Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

Что это за устройство — рекуператор тепла? Как работает энергосберегающая приточно-вытяжная вентиляция — вентиляция с рекуперацией пластинчатыми или роторными агрегатами? Насколько быстро окупится покупка рекуператора? Можно ли изготовить его своими руками? Попробуем ответить на эти вопросы.

Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

Рекуператор для системы вентиляции.

Читайте также: про строительство и ремонт/a>.

Что это такое

Принцип работы

Говоря несколько упрощенно, перед нами обычный теплообменник. Он отбирает часть тепла у отработанного воздуха, удаляющегося через систему вытяжной вентиляции, и отдает это тепло воздушному потоку в приточном канале. Цель довольно очевидна: вентиляция дома с рекуперацией тепла призвана сократить расходы на отопление жилья.

Уточним: в летнюю жару рекуперация снизит и расходы на кондиционирование воздуха. Теплообменник способен работать в обе стороны: тепло отдается как от вытяжного канала приточному, так и от приточного вытяжному.

Проблемы

Потенциальных проблем, связанных с рекуперацией, не так уж много.

Часть из них обычно решает производитель, часть является головной болью потенциального покупателя.

  • Конденсат. При прохождении отработанного воздуха через относительно холодный теплообменник на нем неизбежно будет конденсироваться влага. Хуже того: при температурах существенно ниже нуля оребрение будет обмерзать, катастрофически снижая эффективность работы устройства.
  • Энергоэффективность. Практически все вентиляционные установки с рекуперацией тепла энергозависимы. Очевидно, что их покупка будет осмысленной лишь в том случае, если они будут экономить существенно больше энергии, чем тратить.
  • Период окупаемости. Если он превышает 10-12 лет — рекуператор становится сомнительным приобретением: за это время, как правило, какие-то части конструкции (как минимум вентиляторы) потребуют замены, что увеличит накладные расходы. Период окупаемости в 20 лет однозначно говорит о том, что покупка бессмысленна.

Варианты исполнения

Как может работать рекуперационная система вентиляции? Перечислим основные схемы с их кратким описанием.

Пластинчатая

Вытяжной и приточный каналы проходят через общий корпус, разделенный перегородкой. Перегородка пронизана пластинами теплообменника — чаще всего алюминиевого, реже — медного.

Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

Работа пластинчатого теплообменника.

Справка: медь обладает вдвое большей теплопроводностью, но стоит заметно дороже алюминия.

Тепло переносится между каналами за счет теплопроводности пластин. Очевидно, что в этом случае проблема конденсата встанет в полный рост. Как она решается?

Рекуператор снабжается простеньким датчиком обледенения (как правило, термическим), по сигналу с которого реле открывает клапан — байпас. Холодный воздух с улицы начинает поступать в обход теплообменника; теплый поток в вытяжном канале быстро растапливает лед на поверхности пластин.

Этот класс устройств относится к низшей ценовой категории; розничная стоимость практически линейно зависит от размеров воздуховода. Приведем цены украинского онлайн-магазина «Розетка» на момент написания статьи:

Модель Размер вентканала Цена
Vents ПР 160 Диаметр 160 мм 20880 р.
ПР 400х200 400х200 мм 25060 р.
ПР 600х300 600х300 мм 47600 р.
ПР 1000х500 1000х500 мм 98300 р.

С тепловыми трубками

Устройство рекуператора полностью идентично описанному выше. Разница — лишь в том, что пластины теплообменника не пронизывают перегородку между каналами; они напрессованы на проходящие через перегородку тепловые трубки.

Справка: тепловая трубка — энергонезависимое приспособление для переноса тепла. Фреон испаряется на более теплом конце герметичной медной трубы и конденсируется в более холодном конце; конденсат возвращается по капиллярному фитилю.

Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

Тепловая трубка.

Благодаря тепловым трубкам части теплообменника могут быть разнесены на некоторое расстояние.

Роторная

На границе между приточным и вытяжным каналами медленно вращается ротор с пластинчатым оребрением. Нагретые в одном из каналов пластины отдают тепло во втором канале.

Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

Роторный рекуператор.

Что дает роторная рекуперация тепла в системах вентиляции в практическом плане?

  • Увеличение КПД с 40-50%, характерных для пластинчатых устройств, до 70-75%.
  • Решение проблемы конденсата. Влага, осевшая на пластинах ротора в теплом воздухе, полностью испаряется при передаче тепла холодному воздушному потоку. Заодно решается проблема низкой влажности зимой.
  • Увы, схема имеет и несколько недостатков.

