Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения

Система рекуперации тепла: какие детали потребуются

Следует тщательно подготовиться перед тем, как изготовить рекуператор воздуха своими руками. Подготовка по теоретической части пройдена, теперь обсудим материальную составляющую. Оговоримся сразу, что лучше рассматривать пластинчатый рекуператор из-за простоты его изготовления.

Итак, рекуператор тепла и воздуха для квартиры потребует покупки листового металла. В приоритете алюминиевые листы, при этом допускается и железо для кровли, гетинакс или сотовый поликарбонат. Благодаря этим металлам рекуперация энергии будет максимально эффективной, так как толщина листа напрямую влияет на то как успешно будет работать теплообменник.

Следующий пункт в списке покупок это рейки из дерева, они необходимы для прокладок между листами металла. Здесь так же важна толщина, лучше всего 2-3 мм, а ширина примерно 10 мм. Также понадобится герметик, клей без кислоты.

Рекуператор, предназначенный для вентиляции частного дома или квартиры обязательно должен иметь корпус. Материалы лучше всего выбирать из фанеры, металла или МДФ, также можно использовать готовый корпус. Понадобятся 4 фланца, имеющие такое же сечение как трубы. Любой вид минеральной ваты толщиной около 4 см. Также приобретите уголок, метизы и кулер. Позаботьтесь о том, чтобы был инструмент, способный разрезать детали, из которых состоит рекуперативная вентиляция.

Изготовление системы вентиляции с рекуперацией тепла

Первым делом нужно нарезать металлические пластины. Вырезать их следует квадратами в пределах от 20 до 30 см, всего пластин потребуется примерно 70. Лучше резать сразу несколько штук, это обеспечит скорость работы и более ровные стороны.
Деревянные рейки следует покрыть олифой и порезать их, длина рейки должна соответствовать стороне металлических пластин

Получившиеся части нужно приклеить на две стороны всех квадратов, после чего сделайте перерыв пока клей полностью высохнет
Одну металлическую пластину следует оставить без реек.
После того как заготовки высохли — покройте клеем верхние части реек и соберите все детали в единую конструкцию.Обратите внимание на то, что каждую следующую пластину следует провернуть на 90 градусов. Таким образом рейки чередуются и ложатся перпендикулярно друг к другу.
В конце нужно приклеить лицевую пластину, которая осталась без реек
Собранные пластины фиксируются благодаря уголкам, а щели нужно обработать герметиком.
После подготовьте крепления под фланцы.
Готовый теплообменник нужно поместить в корпус, чтобы сделать это было проще используйте направляющую из уголка. Рекуператор в корпусе для вентиляции должен быть расположен углами к боковым стенкам корпусного элемента, так чтобы получился своеобразный ромб

Очень важной часть является создание двух изолированных пространств, чтобы воздух встречался исключительно в пластинчатой части всего устройства, которое создано для частного дома своими руками.
Когда эти процедуры проведены, то необходимо проделать отверстие, в которое будет вставлен шлаг, чтобы собирать и выводить конденсат.
Нужно вырезать 4 отверстия под фланцы. Также не забывайте о том, что есть возможность оставить место для воздушных фильтров.
После этого стенки корпусной части следует отделать минеральной ватой.
В конце нужно закрепить вентилятор и поместить самодельный рекуператор в вентиляционную систему.. Установка рекуператора воздуха производится либо в стену, либо в специальное отверстие, которое имеет вентиляция. Шумит рекуператор не сильнее, чем персональный компьютер, при этом уровень шума зависит от мощности кулера

Установка рекуператора воздуха производится либо в стену, либо в специальное отверстие, которое имеет вентиляция. Шумит рекуператор не сильнее, чем персональный компьютер, при этом уровень шума зависит от мощности кулера.

Итак, вы знаете, как устроены рекуператоры разных видов и как его можно сделать самостоятельно. Рекуперация тепла в системах вентиляции позволяет значительно сэкономить средства и вы можете собственными руками сделать бытовой рекуператор.

