Принцип действия и монтаж приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла. Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла: принцип действия системы и виды рекуператоров Приточно вытяжная система рекуперации
Создание энергоэффективного административного здания, которое будет максимально приближено к стандарту «PASSIVE HOUSE», невозможно без современной приточно-вытяжной установки (ПВУ) с рекуперацией тепла.
Под рекуперацией подразумевается процесс утилизации тепла внутреннего вытяжного воздуха с температурой t в, выбрасываемого в холодный период с высокой температурой на улицу, для нагрева приточного наружного воздуха. Процесс утилизации тепла происходит в специальных утилизаторах теплоты: пластинчатые рекуператоры, вращающиеся регенераторы, а также в теплообменных аппаратах, устанавливаемых отдельно в воздушных потоках с различной температурой (в вытяжных и приточных установках) и соединяемые промежуточным теплоносителем (гликолем, этиленгликолем).
Последний вариант наиболее актуален в случае, когда приток и вытяжка разнесены по высоте здания, например, приточная установка – в подвале, а вытяжная – в чердачном помещении, однако эффективность рекуперации таких систем будет значительно меньше (от 30 до 50% в сравнении с ПВУ в одном корпусе
Пластинчатые рекуператоры представляют собой кассету, в которой каналы приточного и вытяжного воздуха разделены между собой листами алюминия. Между приточным и вытяжным воздухом через листы алюминия происходит теплообмен. Внутренний вытяжной воздух через пластины рекуператора нагревает наружный приточный воздух. При этом процесса смешения воздуха не происходит.
В роторных рекуператорах
передача тепла от вытяжного воздуха приточному осуществляется через вращающийся цилиндрический ротор, состоящий из пакета тонких металлических пластин. В процессе работы роторного рекуператора вытяжной воздух нагревает пластины, а затем эти пластины перемещаются в поток холодного наружного воздуха и нагревают его. Однако в узлах разделения потоков из-за их негерметичности происходит переток вытяжного воздуха в приточный. Процент перетока может быть от 5 до 20% в зависимости от качества оборудования.
Для достижения поставленной цели – приблизить здание ФГАУ «НИИ ЦЭПП» к пассивному, в ходе долгих обсуждений и расчетов, было принято решение установить приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуператором Российского производителя энергосберегающих климатических систем – компании TURKOV .
Компания TURKOV
производит ПВУ для следующих регионов:
- Для Центрального региона (оборудование с двухступенчатой рекуперацией серии ZENIT , которое стабильно работает до -25 о С, и отлично подходит для климата Центрального региона России, КПД 65-75%);
- Для Сибири (оборудование с трехступенчатой рекуперацией серии Zenit HECO стабильно работает до -35 о С, и отлично подходит для климата Сибири, однако часто применяется и в центральном регионе, КПД 80-85%);
- Для Крайнего Севера (оборудование с четырехступенчатой рекуперацией серии CrioVent стабильно работает до -45 о С, отлично подходит для экстремально холодного климата и применяется в самых суровых регионах России, КПД до 90%).
Однако в ПВУ TURKOV используется энтальпийный пластинчатый рекуператор
, в котором вместе с переносом неявного тепла из вытяжного воздуха приточному также переносится влага.
Рабочая область энтальпийного рекуператора выполнена из полимерной мембраны, которая пропускает молекулы водяного пара из вытяжного (увлажненного) воздуха и передает приточному (сухому). Смешения вытяжного и приточного потоков в рекуператоре не происходит, так как влага пропускается через мембрану посредством диффузии из-за разницы концентрации пара с двух сторон мембраны.
Размеры ячеек мембраны таковы, что пройти через нее может только водяной пар, для пыли, загрязняющих веществ, капель воды, бактерий, вирусов и запахов мембрана является непреодолимой преградой (в силу соотношения размеров «ячеек» мембраны и остальных веществ).
Энтальпийный рекуператор
по сути - пластинчатый рекуператор, где вместо алюминия используется полимерная мембрана. Так как теплопроводность пластины мембраны меньше, чем у алюминия, то требуемая площадь энтальпийного рекуператора значительно больше площади аналогичного алюминиевого рекуператора. С одной стороны это увеличивает габариты оборудования, с другой позволяет передавать большой объем влаги, и именно благодаря этому получается добиться высокой морозостойкости рекуператора и стабильной работы оборудования при сверхнизких температурах.
В зимнее время (уличная температура ниже -5С), если влажность вытяжного воздуха превышает 30 % (при температуре вытяжного воздуха 22…24 о С), в рекуператоре вместе с процессом передачи влаги в приточный воздух происходит процесс накопления влаги на пластине рекуператора. Поэтому необходимо производить периодическое отключение приточного вентилятора и высушивание гигроскопического слоя рекуператора вытяжным воздухом. Длительность, периодичность и температура, ниже которой, требуется процесс просушки, зависит от ступенчатости рекуператора, температуры и влажности внутри помещения. Наиболее часто используемые настройки просушки рекуператора приведены в таблице 1.
Таблица 1. Наиболее часто используемые настройки просушки рекуператора
| Ступени рекуператора | Температура/Влажность | ||||
|
|
<20% | 20%-30% | 30%-35% | 35%-45% | |
| 2 ступени | не требуется | 3/45 мин | 3/30 мин | 4/30 мин | |
| 3 ступени | не требуется | 3/50 мин | 3/40 мин | 3/30 мин | |
| 4 ступени | не требуется | 3/50 мин | 3/40 мин | ||
Просушка рекуператора требуется только при установке систем увлажнения воздуха, или при работе оборудования с большими, систематичными влагопритоками.
- При стандартных параметрах внутреннего воздуха режим просушки не требуется.
В данной статье в качестве примера административного здания рассмотрено типичное пятиэтажное здание ФГАУ «НИИ ЦЭПП» после намечаемой реконструкции.
Для этого здания был определен расход приточного и вытяжного воздуха в соответствии с нормами воздухообмена в административных помещениях для каждого помещения здания .
Суммарные значения расходов приточного и вытяжного воздуха по этажам здания приведены в таблице 2.
Таблица 2. Расчетные расходы приточного/вытяжного воздуха по этажам здания
| Этаж | Расход приточного воздуха, м 3 /ч | Расход вытяжного воздуха, м 3 /ч | ПВУ TURKOV |
| Подвал | 1987 | 1987 | Zenit 2400 HECO SW |
| 1 этаж | 6517 | 6517 |
Zenit 1600 HECO SW Zenit 2400 HECO SW Zenit 3400 HECO SW |
| 2 этаж | 5010 | 5010 | Zenit 5000 HECO SW |
| 3 этаж | 6208 | 6208 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW - 2 шт. |
| 4 этаж | 6957 | 6957 |
Zenit 6000 HECO SW
Zenit 350 HECO MW |
| 5 этаж | 4274 | 4274 |
Zenit 6000 HECO SW Zenit 350 HECO MW |
В лабораториях ПВУ работают по специальному алгоритму с компенсацией вытяжки из вытяжных шкафов, т.е при включении какого-либо вытяжного шкафа вытяжка ПВУ автоматически уменьшается на величину вытяжки шкафа. На основе расчетных расходов был произведен выбор приточно-вытяжных установок Turkov. Каждый этаж будет обслуживаться своей ПВУ Zenit HECO SW и Zenit HECO MW с трехступенчатой рекуперацией до 85 %.
Вентиляция первого этажа осуществляется ПВУ, которые установлены в подвале и на втором этаже. Вентиляция остальных этажей (кроме лабораторий на четвертом и третьем этаже) обеспечивается ПВУ, установленными на техническом этаже.