  • Большая сложность конструкции означает снижение отказоустойчивости.
  • Для сырых помещений роторная схема не подходит.
  • Камеры рекуператора разделены негерметичной перегородкой. Раз так — запахи из вытяжного канала могут попадать в приточный.
  • Промежуточный теплоноситель

    Для передачи тепла используется классическая система водяного отопления с циркуляционным насосом и конвекторами. Сложность и довольно низкий КПД (обычно не более 50%) оправдывают себя лишь в тех случаях, когда приточный и вытяжной каналы в силу архитектурных особенностей строения разделены значительным расстоянием.

    Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

    Схема с теплоносителем.

    Исследование эффективности

    Насколько оправдана рекуперация воздуха? Объясним это на примере небольшого исследования частного дома.

    Дано

    • Подсчитано, что через вентиляцию зимой уносится примерно 25 — 35% тепла. Возьмем среднее значение — 30%.
    • Обитаемый зимой этаж дома круглосуточно отапливается одним инверторным кондиционером с номинальной эффективной тепловой мощностью 3,2 КВт. Средняя реальная потребляемая мощность, судя по показаниям счетчика, составляет около 500 ватт.

    Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

    Схема работы кондиционера на нагрев.

    Уточним: место действия – Севастополь со средней температурой января +3,5 градуса. Понятно, что в более холодных регионах расход энергии на отопление будет куда больше, да и сама возможность использования воздушного теплового насоса окажется под вопросом.

    • При использовании пластинчатого рекуператора энергозатраты на его работу будут ограничены потреблением электричества парой канальных вентиляторов общей мощностью около 30 ватт.
    • КПД рекуперации примем за вполне реальные 40%. Продолжительность отопительного сезона, в течение которого она будет обеспечивать сколь-нибудь эффективную экономию — с ноября по март, 5 месяцев.

    Важно! КПД будет снижаться при падении дельты температур между помещением и улицей; однако для упрощения расчетов мы игнорируем этот факт.

    Расчет

    Давайте подсчитаем среднемесячную экономию, которую обеспечит простейший рекуператор, и период его окупаемости при стоимости в 20000 рублей.

  • Поскольку лишь 30% тепла уносится вентиляцией, будет вполне логичным умножить на 0,3 среднее потребление электричества кондиционером. Мы получим то количество энергии, которое бесполезно улетает в вентканал. 500*0,3=150 ватт.
  • Эффективность рекуперации мы условились взять равной 40%. 150*0,4=60 ватт.
  • Принудительная вентиляция съест 30 из них. В полезном остатке — 60-30=30 ватт. Это та постоянная электрическая мощность, которую сэкономит рекуператор в отопительный сезон.
  • Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

    Канальный вентилятор Вентс 100 ВКО Турбо. Потребляемая мощность — 16 ватт.

  • За месяц мы сэкономим 30 ватт/час*24 часа *30 дней = 21600 ватт. При текущей стоимости киловатт-часа в Крыму в 1,64 рубля ежемесячная экономия в отопительный сезон составит 21,6*1,64=35,424 рубля.
  • За пять месяцев отопительного сезона будет сэкономлено 35*5=175 рублей. Поскольку летом, при минимальной дельте температур с улицей, рекуператор практически не будет работать, именно эту сумму можно смело считать экономией за весь год.
  • Период окупаемости (заметьте, без учета стоимости монтажа) составит, таким образом, 20000/175=114 лет (при условии неизменных тарифов на электричество, что нереально).
  • Выводы, думается, очевидны.

    Очумелые ручки

    Как снизить расходы на покупку? Может ли быть создана система вентиляции с рекуперацией тепла своими руками из подручных материалов?

    Инструкция довольно проста.

    Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

    Простейший рекуператор из алюминиевых трубок.

  • Нарезаем алюминиевые трубки диаметром 10 мм.
  • Вырезаем две пластины из листового алюминия толщиной 4 мм и сверлим в них отверстия под наружный диаметр трубок.
  • Собираем теплообменник на силиконовом герметике и помещаем его в сборку из вентиляционной трубы и трех тройников.
  • Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

    На фото — собранный теплообменник.

     

  • Устанавливаем канальные вентиляторы таким образом, чтобы организовать воздушные потоки в направлениях, указанных в схеме.
  • Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление

    Примерно так.

    Заключение

    Надеемся, что знакомство с концепцией экономии тепла за счет рекуперации и приведенные расчеты помогут читателю.

    Как всегда, в видео в этой статье  он найдет дополнительные тематические материалы. Успехов!

    Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен
    Источник gidroguru.com

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *