Рекуператор для частного дома: эффективное вентилирование и подогрев воздуха

Критерии выбора

При имеющемся многообразии установок можно без труда выбрать подходящую модель. Если устройство предназначается для частного дома, то подойдет пластинчатый прибор. Он долго служит и не требует особого ухода в процессе эксплуатации.

Такой вариант приточно-вытяжной установки с рекуперацией тепла лучше всего подходит для обустройства эффективной вентиляции в квартире. Она занимает мало места и не шумит при работе.

Роторные модели тоже можно устанавливать и в том, и в другом случае, но они по стоимости значительно дороже пластинчатых приборов.

Если прибор выбирается для промышленных нужд, то лучше приобретать роторный вариант. Благодаря высокой эффективности он справится с большими объемами воздушных масс.

Стоимость также играет немаловажную роль при выборе модели.

Приобретать агрегат для дома лучше с надежной автоматикой. При длительной непрерывной работе прибор она защитит от всевозможных сбоев. На сегодняшний день прибор должен обладать такими функциями, как:

отдельное управление приточным и вытяжным механизмом;
управление увлажнением;
управление кондиционированием.

Современные модели могут обладать следующими опциями:

электрические нагреватели воздуха;
система поддержания определенного уровня расхода воздуха;
регулировка потока воздуха в зависимости от количества углекислого газа в канале вытяжки;
таймер на несколько функций;
улучшенный фильтр.

Еще один важный показатель – уровень шума. Этот параметр будет зависеть от материала изготовления корпуса прибора, его толщины, мощности вентилятора и подобных технических параметров.

Чтобы выбрать подходящую приточно-вытяжную установку с рекуперацией тепла, нужно учесть свои потребности и возможности современной системы.

Энергосбережение в системах вентиляции

В осенне-весенний период при вентиляции помещений серьезной проблемой является большая разность температур поступающего и находящегося внутри воздуха. Холодный поток устремляется вниз и создает неблагоприятный микроклимат в жилых домах, офисах и на производстве или недопустимый вертикальный градиент температуры в складе.

Распространенным решением проблемы является интеграция в приточную вентиляцию калорифера, с помощью которого происходит нагрев потока. Такая система требует затрат электроэнергии, в то время как значительный объем выходящего наружу теплого воздуха ведет к существенным потерям тепла.

Выход воздуха наружу с интенсивным паром служит индикатором существенных потерь тепла, которое можно использовать на обогрев входящего потока

Если каналы притока и отвода воздуха расположены рядом, то можно частично передать тепло выходящего потока входящему. Это позволит уменьшить потребление электроэнергии калорифером или вовсе отказаться от него. Устройство для обеспечения теплообмена между разнотемпературными потоками газов называется рекуператором.

В теплое время года, когда температура наружного воздуха значительно превышает комнатную, можно использовать рекуператор для охлаждения входящего потока.

Целесообразность рекуператора в вентиляции

Говорить о целесообразности обустройства рекуперативной вентиляции можно, оценив эффективность системы и сопоставив ее достоинства с недостатками.

От отработанного вытягиваемого наружу воздуха забирается часть тепла и передается нагнетаемым свежим струям, направленным вовнутрь помещения. Это позволяет снизить теплопотери до 70% (+)

Необходимость использования рекуперации тепла наиболее актуальна в зданиях с принудительным выводом воздуха. Как правило, это малоинерционные строения, возведенные с использованием инновационных теплоизоляционных технологий (дома из сэндвич-панелей, газосиликатных плит, пеноблоков).

В таких постройках стены плохо аккумулируют тепло, а естественный воздухообмен малоэффективен.

Однако проблемы с циркуляцией воздуха характерны и для «традиционных» построек из кирпича и бетона. Наличие герметичных тепло-звукоизолирующих ПВХ-окон блокирует циркуляцию с естественным побуждением – приток свежего воздуха останавливается, а тяга в вентканале опрокидывается или стремится к нулю.