Внешний вид ПВУ установки Zenit Heco SW приведен на рисунке 6. В таблице 3 приведены технические данные для каждой ПВУ установки.
Установка Zenit Heco SW
включает в себя:- Корпус с тепло-шумоизоляцией;
- Приточный вентилятор;
- Вытяжной вентилятор;
- Приточный фильтр;
- Вытяжной фильтр;
- 3-x ступенчатый рекуператор;
- Водяной нагреватель;
- Смесительный узел;
- Автоматика с комплектом датчиков;
- Проводной пульт управления.
Важным плюсом является возможность монтажа оборудования как вертикально, так и горизонтально под потолком, что применяется в рассматриваемом здании. А так же возможность располагать оборудование в холодных зонах (чердаках, гаражах, техпомещениях и т.д.) и на улице, что весьма актуально при реставрациях и реконструкциях зданий.
ПВУ Zenit HECO MW – небольшие ПВУ с рекуперацией тепла и влаги с водяным нагревателем и смесительным узлом в легком и универсальном корпусе из вспененного полипропилена, предназначенные для поддержания климата в небольших помещениях, квартирах, домах.
Компания TURKOV самостоятельно разработала и производит в России автоматику Monocontroller для вентиляционного оборудования. Данная автоматика используется в ПВУ Zenit Heco SW
- Контроллер управляет электронно-коммутируемыми вентиляторами по линии MODBUS, что позволяет следить за работой каждого вентилятора.
- Управляет водяными нагревателями и охладителями, для точного поддержания температуры подаваемого воздуха как в зимний, так и в летний периоды.
- Для контроля CO 2 в конференц-зале и переговорных автоматика оснащается специальными датчиками CO 2 . Оборудование будет следить за концентрацией CO 2 и автоматически изменять расход воздуха подстраиваясь под количество людей в помещении, для поддержания требуемого качества воздуха, тем самым уменьшая теплопотребление оборудования.
- Комплектная система диспетчеризации позволяет максимально просто организовать диспетчерский пункт. А система удаленного мониторинга позволит следить за оборудованием из любой точки мира.
Возможности пульта управления:
- Часы, дата;
- Три скорости вентилятора;
- Отображение состояния фильтра в реальном времени;
- Недельный таймер;
- Установка температуры приточного воздуха;
- Отображение неисправностей на дисплее.
Оценка эффективности
Для оценки эффективности установки в рассматриваемом здании приточно-вытяжных установок Zenit Heco SW с рекуперацией определим расчетные, средние и годовые нагрузки на систему вентиляции, а также расходы в рублях за холодный период, теплый период и за весь год для трех вариантов ПВУ:
- ПВУ с рекуперацией Zenit Heco SW (КПД рекуператора 85 %);
- Прямоточная ПВУ (т.е без рекуператора);
- ПВУ с КПД возврата тепла 50 %.
Нагрузка на систему вентиляции – это нагрузка на воздухонагреватель, который догревает (в холодный период) или охлаждает (в теплый период) приточный воздух после рекуператора. В прямоточной ПВУ в нагревателе нагревается воздух от начальных параметров, соответствующих параметрам наружного воздуха в холодный период, а в теплый период охлаждается. Результаты расчета расчетной нагрузки на систему вентиляции в холодный период по этажам здания приведены в таблице 3. Результаты расчета расчетной нагрузки на систему вентиляции в теплый период для всего здания приведены в таблице 4.
Таблица 3. Расчетная нагрузка на систему вентиляции в холодный период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| Подвал | 3,5 | 28,9 | 14,0 |
| 1 этаж | 11,5 | 94,8 | 45,8 |
| 2 этаж | 8,8 | 72,9 | 35,2 |
| 3 этаж | 10,9 | 90,4 | 43,6 |
| 4 этаж | 12,2 | 101,3 | 48,9 |
| 5 этаж | 7,5 | 62,2 | 30,0 |
| 54,4 | 450,6 | 217,5 |
Таблица 4. Расчетная нагрузка на систему вентиляции в теплый период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 |
Так как расчетные температуры наружного воздуха в холодный и теплый период – не постоянны во время отопительного периода и периода охлаждения, необходимо определить среднюю вентиляционную нагрузку при средней температуре наружного воздуха:
Результаты расчета годовой нагрузки на систему вентиляции в теплый период и холодный период для всего здания приведены в таблицах 5 и 6.
Таблица 5. Годовая нагрузка на систему вентиляции в холодный период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| 66105 | 655733 | 264421 | |
| 66,1 | 655,7 | 264,4 |
Таблица 6. Годовая нагрузка на систему вентиляции в теплый период по этажам, кВт
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| 12362 | 20287 | 19019 | |
| 12,4 | 20,3 | 19,0 |
Определим расходы в рублях за год на догрев, охлаждение и работу вентиляторов.
Расход в рублях на догрев получается перемножением годовых значений вентиляционных нагрузок (в Гкал) в холодный период на стоимость 1 Гкал/час тепловой энергии от сети и на время работы ПВУ в режиме нагрева. Стоимость 1 Гкал/ч тепловой энергии от сети принимаем равной 2169 рублей.
Расходы в рублях на работу вентиляторов получены перемножением их мощности, времени работы и стоимости 1 кВт электричества. Стоимость 1 кВт∙ч электричества принимаем равной 5,57 руб.
Результаты расчетов расходов в рублях на работу ПВУ в холодный период приведены в таблице 7, а в тёплый период в таблице 8. В таблице 9 приведено сравнение всех вариантов ПВУ по всему зданию ФГАУ "НИИ ЦЭПП".
Таблица 7. Расходы в рублях за год на работу ПВУ в холодный период
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% | |||
| На догрев | На вентиляторы | На догрев | На вентиляторы | На догрев | На вентиляторы | |
| Суммарные затраты | 368 206 | 337 568 | 3 652 433 | 337 568 | 1 472 827 | 337 568 |
Таблица 8. Расходы в рублях за год на работу ПВУ в теплый период
| Этаж | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% | |||
| На охлаждение | На вентиляторы | На охлаждение | На вентиляторы | На охлаждение | На вентиляторы | |
| Суммарные затраты | 68 858 | 141 968 | 112 998 | 141 968 | 105 936 | 141 968 |
Таблица 9. Сравнение всех ПВУ
| Величина | ПВУ Zenit HECO SW/MW | Прямоточная ПВУ | ПВУ с рекуперацией 50% |
| , кВт | 54,4 | 450,6 | 217,5 |
| 20,2 | 33,1 | 31,1 | |
| 25,7 | 255,3 | 103,0 | |
| 11,4 | 18,8 | 17,6 | |
| 66 105 | 655 733 | 264 421 | |
| 12 362 | 20 287 | 19 019 | |
| 78 468 | 676 020 | 283 440 | |
| Затраты на догрев, руб | 122 539 | 1 223 178 | 493 240 |
| Затраты на охлаждение, руб | 68 858 | 112 998 | 105 936 |
| Затраты на вентиляторы зимой, руб | 337 568 | ||
| Затраты на вентиляторы летом, руб | 141 968 | ||
| Суммарные годовые затраты, руб | 670 933 | 1 815 712 | 1 078 712 |
Анализ таблицы 9 позволяет сделать однозначный вывод – приточно-вытяжные установки Zenit HECO SW и Zenit HECO MW с рекуперацией тепла и влаги фирмы Turkov очень энергоэффективные.