Подробнее о создании рекуператора смотрите на видео  https://www.youtube.com/watch?v=gODCJEA_voU

На что стоит обратить внимание при выборе?

При этом учитывается местный климат

Например, противоточные пластинчатые агрегаты больше подходят для умеренной климатической зоны; Для дома важно выбрать модель с наименьшим потреблением энергии. Вентиляторы используют большую часть потребляемой ими энергии
При выборе необходимо обратить внимание на мощность устройства; Необходимо обратить внимание на площадь поверхности фильтрующего материала

Благодаря большой площади поверхности, более длительный срок службы и меньшее потребление энергии
Загрязненный фильтр увеличивает потребление энергии; Необходимо обратить внимание на фильтры. Самые простые фильтры G3 очищают только крупную грязь. Более качественные фильтры M5 могут задерживать крупную пыль. Высший класс F7: удаляет все, включая мелкую пыль; Мощность установки должна соответствовать потребностям и размерам помещения. Интенсивность зависит от количества и частоты изменения воздушного потока. Мощность приблизительно равна объему помещения; Контроль системы рекуперации имеет важное значение при выборе. Автоматизация предлагает широкий спектр возможностей. Он работает в соответствии с требованиями: легко запрограммировать нужный режим. Уровень интенсивности может быть изменен в любое время с помощью недельной программы.

Основные советы помогут вам выбрать лучший и наиболее подходящий рекуператор. Производительность также зависит от качества установки и правильной эксплуатации.

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.

Возникновение конденсата на вент. системе

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

Виды блоков рекуперации тепла

Рекуперация тепла в системе приточной вентиляции явление относительно новое и пока мало распространенное. Существует несколько типов устройств и большой выбор моделей по каждому виду. Приточно-вытяжная вентиляция с подогревом воздуха и рекуперацией выполняет следующие функции:

• Возврат тепловой энергии;
• Экономия топлива;
• Снижение стоимости оборудования;
• Обеспечение экологических норм;
• Сокращение транспортных расходов;
• Снижение стоимости газоочистки;
• Снижение затрат на систему отопления.

Роторный (барабанный)

Теплообменник подходит для местности с суровым климатом. Барабан изготовлен из фольги алюминия. Поступательными движениями тепло переходит от вытягиваемого к подаваемому воздуху:

• Тепло передается подаваемому воздуху;
• Смешивание потоков составляет менее 0,1%;
• Возвращается теплый и увлажненный воздух.

Помещения меньше высыхают. Полезная мощность составляет 92%.

Пластинчатый перекрестный рекуператор

Предназначен для местности с мягкими погодными условиями. Встречные потоки пластинчатого рекуператора разделяются алюминиевой фольгой.

• Тепло передается подаваемому воздуху;
• Формируется конденсат;
• Необходим отвод воды.

Тепло удаляемого воздуха через алюминиевые пластины нагревает подаваемый воздух. На пластинах теплообменника конденсируется влага, которая попадает из помещений.

Во время отогрева КПД теплообменника равна нулю, тепловозврат не происходит. Общая эффективность вентиляционной установки падает. Система возвращает до 95% тепла.

Тепловые трубки

Данный вид производится как герметично запаянная трубка из материала с хорошей тепловой проводимостью. Внутрь заливается фреон. Рекуператор помещается в воздуховод вертикально (допустимо устанавливать под небольшим градусом). Нижний конец помещается в вытяжке, верхний в приточной вентиляции.

Теплый воздух проходит по нижнему воздуховоду по дну трубки. Фреон закипает, пары поступают в верхнюю часть и встречаются с приточным воздухом, забирая тепло от фреона. Конденсат оседает на дно трубки, цикл повторяется. Достоинство: нет движущихся частей. Недостаток: слабая работоспособность, система работает на фреоне.

Устройство с промежуточным теплоносителем

В качестве теплоносителя используется вода или специальный раствор.

• Два теплообменника сообщаются между собой трубопроводами;
• Один из них находится в канале, который вытягивает воздух и получает теплоту;
• Теплота через теплоноситель переходит во второй теплообменник, размещенный в канале приточного воздуха, где происходит нагрев.

