Рекуператор воздуха что это

Существует три основных типа рекуператоров воздуха: с перекрестным потоком, где горячий и холодный воздух перемещаются под прямыми углами друг к другу, обеспечивая их взаимодействие; с параллельным потоком, и с вращающимся потоком, который включает ротор с высокой тепловой инерцией, приводимый в движение электродвигателем.

Рекуператоры воздуха. Виды и принцип работы

Современный рынок климатической техники демонстрирует растущую тенденцию к оптимизации эксплуатационных расходов путём повышения энергоэффективности. В условиях современного строительства, где возводятся герметичные здания, традиционные системы гравитационной вентиляции, основанные на естественном движении воздуха, уже не могут обеспечить достаточный уровень воздухообмена. Это делает системы самотечной вентиляции несовершенными.

Профессиональные проектировщики обязаны внедрять механические системы вентиляции. Даже при правильной термомодернизации зданий, порядка 50% энергии, потребляемой для нагрева или охлаждения воздуха, уходит на обработку внешнего воздуха. Поэтому вполне разумно рассмотреть возможность установки механической вентиляции с рекуперацией тепла, особенно если объект утеплён в соответствии с последними строительными стандартами.

Принцип работы рекуператора

Рекуператоры тепла представляют собой устройства, позволяющие использовать часть энергии, содержащейся в кондиционированном воздухе, находящемся внутри помещений с механической вентиляцией. Эти устройства включают теплообменник, который обеспечивает тепловой контакт между вытяжным воздухом из помещения и приточным воздухом с улицы для его обновления. В зимний период рекуператор подогревает холодный наружный воздух, а летом позволяет ему охлаждаться; в устройство также интегрированы фильтры, которые улучшают качество воздуха на выходе. С этой точки зрения, рекуператоры возвращают значительную долю энергии, которая в противном случае была бы потеряна без их установки. Внешний вид рекуператоров обычно представляет собой коробки с несколькими горловинами, интегрированными в систему вентиляции, также включающую вентиляторы для подачи и возврата воздуха.

Основная цель таких систем заключается в нагреве поступающего воздуха. Пользователь может самостоятельно устанавливать желаемую температуру, так как современные модели оборудованы системами автоматического управления. Система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией подаёт чистый, нагретый воздух, при этом очищенный от пыли и аллергенов, что значительно уменьшает потребление энергии.

Монтаж систем вентиляции с рекуперацией дает возможность:

• Увеличить эффективность системы;
• Снизить потребление тепловой и электрической энергии;
• Создать комфортный микроклимат в помещениях.

Рекуперация

В последние годы в России активно реализуется политика энергосбережения и повышения эффективности использования энергоресурсов. Известно, что в зимний период значительное количество энергии уходит на нагрев поступающего через приточную вентиляцию воздуха. Рекуперационные технологии способны уменьшить общее энергопотребление и повысить КПД инженерных систем.

Термин «рекуперация» описывает процесс повторного использования отработанной энергии или вещества. В контексте вентиляционных систем, этот термин обозначает передачу тепла от вытяжного воздуха, который был подогрет в помещении, к холодному приточному воздуху; этот процесс осуществляется без прямого контакта между потоками. Рекуператор, в свою очередь, является теплообменником, способным осуществлять такую теплообменную функцию. Существуют также приточно-вытяжные установки, которые позволяют рециркулировать воздух в секции рекуператора при помощи специально открывающихся заслонок.

Принципиальная схема вентиляции с рекуператором

Перед тем как свежий воздух с улицы попадёт в обслуживаемые помещения (например, в спальню, детскую, гостиную), он подогревается в рекуператоре за счёт теплого воздуха, который удаляется из туалета, ванной и кухни. Это существенно снижает затраты на нагрев приточного воздуха.

Эффективность и целесообразность использования рекуператора

В этом разделе следует обсудить эффективность рекуператоров в системах вентиляции, а также выделить ключевые достоинства и недостатки таких решений. Важным обстоятельством является то, что эффективность и срок окупаемости рекуператора зависят от множества факторов:

• Тип рекуператора;
• Объем воздухообмена;
• Температурный режим эксплуатации;
• Вид основного источника энергоснабжения для подогрева поступающего воздуха (газ, горячая вода, электричество);
• Тарифы на энергоресурсы.

