Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности,

Что это за устройство — рекуператор тепла? Как работает энергосберегающая приточно-вытяжная вентиляция — вентиляция с рекуперацией пластинчатыми либо роторными агрегатами? Как быстро окупится приобретение рекуператора? Возможно ли изготовить его своими руками? Попытаемся ответить на эти вопросы.

Что это такое

Принцип работы

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

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

Неприятности

Потенциальных неприятностей, которые связаны с рекуперацией, не так уж большое количество.

Часть из них в большинстве случаев решает производитель, часть есть головной болью потенциального клиента.

• Конденсат. При прохождении отработанного воздуха через довольно холодный теплообменник на нем неизбежно будет конденсироваться влага. Хуже того: при температурах значительно ниже нуля оребрение будет обмерзать, катастрофически снижая эффективность работы устройства.
• Энергоэффективность. Фактически все вентиляционные установки с рекуперацией тепла энергозависимы. Разумеется, что их приобретение будет осмысленной только в том случае, если они будут экономить намного больше энергии, чем тратить.
• Период окупаемости. Если он превышает 10-12 лет — рекуператор делается вызывающим большие сомнения приобретением: за это время, в большинстве случаев, какие-то части конструкции (как минимум вентиляторы) потребуют замены, что увеличит накладные затраты. Период окупаемости в 20 лет конкретно показывает, что приобретение тщетна.

Варианты выполнения

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

Пластинчатая

Вытяжной и приточный каналы проходят через неспециализированный корпус, поделённый перегородкой. Перегородка пронизана пластинами теплообменника — значительно чаще алюминиевого, реже — бронзового.

Справка: медь владеет в два раза большей теплопроводностью, но стоит заметно дороже алюминия.

Тепло переносится между каналами за счет теплопроводности пластин. Разумеется, что в этом случае неприятность конденсата поднимется в полный рост. Как она решается?

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

Данный класс устройств относится к низшей ценовой категории, розничная цена фактически линейно зависит от размеров воздуховода. Приведем цены украинского онлайн-магазина ‘Розетка’ на момент написания статьи:

С тепловыми трубками

Устройство рекуператора всецело аналогично обрисованному выше. Отличие — только 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 бронзовой трубы и конденсируется в более холодном конце, конденсат возвращается по капиллярному фитилю.

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

Роторная

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

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

1. Повышение КПД с 40-50%, характерных для пластинчатых устройств, до 70-75%.
2. Решение проблемы конденсата. Влага, осевшая на пластинах ротора в теплом воздухе, всецело испаряется при передаче тепла холодному воздушному потоку. Заодно решается неприятность низкой влажности зимний период.

Увы, схема имеет и пара недочётов.

1. Громадная сложность конструкции свидетельствует понижение отказоустойчивости.
2. Для сырых помещений роторная схема не подходит.
3. Камеры рекуператора поделены негерметичной перегородкой. Раз так — запахи из вытяжного канала смогут попадать в приточный.

Промежуточный теплоноситель

Для теплопередачи употребляется классическая система водяного отопления с конвекторами и циркуляционным насосом. Сложность и низкий КПД (в большинстве случаев не более 50%) оправдывают себя только в тех случаях, в то время, когда приточный и вытяжной каналы в силу архитектурных изюминок строения поделены большим расстоянием.

Изучение эффективности

Как оправдана рекуперация воздуха? Объясним это на примере маленького изучения частного дома.

Дано

• Подсчитано, что через вентиляцию зимний период уносится приблизительно 25 — 35% тепла. Заберём среднее значение — 30%.
• Обитаемый зимний период этаж дома круглосуточно отапливается одним инверторным кондиционером с номинальной действенной тепловой мощностью 3,2 КВт. Средняя настоящая потребляемая мощность, если судить по показаниям счетчика, образовывает около 500 ватт.

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

• При применении пластинчатого рекуператора энергозатраты на его работу будут ограничены потреблением электричества парой канальных вентиляторов неспециализированной мощностью около 30 ватт.
• КПД рекуперации примем за в полной мере настоящие 40%. Длительность отопительного сезона, за который она будет снабжать сколь-нибудь действенную экономию — с ноября по март, 5 месяцев.

Обратите внимание! КПД будет понижаться при падении дельты температур между улицей и помещением, но для упрощения расчетов мы игнорируем данный факт.

Расчет

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

1. Потому, что только 30% тепла уносится вентиляцией, будет в полной мере логичным умножить на 0,3 среднее потребление электричества кондиционером. Мы возьмём то количество энергии, которое безтолку улетает в вентканал. 500*0,3=150 ватт.
2. Эффективность рекуперации мы условились забрать равной 40%. 150*0,4=60 ватт.
3. Принудительная вентиляция съест 30 из них. В нужном остатке — 60-30=30 ватт. Это та постоянная электрическая мощность, которую сэкономит рекуператор в отопительный сезон.

1. 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.
2. За пять месяцев отопительного сезона будет сэкономлено 35*5=175 рублей. Потому, что летом, при минимальной дельте температур с улицей, рекуператор фактически не будет работать, как раз эту сумму возможно смело считать экономией за целый год.
3. Период окупаемости (увидьте, не учитывая цены монтажа) составит, так, 20000/175=114 лет (при условии неизменных тарифов на электричество, что невозможно).

Выводы, думается, очевидны.

Очумелые ручки

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

Инструкция достаточно несложна.

1. Нарезаем алюминиевые трубки диаметром 10 мм.
2. Вырезаем две пластины из листового алюминия толщиной 4 мм и сверлим в них отверстия под наружный диаметр трубок.
3. Собираем теплообменник на силиконовом герметике и помещаем его в сборку из вентиляционной трубы и трех тройников.

1. Устанавливаем канальные вентиляторы так, дабы организовать воздушные потоки в направлениях, указанных в схеме.

Заключение

Сохраняем надежду, что знакомство с концепцией экономии тепла за счет рекуперации и приведенные расчеты окажут помощь читателю.

Как неизменно, в видео в данной статье  он отыщет дополнительные тематические материалы. Удач!