Потоки не смешиваются друг с другом, но промежуточный теплоноситель снижает эффективность работы до 50%. Дополнительно КПД можно увеличить насосом. Достоинство промежуточных теплоносителей в том, что теплообменники можно устанавливать на расстоянии друг от друга. Монтаж производится в вертикальном и горизонтальном положении.

Грунтовый теплообменник

Стоимость эксплуатации системы снижается на 5-10%. Если нет грунтового теплообменника, воздух, попадающий в систему рекуперации, проникает непосредственно с улицы. С грунтовым теплообменником на глубине порядка двух метров в земле прокладывается труба. Температура воздуха ниже промерзания грунта остается всегда стабильной в районе +10◦C.

Воздух проходит по трубе в земле и попадает в рекуперацию тепла. Разницу температур компенсировать гораздо проще. ТЭНы включаются реже, экономия тепла становится больше.

Грунтовый теплообменник необходимо делать по проекту. В зависимости от площади дома подбирается система рекуперации, которая определенный объем воздуха забирает с улицы и, проводя через весь грунтовый теплообменник, его разогревает

Важно обратиться к опытному проектировщику. Именно он сможет рассчитать длину и глубину канала

Способы организации рекуперативной вентиляции

Рекуперация обустраивается одним из способов: централизованно и децентрализовано. В первом случае через теплообменник проходят вентиляционные потоки со всего помещения, во втором – с одной комнаты.

Централизованный комплекс – приточно-вытяжная установка

Централизованная система обустраивается на этапе строительства или капитальной модернизации вентсистемы.

Подбирается принудительная приточно-вытяжная установка (ПВУ) с вмонтированным рекуператором. Основной критерий выбора – общая производительность комплекса из расчета на весь объем воздуха в сооружении (+)

ПВУ с рекуператором обеспечивает достаточный воздухообмен даже в домах с герметичными окнами. При этом воздухопотоки распределяются равномерно, не создавая сквозняков.

Комплексные приточно-вытяжные установки моноблочного типа укомплектованы:

• вентиляторами – круглосуточная подача чистого воздуха и выброс струй, насыщенных углекислым газом;
• нагревателями – предварительный подогрев притока;
• фильтрами – задерживают пыль и микрочастицы;
• рекуператором – могут использоваться разные типы установок.

Функционал некоторых ПВУ расширен таймером отсрочки работы, регулятором мощности, датчиками уровня влажности и тд.

Корпус моноблочных моделей покрыт шумопоглощающим материалом, благодаря чему работа ПВУ становится очень тихой. Возможны вертикальные, горизонтальные и подвесные варианты исполнения вентустановок

Хорошо зарекомендовали себя рекуперационные моноблочные ПВУ производства: «Вентс» (Украина), Dantherm (Дания), «Daikin» (Япония), «Dantex» (Англия).

Локальные агрегаты – дополнение к действующей вентсистеме

Для восстановления циркуляции воздушных масс в эксплуатируемом помещении подойдут децентрализованные приточники с рекуперацией тепла.

Они врезаются в фасад здания или монтируются через окно. Их основная задача – улучшение приточной вентиляции в доме.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

• КПД – 60-96%;
• невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
• доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
• простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, установить стеновой клапан можно самостоятельно.

Популярные производители локальных рекуператоров: Prana (Украина), O.Erre (Италия), Blizzard (Германия), Вентс (Украина), Aerovital (Германия).

Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды

Два способа вентилирования – два подхода к рекуперации

В современных жилых домах широко используются два вида вентиляции: естественная и принудительная.

Естественная вентиляция эффективна в домах с высокой тепловой инерцией. Это дома, построенные из камня, кирпича, бетона и железобетона. Как правило, для их возведения используют тяжелые прочные фундаменты-подушки.

Схемы естественной вытяжной вентиляции

В домах с высокой инерцией тепло накапливается в массе дома и запас его может быть достаточным для поддержания комфортных условий в помещении при отключении отопления на протяжении нескольких часов, а то и нескольких суток.

