Энергосберегающие технологии вызывают интерес уже не только у озадаченных состоянием экосистемы, но и попросту желающих сэкономить людей. Мы расскажем, какую выгоду сулят установки рекуперации, как они функционируют и в чём особенность монтажа такой системы в собственном доме.
О принципе рекуперации
Термин рекуперация происходит от латинского слова, означающего обмен, передачу чего-либо. В контексте вентиляции под этим понятием подразумевается передача тепла от вытяжного воздуха приточному без смешивания двух потоков. Первоначально интерес к устройствам рекуперации диктовался преимущественно тенденциями новаторства и перспективами экологической безопасности. Позже стало понятно, что это по-настоящему действенный способ оптимизировать энергетическую эффективность здания.
Принцип работы рекуператора воздуха
Принцип возвратного теплообмена имеет количественное выражение. Эффективность теплопередачи тепла растёт вместе с повышением разницы температур. Также ввиду отсутствия смешивания потоков очевидно, что полноценная работа устройства возможна только при достаточно высоком отношении площади теплового контакта к массе проходящего через рекуператор воздуха.
По сути и принципу действия каждый рекуператор — это экономайзер, собирающий отходы низкопотенциальной энергии и направляющий их для совершения полезной работы. Для рекуперации тепла не свойственен высокий КПД, однако в хорошо утеплённых зданиях утечки тепла через вентиляцию относятся к основным потерям, поэтому их сокращение — важнейшая задача для обеспечения как можно более низкого теплового баланса.
Технологические решения
Рекуператоры тепла имеют множество технических реализаций, среди которых есть как локальные приточно-вытяжные установки, так и оборудование для монтажа в централизованные системы. В любой отдельно взятой модели разработчики стремятся продумать каждую мелочь, ведь для таких устройств прирост по одному из показателей неизбежно вызывает ухудшение других параметров.
Например, чтобы успеть отдать максимум тепла вытяжной воздух должен проходить по как можно большему пути, что неизбежно увеличивает общее аэродинамическое сопротивление системы вентиляции. Получается, что для корректной работы высокоэффективного рекуператора необходим либо разгонный участок очень большой протяжённости, либо принудительное перемещение воздуха с вытекающей из этого зависимостью от электроснабжения.
В соответствии с устройством и принципом действия различают пластинчатые, трубчатые и роторные рекуператоры — это три наиболее популярных типа, которые пригодны к использованию в гражданской сфере благодаря простоте конструкции.
Пластинчатые рекуператоры — это ёмкости со сложным лабиринтом перегородок, по которым во встречных направлениях перемещаются два потока воздуха. Это наиболее простой тип конструкции, получивший наибольшее распространение в бытовых рекуператорах. Главный недостаток — увеличение аэродинамического сопротивления в точке установки.
Трубчатые рекуператоры устроены сложнее, по сути, они представляют собой один крупный канал, в котором проложены несколько трубок меньшего диаметра. Для достижения площади теплового контакта, сопоставимой с пластинчатой конструкцией, требуется увеличение длины каналов, что приводит к повышению материалоёмкости, негативно сказывается на габаритах и стоимости прибора. Но есть и позитивный аспект: завихрения воздуха при движении через систему трубок способствуют более эффективной теплопередаче, не замедляя вытяжной поток.
Роторные рекуператоры используют для теплообмена рабочее тело — набор тонких вращающихся дисков, которые нагреваются при прохождении через тёплый канал и остывают в холодном. Недостаток таких рекуператоров — технологические зазоры между дисками, которые хоть и незначительны, но всё же приводят к частичному смешиванию потоков.
В целом все конструкции имеют примитивное устройство, что сказывается на эффективности, поэтому многие производители дополняют классическую схему прибора некоторыми интересными решениями. Усиленная работа ведётся над поиском материалов, хорошо поддающихся обработке и как можно лучше передающих тепло. В пластинчатых рекуператорах стенки изготавливают гофрированными или устанавливают на них оребрение, трубчатые теплообменники выполняют тонкостенными из цветных металлов.
Одним из самых интересных решений служит установка элементов Пельтье, причём за счёт положительного COP их количество буквально ничем не ограничено. Тот же принцип используется и в рекуператорах, совмещённых с системой воздушного отопления: тепловые насосы в таких установках обладают гораздо более широким диапазоном рабочих температур и увеличенным коэффициентом прироста мощности.
В наиболее продвинутых рекуператорах работает система двойного обращения потока. Тёплый вытяжной воздух подаётся изначально на более холодную часть теплообменника, где за счёт большой разницы температур наблюдается существенное увеличение эффективности теплопередачи. Также в процессе образуется конденсат, который подогревается и передаётся на испаритель внутри приточной камеры. Это помогает нивелировать осушение воздуха при нагреве, кроме того, вода как носитель скрытой теплоты способствует ещё более интенсивному переносу энергии. Некоторые моменты продуманы до мелочей: например, двигатели специально размещают в начале вытяжного и конце приточного тракта, а также снабжают качественным оребрением для полного возврата паразитного тепла.
Определение производительности
Для рекуператора как части вентиляции наиболее важными являются три параметра: приведённое аэродинамическое сопротивление, допустимый проток и эффективность, выраженная в отношении возвращённого тепла к общему количеству энергии, содержащейся в воздухе при действующей дельте температур. Это отношение непостоянно: чем холоднее приточной воздух, тем в целом эффективнее работает рекуператор, причём зависимость этих изменений не линейная. Поэтому так важно обращать внимание на диаграммы изменения основных характеристик в зависимости от прочих условий.
