяжного воздуха (т.е. воздуха в помещении), кДж/кг;
- H4 – энтальпия приточного воздуха, кДж/кг.
Экономическая целесообразность применения приточно-вытяжных установок с рекуперацией.
В качестве примера возьмем технико-экономическое обоснование применения вентиляционных установок с рекуперацией в системах приточно-вытяжной вентиляции помещений автосалона.
Исходные данные:
- объект – автосалон общей площадью 2000 м2;
- средняя высота помещений 3-6 м, состоит из двух выставочных залов, офисной зоны и станции технического обслуживания (СТО);
- для приточно-вытяжной вентиляции указанных помещений были выбраны вентиляционные установки канального типа: 1 единица с расходом воздуха 650 м3/час и потребляемой мощностью 0,4 кВт и 5 единиц с расходом воздуха 1500м3/час и потребляемой мощностью 0,83 кВт.
- гарантированный диапазон наружных температур воздуха для канальных установок составляет (-15…+40) оС.
Для сравнения энергопотребления произведем расчет мощности канального электрического воздухонагревателя, которая необходима для подогрева наружного воздуха в холодное время года в приточной установке традиционного типа (состоящей из обратного клапана, канального фильтра, вентилятора и электрического воздухонагревателя) с расходом воздуха 650 и 1500 м3/час соответственно. При этом стоимость электроэнергии принимаем 5 рублей за 1кВт*час.
Наружный воздух необходимо нагреть от -15 до +20оС.
Расчет мощности электрического воздухонагревателя произведен по уравнению теплового баланса:
Qн = G*Cp*T, Вт , где:
- Qн – мощность воздухонагревателя, Вт;
- G - массовый расход воздуха через воздухонагреватель, кг/сек;
- Ср – удельная изобарная теплоемкость воздуха. Ср = 1000кДж/кг*К;
- Т – разность температур воздуха на выходе из воздухонагревателя и входе.
T = 20 – (-15) = 35 оС.
1. 650 / 3600 = 0,181 м3/сек
р = 1, 2 кг/м3 – плотность воздуха.
G = 0, 181*1, 2 = 0,217 кг/сек
Qн = 0, 217*1000*35 = 7600 Вт.
2. 1500 / 3600 = 0, 417 м3/сек
G = 0, 417*1, 2 = 0, 5 кг/ сек
Qн = 0, 5*1000*35 = 17500 Вт.
Таким образом, применение в холодное время года канальных установок с рекуперацией тепла вместо традиционных с использованием электрических воздухонагревателей позволяет уменьшить затраты электроэнергии при одном и том же количестве подаваемого воздуха более чем в 20 раз и тем самым позволяет снизить затраты и соответственно увеличить прибыль автосалона. Кроме этого, применение установок с рекуперацией позволяет уменьшить финансовые затраты потребителя на энергоносители на отопление помещений в холодное время года и на их кондиционирование в теплое время примерно на 50%.
Для большей наглядности произведем сравнительный финансовый анализ энергопотребления систем приточно-вытяжной вентиляции помещений автосалона, укомплектованных установками с рекуперацией тепла канального типа и традиционных установок с электрическими воздухонагревателями.
Исходные данные:
Система 1.
Установки с рекуперацией тепла расходом 650 м3/час– 1ед. и 1500 м3/час – 5ед.
Суммарная электрическая потребляемая мощность составит: 0,4 + 5*0,83 = 4,55 кВт*час.
Система 2.
Традиционные канальные приточно-вытяжные вентиляционные установки -1ед. с расходом 650м3/час и 5ед. с расходом 1500м3/час.
Суммарная электрическая мощность установки на 650 м3/час составит:
- вентиляторы – 2*0,155 = 0,31 кВт*час;
- автоматика и приводы клапанов – 0,1кВт*час;
- электрический воздухонагреватель – 7,6 кВт*час;
Итого: 8,01 кВт*час.
Суммарная электрическая мощность установки на 1500м3/час составит:
- вентиляторы – 2*0,32 = 0,64кВт*час;
- автоматика и приводы клапанов – 0,1 кВт*час;
- электрический воздухонагреватель – 17,5 кВт*час.
Итого: (18,24 кВт*час)*5 = 91,2 кВт*час.
Всего: 91,2 + 8,01 = 99,21кВт*час.
Принимаем период использования подогрева в системах вентиляции 150 рабочих дней в год по 9 часов. Получаем 150*9 =1350 часов.
Энергопотребление установок с рекуперацией составит: 4,55*1350 = 6142,5 кВт
Эксплуатационные затраты составят: 5 руб.*6142,5 кВт = 30712,5 руб. или в относительном (к общей площади автосалона 2000 м2) выражении 30172,5 / 2000 = 15,1 руб./м2.
Энергопотребление традиционных систем составит: 99,21*1350 = 133933,5 кВт Эксплуатационные затраты составят: 5 руб.*133933,5 кВт = 669667,5 руб. или в относительном (к общей площади автосалона 2000 м2) выражении 669667,5 / 2000 = 334,8 руб./м2.