Рекуператор пластинчатый и роторный: сравнение, характеристика, преимущества и недостатки

Обеспечить жилое помещение теплом в зимние месяцы – необходимая и обязательная задача. Достигается это путем отопления. Отопление, как правило, осуществляется по металлическим трубам с использованием горячей воды. В большинстве жилых построек отопление квартир регулируется лишь службами, которые осуществляют подачу тепла. Это не совсем удобно и затратно. Иметь возможность контролировать температуру сразу избавляет потребителя от перерасхода теплоэнергии, позволяет самому контролировать желаемую температуру в помещении.

Мы упомянули о зимнем периоде. Однако в летние месяцы поддерживать прохладную температуру в помещении также немаловажно. В жаркую погоду открытые окна малоэффективны. Стены за день нагреваются до такой степени, что за ночь не успевают остывать, а, следовательно, духота в комнате сохраняется. В этом случае применяются вентиляторы, кондиционеры. Однако, есть в другие средства, о которых мы и поговорим в статье.

Роторные рекуператоры

Рекуператоры – это устройства, служащие для вентиляции помещения. Нужно подробнее остановиться на принципе работы таких устройств. Простыми слова принцип заключается в следующем: что касается сохранения тепла в помещении, то холодный воздух, который поступает в устройство извне, обогревается отработанным теплым воздухом, который из помещения выходит через устройство. Тот же принцип применяется и в жаркое время, только наоборот (теплый воздух извне охлаждается отработанным из помещения).

Применение рекуператоров в современном мире является популярным способом сохранения энергии в области вентиляции воздуха. Все устройства данного типа

подразделяются на роторные и пластинчатые.

Роторный рекуператор, как следует из самого названия, обладает роторным теплообменником, который вращается с определенно заданной скоростью. В приборе присутствуют два канала: вытяжной и приточный. Теплообменник нагревается в зоне вытяжного канала, а охлаждается в зоне приточного. Таким образом, тепло из вытяжного канала передается в приточный. Нагреваясь и охлаждаясь, воздух, как известно, образует конденсат (влагу). В зимнее время конденсат сильно охлаждается и превращается в лед, оседая на стенки теплообменника.

рекуператор пластинчатый

схема вентиляции с рекуперацией

вентустановка с пластинчатым рекуператором

вентустановка с роторным рекуператором

Преимущества роторного рекуператора можно обозначить следующим образом:

1. Небольшие размеры устройства. Этот показатель очень немаловажен, так как устанавливая его в относительно небольшом помещении, не хотелось бы, чтобы прибор занимал много места, а, следовательно, сужал пространство.
2. Возможность регулировать скорость вращения теплообменника, что позволяет регулировать подачу тепла.
3. Высокий кпд устройства.
4. Такой прибор способен частично возвращать влагу в помещение, что позволяет сохранять нужную влажность.

Говоря о достоинствах любого прибора, необходимо упомянуть и о возможных недостатках. Такое также здесь присутствуют. Из недостатков можно определить основные:

1. Сложность конструкции прибора. Ни для кого не секрет, что чем сложнее конструкция, тем в итоге значительно сложнее его обслуживать. Ремонт рекуператора достаточно сложен и дорогостоящ.
2. Из-за особенности конструкции загрязненный воздух может частично поступать в приток. Отсюда необходимо использовать дополнительный фильтры для оптимальной работы.
3. Еще к одному из недостатков можно отнести то, что для вращения теплообменника требуется электроэнергия. Потребление ее небольшое, но все-таки оно присутствует.

Пластинчатый рекуператор

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

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

Положительные характеристики такого рекуператора можно представить в следующем виде:

1. Высокая эффективность.
2. Простота устройства. Нет подвижных и вращающихся элементов, которые могут выйти их строя, а соответственно нет необходимости в обслуживании и ремонте.
3. Не потребляет электроэнергию, а, соответственно, позволяет экономить средства на обслуживание.

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

1. В зимний период основной проблемой таких устройств является обмерзание теплообменника. Для возобновления работы в этом случае следует либо отключать приточный вентилятор, либо использовать специальный клапан (байпасный).
2. Отсутствие в данных приборах возврата влаги в отличие от роторных.

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

ПЛАСТИНЧАТЫЙ ИЛИ РОТОРНЫЙ РЕКУПЕРАТОР | ООО «Вентиляционный Завод ИНТЕХ»

Рекуператор – одна из самых перспективных  разработок  в сфере вентиляции. По сути – это  теплообменник, позволяющий  значительно сократить энергетические затраты на нагрев воздуха в холодное время года.

 

Зачем в зимний период выбрасывать вытяжной воздух с комнатной температурой на улицу, если можно этот воздух потратить на нагрев приточного воздуха?  Это называется утилизацией вытяжного воздуха или рекуперацией тепла.

А вот в регионах с теплым климатом все происходит наоборот – прохладный рециркуляционный воздух частично охлаждает теплый приточный. Использование этой энергии позволяет  снизить  энергозатраты на кондиционирование здания, а, следовательно,  холодильные установки,  могут быть меньшей мощности. В долгосрочной перспективе это означает снижение эксплуатационных затрат и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.

Принцип работы рекуператора заключается в том, чтобы потоки вытяжного и приточного воздуха пересеклись, но при этом не смешались. За счет теплого вытяжного воздуха нагреваются стенки теплообменника, а холодный приточный воздух, проходя через теплообменник нагревается.