Q = S · v · 3600
где:
- Q — пропускная способность вентканала, м3/ч;
- S — площадь сечения канала, в м2;
- v — скорость потока, м/с.
Kt = (T3 – T1) / (T2 – T1)
где:
- Kt — коэффициент эффективности рекуператора по температуре;
- T1 — температура наружного воздуха, °C;
- T2 — температура воздуха в помещении, °С;
- T3 — температура приточного воздуха, °С.
Первоначальный критерий — допустимая величина протока — определяется параметрами системы вентиляции. Разумеется, воздухообмен не может быть ниже норм, установленных СНиП: 3 м3/ч·м2 или 30 м3/ч на каждого человека при норме обеспеченности пространством менее 20 м3/чел. При этом общая кратность воздухообмена за час должна составлять не менее 0,35. Если параметры системы вентиляции на данный момент не соответствуют норме, рекуператор выбирается по нормативным требованиям, а система вентиляции впоследствии дорабатывается.
Если производительность рекуператора с принудительным движением воздуха превышает пропускную способность системы вентиляции более чем на 50%, избыточный шум устраняется установкой глушителя. Также нужно помнить, что производительность вентилятора на приточном канале выше, чем на вытяжном, разницу нужно выбирать в соответствии с количеством дополнительных точек естественного удаления воздуха.
Не существует определённых требований к энергоэффективности установки, в целом этот параметр важен для определения выгодности покупки. Оценить условный КПД прибора можно по онлайн-калькуляторам и данным от производителя, за точку отсчёта принимается разница температур приточного воздуха. Дополнительно нужно обратить внимание на ограничения по влажности воздуха и разнице температур, из-за несоответствия этих показателей возможно обмерзание рекуператора зимой.
Управление рекуператором
Как правило, рекуператоры служат активным элементом принудительной системы вентиляции или как минимум подразумевают возможность регулировать интенсивность воздухообмена. Можно назвать несколько способов наладить взаимодействие между рекуператором и остальными компонентами.
В самом простом случае рекуператор не имеет устройств принуждения потока, но при этом оснащается регулируемой заслонкой. Она необходима, чтобы обеспечивать корректное соотношение между пропускной способностью теплообменника и текущей мощностью вентилятора в зависимости от места расположения последнего. В одном случае встроенный в рекуператоре блок управления регулирует скорость вращения вентилятора, но также возможен вариант, где используется ПЛК со встроенным пропорциональным регулятором, настройка которого проводится опытным путём.
В другом случае рекуператор служит единственным устройством принуждения потока и, соответственно, только скорость работы его вентиляторов определяет интенсивность воздухообмена. Для таких устройств предусмотрено ручное переключение режимов, а также внутренние алгоритмы управления, оптимизирующие теплообмен в зависимости от текущей разницы температуры. Самые совершенные в плане эргономики установки подключаются к системе общедомовой автоматизации и самостоятельно подстраивают производительность в зависимости от количества людей или опираясь на данные комнатных газоанализаторов.
Место и способ установки
Рекуператоры бывают напольной и подвесной потолочной установки. Есть и третий вариант — точечные стеновые рекуператоры, которые монтируются в каждом помещении, соседствующим с улицей, и не требуют прокладки дополнительных коммуникаций.
Варианты потолочной установки интересны возможностью спрятать техническое оснащение дома в полости подвесных или натяжных потолков. Такие устройства немного дороже из-за требований к компактности, в то же время для их подключения не требуются дополнительные обводные каналы. Очевидный минус такого типа размещения — повышенная шумность, обусловленная малым удалением работающих двигателей от вентиляционных решёток.
Напольные (и настенные) рекуператоры ориентированны на установку в технических помещениях. Их производительность не ограничена габаритами, но требуется качественно выполнить систему обвязки. Как правило, устройства этой категории используют по совместительству с системами воздушного отопления и кондиционирования.
Монтаж рекуператора
Сама установка и подключение рекуператора ограничиваются его механическим креплением к капитальной поверхности и стыковкой с общим вытяжным и приточным каналами. После этого места соединений герметизируются, а сам рекуператор облачается в специальный корпус, выполняющий одновременно функцию теплозащиты и шумопоглощения.
Гораздо сложнее дело обстоит с проектированием систем вентиляции, если в них предусмотрена установка рекуператора. Для канальных рекуператоров требуется прокладка двух воздуховодов в каждую жилую комнату для забора и подачи воздуха. При этом важно рассчитать живое сечение вентиляционных решёток и правильно подобрать раструбы, чтобы избежать возникновения дополнительных шумов.
В структуре общедомовой вентиляции рекуператоры обеспечивают воздухообмен только между жилыми помещениями. Вытяжные каналы из кухни и санузлов обычно устраиваются в обход теплообменника из-за чувствительности последнего к грязному воздуху и высокой влажности. На такой случай можно рекомендовать установку дополнительного узла фильтрации воздуха с жироулавливающими и дисперсными фильтрами. Также можно сделать выбор в сторону многоканальных рекуператоров, конструкцией которых предусмотрено подключение вспомогательного контура вентиляции для технических помещений.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