Решение проблемы «евроокон» – организация принудительной вентиляции. Система восстанавливает воздухообмен, но при этом теплопотери увеличиваются до 60%. И здесь уже не обойтись без тепловой рекуперации.

Эффективность обменного процесса выражается в процентах и показывает количество затраченного тепла от вытяжного воздуха на обогрев свежей «приточки»

Показатель КПД вентиляционной рекуперации тепла:

0% – открытое окно – теплый воздух удаляется в атмосферу, а холодный попадает вовнутрь, понижая температуру в помещение;
100% – приточный воздух разогревается до температуры «отработки» – технически реализовать невозможно;
30-90% – допустимый параметр, хорошей считается рекуперация с эффективностью 60% и более, КПД свыше 80% – отличный теплообмен.

Эффективность системы зависит от типа рекуператора, габаритов помещения и расхода воздуха. В любом случае, использование рекуперационной вентиляции даже с КПД в 30% выгоднее, чем ее отсутствие. Кроме существенной экономии на энергоресурсы, «регенерация» тепла улучшает общий микроклимат в помещении.

Недостатки использования теплообменника:

Энергозависимость. Покупка климатического оборудования оправдана, если потребление электроэнергии будет значительно меньше, чем ее экономия после установки рекуператора.
Выпадение конденсата. Из-за разности температур на стенках теплообменника может конденсироваться влага. Зимой есть вероятность обледенения, что чревато стремительным снижением КПД или выходом рекуператора из строя.
Шумная работа. Некоторые модели в процессе эксплуатации издают гул. Если днем этот недостаток не особо ощутим, то ночью шум доставляет дискомфорт. Рекуператоры с улучшенной изоляцией работают тихо.

Высокие первоначальные инвестиции часто становятся главным аргументом против энергоэффективной вентиляции.

Целесообразно вкладывать деньги в ту систему, которая окупиться в течение 5-8 лет. Надо учесть, что для обслуживания комплекса придется нести дополнительные расходы, например, периодическая замена вентиляторов

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП 54.13330.2016

Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Т_п – Т_н) / (Т_в — Т_н)

В которой:

Т_п – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
Т_н – температура наружного воздуха;
Т_в – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше. В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Т_в – Т_н)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Обзор самых популярных рекуператоров

Подходить к выбору устройства приточно-вытяжной вентиляции нужно серьезно. Для маленькой квартиры нужно брать рекуператор небольших габаритов, низкой потребляемой мощности и с минимальным уровнем издаваемого шума. В складских помещениях чаще используются крышные устройства, которые потребляют много электроэнергии, и могут быть очень шумными, но обладают большой вытягиваемой силой.

Рекуператор ПРАНА

Недорогим и эффективным методом вывести из квартиры отработанный воздух, и наполнить ее свежим является установка рекуператора Прана. Производитель использовал систему медных теплообменников, которые быстро прогревается, и передают тепло в холодные потоки воздушных масс. В рабочем модуле нет фильтров, поскольку материал теплообменника обладает обеззараживающими свойствами. Воздуховоды короткие и прямоточные, поэтому удается полностью сохранить ионный состав воздушной массы.

Состав монтажного комплекта рекуператора ПРАНА

Потребляемая мощность рекуператоров Прана составляет не больше 30 Вт/час. Диаметр устройств составляет от 15 см, поэтому их можно без проблем вмонтировать в стену даже самых маленьких квартир. Для управления используется дистанционный пульт.

Главные преимущества рекуператоров Прана:

лучшее соотношение цена-качество;
высокая производительность;
экономичность;
простота монтажа и эксплуатации;
компактность.

Ассортимент Прана представлен большим количеством моделей, которые разнятся по цене, функциональности и техническим характеристикам.

Рекуператор MARLEY

Немецкая техника всегда славится высоким качеством. Рекуператоры Marley от немецкого концерна — не являются исключением. Продукция компании знаменита малой потребляемой мощностью от 3.5 до 8 Ватт. При этом КПД устройств может быть до 85%. Аккумулятор для сбережения тепла керамический. Мощность рекуператоров регулируется по 3 ступеням: 15, 25 и 440 м3/ч. Уровень шума оборудования минимальный, поскольку вентилятор расположен с внешней стороны и оснащен системой подшипников.

