В этой формуле учитывается не только изменение явного тепла в потоках воздуха, но и относительная влажность, и в случае её изменения более целесообразно рассчитывать эффективность рекуператора по полному теплу. Данная формула имеет схожий вид с предыдущей, но основана на энтальпийных потоках воздуха.
Рекуператоры воздуха. Виды и принцип работы
С развитием технологий энергосбережения рекуператоры воздуха, как устройства, используемые для передачи тепловой энергии, от вытяжного воздуха к приточному, стали очень популярными на рынке систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В этой статье будет подробно рассказано о том, как они работают, их видах, устройстве, преимуществах и недостатках, а также критериям, по которым стоит их подбирать.
Рекуператор — это устройство, предназначенное для передачи тепловой энергии от вытяжного воздуха, который выбрасывается из помещения, к приточному воздуху, подаваемому в него. В рамках данной концепции под тепловой энергией понимается как тепло, так и холод, то есть, вытяжной воздух может передавать как своё тепло, так и холод, соответственно, подогревая или охлаждая поступающий воздух.
Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от воздуха, который удаляется из помещения. Эта функция имеет определённое условие: потоки воздуха не должны смешиваться, что подразумевает, что приточный воздух не должен загрязняться отработанным воздухом, который выбрасывается. В системах вентиляции и кондиционирования эта возможность получения энергии актуальна как в зимнее, так и в летнее время года.
В зимний период основная задача рекуператора состоит в том, чтобы бесплатно подогревать приточный воздух за счёт вытяжного. Для этого холодный воздух извне поступает в теплообменник, где он соприкасается с тёплым вытяжным воздухом, который, в свою очередь, нагревает приточный поток. Учитывая, что вытяжной воздух в любом случае был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что этот нагрев происходит абсолютно без затрат.
Такой нагрев воздуха в системе вентиляции позволяет существенно снизить мощность, необходимую для электрического или водяного калорифера. Например, если надо, чтобы температура воздуха, поступающего в помещение зимой, составляла +18 °C, а температура на улице равнялась -26 °C, мощность нагревателя в системе без рекуператора следует рассчитывать на основе необходимости нагреть воздух на 18 — (-26) = 44 °C.
С помощью рекуператора приточный воздух можно нагреть, например, до +10 °C, тогда мощность нагревателя потребуется рассчитывать на основе подогрева на 18 — 10 = 8 °C. Поскольку мощность нагревателя пропорциональна разнице температур, использование рекуператора позволило бы сэкономить (44 — 8)100/44 = 82% мощности вентиляционной установки.
Виды, устройство и принцип работы рекуператоров
Вне зависимости от типа, рекуператор по своей сути является теплообменником. Это может быть один теплообменник, в котором восемь струй воздуха обмениваются теплом через тонкие стенки, или два теплообменника. Во втором случае в первом теплообменнике вытяжной воздух отдаёт своё тепло промежуточному теплоносителю, а во втором теплообменнике этот посредник трансформирует тепло в приточный воздух.
Выделим основные виды рекуператоров и рассмотрим каждый из них детальнее:
- Роторный рекуператор
- Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
- Рекуператор с промежуточным теплоносителем
- Камерный рекуператор
- Фреоновый рекуператор
Роторный рекуператор
Роторные рекуператоры DANTEX обладают одними из самых высоких показателей эффективности на современном рынке. Они представляют собой большое вращающееся колесо (ротор), ось которого совпадает с направлением потоков воздуха и расположена между ними так, что одна половина ротора находится в вытяжной зоне, а другая – в приточной.
Ротор не является сплошным, и состоит из наборов соединённых между собой пластин, что позволяет воздуху свободно проходить между ними.
Роторный рекуператор
Во время медленного вращения, определённая часть ротора сначала соприкасается с вытяжным воздухом, который подогревает её. В некоторый момент эта же часть ротора переходит в зону приточного воздуха, где передаёт накопленное ранее тепло. Сразу после этого она возвращается в зону вытяжного воздуха и вновь передаётся тепло. Этот процесс повторяется в цикличном формате.
Когда ротор переходит из зоны вытяжного воздуха в зону приточного и обратно, между пластинами ротор увлекает за собой некоторую порцию воздуха, что вызывает небольшое смешивание потоков. Тем не менее, на практике считается, что смешивание в роторных рекуператорах DANTEX настолько незначительное, что им обычно пренебрегают (составляет примерно 5%).
Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
Другой разновидностью рекуператоров, предназначенных для применения в моноблочных приточно-вытяжных установках, являются перекрестно-точные рекуператоры на основе пластинчатого теплообменника.
