Особенности системы вентиляции с рекуперацией тепла, ее принцип работы

Рекуператор тепла зачастую становится частью системы вентиляции. Однако не многие знают, что это за устройство и какие особенности оно имеет. Также немаловажным вопросом становится то, будет ли окупаться приобретение рекуператора, как он изменит работу системы вентилирование, можно ли создать подобный элемент своими руками. На этим и многие другие вопросы дадим ответы в нижеприведенной информации.

Принцип работы системы

Необычное наименование дали обычному теплообменнику. Задача устройства заключается в отбирании части тепла с уже отработанного отведенного воздуха с помещения. Отобранное тепло передается потоку, который поступает из системы подачи чистого воздуха. Вышеприведенная информация определяет то, что цель использования подобной системы – экономия на обогреве дома. При этом следует отметить нижеприведенные моменты:

1. В летнее время система позволяет снизить расходы на кондиционировании работы.
2. Рассматриваемое устройство может работать в обе стороны, то ест забирать тепло в приточной и отводящей системе.

Вышеприведенная информация определяет то, что рекуператор тепла устанавливается во многих системах вентиляции. Она не активная, многие варианты исполнения не потребляют энергию, не издают шум, имеют средний показатель эффективности. Устанавливались теплообменники на протяжении многих лет, но в последнее время у многих возникает вопрос, есть ли причины для того, чтобы усложнять систему вентиляции этим устройством, которое имеет довольно много проблем по причине работы в среде с различной температурой.

Проблемы с установкой системы

Потенциальных проблем, связанных с использованием подобного оборудования, практически нет. Некоторые решаются производителем, другие становятся головной болью покупателя. К основным проблемам можно отнести:

• Образование конденсата. Законы физики определяют то, что при прохождении воздуха с высокой температурой через холодную замкнутую среду происходит образование конденсата. Если температура окружающей среды ниже нуля, то ребра начнут обмерзать. Вся информация, приведенная в этом пункте, определяет существенное снижение эффективности работы устройства.
• Энергоэффективность. Все вентиляционные системы, работающие совместно с рекуператором, зависимы от энергии. Проводимый экономический расчет определяет то, что полезными будут лишь те модели рекуператоров, которые будут сберегать больше энергии, чем тратить.
• Период окупаемости. Как ранее было отмечено, устройство предназначено для экономии энергии. Важным определяющим фактором является то, сколько лет необходимо для того, чтобы покупка и установка рекуператоров окупилась. Если рассматриваемый показатель превышает отметки 10 лет, то смысла в установке нет, так как за это время другие элементы системы потребуют замены. Если расчеты показывают, что период окупаемости составляет 20 лет, то возможность установки устройства не следует рассматривать.

Вышеприведенные проблемы стоит учитывать при выборе теплообменника, которые существует несколько десятков видов.

Варианты исполнения устройства

Врезка: Важно: Существует несколько вариантов исполнения теплообменника. Рассматривая принцип работы устройства, следует учитывать, что он зависит от типа самого устройства. Пластинчатый тип устройства представляет собой устройство, в котором приточный и вытяжной канал проходят через общий корпус. Два канала разделены перегородками. Перегородка состоит из многочисленного количества пластин, которые зачастую изготавливаются из меди или алюминия. Важно отметить, что медный состав обладает большей теплопроводностью, нежели алюминий. Однако алюминий дешевле.

К особенностям рассматриваемого устройства можно назвать следующее:

1. Тепло из одного канала в другой передается при помощи теплопроводных пластин.
2. Принцип передачи тепла определяет то, что проблема появления конденсата возникает сразу поле включения теплообменника в систему.
3. Для того чтобы исключить вероятность появления конденсата устанавливается датчик обледенения термического типа. При появлении сигнала с датчика реле открывает специальный клапан – байпас.
4. При открытии клапана холодный воздух поступает в два канала.

Этот класс устройства можно отнести к низкой ценовой категории. Это связано с тем, что при создании конструкции используется примитивный метод передачи тепла. Эффективность подобного метода ниже. Важным моментом можно назвать то, что стоимость устройства зависит от его размеров и размеров самой приточной системы. Примером можно назвать размер канала 400 на 200 миллиметров и 600 на 300 миллиметров. Разница в цене составит более 10 000 рублей.

Конструкция состоит из следующих элементов:

• Два входных воздуховода: один для свежего воздух, второй для отработанного.
• Из фильтра грубой очистки подаваемого воздуха с улицы.
• Непосредственно самого теплообменника, который находится в центральной части.
• Заслонки, которая необходима для подачи воздуха в случае обледенения.
• Клапан для слива конденсата.
• Вентилятора, которые отвечает за нагнетание воздуха в системе.
• Два канала с обратной стороны конструкции.

Размеры теплообменника зависят от того, какой мощности вентиляционная система и каких размеров воздуховоды.

Следующим типом конструкции можно назвать устройство с тепловыми трубками. Его устройство практически идентично предыдущему. Разница заключается лишь в том, что конструкция не имеет огромное количество пластин, которые пронизывают перегородку между каналами. Для этого используется тепловая трубка – специальное устройство, которое переносит тепло. Преимуществом системы можно назвать то, что на более теплом конце герметичной медной трубки испаряется фреон. Конденсат скапливается на более холодном конце. К особенностям рассматриваемой конструкции можно отнести:

1. Фитиль.
2. Контейнер.
3. Полость с паром.