Суммарная годовая вентиляционная нагрузка ПВУ TURKOV меньше нагрузки в ПВУ с КПД 50% на 72%, а в сравнении с прямоточной ПВУ на 88%. ПВУ Turkov позволит сэкономить 1 млн 145 тыс.руб – в сравнении с прямоточной ПВУ или 408 тыс.руб – в сравнении с ПВУ, КПД которой 50%.
Где ещё экономия…
Основной причиной отказов применения систем с рекуперацией являются относительно высокие начальные капиталовложения, однако при более полном взгляде на затраты на застройку, такие системы не только быстро окупаются, но и позволяют уменьшить общие капиталовложения при застройке.В качестве примера возьмем наиболее массовую «типовую» застройку с применением жилых, офисных зданий и магазинов.
Среднее значение теплопотерь готовых зданий: 50 Вт/м 2 .
- Включено: Теплопотери через стены, окна, кровлю, фундамент, и т.д.
Включено:
- Вентиляцию квартир с расчетом по назначению помещений и кратности.
- Вентиляцию офисов с расчетом по количеству людей и компенсации CO2.
- Вентиляцию магазинов, коридоров, складских помещений и т.д.
- Соотношение площадей выбрано на основе нескольких существующих комплексов
Включено:
- Компенсация санузлов, ванных комнат, кухонь и т.д. Так как из данных помещений нельзя организовать втяжку в систему рекуперации, то в данный помещения организован приток, а вытяжка идет отдельными вентиляторами мимо рекуператора.
Разница между количеством приточного воздуха и количеством воздуха на компенсацию.
Именно данный объем вытяжного воздуха передает тепло приточному воздуху.
Итак, необходимо произвести застройку района стандартными зданиями с общей площадью 40000 м 2 с указанными характеристиками теплопотерь. Посмотрим на чем позволит сэкономить применение систем вентиляции с рекуперацией.
Эксплуатационные расходы
Основной целью выбора систем с рекуперацией, является снижение стоимости эксплуатации оборудования, за счет значительного сокращения требуемой тепловой мощности для нагрева приточного воздуха.
С применением приточных и вытяжных вентиляционных установок без рекуперации мы получим теплопотребление системы вентиляции одного здания 2410 кВт∙ч.
- Примем стоимость эксплуатации такой системы за 100%. Экономии при этом вообще нет – 0%.
С применением наборных приточно-вытяжных вентиляционных установок с рекуперацией тепла и средним КПД 50% мы получим теплопотребление системы вентиляции одного здания 1457 кВт∙ч.
- Стоимость эксплуатации 60%. Экономия c наборным оборудованием 40%
С применением моноблочных высокоэффективных приточно-вытяжных вентиляционных установок TURKOV с рекуперацией тепла и влаги и средним КПД 85% мы получим теплопотребление системы вентиляции одного здания 790 кВт∙ч.
- Стоимость эксплуатации 33%. Экономия с оборудованием TURKOV 67%
Как видно, системы вентиляции с высокоэффективным оборудованием имеют меньшее теплопотребление, что позволяет говорить об окупаемости оборудования в срок 3-7 лет при применении водяных нагревателей и 1-2 года с применением электрических нагревателей.
Расходы при застройке
Если производить застройку в городе, то необходимо выделение значительного количества тепловой энергии из существующей теплосети, что всегда требует значительных финансовых затрат. Чем больше тепла требуется – тем дороже будет стоимость подведения.
Застройка «в поле» зачастую не предполагает подведение тепла, обычно подводится газ и производится постройка собственной котельной или ТЭЦ. Стоимость данного сооружения соразмерена требуемой тепловой мощности: чем больше - тем дороже.
В качестве примера предположим, что построена котельная мощностью 50 МВт тепловой энергии.
Помимо вентиляции затраты на отопление типового здания площадью 40000 м 2 и теплопотерями 50 Вт/м 2 будут составлять около 2000 кВт∙ч.
С применением приточных и вытяжных вентиляционных установок без рекуперации получится построить 11 зданий.
С применением наборных приточно-вытяжных вентиляционных установок с рекуперацией тепла и средним КПД 50% удастся построить 14 зданий.
С применением моноблочных высокоэффективных приточно-вытяжных вентиляционных установок TURKOV с рекуперацией тепла и влаги и средним КПД 85% удастся построить 18 зданий.
Итоговая смета подведения большего количества тепловой энергии или постройка котельной большой мощности обходится существенно дороже, чем стоимость более энергоэффективного вентиляционного оборудования. С применением дополнительных средств снижения теплопотерь здания можно увеличить застройку без увеличения требуемой тепловой мощности. Например уменьшив теплопотери всего на 20%, до 40 Вт/м 2, построить получится уже 21 здание.
Особенности работы оборудования в северных широтах
Как правило оборудование с рекуперацией имеет ограничения по минимальной температуре уличного воздуха. Связанно это с возможностями рекуператора и ограничение составляет -25…-30 o С. Если температура будет понижаться – конденсат из вытяжного воздуха будет замерзать на рекуператоре, поэтому при сверхнизких температурах используется электрический преднагреватель или водяной преднагреватель с незамерзающей жидкостью. Например, в Якутии расчетная температура уличного воздуха -48 o С. Тогда классические системы с рекуперацией работают следующим образом:
- o С нагревается предварительным нагревателем до -25 o С (Затрачивается тепловая энергия).
- С -25 o С воздух нагревается в рекуператоре до -2,5 o С (при КПД 50%).
- С -2.5 o С воздух нагревается основным нагревателем до требуемой температуры (Затрачивается тепловая энергия).
При применении же специальной серии оборудования для крайнего севера с 4-х ступенчатой рекуперацией TURKOV CrioVent преднагрев не потребуется, так как 4 ступени, большая площадь рекуперации и возврат влаги позволяют не допускать обмерзания рекуператора. Оборудование работает седеющим образом:
- Уличный воздух с температурой -48 o С нагревается в рекуператоре до 11,5 o С (КПД 85%).
- С 11,5 o С воздух нагревается основным нагревателем до требуемой температуры. (Затрачивается тепловая энергия).
Отсутствие преднагрева и высокий КПД оборудования позволят значительно сократить теплопотребление и упростить конструктив оборудования.
Применение высокоэффективных систем рекуперации в северных широтах наиболее актуально, так как из-за низких температур уличного воздуха применение классических систем рекуперации затруднительно, а оборудование без рекуперации требует слишком большого количество тепловой энергии. Оборудование Turkov успешно работает в городах с самыми сложными климатическими условиями, в таких как: Улан-Уде, Иркутск, Енисейск, Якутск, Анадырь, Мурманск, а также во многих других городах с более мягким, в сравнении с этими городами, климатом.
Заключение
- Применение систем вентиляции с рекуперацией позволяет не только снизить эксплуатационные расходы, но в случае масштабной реконструкции или капитальной застройки случаев уменьшить начальные капиталовложения.
- Максимальной экономии можно добиться в средних и северных широтах, где оборудование работает в тяжелых условиях с продолжительными отрицательными температурами уличного воздуха.
- На примере здания ФГАУ «НИИ ЦЭПП» система вентиляции с высокоэффективным рекуператором позволит сэкономить 3 млн 33 тыс.руб в год – в сравнении с прямоточной ПВУ и 1 млн 40 тыс.руб в год – в сравнении с наборной ПВУ, КПД которой 50%.