 

Для лучшего понимания условно примем температуру внутри помещения «+25» град, а  температуру уличного воздуха « -30» град. Так вот, рекуператор позволяет нагреть холодный уличный воздух с «-30» градусов до «+5» градусов. Далее воздух необходимо просто догреть до необходимой температуры и подать в помещение.

 

 

Существует нескольких типов рекуператоров.

Самые распространенные среди них —пластинчатый и роторный рекуператоры.    

Пластинчатый рекуператор является одним из самых распространенных,  благодаря своей простой конструкции и дешевизне. Эффективность данного теплообменника  не превышает 50%. А одно из преимуществ данного рекуператора заключается в изолированности воздушных масс, т.е. не происходит подмешивание вытяжного воздуха в приточный и наоборот. Тепло удаляемого из помещения воздуха передается через алюминиевые пластины пластинчатого рекуператора приточному воздуху. Удаляемый воздух между пластинами протекает по одним промежуткам, а приточный — по другим. Большим недостатком является потребность отвода дренажа, и как следствие осушение воздуха. Кроме этого в климатических условиях средней полосы России, а также северных регионов применение пластинчатого рекуператора является нецелесообразным в связи с его низкой эффективностью и постоянными циклами оттаивания.   

                                                  

Рис.3. Принцип действия.

 



Роторный рекуператор является более дорогим, но более эффективным решением. Температурная эффективность роторного рекуператора достигает 82% и это не предел, это значит что если на улице температура — 28˚, то после рекуператора будет температура + 14,0˚. После рекуператора стоит нагреватель (он же калорифер), бывают они электрическими или водяными. В основе принципа действия роторных  теплообменников лежит регенерация тепла: вращающийся барабан из алюминиевой фольги поглощает тепло удаляемого из помещения воздуха и передает его приточному воздуху.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные преимущества:

•  высокая эффективность – установка экономит до 82% (это не максимально возможные цифры)

•  летом позволяет значительно снизить затраты на охлаждение

•  нет циклов оттаивания

•  нет потребности в отводе конденсата.

 

Таким образом, экономия получается довольно ощутимая. Установки с высоким коэффициентом эффективности окупают себя через 1,5-2 года.

 На больших и средних объектах это величина может сократить расходы на подогрев как минимум в два-три раза.

Именно вентиляционные установки с роторным рекуператором пользуются наибольшим спросом, как наиболее эффективные. Если сравнивать стоимость вентиляционных установок с рекуператором и без него, то здесь разница будет не столь внушительна,  а вот при оплате счетов за электричество вы ощутите разницу в полной мере! Небольшие вентиляционные установки с рекуператором способны  окупить себя уже за первую холодную зиму. Такая установка позволит вам реально сократить статью эксплуатационных расходов в быту. Выбирая систему вентиляции, обращайте внимание на ее эффективность.

 

Пластинчатый или роторный рекуператор?

Чем выше температура воздуха, поддерживаемого в помещении, тем больше можно сэкономить, применяя высокоэффективные системы рекуперации тепла в системах вентиляции. Бассейн не исключение!

В холодном климате прекрасно себя зарекомендовали роторные рекуператоры: высокая температурная эффективность и работа при низких температурах наружного воздуха без предварительного подогрева. Однако, в случае плавательного бассейна данное решение неверно! Давайте попробуем разобраться почему!

Прежде всего необходимо понять разницу в принципах функционирования пластинчатого рекуператора и роторного. В пластинчатом рекуператоре тепло передается через стенку рекуператора, потоки постоянно разделены. В роторном же – стенки рекуператора являются аккумуляторами тепла: накапливая тепло, камера поворачивается из теплого потока воздуха в холодный. С этим фактом связаны две особенности роторного рекуператора – возврат части отработанного воздуха и влаги.

Для плавательных бассейнов по нормам разрешена рециркуляция, поэтому по поводу перетоков волноваться в этом случае не следует, а вот возврат влаги разберем подробнее.

При низких температурах влагосодержание воздуха очень мало: например, при нагреве воздуха с расчетными параметрами холодного периода в Москве –25 °С 82% до рекомендованных в помещении бассейна +30 °С его относительная влажность составит 1%. Таким образом, осушающая способность свежего воздуха в холодный и переходный период очень высока, даже избыточна. Подача большого количества свежего воздуха в холодный период приводит к пересушиванию помещения бассейна, что, в свою очередь, влечет за собой резкое увеличение испарения и, в итоге, к значительному увеличению эксплуатационных затрат.

Исходя из информации, поданной выше, существует два решения: увлажнять воздух в роторе, или смешать нагретый в пластинчатом рекуператоре сухой воздух с влажным вытяжным. Какое решение будет лучшим и почему? Правильный ответ – второе, с помощью пластинчатого рекуператора: с точки зрения комфорта – проще контролировать влагосодержание приточного воздуха, а значит, повышается точность поддержания параметров в помещении бассейна; с точки зрения экономии – при низких температурах достаточно подавать всего 30–40% свежего воздуха для поддержания требуемой осушающей способности, что влечет за собой значительное
сокращения эксплуатационных расходов!