В отличие от роторных вариантов, данные устройства не имеют движущихся частей. Они представляют собой пластинчатый теплообменник, по каналам которого происходит движение как приточного, так и вытяжного потоков воздуха. Эти каналы расположены чередующимися между собой, благодаря чему каждый поток вытяжного воздуха через стенки соприкасается с двумя потоками приточного воздуха, и наоборот.
Приточно-вытяжные установки с пластинчатым рекуператором
Перекрестно-точные рекуператоры DANTEX разработаны с целью максимизации площади контакта между потоками, что и объясняет их высокую эффективность теплообмена и, как следствие, высокую эффективность тепловой рекуперации (до 70%).
Кроме обычных перекрестно-точных моделей, в вентустановках DANTEX также используются гексагональные рекуператоры. Они представляют собой комбинацию перекрестно-точных и противоточных теплообменников, где противоточные конструкции демонстрируют более высокую эффективность, что приводит к улучшению общей теплорекуперации до 77%.
Чем отличается рециркуляция от рекуперации?
Рециркуляция и рекуперация представляют два совершенно различных процесса. Рециркуляция подразумевает возврат воздуха, что означает, что воздух из комнаты может очищаться, изменять свою температуру, но в конечном итоге возвращается обратно в помещение. Ярким примером данной системы являются кондиционеры, работающие по замкнутому циклу (они охладывают воздух внутри здания, не осуществляя полноценного проветривания). Канальные кондиционеры могут использовать до 30% свежего воздуха с улицы.
Рекуперация, в свою очередь, это процесс передачи тепловой энергии от выходящего воздуха к входящему с полной заменой без их смешивания. Это более выгодно для людей, находящихся в закрытом пространстве, и эффективнее с точки зрения затрат на электроэнергию.
Какие бывают рекуператоры?
Рекуператоры могут классифицироваться по типу теплообменника, материалам, из которых они изготовлены, схеме движения воздушных потоков и коэффициенту полезного действия (КПД). Вот основные виды рекуператоров:
- Пластинчатые. Их теплообменники состоят из множества тонких пластин, образующих каналы для газа, где выходящий и входящий воздух разделены. Минимальная толщина стенок (пластин) способствует высокой отдаче температуры. Плотность перегородок предотвращает смешение воздушных масс.
- Роторные. Такие устройства имеют внутри большой один или два вентилятора с лопастями. Это образует конструкцию, по которой воздушные потоки движутся в параллельных направлениях, обеспечивая передачу тепла. КПД у таких рекуператоров выше, но они более целесообразны для использования в торговых центрах из-за допускаемого небольшого смешивания потоков.
- Камерные. Эти конструкции представляют собой две камеры с различным направлением воздушных потоков. Нагрев осуществляется за счёт соприкосновения через стенки. КПД в таких системах может достигать 80% и идеально подходит для производственных помещений.
- С дополнительным теплообменником. Эти устройства дополнительно оснащены жидкостным теплообменником, что значительно увеличивает уровень теплового обмена, хотя и замедляет этот процесс.
- С тепловыми трубками. Рекуператор с таким устройством преобразует воздух в пар с помощью дополнительного прогрева, а затем конденсирует его обратно, что эффективно устраняет бактерии и другие микроорганизмы. Подобная система отлично подходит для людей, страдающих заболеваниями органов дыхания.
Рекуператоры пластинчатого типа также подразделяются в зависимости от материалов, из которых изготовлены пластины. На рынке представлены модели с внутренними перегородками из алюминиевой фольги, а более производительные устройства создаются с использованием пластиковых пластин. Одними из наиболее эффективных являются кассеты с целлюлозными стенками.
Пассивные системы вентиляции.
Естественная вентиляция.
Наиболее простыми в своём устройстве являются естественные или пассивные проветриватели (иногда их называют приточными каналами или клапанами), так как они не требуют электроэнергии и вентиляторов для функционирования. Они используются для создания притока свежего воздуха из наружной среды без необходимости открывать окна или балконные двери, при этом воздух удаляется через общедомовые вытяжки на кухне и в санузлах.
Специальный клапан может быть установлен на оконную раму или непосредственно в наружную стену и выведен на улицу. Обычно стеновой клапан монтируется на уровне окна или выше, иногда его устанавливают над радиатором отопления.
Преимуществом такого решения является, как правило, невысокая стоимость. Дополнительно, приточный клапан может быть оснащён москитной сеткой, заслонкой и фильтром от уличной пыли и пыльцы.
Инфильтрация.
Проникновение наружного воздуха в помещение через конструкционные элементы, щели и зазоры не относится к эффективным и регулируемым системам вентиляции. Очевидно, что подобное возможно, только если такие конструкции имеют разные неплотности, включая отверстия и щели. Эффективность подобной пассивной вентиляции может оказаться недостаточной, поэтому она в значительной мере зависит от внешних факторов, таких как температура окружающего воздуха, атмосферное давление и ветровые нагрузки.