Рекуператор MARLEY очень экономичный в использовании электронергии

Для монтажа в стене необходимо проделать отверстие диаметром 18 см. Благодаря простоте монтажа рекуператор удобен в сервисе. Управление проводится с помощью дистанционного пульта.

Конденсат из влажного вытяжного потока воздуха образуется непосредственно в корпусе, и выходит с прогретым уличным воздухом в случае изменения направления подачи. Такая технология помогает избежать чрезмерно сухого воздуха в квартире.

Рекомендация: Для получения максимального эффекта, можно установить два, синхронно работающих, устройства Marley в одной комнате. Один рекуператор отводит воздух из помещения, другой обеспечивает приток воздуха с улицы, меняя направление каждые 70 сек.

Рекуператор: что это такое?

Устройство воздухообменника

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором состоит из нескольких частей:

устройство для забора воздуха с улицы;
устройство для удаления воздуха из помещения на улицу;
вентиляция с рекуператором;
соединительные каналы;
регулировочные диффузоры, контролирующие направление и количество перемещаемого воздуха.

Основным отличием этой системы от обычной вентиляции является рекуператор тепла. Свежий воздух с улицы проходит через теплообменник, где встречается с тёплым воздухом помещения. Потоки не смешиваются, но холодная струя прогревается и попадает в дом уже тёплой. Этот способ обогрева даёт возможность не повышая расходов на отопление добиться оптимальной температуры в помещении.

Устройство устранит запотевание окон и повышенную влажность в помещении

Схема управления

Все составляющие элементы приточно-вытяжной установки должны быть правильно интегрированы в систему работы установки, и выполнять свои функции в должном объеме. Задачу управления работой всех компонентов решает автоматизированная система управления технологическим процессом. В комплект установки включены датчики, анализируя их данные, система управления корректирует работу нужных элементов. Система управления позволяет плавно и грамотно выполнять цели и задачи приточно-вытяжной установки, решая сложные проблемы взаимодействия всех элементов установки между собой.

Пульт управления вентиляциейНесмотря на сложность системы управления технологическим процессом, развитие технологий позволяет предоставить обычному человеку пульт управления от установки в таком виде, чтобы с первого прикосновения было понятно и приятно пользоваться установкой на всем протяжении ее службы.

Пример. Расчет эффективности рекуперации тепла:Расчет эффективности применения рекуперативного теплообменника в сравнении с использованием только электрического или только водяного нагревателя.

Рассмотрим систему вентиляции, с расходом 500 м3/ч. Расчеты будут проводиться для отопительного периода в г. Москва. Из СНиПа 23-01-99 «Строительная климатологи и геофизика» известно, что продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже +8°С составляет 214 суток, средняя температура периода со среднесуточной температурой ниже +8°С составляет -3,1°С.

Рассчитаем необходимую среднюю тепловую мощность: Для того, чтобы нагреть воздух с улицы до комфортной температуры в 20°С, потребуется:

N = G * C_p* ρ₍_в-ха)* (t_вн-t_ср )= 500/3600 * 1,005 * 1,247 * = 4,021 кВт

Данное количество теплоты за единицу времени можно передать приточному воздуху несколькими способами:

Нагрев приточного воздуха электрическим нагревателем;
Нагрев приточного теплоносителя удаляемым через рекуператор, с дополнительным нагревом электрическим нагревателем;
Нагрев уличного воздуха в водяном теплообменном аппарате и др.