Более того, конструктивно системы с пластинчатыми рекуператорами могут быть лучше подготовлены для работы во влажной среде: проще организовать отвод конденсата, защиту от обмерзания, защиту рекуператора и прочих компонентов от коррозии.

Menerga на сегодняшний день – одна из немногих вентиляционных компаний, производящих рекуператоры самостоятельно по запатентованной технологии. Материал рекуператора – полипропилен – пластик, не подверженный коррозии и химическим воздействиям. Эффективность передачи тепла современных противоточных рекуператоров от Menerga превосходит эффективность новейших роторов и составляет около 95%! Фактически, интегрированный водяной воздухонагреватель требуется только для воздушного отопления помещения — температура приточного воздуха при температуре наружного –25 °С и вытяжного воздуха +30 °С составляет свыше +29 °С!

Роторный рекуператор: устройство и принцип действия

Нет человека, который бы не знал о важности кислорода, поэтому обустройство качественной вентиляции — вполне понятное желание. Однако у данных систем, удаляющих отработанный воздух и обеспечивающих непрерывный приток свежего, есть один недостаток. В холодное время года они выбрасывают на улицу теплый воздух, замещая его холодным. Из-за такого транжирства на его нагрев тратится дополнительная энергия, а ее нельзя назвать дешевой. Жарким летом все наоборот: комфортный прохладный воздух удаляется из помещений, а на его смену приходит духота, превращающая дом в настоящую «душегубку». Чтобы не отапливать улицу и обеспечить благоприятный микроклимат в жилье в любой сезон, можно использовать роторный рекуператор.

Вентиляция в компании с рекуперацией

Самый простой вид — естественная вентиляция, принцип ее действия основан на природных явлениях. Воздухообмен обеспечивает организация специальных отверстий-продухов в здании: нижние являются приточными, а верхние — вытяжными. Однако такие системы очень далеки от совершенства. Плюс у них один — минимальные материальные затраты. Минусов много: это невозможность очистки воздуха, полная зависимость от климата, от сезонов года. Альтернатива — принудительная вентиляция. Она обходится гораздо дороже, зато такая система гарантирует оптимальный микроклимат в помещениях.

Искусственная вентиляция разделяется на приточную и вытяжную. Первая обеспечивает постоянную подачу свежего воздуха, а отработанные массы эвакуируются естественным образом. В такую систему входят:

• воздуховоды, по которым проходит воздух;
• вентиляторы, «заставляющие» его попадать в помещение;
• фильтры, останавливающие до 90% пыли, более крупного мусора;
• воздухонагреватели, без которых трудно и очень некомфортно зимой.

В эту систему могут входить различные дополнительные модули.

Вытяжная вентиляционная система, которая призвана помогать естественной вентиляции, наоборот, отвечает за удаления отработанных масс, практически лишенных кислорода. Главный элемент этого оборудования — вытяжные вентиляторы.

Приточная или вытяжная искусственная вентиляция недостаточно хорошо действует «в одиночку», поэтому оптимально приточно-вытяжное оборудование в комплексе. Однако в работе системы есть одно слабое место — удаление нагретого воздуха, замещение его холодным.

Чтобы сделать его комфортным, хозяева расходуют довольно большое количество электроэнергии, особенно чувствительны расходы в холодный сезон. Недостаток способна исправить рекуперация, которую используют как в централизованных, так и в локальных системах.

К оборудованию — рекуператорам — подводят вытяжные и приточные каналы. Устанавливать приборы можно в любом месте: снаружи здания (например, на крыше), на потолке, стене, полу. Они могут быть моноблоками либо отдельными модулями.

Рекуператор — лишь часть принудительной вентиляции, поэтому такое «возвращающее» оборудование рассматривают только как элемент общей системы.

Знакомство с оборудованием

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

Устройство

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

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

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

Характеристики

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

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

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

Соперники роторного рекуператора

Есть и другие разновидности рекуперативных теплообменников, которые нередко становятся элементами приточно-вытяжных систем.

Пластинчатые

Эти приборы самые популярные, потому что относительно просты, им не нужна электроэнергия и серьезное обслуживание. Низкая стоимость — еще одно большое преимущество. Такие приборы — теплообменники, состоящие из большого количества пластин, между которыми оставлены минимальные расстояния. Материалы для их изготовления сильно различаются: это может быть металл, пластмасса либо целлюлоза. Рекуперация в устройствах происходит в разных плоскостях, поэтому потоки теплого и холодного воздуха не смешиваются.

Минус есть — это скопление конденсата, промерзание в сильные холода, поэтому приборам зимой требуется регулярное оттаивание. По этой причине в морозы вентиляционную установку отключают, либо устанавливают дополнительный элемент — подогреватель приточного воздушного потока.

Водяные

Если называть их корректно, то они гликолевые, спиртовые, так как обычная жидкость в зимнее время быстро замерзнет. Это оборудование состоит из двух теплообменников, которые соединены жидкостным контуром. Такие элементы устанавливают на расстоянии друг от друга, поэтому воздушные потоки тоже не смешиваются.

Еще одно достоинство прибора — минимальное отложение жиров, а значит, меньшая пожароопасность. По этой причине их часто устанавливают в кафе и ресторанах, даже в горячих цехах. Недостатки у устройства есть — это самые большие габариты, не слишком впечатляющая эффективность, едва превышающая 50%, высокая цена из-за необходимости дополнительного оборудования — теплового насоса.