Активные системы вентиляции.
Активные проветриватели, по своей сути, имеют незначительное отличие в конструкции от клапанов, но обязательным элементом здесь являются вентиляторы. Они обеспечивают принудительный нагнёт воздуха, что значительно улучшает эффективность системы в целом. Однако это делает систему зависимой от электроэнергии. По принципу работы активные системы также подразделяются на приточные, вытяжные и приточно-вытяжные варианты.
Приточная:
Данный тип характеризуется принудительной подачей свежего воздуха в помещение с использованием вентилятора и с естественным удалением его через вытяжную вентиляцию. Среди устройств приточной вентиляции наибольшее распространение получили приборы с фильтрацией поступающего воздуха, к примеру, бризеры, проветриватели или аэрогиверы. Монтаж систем приточной вентиляции возможен на фасаде здания, балконе, лоджии или непосредственно на стене. Проветриватель VENTini устанавливается в стене, таким образом, в помещении остаётся компактный узел размером всего лишь 24х24х5 см. Ключевым условием для надлежащей работы приточной вентиляции является эффективная вытяжная вентиляция, иначе постоянное накачивание воздуха в помещение может создавать повышенное давление, которое некоторые метеочувствительные люди могут ощущать дискомфортно. Приточная вентиляция с рекуператором является частью функционала VENTini HRV, что позволяет использовать систему в качестве проветривателя с фильтрацией воздуха в тёплое время года. Благодаря интегрированному датчику температуры, возможно автоматизировать процесс проветривания через мобильное приложение. При достижении заданной температуры VENTini автоматически переключается в приточный режим.
Вытяжная:
Эта система обеспечивает удаление загрязнённого воздуха из помещения с помощью вытяжных вентиляторов. Вытяжная вентиляция, как правило, функционирует в подсобных помещениях, ванных, туалетах и кухнях. Основная задача вытяжной вентиляции заключается в удалении использованного воздуха и излишней влажности. Вытяжная вентиляция с рекуперацией также является частью функционала VENTini HRV. Указанная система может быть использована как вытяжка в ручном режиме с помощью пульта ДУ или кнопок на корпусе, либо в автоматическом режиме: встроенный датчик влажности переключит рекуператор в режим вытяжки, если такое действие задано через мобильное приложение.
Приточно-вытяжная:
Данная модель сочетает в себе функции приточной и вытяжной систем в одном устройстве. Несмотря на высокую эффективность приточной вентиляции, комбинация приточно-вытяжных систем оказывается более продуктивной. В ней потоки воздуха нагнетаются принудительно вентиляторами как в помещение, так и наружу, что способствет более активному воздухообмену и постоянной циркуляции воздуха. Приточно-вытяжные системы также обеспечивают очистку воздуха и его тепловой обмен: свежий воздух получает тепло от уходящего, что обеспечивает как чистоту, так и комфортную температуру, тем самым уменьшая затраты на отопление.
Принцип работы рекуператора на простом примере
В отличие от других современных систем активной вентиляции, устройство рекуператора не подразумевает встроенного нагревателя воздуха. Данный прибор работает по принципу обратного получения тепла, извлекая его из воздуха, который покидает помещение. Для реализации этой задачи в конструкции рекуператора предусмотрен теплообменник.
Проще всего пояснить процесс рекуперации на примере использования шарфа, который мы применяем зимой: когда мы выдыхаем, шарф удерживает тепло, а при вдохе — передаёт его холодному воздуху; таким образом, в легкие он попадает уже согретым.
Принцип работы рекуператора в частном доме, квартире или коттедже аналогичен: вентилятор выдувает тёплый отработанный воздух из помещения на улицу, при этом его тепло сохраняется в теплообменнике. Через короткое время у вентилятора включается реверс и происходит процесс «вдоха» — новое количество свежего воздуха помещается в прибор. Пройдя через теплообменник, этот воздух нагревается и попадает в помещение уже тёплым.
Рекуперация воздуха является одним из самых естественных, простых и экономных способов сохранения тепла при работе системы вентиляции.
Обзор рекуператора VAKIO
Проветриватели, использующие принцип рекуперации, относительно недавно стали доступны на российском рынке и представлены ограниченным количеством моделей. Один из наиболее популярных примеров — это настенный рекуператор VAKIO, производимый российской компанией, который имеет возможность работать в трёх режимах.
- Режим вытяжки (необходимый для удаления дыма или запахов из кухни);
- Режим притока;
- Режим приток-вытяжка (основной режим работы рекуператора, благодаря которому воздухообмен осуществляется при минимальных затратах энергии).