Вентиляционные каналы для удаления отработанного воздуха в инерционных домах располагают в массиве стен, делая их вертикальными с выходом в чердачное помещение. Поступая в вентиляционный канал, теплый воздух движется вверх, нагревая при этом стены канала, а значит, и стены дома, отдавая при этом запас своей тепловой энергии. Затем воздух попадает в подкровельное пространство, подогревая его оставшимся теплом.

Сохраненное в стенах вентиляционного канала тепло в дальнейшем используется для поддержания температуры стен и обогрев дома.

В домах с естественной вентиляцией рекуперация тепла также носит естественный характер и в дополнительном регулировании не нуждается.

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:

1. Энергозависимость. Покупка климатического оборудования оправдана, если потребление электроэнергии будет значительно меньше, чем ее экономия после установки рекуператора.
2. 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.
3. 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

Разновидности рекуператоров для вентиляции

Встречающиеся в продаже виды рекуператоров различаются конструкцией. Это определяет эффективность устройства, а также может накладывать ограничения на область использования.

Пластинчатый

Модели очень популярны благодаря доступной цене и высокой эффективности. Этому способствует и простая установка. Часто их приобретают для коттеджных построек, помещений коммерческого назначения. Рекуперация воздуха в них осуществляется во время прохождения через конструкцию из большого числа пластинок. Строение таких приборов предрасполагает к накапливанию конденсированной влаги, поэтому часто их оснащают затворными приспособлениями, не дающими вентилятору засасывать и направлять воду в вентканал. Зимой возникает риск появления льдинок.

Роторный

Принцип работы роторного рекуператора

Рекуператор тепла оснащен крутящимся ротором. Он осуществляет передачу теплоты между приточным и отточным путями. Скорость движения определяет показатели рекуперации. Устройства имеют высокий КПД (до 90%) и соответствующую стоимость. Используются в крупных помещениях промышленного и иного назначения. Открытость конструкции повышает вероятность перемещения запахов из отработанного воздуха в поступающий.

С промежуточным теплоносителем

Обычно в роли жидкого теплоносителя, циркулирующего между парой теплообменных элементов, выступает простая вода. Иногда используется раствор этиленгликоля. Один обменник монтируют в приточном вентканале, второй – в отточном. Жидкость подогревается отработанным воздухом и отдает теплоту приточному. Благодаря замкнутости конструкции грязь и запахи из вытяжного канала не поступают в приточный

У такого рекуператора невысокий КПД (50-60%), поэтому ставят его в тех местах, где важно исключить смешивание потоков. Обычно это подразумевает высокую загрязненность отработанного воздуха или его насыщенность вредными соединениями

Камерный

В основе конструкции – камера, поделенная на 2 зоны перегородкой. Отработанный воздух подогревает одну из частей. Перегородка меняет направление потока воздуха так, что происходит подогрев приточных масс от теплой внутренней поверхности камеры. Устройство достаточно эффективно (до 80%), но существует вероятность попадания запахов и грязи в струю, поступающую в помещение.

Тепловые трубы

В основе этой конструкции – трубочки, наполненные фреоном. Отработанные массы, идя через устройство, передают трубам свое тепло, газ испаряется. При прохождении идущего с улицы воздуха через систему происходит конденсация пара с переходом вещества в жидкую форму. КПД такого рекуперативного устройства невысок (до 70%).

Изготовление пластинчатого рекуператора воздуха для дома своими руками

Изготовление пластинчатого рекуператора своими руками

Рекуператор воздуха — это дорогое оборудование, рассчитанное на длительный срок использования. Срок окупаемости может варьироваться от 3–8 лет, в зависимости от начальной стоимости агрегата. При возможности устройство для рекуперации воздуха можно изготовить самостоятельно. Для этого лучше всего подойдёт конструкция на основе металлических пластин.