Другие виды — камерные, трубчатые рекуператоры — не используют для устройства вентиляции в частных домах, поэтому их описывать большого смысла не имеет. Если рассматривать это «трио» претендентов в качестве моделей для самостоятельной сборки, то лидер один — это простой пластинчатый прибор.

Виды роторных рекуператоров

Модели различаются покрытием роторного барабана. Рекуператоры бывают:

1. Гигроскопическими (энтальпийными). В этих приборах соты алюминиевого барабана покрывают материалом, обладающим сорбирующими (поглощающими) свойствами. Вращаясь, барабан собирает влагу, поэтому может переносить ее из одного потока в другой. В результате утилизируется как конденсат, так и скрытая теплота воздуха.
2. Сорбционными. Это гигроскопический тип, но с улучшенными характеристиками благодаря инновационному сорбенту — силикагелю. Его главное свойство – повышенная способность впитывать влагу.
3. Конденсационными. Это самые обычные конструкции. Алюминиевый ротор лишен дополнительного покрытия, поэтому он переносит только тепловую энергию, а полностью перемещать влагу не в состоянии.
4. С эпоксидным покрытием. Оно предназначается для защиты алюминиевого барабана от химических соединений, находящихся в воздухе. Например, от концентрации морской соли, хлора в бассейнах, от паров на химическом производстве.
5. С антибактериальным покрытием. Оно способно остановить около 600 видов микроорганизмов. Такую защиту наносят на энтальпийные роторы, на барабаны с эпоксидным покрытием.

В быту обычно используют обычные конденсационные приборы, гигроскопические — там, где постоянно повышенная влажность. Остальные виды приобретают для помещений с неблагоприятными (вредными) условиями труда. Роторные рекуператоры отличаются по внешнему виду, различно их конструктивное исполнение: они могут быть как вертикальными, так и горизонтальными.

Плюсы и минусы роторных приборов

К основным преимуществам вращающегося оборудования относится:

• более высокий КПД зимой;
• снижение затрат на охлаждение летом;
• полная автоматизация процесса рекуперации;
• частичная нормализация влажности в помещении;
• отсутствие циклов оттаивания, потребности в отводе конденсата.

Самое большое преимущество этих сложных устройств — эффективность. Чтобы понять и сравнить, необходимо познакомиться с цифрами. Если роторные приборы имеют КПД 70-85%, то пластинчатые «простачки» гарантируют меньшую отдачу — всего 50-65%.

Некоторые минусы этих рекуператоров-профессионалов незначительны, но упомянуть лучше сразу все претензии. В этом списке:

• более высокая цена из-за сложности конструкции;
• определенный уровень шума во время работы;
• возможное смешивание встречных воздушных потоков;
• необходимость обеспечить источник питания;
• подвижные элементы — причина, по которой оборудованию необходимо частое, непростое техническое обслуживание;
• массивность некоторых моделей приборов, она требует обустройства довольно просторной вентиляционной камеры.

Если говорить о минусах, то чаще самый последний недостаток (большие размеры) не дает возможности установить роторное устройство в бытовых условиях.

Критерии для выбора рекуператора

В магазинах представлен относительно широкий ассортимент пластинчатых и роторных рекуператоров, поэтому подобрать оптимальный прибор бывает непросто. В этом случае не рекомендуют слепо доверять ни обещаниям изготовителя, ни похвалам из уст продавцов.

Если «продажные люди» гарантируют КПД, доходящий до 99%, а также эксплуатацию, возможную в условиях -50°, то можно утверждать, что это неправда. Оптимальную эффективность приборы обеспечат только до определенных температурных значений. Это до -10° для пластинчатых моделей и до -23° для роторных рекуператоров. Более низкие показатели уже снижают КПД.

Обращать внимание при выборе устройства необходимо на следующие моменты:

• способ монтажа — в стене или снаружи здания;
• используемые материалы и толщина корпуса;
• присутствие дополнительной изоляции;
• вид, мощность и напор вентиляции;
• климатические условия региона;
• особенности обслуживания;
• степень автоматизации;
• тип удаляемой среды;
• объем помещения;
• габариты;
• цена.

Плюсом станет наличие встроенных фильтров, электронагревателя, возможность регулировать интенсивность работы. Для небольших помещений идеальным все же будет пластинчатый вид рекуператора, для больших площадей — роторный прибор.

По сравнению с более популярным и простым пластинчатым оборудованием, роторный рекуператор достаточно сложен. Зато устройство дает возможность решить сразу несколько проблем — обеспечить лучший подогрев (охлаждение) воздуха, повысить влажность. Большая эффективность этого прибора для бытового применения часто не самый важный фактор, поэтому перед принятием окончательного решения нужно хорошо подумать о целесообразности его приобретения.

Чтобы познакомиться с относительно новой конструкцией, можно посмотреть очень информативное видео:

Роторный рекуператор и принцип работы теплообменника, возможность сделать своими руками

О важности вентилирования помещений каждый знает из собственного опыта. Человеческому организму просто необходим кислород, а он находится в достаточном количестве только в свежем воздухе. Однако современный мир технологий и комфорта принуждает человека отказываться от такого необходимого проветривания помещений.

