РУБРИКАТОР
Инженерные системы
ГлавнаяИнженерные системыВентиляцияИ оно к тебе не раз ещё вернётся...
И оно к тебе не раз ещё вернётся...
Александр Чижов 11 октября 2018

Вентиляция с рекуперацией тепла, или Как не отапливать улицу?

©Marley

Домашний микроклимат обычно поддерживают при помощи кондиционеров и калориферов, но это не самый экономичный вариант. У него есть альтернатива, еще недостаточно распространенная в нашей стране, хотя и пользующаяся спросом по всему миру

Речь идет о приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла. «Рекуперация» — слово латинского происхождения, означающее «возвращение затраченного». Рекуператор тепла в приточно-вытяжной установке частично возвращает тепловую энергию вытяжного потока, передавая ее приточному воздуху. Тепло возвращается в дом, а не выбрасывается на улицу. Для чего это нужно?

Во-первых, устройство позволяет с комфортом вентилировать помещение, уменьшая разницу температур между вытяжным и приточными потоками. Это особенно важно зимой, когда холодный воздух, поступающий в дом прямо с улицы, может стать причиной простудных заболеваний. При использовании рекуператора в помещение поступает свежий воздух, имеющий среднюю температуру между комнатной и наружной, в результате происходит более безопасное для здоровья проветривание.

Во-вторых, в отличие от других подобных устройств рекуператор осуществляет комфортное проветривание весьма экономным способом. На подогрев или охлаждение воздуха кондиционером и конвектором расходуется электроэнергия. Однако после того, как воздух в помещении прогревается или охлаждается до нужной температуры, его просто выводят во внешнюю среду по вытяжному каналу. Тепловая энергия воздуха вместе с денежными средствами, затраченными на ее производство, буквально выбрасывается на ветер. В рекуператоре, который сам по себе потребляет минимальное количество энергии, прогрев или охлаждение приточного воздуха происходит путем естественного теплообмена, а не с помощью электроэнергии.

Рекуператор возвращает тепло вытяжного потока в поступающий свежий воздух. В основу работы положен принцип: не нужно отапливать улицу!

Схема теплообмена в рекуператоре

Рекуператоры могут быть автономным устройством или представлять собой специальный модуль обычной приточно-вытяжной установки. Распространены в основном два типа конструкции рекуператоров: пластинчатые и роторные.

В пластинчатых воздушные потоки между собой не контактируют и не смешиваются, тепло передается через теплообменную кассету, состоящую из набора тонких пластин большой площади, разделяющих теплый и холодный воздух. Традиционно пластины делают из алюминиевой фольги или из пластика. Алюминиевые дешевле, но применение пластика немного повышает КПД устройства.

У этой изящной конструкции есть важный недостаток: из-за разницы температур приточного и вытяжного воздуха на теплообменных пластинах образуется конденсат, который в зимнее время замерзает и превращается в наледь. Для борьбы с наледью применяют разные средства. В стандартном варианте используют автоматику: срабатывает датчик обледенения, после чего приточный воздух идет в обход теплообменника. Нагревается этот обводной поток уже без рекуперации тепла с помощью встроенного калорифера. Одновременно вытяжной теплый воздух проходит через теплообменник и размораживает кассету. Эта фаза длится от 5 до 25 мин. в час. Экономии энергии все это время не происходит, устройство работает как обычный приточный вентилятор с затратой энергии на подогрев воздуха. Средняя мощность калорифера, применяемого в системе вентиляции, составляет от 1 до 5 кВт. Кроме того, вся конструкция усложняется за счет дренажной ванны и дренажного трубопровода, предназначенных исключительно для отвода и сбора конденсата. Иногда используют предварительный подогрев приточного воздуха во избежание наледи, но в этом случае расходуется дополнительная энергия, и КПД рекуператора все равно снижается. Если номинальная эффективность алюминиевого теплообменника составляет около 65%, то рекуператор с таким теплообменником способен сэкономить в итоге только 45% энергии.

Схема прохождения воздушных потоков в пластинчатом рекуператоре

Другой вариант решения проблемы конденсата — использование кассет из гигроскопической целлюлозы, стенки которых впитывают влагу из вытяжного потока и передают ее на сторону приточного, увлажняя его. В данном случае рекуперируется не только тепловая энергия, но и влага из воздуха. Поступающий в помещение свежий воздух максимально приближен к домашнему по температуре и влажности. Это наиболее комфортный вариант поддержания микроклимата. Отсутствие фазы, когда подогрев приточного воздуха осуществляется при помощи калорифера, позволяет значительно повысить эффективность утилизации тепла (до 60–70%).

У рекуператоров с двойным пластинчатым теплообменником из гигроскопической бумаги КПД достигает 90%. В этих устройствах тепло передается ступенчато через промежуточную зону, благодаря чему образование наледи исключено. Но кассеты из целлюлозы нельзя применять в помещениях с повышенной влажностью, например в ванных комнатах или бассейнах.

Рекуператоры – перспективное оборудование, пока еще недооцененное нашими потребителями в связи с его ценой. В европейских странах такие устройства активно используются, поскольку позволяют сэкономить значительную часть энергии, затрачиваемой на воздухоподготовку. Пластинчатый рекуператор экономит 50–80% энергии, роторный – 70–90% в зависимости от разности температур вытяжного и приточного воздуха. Один из факторов, который влияет на эффективность утилизации тепла, – это тип помещения. Установка вентиляции с рекуператором тепла, где в качестве «нагревателя» служит вытяжной воздух температурой 25–30°С, принесет существенную экономию.