Вентиляция с рекуперацией – это оборудование, предназначенное для обработки воздуха до таких параметров, при которых человек мог бы себя чувствовать комфортно и безопасно. Такие параметры регламентированы нормами и лежат в пределах: температура 23÷26 С, влажность 30÷60%, скорость движение воздуха 0,1÷0,15 м/с.
Существует еще один показатель, который напрямую связан с безопасностью нахождения человека в закрытых помещениях – это наличие кислорода или точнее сказать процентное содержание углекислого газа в воздухе. Углекислый газ вытесняет кислород и при содержании от 2 до 3% углекислого газа в воздухе может привести человека к потере сознания или летальному исходу.
Именно для поддержания этих четырех параметров и служат вентиляционные установки с рекуперацией. Особенно актуально это для современных бизнес центров, где полностью отсутствует естественный приток свежего воздуха. Промышленные, административные, торговые, жилые, и другие помещения не могут обойтись без современного вентиляционного оборудования. При сегодняшней загрязненности воздуха вопрос установки вентиляционных установок с рекуперацией наиболее актуален.
Возможна установка в вентиляции с рекуперацией дополнительных фильтров и других приспособлений, которые позволяют еще лучше очистить и обработать воздух до заданных параметров.
Все это можно сделать при помощи вентиляционных установок Dantex.
Принцип действия приточно-вытяжной системы вентиляции с рекуперацией тепла
Благодаря приточно-вытяжной системы вентиляции в помещение нагнетается чистый воздух, а отработанный прогретый воздух выводится наружу. Проходя через теплообменник, прогретый воздух оставляет часть тепла стенкам конструкции, вследствие чего холодный воздух, поступающий с улицы, прогревается от теплообменника, не затрачивая дополнительной энергии на прогрев. Эта система наиболее эффективна и менее энергозатратна, чем система вентиляции без рекуперации тепла.
Эффективность рекуператора меняется от температуры наружного воздуха, ее можно рассчитать по общей формуле:
S = (T1 – T2) : (T3 – T2)
где:
S
– эффективность рекуперации;
T1
– температура воздуха поступающего в помещение;
T2
– температура воздуха на улице;
T3
– температура воздуха в помещении.
Виды рекуператоров
Пластинчатые рекуператоры
Данный вид теплообменника состоит из набора тонких пластин из алюминия или любого другого материала желательно с хорошими теплопередающими характеристиками). Это самый недорогой и наиболее популярный тип прибора (рекуператора). КПД пластинчатого рекуператора может составлять от 50% до 90%, а срок службы, благодаря отсутствию движущихся частей, очень долгий.
Главный минус таких рекуператоров – образование наледи из-за разницы температур. Предлагается три варианта решения данной проблемы:
- Не использовать рекуперацию при экстремально низких температурах
- Использовать модели автоматизированным процессом рекуперации. В данном случае холодный воздух обходит пластины, а теплый – отогревает наледь. Но стоит учесть, что КПД у таких моделей в холода снизится на 20%.
Роторные рекуператоры
В теплообменнике предусмотрена подвижная деталь – цилиндрический ротор (рекуператор) , которая состоит из профилированных пластин. Передача тепла происходит при вращении ротора. КПД составляет от 75 до 90%. В данном случае скорость вращения влияет на уровень рекуперации. Скорость можно регулировать самостоятельно.
Наледь на роторных рекуператорах не образуется, но в обслуживании они является более сложными, в отличие от пластинчатых рекуператоров.
С промежуточном теплоносителем
В случае с промежуточным теплоносителем, как и в пластинчатых рекуператорах, предусмотрено два канала для чистого и отработанного воздуха, но теплообмен происходит через водно-гликолевый раствор или воду. КПД такого устройства ниже 50%.
Камерные рекуператоры
В данном виде воздух проходит через специальную камеру (рекуператор), в которой предусмотрена подвижная заслонка. Именно заслонка имеет возможность перенаправлять потоки холодного и горячего воздуха. За счет такого периодического переключения потоков воздуха происходит рекуперация. Однако в такой системе происходит частичное смешение выходящих и входящих воздушных потоков, что приводит к попаданию посторонних запахов обратно в помещение но, в свою очередь, такая конструкция обладает высоким КПД – 80%.
Тепловые трубки
Такой механизм имеет множество трубок, которые собраны в единый герметичный блок, а внутри трубки заполнены специальным легкоконденсирующимся и испаряющемся веществом, чаще всего это фреон. Теплый воздух, проходя через определенную часть трубок, нагревает и испаряет его. Он перемещается в область трубок, через которую проходит холодный воздух и своим теплом нагревает его, а фреон при этом охлаждается и это может привести к образованию конденсата. Плюс такой конструкции в том, что в помещение не попадает загрязненный воздух. Оптимальное применение тепловых трубок возможно в небольших помещениях в климатических зонах с небольшой разницей межу внутренними и внешними температурами.
Иногда рекуперации не достаточно, чтобы обогреть помещение при низких наружных температурах, поэтому зачастую в дополнение к рекуперации используются электрические или водяные нагреватели. В некоторых моделях обогреватели выполняют функцию защиты теплообменника от обледенения.
Рециркуляция воздуха в системах вентиляции представляет собой смешение некоторого количества отработанного (вытяжного) воздуха, к приточному потоку. Благодаря этому достигается снижение затрат энергии на нагрев свежего воздуха в зимний период года.
Схема приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией и рециркуляцией,
где L - расход воздуха, T - температура.
Рекуперация тепла в вентиляции
- это способ передачи тепловой энергии от потока отработанного воздуха, к потоку приточного. Рекуперация применяется при наличии разности температур между удаляемым и приточным воздухом, для повышения температуры свежего воздуха. Данный процесс не подразумевает смешения воздушных потоков, процесс передачи теплоты происходит через какой-либо материал.
Температура и движение воздуха в рекуператоре
Устройствами, которые осуществляют рекуперацию теплоты, носят название рекуператоры теплоты. Они бывают двух видов:
Теплообменники-рекуператоры - они передают тепловой поток через стенку. Они чаще всего встречаются в установках систем приточно-вытяжной вентиляции.
В первом цикле, которые нагреваются от уходящего воздуха, во втором охлаждаются, отдавая тепло приточному.
Система приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией является наиболее распространенным способом использования рекуперации теплоты. Основным элементом данной системы является приточно-вытяжная установка, в составе которой установлен рекуператор. Устройство приточной установки с рекуператором, позволяет передать нагреваемому воздуху до 80-90% теплоты, что значительно снижает мощность калорифера, в котором происходит подогрев приточного воздуха, в случае нехватки теплового потока от рекуператора.
Особенности применения рециркуляции и рекуперации
Основным отличием рекуперации от рециркуляции является отсутствием подмешивания воздуха из помещения к наружному. Рекуперация тепла применима для большинства случаев, в то время как рециркуляция имеет ряд ограничений, которые указаны в нормативных документах.
СНиП 41-01-2003 не допускает повторную подачу воздуха (рециркуляция) в следующих ситуациях:
- В помещениях, расход воздуха в которых определяется из расчета выделяемых вредных веществ;
- В помещениях, в которых имеются болезнетворные бактерии и грибки в повышенных концентрациях;
- В помещениях, с наличием вредных веществ, возгоняемые при контакте с нагретыми поверхностями;
- В помещениях категории Б и А;
- В помещениях, в которых производятся работы с вредными или горючими газами, парами;
- В помещениях категории В1-В2, в которых могут выделяться горючи пыли и аэрозоли;
- Из систем, с наличием в них местных отсосов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом;
- Из тамбуров-шлюзов.