Почему это происходит? Потому, например, что при включенном кондиционере в жаркую погоду вентиляционный поток будет постоянно привносить теплые воздушные массы. В зимнее же время проветривание будет способствовать выходу тепла из помещения. В любом случае, мощности работающих приборов, будь-то кондиционер или обогреватель – используются на полную, что приведет не только к энергопотерям, но и к излишнему расходованию средств. Именно во избежание такой ситуации конструкторами был изобретен прибор – рекуператор.

Содержание статьи

Основной функционал

Назначение рекуператора – автоматизация процесса рекуперации воздуха, то есть возвращения ему исходных характеристик (в данном случае температурных). Устройство стандартного рекуператора довольно простое – это двустенная конструкция теплообменника для одновременного прохождения двух воздушных потоков: вытяжного и приточного.

Указанные потоки не смешиваются между собой, а лишь влияют друг на друга. Так как присутствует разница температуры приточного и вытяжного потоков воздуха, то в процессе взаимовлияния происходит обмен тепловой энергии. Массы холодного воздуха нагреваются, а теплого, соответственно, охлаждаются.

Еще одной функцией рекуператоров можно считать осушение воздуха, так как в процессе охлаждения теплых воздушных масс выделяющаяся влага конденсируется на их стенках.

Какие бывают рекуператоры

Поскольку многие уже успели назвать рекуператор одной из наиболее перспективных разработок в механизме вентилирования, производители активно насыщают рынок приборами разнообразных конструкций и видов.

Чаще всего устройства для обеспечения помещений рекуперацией вентилируемых воздушных масс классифицируют по следующим признакам:

• Схема движения теплоносителей.
• Конструкция.
• Назначение.
• Тип.

В зависимости от схемы движения прибор для рекуперации воздуха может быть или перекрестным или противоточным. В первом случае воздушные потоки будут двигаться перпендикулярно друг другу, а во втором – в противоположных направлениях.

Исходя из особенностей конструкции, рекуператор может быть трубчатым, пластинчатым, ребристым. Что касается назначения, то приборы для рекуперации могут применяться не только для воздуха, но и для других газов, и даже для жидкостей.

По типу рекуперационные устройства делят на роторные и пластинчатые. Роторные рекуператоры имеют механизм, основанный на вращательном движении барабана, а пластинчатые – на одновременном нагревании и охлаждении стальных пластин с разных сторон.

Рекуператор роторный

Внешний вид роторного рекуператора представляет собой цилиндрическую емкость, заполненную очень близко расположенными продольными стальными листами. Чаще всего применяется гофрированная сталь.

Автоматизация работы устройства достигается наличием электродвигателя и щита с частотным преобразователем. Вращения барабана пропускают через устройство сначала теплые, а потом холодные воздушные массы. Данный процесс сопровождается нагреванием или охлаждением ротора, что делает возможной отдачу тепла приточному воздуху.

Автоматизация процесса рекуперации воздуха с помощью роторного устройства обладает наибольшей производительностью и эффективностью. К преимуществам данного типа устройств относится то, что им не грозит обмерзание, как пластинчатым, то есть роторные механизмы можно использовать круглый год.

К недостаткам данного вида устройств относятся их большие размеры, требующие наличия просторной вентиляционной камеры. В обычных бытовых условиях, поэтому, не часто наличествует возможность установки промышленного прибора.

Модификации

Производителями на протяжении нескольких последних лет были изобретены многочисленные модификации рекуперационных приборов. Однако все они базируются на двух основных видах конструкции:

• Стандартной.
• Высокотемпературной.
• Энтальпийной.

Применение стандартной конструкции предполагает наличие в рекуператоре нескольких секторов (их может быть от 4 до 12, но только парное число). Основное назначение данного типа устройств – удалять излишнюю теплоту отработанного воздушного потока, попутное – переносить влагу.

Высокотемпературные рекуператоры применяются с целью выведения значительно нагретой воздушной массы. Это сугубо промышленные приборы, способные выдерживать температуру воздуха в 250 градусов.

Энтальпийный механизм рекуператора имеет своим основным назначением полное удаление тепла из воздушного потока, а дополнительно осуществляет еще и передачу влаги.

Роторные рекуператоры воздуха, кроме того, отличаются и по самому расположению ротора – вертикальному или горизонтальному, по внешнему виду, форме и размеру. В случае необходимости всегда можно подобрать подходящее устройство. Если же нет желания или возможностей – роторный механизм можно изготовить самостоятельно.

Собственноручное изготовление

Рекуператор своими руками – это совсем не сложная задача для мастеров. Однако обычному человеку перед изготовлением стоит уяснить некоторые правила:

• Первое – произвести точный расчет параметров необходимого вентиляционного прибора.
• Второе – обзавестись всеми необходимыми материалами и инструментами.
• Третье – продумать возможные способы крепления рекуператора и приобрести или изготовить нужное количество крепежных элементов.

Лучше всего для изготовления корпуса применять стальные листы, а для вращающегося ротора – алюминиевые. Важно помнить, что автоматизация процесса рекуперации требует установки мотора. Для запускания ротора устанавливается клиноременная передача. Также рекомендуется подумать и о надлежащей шумоизоляции прибора, для чего может использоваться минеральная вата, стекловолокно, силиконовый герметик.

Само по себе изготовление роторного рекуператора – абсолютно не сложное, однако требует проведения точных расчетов. Поэтому если Вы не очень хорошо разбираетесь в данном вопросе – лучше проконсультируйтесь у профессионалов.