Расчет 1: Теплоту к приточному воздуху передаем посредством электрического нагревателя. Стоимость электроэнергии в г. Москва S=5,2 руб/(кВт*ч). Вентиляция работает круглосуточно, на протяжении 214 суток отопительного периода, сумма денежных средств, в этом случае будет равна:Ц₁=S * 24 * N * n = 5,2 * 24 * 4,021 * 214 =107 389,6 руб/(отоп.период)

Расчет 2: Современные рекуператоры осуществляют передачу теплоты с высокой эффективностью. Пусть рекуператор нагрел воздух на 60% от требуемой теплоты в единицу времени. Тогда электрическому нагревателю необходимо затратить следующее количество мощности:N_{(эл.нагр)}= Q — Q_рек= 4,021 — 0,6 * 4,021 = 1,61 кВт

При условии, что вентиляция будет работать на всем промежутке отопительного периода, получаем сумму за электроэнергию:Ц₂= S * 24 * N_{(эл.нагр)}* n = 5,2 * 24 * 1,61 * 214 = 42 998,6 руб/(отоп.период) Расчет 3: Для нагрева уличного воздуха используется водяной нагреватель. Ориентировочная стоимость тепла от технической горячей воды за 1 гкал в городе Москва:S_г.в .= 1500 руб./гкал. Ккал=4,184 кДжДля нагрева нам потребуется следующее количество тепла:Q_(г.в.) = N * 214 * 24 * 3600 / (4,184 * 106)= 4,021 * 214 * 24 * 3600 / (4,184 * 106) = 17,75 ГкалВ работе вентиляции и теплообменного аппарата на всем холодном периоде года сумма денежных средств за теплоту технической воды:Ц₃ = S_(г.в.) * Q_(г.в.) = 1500 * 17,75 = 26 625 руб/(отоп.период)

Результаты расчетов затрат на подогрев приточного воздуха за отопительный период года:

Электрический нагреватель	Электрический нагреватель+ рекуператор	Водяной нагреватель
107 389,6 руб	42 998,6 руб	26 625 руб

Из приведенных расчетов видно, что самый экономичный вариант это использование контура горячей технической воды. Помимо этого сумма денежных средств, необходимая для нагрева приточного воздуха значительно снижается при использовании рекуперативного теплообменника в системе приточно-вытяжной вентиляции в сравнении с использованием электрического нагревателя.В заключении хотелось бы отметить, что применение в системах вентиляции установок с рекуперацией или рециркуляцией позволяет использовать энергию удаляемого воздуха, что позволяет снижать затраты энергии на нагрев приточного воздуха, следовательно снижаются денежные расходы на эксплуатацию системы вентиляции. Использование теплоты удаляемого воздуха является современной энергосберегающей технологией и позволяет приблизиться к модели «умного дома», в котором максимально полно и полезно используется любой доступный вид энергии.

Получить бесплатную консультацию инженера по вентиляции с рекуперацией

Получить!

Общая информация о рекуператоре для частного дома

Рекуператор – это устройство для обмена воздухом, которое будет применять тепло от выходящей смеси для подогрева поступающей. Оно распространено достаточно длительное время и используется для улучшения эффективности многих печей. В последние годы рекуператоры можно встретить и в домашнем применении. Сейчас можно найти такие приспособления от любых производителей по привлекательной цене.

Рекуператоры могут быть абсолютно разными по конструкции, а также по параметрам работы. Но принцип действия и их обычно простой:

Есть встроенные вентиляторы, которые создают два потока воздуха. Холодный и чистый заходит с улицы и выталкивает теплый влажный.
Выходящий воздух не перемешивается с чистым, благодаря встроенному принципу работы.
Оба потока проходят стадию через теплообменник.
Конденсат, который образуется после охлаждения воздуха, выводится наружу.

Сейчас многие хотят установить для себя такие ненавязчивые приспособления, но перед этим лучше всего рассмотреть основные достоинства и недостатки конструкций. Именно это позволит найти для себя то, что действительно понадобится.