Работа системы имеет следующие особенности:

• В системе есть рабочая жидкость, которая поглощает тепловую энергию.
• Пар распространяется от более теплой точки к холодной.
• Законы физики определяют то, что пар конденсируется обратно в жидкость и отдает сохраненную температуру.
• По фитилю вода снова оттекает к теплой точке, где снова образуется в пар.

Конструкция герметична и работает с высокой эффективностью. Преимуществом можно назвать то, что конструкция имеет меньшие размеры и более проста в эксплуатации.

Роторный тип можно назвать современным вариантом исполнения. На границе между приточным и вытяжным каналом находится устройство, которое имеет лопасти – они медленно вращаются. Устройство создано так, что пластины нагреваются с одной стороны и передают со второй при путем вращения. Это связано с тем, что лопасти расположены под определенным углом для перенаправления тепла. К особенностям роторной системы можно отнести следующее:

• Довольно высокий КПД. Как правило, пластинчатые системы и трубчатые имеют КПД не более 50%. Это связано с тем, что они не имеют активных элементов. При перенаправлении воздушного потока повысить КПД системы можно до 70-75%.
• Вращение лопастей также определяет решение проблемы с образованием конденсата на поверхности. Также решается проблема при низкой влажности в холодное время года.

Однако можно также выделить несколько недостатков:

• Как правило, чем сложнее система, тем она менее надежна. Роторная система имеет вращающийся элемент, который может выходить из строя.
• Если в помещении повышенная влажность, то использовать конструкцию не рекомендуется.

Также важно понимать, что камеры рекуператоров не имеют герметичного разделения. Этот момент определяет передачу запаха с одной камеры в другую. В целом роторная система напоминает своеобразный вентилятор довольно больших габаритных размеров с громоздкими лопастями. Для повышения эффективности работы системы устройство должно подключаться к источнику питания.

Теплоноситель промежуточного типа представляет собой классическую конструкцию, которая состоит из водяного отопления с конвекторами и насосами. Система используется крайне редко, по причине низкого КПД и сложности конструкции. Однако она практически не заменима в случае, когда приточный и вытяжной канал находятся на большом расстоянии друг от друга. Тепло передается через воду, которая используется на протяжении многих лет при создании подобных систем. Для обеспечения циркуляции воды в независимости от расположения устройств в системе установлен насос. Важно понимать, что конструктивные особенности в данном случае определяют малую надежность системы и необходимость проведения периодических осмотров.

Сравнительная таблица

Сравниваемые позиции	Система 1 (с двумя утилизаторами)	Система 2 (с одним утилизатором)	Разница
Потребление электродвигателя ротора	320+320 Вт	320 Вт	320 Вт
Требуемая холодильная мощность	332 500 Вт	478 340 Вт	145 840 Вт
Потребляемая мощность на второй подогрев	0 Вт	151 670 Вт	151 670 Вт
Потребляемая мощность электродвигателей вентиляторов	11+11 кВт	11+11 кВт	0

Определение эффективности системы

Для того чтобы определиться с тем, нужно ли устанавливать систему перенаправления тепла, проводят исследования эффективности. Пример подобного расчета приведем на относительно небольшом частом доме. К особенностям подсчета можно отнести:

• Согласно проведенным подсчетам, через систему вентиляции уходит примерно 35% тепла. За среднее значение возьмем 30%, так современные вентиляционные системы имеют большую эффективности в плане экономии энергии.
• Средний показать потребляемой мощности составляет 500 ватт. Отметим, что этот показатель выбран с учетом расположения дома в Севастополе. Средняя температура в январе около 3,5 градуса Цельсия. Расход энергии в более холодном климате будет значительно выше.
• Если установлена пластинчатая конструкция рекуператора, то потребительская мощность будет ограничена на отметке 30 ватт.
• Показатель КПД системы находится на отметке 40%.

Согласно проводимым расчетом на основании введенных данных период окупаемости составляет примерно 114 года. Поэтому приобретать пластинчатый теплообменник не имеет смысла для частного дома.

Изготовление устройства своими руками

Существенно снизить расходы можно при самостоятельном изготовлении конструкции. Принцип ее работы довольно прост. Поэтому при использовании подручных материалов можно провести создание теплообменника. Рекомендации по созданию рассматриваемой конструкции следующие:

1. Для начала проводится нарезание труб из алюминия на небольшие части. При выборе трубы следует отдавать предпочтение вариантам исполнения диаметром 10 миллиметров. При этом отметим, что чем больше толщина металла, тем больше труба вбирает в себя тепла.
2. Следующим шагом можно назвать вырезание двух пластин из листового алюминия. При выборе пластин следует обратить внимание на варианты исполнения толщиной 4 миллиметров. В этих пластинах проводится создание отверстий для ранее нарезанных труб.
3. В качестве соединительного элемента используется герметик, который невосприимчив к воздействию высоких или низких температур.

Принцип работы конструкции заключается в следующем:

• Рекуператор тепла установлен в качестве общего элемента в приточной и отводящей системе.
• К теплообменнику подключены две трубы с одной стороны, а также две с другой.
• Для того чтобы повысить эффективность конструкции устанавливаются вентиляторы.
• Вся система имеет корпус, который защищает механизмы от оказания воздействия с окружающей среды.
• Трубы выступают в качестве парораспределителя тепла.

Подобным образом создается простейшая конструкция для обмена теплом между двумя системами.

Выводы

В заключение отметим, что вышеприведенная информация позволяет рассчитать рентабельность установления системы теплообмена. Практически все конструкции имеют высокую надежность и не выходят из строя. Также их эффективность относительно небольшая, установка целесообразна только в больших вентиляционных системах.