Пластинчатый рекуператор и его принцип работы, разновидности и преимущества

Энергоэффективная система вентиляции в холодное время года – достаточно актуальный вопрос. Сведение к минимуму потерь тепла, которое постоянно выбрасывается из помещения, позволит не только уменьшить сумму коммунальных счетов, но и снизить нагрузку на обогревающий помещение прибор.

Помочь в этом могут пластинчатые рекуператоры – устройства, возвращающие часть тепловой энергии из отработанного воздуха.

Содержание статьи

Простой способ беречь тепло

Обогрев помещения в холодное время года при помощи современного кондиционера позволяет сохранять комфортный микроклимат в помещении. Платой за комфорт становятся счета за электричество, размер которых в зависимости от температуры воздуха на улице может ощутимо меняться.

При помощи сравнительно небольших затрат можно создать энергоэффективную вентиляционную систему, заметно снизив расходы на электричество.

Реализовать это позволит пластинчатый рекуператор, причём неважно, приобретенный в магазине или изготовленный своими руками. Это устройство встраивается в приточно-вытяжные пути вентиляции, помогая снизить к минимуму «обогрев улицы».

Учитывая, что в отдельно взятые дни разница температур помещения и улицы может достигать отметки в пятьдесят градусов по Цельсию, становится понятна важность устранения упомянутого эффекта. Тем более, что схем и готовых устройств для этого предлагается огромное количество.

Принцип рекуперации воздуха

Чтобы понять достоинства и плюсы от использования рекуперационных теплообменников, сначала необходимо разобраться в самой сути их работы. В дословном переводе с латинского рекуперацией называют «возврат использованного, потраченного».

Именно эффект возврата энергии используется в климатических устройствах данной конструкции. Проходящие сквозь блок воздушные потоки обмениваются между собой тепловой энергией, позволяя впоследствии кондиционеру поддерживать комфортную температуру, затрачивая меньше энергии. В особо холодные дни это позволяет заметно сэкономить на обогреве помещения.

Пример: температура воздуха на улице достигла отметки в минус 20 С^о. Для комфортного самочувствия жителей кондиционер должен создать в помещении температуру хотя бы на уровне + 25 С^о. Разницу температур подсчитать несложно – 45 градусов по Цельсию. Конечно, какая-то часть воздуха нагреется благодаря теплоемкости стен, мебели, теплообмену между приходящим и выводимым потоками. Но все равно кондиционеру потребуется значительное количество энергии для поддержания комфорта.

Пластинчатый и любой другой рекуператор выбранной конструкции позволяет вывести точку соприкосновения холодного и теплого воздуха за пределы помещения. Устройство проводит активный теплообмен между ними, позволяя привходящему потоку свежего воздуха достичь более комфортного значения температуры, нежели изначальное.

Зимой теплый отработанный воздух частично согревает привходящие холодные потоки, а летом – немного охлаждает их. Это помогает не только снизить энергозатраты от использования кондиционера, но и повысить стабильность сохранения выбранных климатических условий.

Рекуператоры – часть принудительной системы вентиляции

Пластинчатый рекуператор воздуха, как и любое другое устройство данного типа, является лишь частью принудительной системы вентиляции. Ожидать более-менее заметного улучшения микроклимата в доме при использовании только лишь рекуператора не стоит. Совмещая его с естественной приточно-вытяжной системой воздухообмена, добиться сколько-нибудь заметного эффекта довольно сложно. Для эффективного теплообмена между потоками они должны постоянно двигаться сквозь устройство.

По этой же причине установка рекуперационной системы считается эффективной и экономически оправданной в доме не всегда. Прежде чем выбирать или изготавливать своими руками рекуператор, рекомендуется подсчитать:

1. Расход энергоносителей до модернизации вентиляции.
2. Приблизительный срок эксплуатации системы после модернизации.
3. Стоимость приобретения и монтажа необходимых блоков.
4. Размер затрат на ежегодное обслуживание системы.

Случаи, когда вышеупомянутые затраты неспособны полностью перекрыть расход на использование системы вентиляции в виде «как есть», – не такая редкость, как может показаться. Особенно, когда речь идет о заводских устройствах. Самодельные рекуператоры часто помогают немного снизить расход теплоносителя, да и себестоимость их невысока.

Монтаж системы рекуперации необходим, только когда она действительно покажется достаточно эффектной на основании расчетов. Во всех остальных случаях современные кондиционеры отлично справляются с подержанием заданных климатических условий.

Современные виды рекуператоров

Разновидности предлагаемых на рынке рекуператоров могут вызвать некоторые сложности в выборе у неискушенного пользователя. Огромное разнообразие представлено наименованиями моделей с разнящейся рабочей площадью устройств и объемом производимого теплообмена. Конструктивно они делятся на следующие типы:

1. Рекуператоры с пластинчатыми или мембранными теплообменниками.
2. Роторные устройства.
3. Водяные рекуператоры.
4. Крышные рекуператоры.
5. Трубчатые теплообменники.
6. Камерные устройства.
7. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.

Самыми распространёнными, благодаря удачному сочетанию стоимости и эффективности, стали пластинчатый и роторный рекуператоры. В первом случае теплообмен происходит внутри специальной камеры, в которую сводятся приточные и вытяжные каналы вентиляции.