Рециркуляция:
Рециркуляция в приточно-вытяжных установках активно применяется чаще при большой производительности систем, когда воздухообмен может быть от 1000-1500 м 3 /ч до 10000-15000 м 3 /ч. Удаляемый воздух несет в себе большой запас тепловой энергии, подмешивание его в поток наружного, позволяет повысить температуру приточного воздуха, тем самым снизится требуемая мощность нагревательного элемента. Но в подобных случаях перед повторной подачей в помещение, воздух должен пройти систему фильтрации.
Вентиляция с рециркуляцией позволяет повысить энергоэффективность, решить проблему энергосбережения в случае, когда 70-80% удаляемого воздуха поступает в систему вентиляции повторно.
Рекуперация:
Приточно-вытяжные установки с рекуперацией возможно устанавливать практически при любых расходах воздуха (от 200 м 3 /ч и до нескольких тысяч м 3 /ч), как при маленьких так и при больших. Рекуперация так же позволяет передавать тепло от вытяжного воздуха к приточному, тем самым снижая потребность энергии на нагревательном элементе.
Относительно небольшие установки применяют в системах вентиляции квартир, коттеджей. В практике приточно-вытяжные установки монтируют под потолком (например, между перекрытием и навесным потолком). Данное решение требует от установки некоторых специфических требований, а именно: незначительные габаритные размеры, низкий уровень шума, простое обслуживание.
Приточно-вытяжная установка с рекуперацией требует обслуживания, что обязывает сделать в потолке люк для обслуживания рекуператора, фильтров, нагнетателей (вентиляторов).
Основные элементы приточно-вытяжных установок
Приточно-вытяжная установка с рекуперацией или с рециркуляцией, имеющая в своем арсенале и первый, и второй процесс, всегда сложный организм, требующий высокоорганизованного управления. Приточно-вытяжная установка скрывает за своим защитным коробом такие основные компоненты как:
- Два вентилятора различного типа, которые определяют производительность установки по расходу.
- Теплообменник рекуператор - нагревает приточный воздух путем передачи тепла от удаляемого воздуха.
- Электрический нагреватель - нагревает приточный воздух до нужных параметров, в случае нехватки теплового потока от вытяжного воздуха.
- Воздушный фильтр - благодаря нему производится контроль и очистка наружного воздуха, а также обработка вытяжного перед рекуператором, для защиты теплообменника.
- Воздушные клапана с электроприводами - могут быть установлены перед выходными воздуховодами для дополнительного регулирования воздушным потоком и перекрытия канала при выключенном оборудования.
- Байпас - благодаря которому воздушный поток можно направить мимо рекуператора в теплый период года, тем самым не нагревать приточный воздух, а подавать его напрямую в помещение.
- Камера рециркуляции
- обеспечивающая подмес удаляемого воздуха в приточный, тем самым обеспечивая рециркуляцию воздушного потока.
Помимо основных составляющих приточно-вытяжной установки в нее также входит большое количество мелких комплектующих, таких как датчики, система автоматики для управления и защиты и т.д.
|
Датчик температуры приточного воздуха |
Теплообменник |
||
|
Датчик температуры вытяжного воздуха |
Воздушный клапан с электроприводом |
||
|
Датчик температуры наружного воздуха |
Байпас |
||
|
Датчик температуры удаляемого воздуха |
Байпасный клапан |
||
|
Воздухонагреватель |
Фильтр на притоке |
||
|
Термостат защиты от перегрева |
Фильтр на вытяжке |
||
|
Аварийный термостат |
Датчик фильтра приточного воздуха |
||
|
Датчик расхода приточного вентилятора |
Датчик фильтра вытяжного воздуха |
||
|
Термостат защиты от замораживания |
Клапан вытяжного воздуха |
||
|
Привод водяного клапана |
Клапан приточного воздуха |
||
|
Водяной клапан |
Приточный вентилятор |
||
|
Вытяжной вентилятор |
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 вентиляцией
Несмотря 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 м 3 /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:
Ц
1 =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:
Ц 2 = 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 кДж
Для 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 Гкал
В работе вентиляции и теплообменного аппарата на всем холодном периоде года сумма денежных средств за теплоту технической воды:
Ц 3 = 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:
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.
Рекуператор (лат. получающий обратно, возвращающий) – специальное приточно-вытяжное устройство, отводящее из помещения отработанный воздух и поставляющее свежий воздух с улицы. Одним из ключевых конструктивных элементов является теплообменник. Его функциональное предназначение – отбор тепла, а в некоторых системах и влаги, у удаляемого воздуха и его передача поступаемому свежему воздуху. Все рекуператоры отличаются низким электропотребленим.
Из какого материала делают теплообменники в рекуператорах?
Материал теплообменника – один из важных факторов, который необходимо учитывать при выборе вентсистемы. Тут берутся во внимание индивидуальные особенности места эксплуатации системы, чтобы узел прослужил максимально долго. На данный момент при изготовлении теплообменника используется: алюминий, медь, керамика, пластик, нержавеющая сталь и бумага.
В чем преимущества бытового рекуператора?
Достоинств у вентиляции с рекуперацией много, среди наиболее значимых стоит отметить возможность одним прибором обеспечить и приток и вытяжку, а так же экономию затрат на обогрев/охлаждение помещения до 50%, нормализацию влажности и снижение уровня вредных веществ в воздухе помещения. Прибор способен обеспечить благоприятный микроклимат, независимо от сезона и погоды на улице.
Какое количество тепла экономит рекуперация?
Любой прибор обеспечивает уровень рекуперации на уровне 70-90%. Показатель зависит от внешних условий и режима работы. При организации всей вентиляции в помещении на рекуператорах возможно добиться экономии затрат на обогрев/охлаждение помещения до 60%
Например, для климатической зоны Сибири, использование рекуператора позволяет экономить на электричестве (при использовании калорифера) до 50-55%.
Есть ли риск появления сквозняков при работе рекуператора?
Производительность рекуператоров не позволяет устроить сквозняк в прямом смысле этого слова, однако при выборе места монтажа лучше минимизировать возможные в будущем ощущения дискомфорта в морозные дни и не размещать приборы прямо над рабочими и спальными местами.
Можно ли устанавливать рекуператор в городскую квартиру?
Можно, но с несколькими оговорками. Рекуператоры не рекомендуется устанавливать в помещениях с хорошо работающей общедомовой вытяжкой. А вот если оконные проемы закрыты герметичными стеклопакетами, а общедомовая вытяжная система работает плохо. Именно приточно-вытяжная система с рекуперацией является эффективным инструментом борьбы с духотой, повышенной влажностью, плесенью и неприятными запахами.
Насколько шумно работают бытовые рекуператоры?
У каждой конкретной установки этот показатель свой – зависит от мощности и режима работы. Но в общем, уровень шума на первых скоростях настолько незначительный, что большинство людей его не замечает. А на последних скоростях любой прибор шумный.
Правда ли, что рекуператоры эффективно решают проблему влажности в помещениях?
Если излишняя влажность в комнатах появляется по причине низкоэффективной вентиляции или её полного отсутствия, то установка любого рекуператора кардинально поменяет ситуацию в лучшую сторону. Оборудование обеспечит нормальный воздухообмен в помещении, что означает удаление влаги естественным образом.
Какой уровень энергопотребления у бытовых рекуператоров?
Любая вентиляционная система с рекуперацией относятся к экономному климатическому оборудованию. Для работы требуется от 2 до 45 Вт/ч электрической энергии. Что составляет в денежном эквиваленте примерно от 100 до 1500 рублей в год.