Свежий воздух, проходя через теплообменник, нагревается и поступает в помещение
Загрязнённый воздух выдувается из помещения и нагревает теплообменник
Эффективность рекуператора. VAKIO способен обеспечить качественным, свежим воздухом помещения площадью до 30 квадратных метров. Работая в стандартном режиме, он обеспечивает подачу до 120 м³ воздуха в час, а в режиме приток-вытяжка — 60 м³ в час.
Потребление электроэнергии. Устройство потребляет не более 18 ватт в час.
Тестирования показали, что когда температура на улице достигает -20°С, а температура в помещении составляет +23°С, средняя температура подаваемого воздуха в режиме рекуперации составляет +15°С. При этом прибор использует от 5 до 18 Вт и одновременно решает две важные задачи: обеспечивает поступление в помещение как очищенного, так и прогретого воздуха, а также сокращает расходы на отопление.
Класс очистки. В дополнение к воздухообмену, рекуператор также предназначен для удаления различных загрязнителей из воздуха. Для этого в его конструкции предусмотрена система фильтров, которые обеспечивают медицинский уровень очистки.
Монтаж. Установка VAKIO осуществляется в отверстие в стене. Внутри канала размещается вентилятор и теплообменник. Процесс монтажа обычно занимает около одного часа и не наносит ущерба ремонту помещения.
Как выбрать рекуператор?
При выборе рекуператора важно учесть несколько аспектов, которые определят качество работы устройства и его пригодность для ваших вентиляционных нужд.
Вот несколько полезных советов для правильного выбора:
1. Рассчитайте нужную производительность: определите объем помещения, которое планируется вентилировать, и рассчитайте требуемую производительность рекуператора. Производительность измеряется в кубических метрах воздуха, который устройство может обработать за час.
В помещениях, где люди не находятся постоянно, необходимая производительность рассчитывается по размеру комнаты и составляет 3 м³/ч на 1 м² жилой площади. На одного человека, постоянно находящегося в изолированном помещении, необходим приток в размере 45 м³ в час, в помещениях с уже существующим естественным притоком через негерметичные окна или открытые двери — 30 м³/час (согласно Приложению Б СП 60.13330.2020 Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ).
2. Определите тип рекуператора: роторные модели обеспечивают высокую энергоэффективность, в то время как пластинчатые предлагают компактные размеры и более низкую стоимость.
3. Оцените КПД рекуператора, а именно энергоэффективность теплообменника по коэффициенту восстановления тепла (КВТ): чем выше КВТ, тем более эффективно устройство подогревает воздух. Выберите рекуператор с оптимальным КВТ, чтобы минимизировать теплопотери и снизить затраты на отопление.
4. Узнайте о системе фильтрации: убедитесь, что рекуператор оборудован подходящей системой фильтрации воздуха, способной защищать от внешних загрязнителей. Также обратите внимание на доступность и стоимость фильтров, которые требуют регулярной замены.
5. Изучите функциональные возможности устройства: некоторые рекуператоры имеют дополнительные функции, которые могут быть полезны в конкретных ситуациях, такие как увлажнение воздуха или ночьной режим работы, что может быть особенно актуально для рекуператоров в комнатах для сна. Определите, какие функции важны для вас и ищите устройства, соответствующие вашим требованиям.
Также не упустите возможность обратиться за советом к специалистам, чтобы получить дополнительную информацию и рекомендации по выбору рекуператора, отвечающего вашим запросам. Правильный выбор устройства обеспечит эффективную систему вентиляции и улучшит качество воздуха в вашем доме.
Итоговые рекомендации по использованию рекуператора
Согласно исследованиям, через вентиляционную систему из помещений теряется от 25 до 35% тепла. Для сокращения этих потерь и рационального использования энергии рекомендуем установить рекуператор.
Рекуператор служит важным компонентом системы принудительной вентиляции, обеспечивая эффективный теплообмен между приточным и вытяжным воздухом. В результате использования рекуператоров значительно снижается потребление электроэнергии и затрат на отопление или охлаждение воздуха в помещениях, а также оптимизируются тепловые расходы, что может привести к экономии до 90% потребляемой энергии.
Как устройство, обеспечивающее приточно-вытяжную вентиляцию, рекуператор становится незаменимым в условиях отсутствия или ненадлежащей работы общедомовой вытяжки. Эти устройства также рекомендуются для очистки и улучшения качества поступающего с улицы воздуха, что в свою очередь способствует более здоровому дыханию и снижению загрязнённости воздуха в жилье.
Мы рассмотрели основные отличия рекуператоров от других вентиляционных приборов, их принцип работы, преимущества и недостатки, а также важные аспекты выбора. Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь обращаться к консультантам “Свежего Воздуха”!
Мы предоставляем бесплатные консультации и организуем предварительный выезд специалиста для оценки объекта в пределах МКАД. Также у нас вы можете приобрести лучший рекуператор из каталога официального дилера.