Камера разделяется множеством пластин на два несвязанных между собой воздушных канала, по каждому из которых движется свой поток. Перегородка или мембрана между ними изготавливается из материала, не препятствующего теплообмену. Благодаря этому, между холодным и теплым воздухом происходит активный обмен тепловой энергией, помогающий снизить затраты на обогрев или охлаждение помещения.

Роторные устройства имеют аналогичный принцип работы с той лишь разницей, что вместо пластинчатой камеры в нем используется вращающийся барабан. Теплообмен происходит благодаря поочерёдному прохождению приточно-вытяжных потоков сквозь рекуператор.

Теплый воздух нагревает энергоемкие пластины, затем ротор проворачивается, и холодный газ вбирает с них энергию. Наличие подвижных частей и громоздкость – основные недостатки данного подвида устройств. Но на противоположной чаше весов находится один из лучших показателей КПД среди рекуперационных конструкций.

Кондиционер против рекуператора – что лучше

Очень частым заблуждением становится выбор между кондиционером или хорошим рекуператором для вентиляционной системы. Главная ошибка потребителя кроется в том, что непосредственная рабочая задача у рекуператора совершенно другая.

Устройство позволяет только проводить теплообмен между воздушными потоками, помогая экономить на поддержании температуры, а не «задавать» предпочтительный градус Цельсия. Если снаружи приходит горячий воздух и в помещении он тоже нагрет, неважно, как быстро будут проходить сквозь устройство потоки газа. Аналогичная ситуация будет наблюдаться и во время холодов.

Использование рекуператора вместо кондиционера может быть частично оправдано в холодное время года, и только в случае если имеется альтернативный источник тепла.

Печное или автоматное отопление действительно можно проводить более экономно, если установить рекуперационную систему вентиляции. Но в этом случае, ни о какой точности контроля микроклимата речи не идет. Да и экономическая целесообразность такого выбора в трети всех случаев, как правило, сомнительна.

Рекуператоры воздуха. Виды и принцип работы

С развитием технологий энергосбережения на рынке систем вентиляции и кондиционирования особую популярность получили рекуператоры воздуха – устройства для передачи тепловой энергии от вытяжного воздуха к приточному. В рамках данной статьи мы расскажем о принципе работы, видах и устройстве рекуператоров, их преимуществах и недостатках и критериях подбора.

Что такое рекуператор и каковы его функции

Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.

Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от  удаляемого воздуха из помещения. Эта функция дополняется условием: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.

В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».

Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.

При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

Виды, устройство и принцип работы рекуператоров

Какого бы вида он ни был, рекуператор по своей сути – это теплообменник. Это может быть один теплообменник, в котором приточный и вытяжной потоки воздуха обмениваются теплом через тонкие стенки, или два теплообменника. Во втором случае в первом теплообменнике вытяжной воздух отдаёт своё тепло некоторому промежуточному теплоносителю, а во втором теплообменнике этот промежуточный теплоноситель отдаёт своё тепло приточному воздуху.

Выделим основные виды рекуператоров и рассмотрим каждый из них в отдельности:

• Роторный рекуператор
• Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор
• Рекуператор с промежуточным теплоносителем
• Камерный рекуператор
• Фреоновый рекуператор

Роторный рекуператор

Роторные рекуператоры DANTEX имеют одни из самых высоких показателей эффективности на рынке. Они представляют собой большое колесо (ротор), ось вращения которого совпадает с линиями движения воздуха, а расположена она между потоками таким образом, что половина ротора находится в зоне вытяжного воздуха, а вторая половина – в зоне приточного воздуха.

Ротор не является сплошным и представляет собой набор соединенных между собой пластин. Воздух может свободно проходить между пластинами, в буквальном смысле, сквозь ротор.

 

Роторный рекуператор

Медленно вращаясь, некоторая часть ротора сначала контактирует с вытяжным воздухом, который её нагревает. Спустя некоторое время эта часть ротора переходит в зону приточного воздуха, где нагревает его, отдавая накопленное ранее тепло. Сразу после этого она вновь переходит в зону вытяжного воздуха и нагревается. Цикл замыкается.

Во время перехода из зоны вытяжного воздуха в зону приточного и обратно, ротор между пластинами увлекает за собой некоторое количество воздуха, то есть, наблюдается смешивание потоков. Однако на практике смешивание потоков в роторных рекуператорах DANTEX настолько мало, что им обычно пренебрегают (составляет около 5%).

Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор

Ещё один вид рекуператоров, предназначенных для применения в моноблочных приточно-вытяжных установках – это перекрестно-точные рекуператоры на базе пластинчатого теплообменника.

В отличие от роторных, данные аппараты не имеют движущихся частей. Они представляют собой пластинчатый теплообменник, по каналам которого движется приточный и вытяжной потоки воздуха. Эти каналы чередуются. Таким образом, каждый поток вытяжного воздуха через стенки контактирует с двумя потоками приточного воздуха, а каждый поток приточного – с двумя потоками вытяжного.

 

Приточно-вытяжные установки с пластинчатым рекуператором

Перекрестно-точные рекуператоры DANTEX спроектированы таким образом, чтобы максимизировать площадь контакта между потоками. Именно этим и объясняется высокая эффективность теплообмена и, как следствие, высокая эффективность рекуперации тепла (до 70%).