Какой должна быть толщина стены для монтажа настенного рекуператора?
Если толщина стеновой конструкции 250 мм и больше, то никаких проблем с монтажом бытовой вентиляционной системы с рекуперацией не будет – все выполняется по стандартному алгоритму. Если же этот параметр ниже приведенного показателя, то специалистами применяются индивидуальные решения. Например у Вакио есть модель для тонких стен Вакио Люми, а для Marley MEnV 180 специальная бленда-удлинитель стены. Также имеются системы не требовательные к толщине стены, например Mitsubishi Lossnay Vl-100.
Какое количество вентиляционных установок будет оптимальным для одной квартиры?
Нормальный воздухообмен считается, когда за один час воздух в помещении полностью обновляется. При средней площади комнаты в 18 метров и высотой потолков 2.5 м, получается, что в час необходимо подать и удалить около 45 куб\м. С такой задачей справится практически любой бытовой рекуператор. Однако имеется другой способ расчёта необходимого объёма воздуха – по количеству человек находящихся в помещении. В этом случае по закону г. Москвы требуется осуществлять подачу и удаление 60 куб\м в час на одного человека. В этом случае бытовые рекуператоры устанавливаются парами и такой способ считается наиболее оптимальным.
Есть ли такие виды зданий, где использовать бытовой рекуператор нельзя?
Прямых запретов на установку бытовых рекуператоров нет, однако в зданиях памятниках архитектуры охраняемых государством нельзя проделывать отверстия в стене, во всех остальных зданиях организация отверстия диаметром до 200 мм законом не запрещена. Ограничением так же может послужить высокие этажи с сильными ветрами и помещения с очень сильной общедомовой вытяжкой, здесь установка рекуператоров не рекомендуется.
Допускается ли установка вентиляционных систем в уже эксплуатируемые здания, где живут люди?
Куда девается конденсат?
Высокий уровень рекуперации тепла создает условия для появления конденсата – это процесс естественный. В установках с рекуперацией тепла, благодаря части этой влаги, происходит увлажнение входящего воздушного потока, то есть в помещении создаются комфортные климатические условия. А излишек через специальную верхнюю крышку выводится наружу таким образом, чтобы не оседал на фасаде. Какой бы не была погода на улице, сменный цикл работы системы предотвращает появление точки росы. А значит оборудование не замерзает. Так же стоит отметить что количество вырабатываемого конденсата совсем не велико.
В чем особенность функционирования вентиляционной установки летом?
Никаких различий в работе оборудования в зимнее и летнее время нет. Всегда соблюдается главный принцип – тепло остается в той среде, где изначально находится. Таким образом, температурный режим в любое время года не меняется при включенной рекуперации тепла. А при необходимости охлаждения воздуха, функция отключается – посредством контроллеров установки выставляется режим «вентиляция».
Имеются ли особенности вентиляция ванной комнаты на базе бытовых рекуператоров?
Переоценить актуальность наличия установки в ванной комнате невозможно – из помещения удаляется излишняя влага, а температурный режим остаётся комфортным. В санузлах рекомендуется установка рекуператоров с датчиком влажности, таким образом вентиляция будет работать в автоматическом режиме и только тогда когда надо.
Могут ли в бытовых рекуператорах размножаться микробы?
Прежде всего отметим, что проблема микробов актуальна для мест где подолгу скапливается влага. А поскольку теплообменник устройства полностью высушивается в любых условиях, то никакие микроорганизмы в нем размножаться не могут. Для полной уверенности рекомендуем 2 раза в год проводить профилактическую чистку теплообменника – помыть просто под проточной водой или в посудомоечной машина. Также элемент можно чистить паром.
Какова периодичность чистки устройств вентиляции?
Здесь нет однозначного ответа. Учитывается ряд факторов – интенсивность эксплуатации помещения, его предназначение, климатическая зона. Мы рекомендуем визуально контролировать степень загрязнения фильтров и теплообменников и по мере надобности подвергать чистке.
Станет ли отверстие в стене под рекуператор источником проникновения холода в помещение?
Пока система функционирует в режиме рекуперации, риск появления мостика холода равен нулю. При выключенной системе находящееся в теплообменнике тепло закупоривает отверстие и не улетучивается. Правда, важно правильное расположение теплообменника – он должен быть достаточно далеко выдвинут наружу, а со стороны помещения должен быть расположен запорный воздушный клапан.
К кому обращаться по поводу выбора места расположения вентустановок?
Выбор оптимального места размещения установок вентиляции с рекуперацией – услуга бесплатная для клиентов нашей компании. Мы готовы ее предоставить в удобное для вас время с выездом на объект.
Можно ли самостоятельно установить бытовой рекуператор?
Теоретически в дома из СИП-панелей, дерева и каркасные дома, рекуператор можно установить самостоятельно, однако при этом прибор лишается гарантии на монтаж, а зачастую и гарантии на сам прибор. В каменные дома установить рекуператор самостоятельно не возможно, так как для этого требуется дорогостоящее профессиональное оборудование не использующееся в быту, а так же специалист по алмазному бурению.
В рамках проекта мы решили ответить на вопросы пользователей портала, касающиеся выбора и установки рекуператоров.
Из таких установок будет введена в эксплуатацию на нашей строительной площадке, что и определило тематику настоящей статьи. Вопросы, касающиеся разновидностей вентиляционных систем и критериев, по которым следует выбирать рекуператоры, разберем с помощью производителей – инженеров компании TURKOV.
В этой статье:
- разновидности вентиляционных систем;
- в чем преимущества рекуператора;
- по каким параметрам следует выбирать рекуператор;
- основные и дополнительные функции рекуператора;
- санитарные нормативы по установке и подключению рекуператора.
Итак, почему выбрана приточно-вытяжная система? Для полного понимания вопроса рассмотрим разновидности современных приточно-вытяжных систем.
Естественная вентиляция
Вентиляция естественного побуждения – система, в комплект которой входят настенные и оконные приточные клапаны (обеспечивающие доступ свежего воздуха в помещение), а также система вытяжных воздуховодов (удаляющих отработанный воздух из туалетов, ванных комнат и кухонь). Возможность воздухообмена при наличии естественной вентиляции обеспечивается разницей температур внутри и снаружи помещения.
Преимущества подобной системы состоят в ее простоте и дешевизне, к недостаткам можно отнести низкую эффективность и недостаточное качество воздухообмена. Также к минусам относится большая нагрузка на систему отопления и сезонная нестабильность. Например, летом, когда температура внутреннего и наружного воздуха выравнивается, воздухообмен в помещении практически прекращается. Зимой, наоборот, система работает эффективнее, но это требует дополнительных расходов на нагрев воздуха, поступающего с улицы.
Комбинированная система
Комбинированная вентиляция – система с принудительной вытяжкой и естественным притоком воздуха. Ее недостатки:
- Энергоэффективность комбинированной системы еще ниже, чем у естественной вентиляции. Дело в том, что вентиляторы создают стабильный расход отработанного воздуха, а это значительно увеличивает нагрузку на систему отопления.
- Низкое качество воздухообмена в доме (вытяжка работает не постоянно, а только в процессе пользования санузлами и кухнями). Даже при постоянной работе вытяжных вентиляторов воздухообмен в помещении не сможет достичь того уровня, который необходим для комфортного проживания.