Пластинчатые рекуператоры

Пластинчатые рекуператоры, в отличие от роторных, не имеют движущихся частей и не нуждаются в обслуживании, поэтому идеально подходят для применения в квартирах, офисах и коттеджах. Эти рекуператоры имеют несколько разновидностей:

Самые простые и недорогие – перекрестноточные теплоутилизаторы, в которых потоки приточного и вытяжного воздуха движутся перпендикулярно друг другу. Такой рекуператор имеет посредственные характеристики: тепловая эффективность на уровне 40–45% и склонность к обмерзанию даже при слабом морозе. Обмерзание происходит, когда теплый и влажный вытяжной воздух охлаждается приточным потоком с отрицательной температурой. Влага из вытяжного воздуха конденсируется на холодной поверхности рекуператора и замерзает. На иллюстрации видно, что в области со снежинками воздух из помещения контактирует с поверхностью, имеющей отрицательную температуру. По мере обмерзания вытяжного канала поступление теплого воздуха из помещения снижается, область с отрицательной температурой растет и постепенно весь вытяжной канал заполняется льдом. Из-за указанных недостатков рассматриваемое техническое решение имеет ограниченно применение, однако на базе нескольких перекрестноточных модулей можно собрать более эффективный каскадный рекуператор.
Каскадный перекрестноточный рекуператор уже можно применять в регионах с холодным климатом. Так, тепловая эффективность трехкаскадного рекуператора составляет около 70%, а минимальная температура наружного воздуха, при которой он может устойчиво работать – минус 25–30°С. На иллюстрации видно, что конденсация влаги происходит, преимущественно, в модуле, который имеет положительную температуру. А в модуль с отрицательной температурой попадает уже осушенный воздух с небольшим влагосодержанием. Однако каскадные рекуператоры не лишены недостатков: более сложная конструкция приводит к образованию перетоков между каналами из-за неплотностей в местах соединений модулей. Перетоки воздуха приводят к падению тепловой эффективности рекуператора и проникновению запахов из вытяжного канала в приточный. Кстати, проверить качество сборки вентустановки с рекуператором можно с помощью фонарика: выключите свет и посветите фонариком в один из каналов – полоски света в другом канале покажут места, где будут происходить перетоки воздуха.
Энтальпийный перекрестноточный рекуператор обеспечивает частичный перенос влаги из вытяжного в приточный поток воздуха. Традиционные пластинчатые рекуператоры изготавливают из алюминия, который не впитывают и не пропускают влагу. Основой же энтальпийного рекуператора является мембрана из специального материала, который пропускает молекулы водяного пара, увлажняя приточный воздух. Трехкаскадный энтальпийный рекуператор возвращает около 40–50% влаги, при этом мембрана, из которой изготовлен теплоутилизатор, не должна намокать и обмерзать, так как со временем это приводит к её разрушению. По этой причине энтальпийный рекуператор нельзя использовать совместно с канальным увлажнителем воздуха, а также для обслуживания помещений с влагоизбытками (бассейны, сауны) и других помещений с относительной влажностью воздуха выше 50%.
Противоточные рекуператоры. Максимально возможная тепловая эффективность пластинчатого рекуператора определяется взаимным расположением потоков воздуха. Эффективность перекрестноточного модуля не может превышать 50%, поэтому для увеличения общей эффективности рекуперации используют каскадирование. Расплачиваться за это приходится усложнением конструкции, возникновением перетоков, увеличением габаритов и стоимости оборудования. В тоже время повысить эффективность рекуперации можно простым способом, направив потоки приточного и вытяжного воздуха навстречу друг другу – такая схема обеспечивает максимально возможную эффективность и не требует каскадирования. Противоточные рекуператоры сложнее в изготовлении и потому дороже, однако с развитием технологий появилась возможность выпускать относительно недорогие противоточные рекуператоры с заданной эффективностью. Тепловая эффективность противоточного теплоутилизатора определяется его размерами и может достигать 90%. Другим его преимуществом является стабильная работа при температуре наружного воздуха до минус 35 градусов: конденсация влаги происходит там, где поверхность рекуператора имеет положительную температуру, затем весь конденсат стекает в поддон и удаляется из рекуператора. Еще одним преимуществом такого рекуператора является практически полное отсутствие перетоков, поскольку он выполнен в виде единого модуля.