Помимо обычных перекрестно-точных, в вентустановках DANTEX также применяются гексагональные рекуператоры. Они представляют собой смесь перекрестно-точного и противоточного теплообменников. Противоточные аппараты имеют более высокую эффективность, поэтому такой симбиоз идёт на пользу, и эффективность рекуперации вырастает до 77%.

 

Гексагональные пластинчатые рекуператоры в приточно-вытяжных установках

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Третий вид рекуператоров – аппараты с промежуточным теплоносителем. Такие установки имеют два ключевых преимущества. Во-первых, они позволяют реализовать принципы рекуперации для раздельных и даже удалённых друг от друга приточных и вытяжных установок. Во-вторых, ими могут быть дополнены существующие системы вентиляции, которые изначально не предполагали рекуперацию тепла.

Итак, рекуператор с промежуточным теплоносителем представляет собой два теплообменника, устанавливаемых, соответственно, в приточной и вытяжной системах вентиляции, которые соединены трубопроводами с теплоносителем.

 

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Зимой вытяжной воздух нагревает теплоноситель. Далее он при помощи насоса перекачивается в теплообменник приточной установки, где отдаёт своё тепло, нагревая приточный воздух. После этого он вновь направляется в теплообменник вытяжной установки.

Расстояние, на которое может перемещаться теплоноситель, практически не ограничено, поэтому вентустановки могут находиться на значительном удалении друг от друга, например, одна в подвале здания, а вторая – на кровле. Не стоит забывать, что увеличение трассы теплоносителя требует установки более мощного насоса, повышает стоимость трубопроводов и их монтажа, а также повышает потери тепла. Таким образом, чрезмерное увеличение трассы ведёт к удорожанию системы и снижению её эффективности. Тем не менее, в рамках здания такие системы достаточно широко распространены и окупают себя.

Камерный рекуператор

В рекуператорах камерного типа роль теплопередающей поверхности играет стенка камеры. При помощи специальной заслонки траектория движения вытяжного воздуха регулируется таким образом, что он проходит через одну половину камеры и нагревает её, а приточный воздух – через другую половину камеры.

Вскоре заслонка поворачивается, и теперь приточный воздух проходит через первую (нагретую) половину камеры, за счёт чего нагревается сам. В свою очередь вытяжной воздух проходит через вторую (остывшую) половину камеры и нагревает её. Далее заслонка возвращается в прежнее положение, и процессы повторяются.

Фреоновый рекуператор

Во фреоновых рекуператорах задействованы сразу два физических явления – смена агрегатного состояния вещества, и тот факт, что жидкость имеет более высокую плотность, нежели пар, вследствие чего жидкость всегда оказывается в нижней части ёмкости. Рассмотрим эти явления более подробно.

Во фреоновом рекуператоре между потоками вытяжного и приточного воздуха расположены кольцеобразные трубки с хладагентом. Поток вытяжного воздуха всегда должен быть ниже приточного и контактировать с нижней частью трубок. В них накапливается жидкий хладагент, который забирает тепло из вытяжного воздуха, выкипает и поднимается наверх, в зону приточного воздуха. Там он отдаёт своё тепло, конденсируется и опускается вниз.

 

Фреоновый рекуператор

Эффективность рекуператора

Важнейшей характеристикой рекуператора является его эффективность. Она показывает, как сильно рекуператор смог нагреть приточный воздух относительно идеального варианта. За идеальный вариант при этом принимается случай, когда приточный воздух нагрет до температуры вытяжного воздуха. На практике такой вариант недостижим, и нагрев происходит до некой промежуточной температуры Tп. Формула эффективности выглядит следующим образом:

K=  (T_П-Т_Н)/(T_В-Т_Н ), где:

• ТП – температура приточного воздуха после рекуператора, °С,
• ТН – температура наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
• ТВ – температура вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Данная формула учитывает изменение явного тепла в потоках воздуха. Однако у потоков может меняться и относительная влажность, и тогда лучше прибегать к расчёту эффективности рекуператора по полному теплу. Формула схожа по виду с предыдущей, но отталкивается от энтальпий потоков воздуха:

K=  (I_П-I_Н)/(I_В-I_Н ), где:

• IП – энтальпия приточного воздуха после рекуператора, °С,
• IН – энтальпия наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
• IВ – энтальпия вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

Первая формула позволяет быстро оценить эффективность рекуперации. Для более точных результатов следует использовать вторую формулу.

Преимущества и недостатки рекуператоров разных типов

Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом.

Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

• Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.
• Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.
• Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.
• Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздухо-воздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников.

Выбор типа рекуператора

При выборе типа рекуператора следует учитывать несколько факторов:

• Возможность совмещения приточной и вытяжной установки в одном корпусе
• Габариты установки
• Желаемая эффективность
• Возможность небольших перетечек
• Цена

В прежние годы большое распространение имели рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Сегодня их всё чаще заменяют роторными. В небольших приточно-вытяжных установках (для квартиры, коттеджа или маленького офиса или магазина) применяются пластинчатые перекрестно-точные рекуператоры. Наконец, на объектах, где перетекание вытяжного воздуха в зону притока не допустимо, предпочтение следует отдавать рекуператорам с промежуточным теплоносителем или фреоновым рекуператорам.