Преимущества комбинированной системы состоят в ее относительно небольшой стоимости и в отсутствии сезонных проблем с тягой в вытяжном канале. Тем не менее, по уровню воздухообмена и по функционалу комбинированная система сильно не дотягивает до полноценной приточно-вытяжной вентиляции.
Классическая принудительная система
Классическая принудительная вентиляция обеспечивает циркуляцию воздушных потоков в заданных режимах и объемах. Данная система оснащается приточными и вытяжными воздуховодами, а также специализированным вентиляционным оборудованием, способным круглый год поддерживать стабильный воздухообмен в помещении. У таких систем есть один большой минус: они очень энергозатратны при использовании в зимний период. Объясняется это тем, что холодный воздушный поток с улицы необходимо постоянно нагревать до комфортной комнатной температуры.
Принудительная система с рекуператором
Принудительная вентиляция с рекуператором является самой совершенной системой, способной обеспечивать циркуляцию воздушных потоков в заданных режимах и объёмах. Ее эксплуатация связана с минимальными энергозатратами. Ведь поток с улицы вначале подогревается рекуператором (за счет тепла, которое содержится в вытяжном воздухе), а затем происходит дополнительный догрев воздуха до комфортной для человека температуры. Во многих развитых странах подобное техническое решение уже стало строительным стандартом, закрепленным на законодательном уровне.
Учитывая растущие требования к комфорту жилых помещений, любой новый дом целесообразно оснащать не просто стандартными вентиляционными каналами, а многофункциональной и экономичной системой принудительной вентиляции. Система на основе рекуператора обеспечивает приток чистого воздуха с комфортной температурой и одновременно удаляет отработанные воздушные массы за пределы помещения. Одновременно от вытяжного потока производится отбор и передача тепла (а иногда и влаги) приточному потоку.
Почему сделали выбор в пользу энтальпийного рекуператора
Во-первых, в отличие от классической вентиляции, рекуператор позволяет значительно экономить на эксплуатации оборудования. Во-вторых, стоимость рекуператора совсем ненамного превышает стоимость классического вентиляционного оборудования. В-третьих, во время работы рекуператора 80% тепла вытяжного воздуха возвращается обратно приточному, что значительно сокращает затраты на его обогрев.
В жаркие летние дни теплообмен происходит в обратном направлении, что позволяет экономить еще и на кондиционировании. Одновременно с передачей тепла в теплообменнике происходит передача влаги из вытяжного воздуха приточному. В физике есть такое понятие, как «точка росы». Это момент, когда относительная влажность воздуха достигает 100% и влага переходит из газового состояния в жидкое (конденсат). Конденсат проявляется на поверхности рекуператора, и чем ниже температура на улице, тем больше вероятность образования конденсата на рекуператоре. Так как энтальпийный рекуператор позволяет передавать влагу из вытяжного воздуха приточному, то «точка росы» смещается в зону очень низких температур. Рекуператор позволяет поддерживать более высокую относительную влажность приточного воздуха (в сравнении с классической вентиляцией), а также значительно повышает морозоустойчивость и убирает необходимость в отводе конденсата.
Наличие вышеперечисленных функций полностью объясняет выбор подобной приточно-вытяжной установки.
Представляем функциональную схему установки.
Где:
М1 и М2 – приточный и вытяжной вентиляторы;
D (1, 2, 3) – датчики температуры;
К (1, 2, 3) – теплообменники;
F (1, 2) – воздушные фильтры.
По каким параметрам следует выбирать рекуператор
Первое, на что требуется обратить внимание, выбирая модель приточно-вытяжного рекуператора, это на формулировки, которые использует производитель или продавец оборудования. Часто мы слышим следующее: «КПД до 99%», «эффективность до 100%» «эксплуатация до -50ºС» – все эти фразы – не более чем проявление маркетинговой стратегии с одновременной попыткой ввести покупателя в заблуждение. Как показал опыт эксплуатации рекуператоров в российском климате, металлические рекуператоры стабильно работают при понижении температуры до -10ºС. Дальше начинается процесс снижения КПД из-за обмерзания рекуператора. Чтобы этого не происходило, многие производители используют дополнительные источники нагрева (электрический преднагрев).
Второе, на что нужно обратить внимание, это на толщину корпуса оборудования, на материал, из которого изготовлен каркас корпуса и на наличие мостиков холода в корпусе. Опять возвращаемся к опыту использования: рассмотрим особенности корпуса толщиной 30мм. Данный корпус не выдерживает понижения уличной температуры до -5ºС и его необходимо изолировать дополнительно. Если корпус выполнен из алюминиевого каркаса, то дополнительная изоляция также станет его неотъемлемой частью. Ведь алюминий – это один большой мостик холода, «раскинувшийся» по всему периметру корпуса.
Третье: одна из частых ошибок при выборе рекуператора состоит в том, что покупатель не учитывает свободный напор вентиляторов. Он видит только волшебную цифру – 500 м³ и цену – 50 тыс. руб., а о том, что вентилятор имеет напор – 0 Па при 500 м³ покупатель узнает только после окончания ремонта дома, то есть во время эксплуатации уже установленного оборудования.
Четвертый критерий выбора заключается в наличии автоматики и в возможности подключения к ней опциональных компонентов. Автоматика позволяет значительно снизить эксплуатационные издержки и добиться максимального комфорта при работе оборудования.
Что касается производительности: основным расчетным параметром является объем воздуха, который должен поступать в помещение в течение одного часа. В соответствии с санитарными нормативами этот объем должен быть равен 60 м³ на одного взрослого человека или один крат в час от общей кубатуры обслуживаемых помещений (гостиная, кухня, спальни). При выборе рекуператора нужно смотреть не только на производительность установки, но и на напор вентиляторов, которые прокачивают вашу вентиляционную сеть по дому.
Расчет требуемой производительности лучше доверить специалистам. Ведь в случае ошибки замена рекуператора потребует ощутимых финансовых затрат.
Рассчитывая и выбирая установку, для получения более точной информации, придется читать профильную литературу и форумы, обзванивать производителей и поставщиков оборудования (тема очень обширная). Всегда лучше обратится к специалистам. А тем людям, которых этот совет не останавливает, все равно рекомендуется подтвердить правильность выбора у производителя или дистрибьютора оборудования.
Выбор рекуператора по типу конструкции
Нельзя сказать, что какой-то рекуператор хуже или лучше, у каждого типа рекуператоров есть свои сильные стороны и сферы применения. КПД роторного и пластинчатого рекуператора абсолютно одинаков, так как КПД зависит от двух параметров: от площади теплообменной поверхности рекуператора и от направления воздушного потока в рекуператоре.
Конструкция роторного рекуператора допускает частичное смешивание приточного и вытяжного потоков, так как изолятором воздушных потоков в нем является щетка. Щетка с мелкой щетиной , сама по себе, является плохим изолятором между воздушными потоками, а небольшой дисбаланс в системе приводит к еще большему перетоку отработанного воздуха в приточный канал. Также слабым звеном в роторном рекуператоре является двигатель, и ремень который крутит ротор: дополнительные движущие детали снижают общую надежность оборудования, а также повышают энергозатраты на рекуперацию. Роторный рекуператор допускается устанавливать только в одном положении, что также снижает возможность его применения в домашних условиях. Основными объектами для применения роторных рекуператоров являются торговые центры, гипермаркеты и другие общественные здания с большой площадью, где переток воздуха – только на пользу собственникам здания.
Представляем схему работы роторного рекуператора.