Плюсы и минусы

К преимуществам пластинчатого рекуператора можно отнести:

• простая и надёжная конструкция, не требующая замены рабочих элементов в ходе эксплуатации;
• простая технология монтажа без применения специализированного инструмента;
• КПД до 80% в зависимости от параметров воздуха;
• минимальные затраты энергопотребления для работы приточного и вытяжного вентилятора;
• высокий срок службы за счёт отсутствия движущихся частей и износа деталей;
• возможность модернизации путём добавления большего количества пластин.
• при отсутствии электроэнергии воздух транспортируется по системе вентиляции за счёт естественной тяги.

Главным недостатком пластинчатого рекуператора является образование конденсата на рабочих элементах. При низкой температуре воздуха влага замерзает, что приводит к падению пропускной способности вентиляции. Для решения проблемы применяются специальные устройства, которые прогревают конструкцию рекуператора.

Необходимые материалы

Материал для сборки пластинчатого теплообменника

Для изготовления пластинчатого рекуператора потребуется следующий материал:

• оцинкованный металл толщиной 0,7–1,5 мм, текстолит, полипропилен или поликарбонат общей площадью 7–8 м2;
• тонкие деревянные рейки, пробковая подложка или оргстекло толщиной 2–3 мм;
• нержавеющий металл, пластик, фанера или древесно-стружечная плита;
• пластиковый или металлический фланец для воздуховода в количестве 4 шт.;
• стальной уголок 20×20 мм;
• силиконовый герметик;
• оцинкованные саморезы.

Для равномерной циркуляции воздуха потребуется приобрести 2 вентилятора нужной мощности. В качестве фильтров можно использовать специальные бумажные изделия для вентиляции, которые требуют замены раз в 3–4 месяца.

Технология изготовления

Проклейка изоляционной прокладки на металлическую пластинку

Перед изготовлением рекуператора потребуется подготовить электролобзик, ножовку по металлу, шуруповёрт, молоток, строительный нож, перчатки и защитные очки. Технология изготовления пластинчатого рекуператора состоит из следующего:

1. Листовой металл нарезается с помощью ножовки по металлу на пластины размером 20×30, 30×30 или 30×40 см. Размер пластин зависит от габаритов и расчётной мощности рекуператора. Желательно, чтобы общая площадь подготовленных пластин была не менее 3–4 м2.

2. Из тонкой деревянной рейки или пробковой подложки нарезаются прокладки шириной 1–1,5 см. Длина равна длине пластины. Далее, из фанеры или ДСП выпиливается 2 полотна такого же размера, как и пластины.

3. На каждую металлическую пластину приклеивается три прокладки — одна по центру и две по противоположным сторонам. После приклейки все пластины собираются в стопку. Для этого каждая полоса промазывается универсальным клеем, после чего панели укладываются друг на друга.
4. При укладке каждая последующая панель поворачивается на 90о. Полученная стопка панелей аккуратно прижимается грузом. Для этого сверху укладывается прокладка из дерева, на которую можно положить груз весом 5–7 кг.

5. Стальной уголок подгоняется по высоте стопки с панелями. Всего потребуется 4 заготовки, которые прикручиваются по углам стопки. Для крепления используются оцинкованные саморезы.

6. Приступают к сборке корпуса из фанеры, ДСП, пластика или металла. Высота и длина корпуса будет равна диагонали пластинчатого элемента, а ширина — высоте стопки с пластинами. После раскройки выполняется сборка корпуса с помощью шуруповёрта и саморезом.

7. После сборки корпуса на его боковые стенки наносится разметка под монтаж фланцев. Диаметр отверстия должен быть равен сечению воздуховода. Для пропила используется электролобзик. В завершение в отверстия устанавливаются фланцы.

8. Внутри корпуса монтируются направляющие под теплообменный короб. Направляющие можно изготовить из уголка. Для фиксации направляющей к коробу используются саморезы и силиконовый герметик. После производится сборка рекуператора. Теплообменный блок помещается в корпус.

Если в корпусе предусмотрено место, то на входе воздушных потоков закрепляются бумажные или тряпичные фильтры и вентиляторы. После сборки рекуператора можно переходить к монтажу в существующую систему вентиляции.