Например, окупаемость рекуператора на крупных объектах в Москве, при воздухообмене более 1000 м³/час и использовании электрического калорифера, составит приблизительно 2–3 года. В то время как для небольшого частного дома с потреблением воздуха менее 200 м³/час срок окупаемости достигается лишь через 8 лет. В случае наличия водяного нагревателя период окупаемости может увеличиться в 5–7 раз, в результате чего установка рекуператора становится экономически нецелесообразной. КПД различных моделей рекуператоров варьируется в пределах 40–90%, причем эффективными считаются устройства, работающие с КПД выше 60%.

Среди недостатков, связанных с использованием рекуператоров, выделяются следующие аспекты:

• Высокие первоначальные инвестиционные затраты. Значительные стартовые вложения являются основным недостатком рекуператоров, однако они компенсируются снижением будущих эксплуатационных расходов на нагрев и охлаждение приточного воздуха.
• Выпадение конденсата. Из-за разности температур на поверхности теплообменника может происходить конденсация. В зимний период возникает вероятность обледенения, что влечет за собой уменьшение КПД и возможный временный выход устройства из строя.
• Увеличение аэродинамического сопротивления на вентиляционной сети. При подборе вентиляторов нужно учитывать, что потери давления на рекуператорах могут достигать 100 Па.
• Вероятность перетока вытяжного воздуха в приточный поток у некоторых моделей оборудования.
• Увеличение габаритов системы приточно-вытяжной вентиляции.
• Повышенный уровень шума в работе некоторых типов рекуператоров.

Типы бытовых рекуператоров

Рассмотрим различные типы бытовых рекуператоров, их характеристики и применение.

По способу перемещения воздуха бытовые рекуператоры делятся на реверсивные и перекрестные, а по принципу действия и элементам конструкции – на роторные и пластинчатые. По материалам, из которых изготовлены механизмы теплообменников, рекуператоры бывают металлическими, пластиковыми или мембранными.

Реверсивные рекуператоры функционируют, переключаясь между режимами вытяжки и притока воздуха. Воздушные потоки попеременно взаимодействуют с теплообменником, получая или отдавая тепло. Для достижения воздухообмена требуется наличие одного воздуховода.

Перекрестные рекуператоры работают с постоянной рекуперацией: приточный и вытяжной потоки воздуха разделены пластинами теплообменника, и тепловой обмен между ними происходит непрерывно. Процесс воздухообмена осуществляется через два воздуховода.

Важно: при планировании бюджета на приобретение и установку рекуператора учитывайте необходимость в устройстве вентиляционных отверстий — одно или два, в зависимости от типа системы.

Роторные рекуператоры
В роторном типе рекуператора используется вращающееся колесо, заполненное микроканалами. Оно расположено таким образом, что одна его часть находится в зоне приточного, а другая — в зоне вытяжного воздуха. Часть ротора, которая контактирует с более теплым воздухом, нагревается при его движении, затем медленно вращается в область холодного воздуха и отдает тепло. С каждым новым циклом ротор вновь попадает в «теплую» зону, где его снова нагревают, после чего цикл повторяется. Роторные рекуператоры могут достигать КПД по возврату тепла от 65 до 90%. Эффективность теплообмена может варьироваться в зависимости от скорости вращения ротора, которая регулируется, но для этого требуется электроэнергия. Модели с роторными теплообменниками обычно стоят дороже, поскольку в их конструкции используется сложно устроенная механика.
Роторной тип рекуперации тепла применяется как в бытовых рекуператорах, так и в промышленных системах для вентиляции, нагрева и/или охлаждения воздуха.

Важно: при выборе роторного рекуператора особенно важно обращать внимание на производителя и качество, так как через микроканалы ротора может происходить смешивание отработанного воздуха с приточным, в зависимости от модели — от 3 до 8%, и движущиеся элементы в процессе работы могут создавать шум и вибрации.

Пластинчатые рекуператоры

Теплообменник пластинчатого типа представляет собой герметичную камеру с множеством параллельных воздушных каналов, разделенных теплопроводящими пластинами. Приточный и вытяжной потоки воздуха поочередно проходят через эти каналы: каждый вытяжной поток через пластины контактирует с двумя приточными, и каждый приточный поток — с двумя вытяжными. Теплообмен происходит за счёт охлаждения и нагрева пластин с разных сторон при эффективности возврата тепла от 40 до 70%. В отличие от роторных моделей, пластинчатые рекуператоры меньше по размерам, не содержат трущихся движущихся частей, что делает их более надёжными и недорогими.
Данные модели подходят для систем вентиляции, нагрева или кондиционирования воздуха в жилых и коммерческих зданиях.

Преимущества и недостатки рекуператоров

Рассмотрим плюсы и минусы рекуператоров в сравнении с другими технологиями, обеспечивающими систему вентиляции.