Пластинчатые рекуператоры, в отличие от роторных устройств, не столь массивны, но при этом просты в установке и надежны в эксплуатации. Среди пластинчатых рекуператоров особого внимания заслуживает оборудование мембранного типа. Специальная полимерная мембрана, встроенная в рекуператор, возвращает влагу из вытяжного воздуха в приточный. Одновременно она препятствует образованию конденсата, а также формированию наледи внутри устройства (во время его эксплуатации при низких температурах).
На базе пластинчатых рекуператоров можно построить многоступенчатую рекуперацию, которая позволяет избежать прямого контакта самого холодного воздушного потока (поступающего с улицы) с самым теплым (поступающим из дома). А в связке с энтальпийным рекуператором такая технология позволяет уйти от обмерзания рекуператора. Плавное понижение температуры вытяжного воздуха и плавное повышение температуры приточного воздуха внутри рекуператора делают устройство стойким даже к температурам крайнего севера. Как показывает практика, подобное оборудование успешно работает в самых суровых климатических условиях, например, Якутске.
PiterPro пользователь FORUMHOUSE
В пластинчатых теплообменниках используется разный материал. Пластиковые и металлические теплообменники – обмерзают. В мембранных теплообменниках используется тонкая пленка, которая пропускает только влагу. Теплообменников в такой установке сразу два либо три – в зависимости от модели.
КПД является одной из основных характеристик рекуператора, и на его величину, перед покупкой установки, следует обращать особое внимание.
Важно выбрать для своего дома рекуператор, обладающий чувствительной и надежной автоматикой. Ведь нет ничего хуже, чем оборудование, которое постоянно задействовано в работе и с завидной регулярностью требует к себе внимания. Современная автоматика рекуператоров открывает перед пользователями дополнительные возможности:
- раздельная настройка приточного и вытяжного вентилятора;
- управление кондиционером;
- управление увлажнителем;
- автоматизация и диспетчеризация.
А конструктивные особенности позволяют оснастить устройство дополнительными опциями и системами:
- система автоматической регулировки мощности вентиляторов – VAV-система (поддержание постоянного расхода воздуха);
- система автоматической регулировки расхода воздуха по датчику CO2 (регулирует напор воздушного потока в зависимости от содержания углекислого газа в вытяжном канале);
- таймер с несколькими событиями в день;
- водяные или электрические нагревателя воздуха;
- дополнительные воздушные заслонки;
Сюда же можно отнести систему улучшенной фильтрации.
При выборе оборудования нужно рассматривать приточно-вытяжную установку, как климатический комплекс, который будет поддерживать расход воздуха, а также температуру и влажность (при необходимости) в заданном режиме. Установка дополнительных нагревателей, охладителей, VAV клапанов, увлажнителей или осушителей уже сегодня становится жизненной необходимостью.
Шувалов Дмитрий
Если сам рекуператор не может поддерживать нужную температуру приточного воздуха, то устройство следует дооснастить нагревателем соответствующей мощности. В среднем, если расчетная температура в канале не опускается ниже +14...+15°С, то нагреватель можно не устанавливать. Мое же мнение, таково: лучше не включать нагреватель, если он не нужен, чем, когда нужен – нечего будет включать.
Вышеперечисленные системы и устройства позволяют свести к минимуму участие человека в управлении системой и улучшить качество микроклимата в доме. Современная климатическая система способна постоянно контролировать работоспособность всех узлов опционального оборудования и при необходимости предупреждать пользователя о проблемах в работе системы и об изменении микроклимата в помещении. При использовании VAV системы значительно снижаются расходы на эксплуатацию установки путем временного и/или частичного отключения отдельных помещений от вентиляционной системы.
В настоящее время существуют модели рекуператоров, которые способны подключаться к индивидуальным системам « », используя протоколы ModBus или KNX. Подобные устройства идеально подойдут для ценителей продвинутого и современного функционала.
Дополнительные критерии выбора
Выбирая рекуператор, важно обратить внимание на уровень шума, который он создает в процессе эксплуатации. Этот показатель зависит от материала, из которого изготовлен корпус устройства, от толщины корпуса, от мощности вентиляторов и от других параметров.
По типу установки рекуператоры бывают подвесными (монтируются на потолок) и напольными (устанавливаются на ровную горизонтальную поверхность или вешаются на стену). Выходы под вентканалы могут быть как с двух сторон («сквозная» компоновка) так и с одной стороны («вертикальная» компоновка). Какой рекуператор нужен именно вам – это зависит от конкретных параметров вашей вентиляционной системы и от того, где именно будет монтироваться приточно-вытяжное оборудование.
Рекомендации по установке в основном касаются помещений, в которых следует устанавливать рекуператор. В первую очередь для установки используют котельные (если речь идет о частных домовладениях). Также рекуператоры монтируют в подвалах, на чердаках и в других технических помещениях.
Если это не расходится с требованиями технической документации, то установка может быть смонтирована в любом неотапливаемом помещении, при этом разводку вентиляционных каналов, по возможности, следует монтировать в комнатах, имеющих отопление.
Вентиляционные каналы, проходящие через неотапливаемые помещения (а также вне помещений), следует делать максимально утепленными. Воздуховоды, идущие от оборудования до улицы (приточные и вытяжные), также обязательно утепляются. Еще необходимо теплоизолировать узлы прохода воздуховодов сквозь наружные стены.
Учитывая шум, который оборудование может производить во время работы, лучше всего размещать его подальше от спален и от других жилых комнат.
Что касается размещения рекуператора в квартире: лучшим местом для него будет балкон или какое-либо техническое помещение.
При отсутствии такой возможности под установку рекуператора можно отвести свободное пространство гардеробной.
Как бы там ни было, расположение установки во многом зависит от особенностей планировки квартиры или дома, от компоновки и расположения вентиляционной сети и от габаритов устройства.
Особое внимание рекомендуется уделять такому элементу, как ригель. Уже существующие ригеля могут стать большой проблемой при прокладке вентиляционной сети. Обойти данный элемент можно только через техническое помещение или встроенный шкаф, что получается далеко не всегда. Поэтому о проекте вентиляции следует задуматься еще при проектировании дома, заранее предусмотрев в ригеле наличие проходных окон. Эта же рекомендация касается узлов прохода через кровлю.
Какие помещения подключать к рекуператору
Если в вентиляционную систему встроен рекуператор, то вытяжными каналами рекомендуется оснащать помещения общего пользования (коридоры, прихожие и т. д.), а также технические помещения. При этом подачу свежего воздуха следует осуществлять в жилые комнаты: спальни, кабинеты, залы и т. д.
Тем не менее, бывают ситуации, при которых подключение ванных комнат к вентиляционной системе с рекуператором допускается (обращаем внимание, что речь идет именно о комнатах, а не о вытяжках, расположенных в этих комнатах). Но из-за холодного российского климата при таком подключении требуется соблюсти достаточно много нюансов, что далеко не всегда представляется возможным. В любом случае с вопросом о возможности подобного подключения требуется обращаться к профильным специалистам. Самостоятельно подключать ванные комнаты к рекуператору настоятельно не рекомендуется.
DiJo Пользователь FORUMHOUSE
Забор воздуха следует делать с той стороны, откуда ветра меньше дуют (так пыли меньше попадать будет).
Место забора приточного воздуха следует располагать на достаточном удалении от вытяжных отверстий, от дымоходов и прочих источников загрязнения.
Работы по установке и обслуживанию рекуператора следует производить в соответствии с требованиями производителя. К выполнению монтажных работ целесообразно привлекать специалистов, ознакомленных со всеми нюансами эксплуатации подобного оборудования.