В пластинчатых рекуператорах воздушные потоки изолированы, а в роторных — частично смешиваются

Конструкция роторного рекуператора

Главный элемент роторного рекуператора, как легко догадаться, вмонтированный в корпус устройства ротор. Он представляет собой вращающийся цилиндр, заполненный по всему объему слоями профилированного металла, алюминия или стали. Во время работы барабан ротора перемещается по кругу между приточным и вытяжным трактами. Пластины последовательно нагреваются вытяжным и охлаждаются приточным воздухом.

Эффективность происходящего теплообмена зависит от скорости вращения ротора, а ее можно регулировать. Это имеет большое значение для определения реального КПД рекуператора, который совпадает с номинальным КПД теплообменника только в том случае, когда скорость вращения ротора автоматически регулируется в согласии с показаниями датчиков наружной и комнатной температур. В роторном устройстве невозможно исключить частичного смешивания вытяжного и приточного потоков. Фильтры очистки приходится устанавливать как на притоке, так и на вытяжке. Из-за наличия подвижных частей в конструкции необходимо чаще, чем в случае пластинчатых рекуператоров, производить техническое обслуживание. Несмотря на эти недостатки, роторные модели популярны благодаря своей надежности и высокой эффективности возврата тепловой энергии (до 85%).

Монтаж рекуператора производят до отделки интерьера, иначе косметического ремонта не избежать

У потребителей и проектировщиков встречаются два основных предубеждения против приточных установок с рекуперацией тепла. Одно связано с ценой, второе – с пригодностью для наших погодных условий. Сравнивая цены, всегда необходимо учитывать, что окончательная стоимость складывается из цены оборудования и эксплуатационных расходов. Доля затрат на электроэнергию сегодня весьма весомая, а со временем она будет только возрастать. Установки с рекуперацией тепла и без таковой по цене сравнимы, зато в долговременной перспективе рекуператоры приносят ощутимую выгоду. 

При оценке полезности использования в доме рекуператора нужно учитывать, что система вентиляции — это лишь одна из статей расхода энергии. Поэтому недостаточно эффективная рекуперация тепла не сильно снижает общие затраты. Может оказаться, что устройство с модулем рекуперации обойдется в два раза дороже обычного, а итоговая экономия составит не более 15%. Однако долговременный эффект покупка рекуператора все равно принесет. Это надежное оборудование, которое проработает много лет, позволяя постоянно экономить на эксплуатационных расходах. При расчетах систем вентиляции исходят из того, что в квартирах их производительность составляет 100–800 м³/ч, в загородных домах — 1000–2000 м³/ч.

Схема приточно-вытяжной установки Alasca с двумя теплообменными кассетами, что повышает КПД рекуператора до 90%

При выборе рекуператора необходимо знать требуемую производительность установки. Ее рассчитывают исходя из назначения и планировки помещения. Важную роль здесь играет кратность воздухообмена, которая показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа. Для загородного дома кратность обычно составляет от 0,5 до 1. Нормой замены воздуха из расчета на одного человека считается 36 м³/ч. Как правило, специалистам достаточно ознакомиться с планом дома, чтобы сказать, какая модель вам подходит. Установка компактных рекуператоров для одного помещения обойдется в 3000 руб. Для монтажа такой системы потребуется просверлить отверстия диаметром от 75 мм во внешней стене для прокладки воздуховодов. Важнейший в наших климатических условиях параметр, которым нужно интересоваться при выборе оборудования, — нижний предел рабочей температуры. Если устройство не рассчитано на эксплуатацию при температуре ниже –10°С, оно, вероятно, в зимние месяцы останется без дела.

Монтаж установок с рекуперацией тепла

Принципиальных отличий в монтаже обычных «приточек» и приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла нет, однако имеется своя специфика. В простой приточной системе воздух, например, подается снаружи в спальню, а выводится через естественную вытяжку санузла. В системе с рекуперацией будет два канала (приток и вытяжка), и соответственно нужно пробить два отверстия в стенах. Монтаж выйдет дороже, поскольку выполняется больше работ и используется больше воздуховодов, но технически он ничуть не сложнее. Правда, в некоторых моделях необходим дренаж, значит, потребуется предусмотреть еще одну трубу для отвода воды.

Воздуховоды должны быть теплоизолированы, иначе на стенках из-за разницы температур может образовываться конденсат. Рекуператоры не рекомендуется монтировать в спальне, потому что спать при работающем устройстве некомфортно. При установке системы в коттедже существенно помогает наличие фальшпотолков и фальшполов. Есть конструктивные особенности: некоторые модели предусматривают монтаж только в определенном положении (например, не плашмя, а вертикально), другие – универсальны. При выборе места для устройства, требующего дренажа, надо учитывать, что оно должно стоять в теплом помещении, поэтому балкон или лоджия не подходят. Дренаж осуществляется также, как и в обычных сплит-системах: вода отводится по трубе, спрятанной за фальшпотолком и направленной под уклоном к ближайшему стояку.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен, чтобы ничего не пропустить!

Подпишитесь и узнавайте о самых интересных материалах на ZAGGO.RU
Нажимая кнопку подписаться, Вы даете согласие на обработку персональных данных
Новое на сайте
Также в разделе
Выбор читателей