Рекуператоры воздуха

Расчет мощности

Для расчета мощности важен тип помещения, температура и влажность в нем, а также площадь

Производительность устройства в кубометрах в секунду можно рассчитать, если известен требуемый по нормативам объем притока воздушных масс на человека. Если обозначить первую величину латинской литерой Q, а вторую – L, расчетная формула примет вид: Q=L*0,355*(t_ком – t_ул), где:

t_ком – требуемая температура в помещении;

t_ул – значение показателя на улице.

Чтобы найти КПД устройства, нужно знать 3 температурных показателя: t1 – на улице, t2 – параметр воздуха, поступающего в жилище после прохождения через прибор, t3 – домашний воздух до рекуперации. Тогда КПД будет равен (t2 – t1)/(t3 – t1).

Блиц-советы

Чтобы устройство работало как можно эффективнее, следует обратить внимание на несколько советов, созданных теме, чья жизнь напрямую связана со сборкой рекуператоров:

Материалы для изготовления лучше покупать в магазине, нежели использовать какие-либо подручные средства. Тогда устройство будет работать эффективнее. Создание рекуператора из старых труб приведет к тому, что он прослужит недолго, будет неисправно исполнять свои функции или вовсе не запустится в рабочий режим;

Покупая материал, следует учитывать одно правило: чем больше, тем лучше. Длинное готовое устройство будет работать в разы эффективнее, чем собранное по той же технологи короткое. В идеале, труба должна иметь длину от 3 до 4 метров;

Если основным компонентом рекуператора являются пластины, то рекомендуется выкладывать их на небольшом друг от друга расстоянии – около трех миллиметров. Здесь, наоборот, чем больше этот размер, тем ниже будет эффективность

Делать расстояние меньше также не стоит
Это может привести к закупорке каналов;

Очень важно обращать внимание на такой показатель, как количество пластин. Самое оптимальное количество – это около 70 штук на одно устройство;

Обязательно перед тем, как перейти к процессу создания устройства, самостоятельно рассчитать коэффициент полезного действия
Существуют специальные формулы для этого, приведенные выше

Если этого не сделать, то рекуператор будет больше вызывать проблем, нежели пользу;

Рекомендуется сначала начертить схему рекуператора со всеми необходимыми размерами. Только после этого можно перейти к процессу создания устройства, согласно чертежу. Удобнее собирать устройство, когда его видишь перед глазами. К тому же, это позволит сэкономить материал;

Идеально в качестве основы использовать оцинкованную жесть. Однако, можно сделать оборудование из менее затратных материалов, например, алюминиевые листы, кровельную оцинковку, текстолит или гетинакс;

Любой материал, который входит в основу рекуператора, следует предварительно обработать щелочным раствором. Это позволит удалить лишнее загрязнение, которое впоследствии приведет к неисправности работы устройства. Особенно это касается подручного материала.

Делаем самостоятельно пластинчатый рекуператор

Берем 4 м² листового материала (оцинкованный металл или текстолит) и режем его на пластины размером 200х300 мм. Теплопроводность материала в данном случае не играет большой роли. Края пластин должны быть ровными, поэтому при резке металла ножницами пользоваться нельзя, лучше использовать электролобзик.

Укладываются полосы технической пробки между пластинами, расстояние между которыми должно быть не меньше 4 мм, чтобы не было высокого сопротивления потоку воздуха. Все скрепляется при помощи полиуретанового клея. После того как все пластины будут сложены в штабель, щели заполняются нейтральным силиконовым герметиком. Если использовать кислотный герметик, это может вызвать коррозию металла.

После этого пакет пластин надо поместить в корпус: это может быть любая жесткая коробка соответствующих размеров. В коробке делают отверстия, в которые вставляют фланцы, соответствующие сечению воздуховодов. Площадь пластинок, что находятся в рекуператоре, получится около 3,3 м². Таким образом, на выходе температура воздуха будет намного выше, чем воздуха, который втягивается.

В зимнее время такие модели часто обмерзают: чтобы этого не было, в теплой части рекуператора ставится датчик перепада давления. Во время обмерзания перепад давления увеличится, и приточный воздух пойдет через байпас, а калорифер согреется вытяжным воздухом.

Для создания короба своими руками можно взять шлифованную МДФ и брус. Внутри его надо выложить утеплителем (минеральной ватой толщиной 5 см), вокруг вентилятора тоже укладывается утеплитель. Там, где подключается гибкий воздуховод, делают короб, который выкладывают минеральной ватой. Таким образом вы снизите шум системы во время ее работы.

Рекуператор – что это?

Любое здание, а бытовое в особенности, должно иметь беспрепятственный доступ чистого уличного воздуха. И его объем должен соответствовать объему удаляемого из комнаты «отработанного» воздуха. Таким образом, должна осуществляться циркуляция. Однако вместе с воздушным оттоком уходит кое-что очень ценное. Зимой это тепло, а летом – прохлада, старательно нарабатываемая мощными энергозатратными кондиционерами. Именно для того, чтобы предотвратить подобное и был разработан рекуператор (или рекупер).

Само слово «рекуператор» имеет латинские корни и происходит от слова «recuperation», что можно перевести как «получение», «возвращение». В данном случае, мы можем говорить об этом устройстве как о теплообменнике, который в холодное время года препятствует тепловым потерям, а в жаркий сезон не дает жаре проникнуть в дом вместе с новым воздушным потоком. Благодаря этому в системе с кондиционером рекупер обеспечивает благоприятный микроклимат без больших затрат на электричество.

Принцип действия

Метод рекуперации – это технология энергосбережения, позволяющая сократить тепловые потери, приходящиеся на вентиляцию. Рекупер дает возможность сохранить до 70% «уходящего» на улицу тепла и использовать его повторно.

Схема работы рекупера достаточно проста. По сути, устройство является двухстенным теплообменником, где встречаются два воздушных потока, не перемешиваясь между собой – приточный и вытяжной. Из-за того, что потоки обладают разными температурными показателями, при встрече между ними происходит обмен тепловой энергией. Проще говоря, холодный поток нагревается, а теплый – охлаждается. Также во время охлаждения теплого потока из воздуха удаляется влага. В виде конденсата она оседает на стенках теплообменника или возвращается обратно в помещение.

Рекуператор своими руками

Плюсы и минусы пластинчатого рекуператора

Не бывает оборудования идеального на 100%. Относится это и к рекуператору воздуха пластинчатому. Итак, положительные стороны:

• высокий КПД – от 40 до 65%;
• простота конструкции – нет трущихся и подвижных деталей, что исключает частые выходы со строя;
• низкие эксплуатационные расходы – электроэнергия не потребляет.

Из отрицательного следует отметить:

1. Отсутствие функции обмена влагой. Возможен только теплообмен.
2. Обмерзание в зимнее время. Чтобы исключить это явление, рекуператор периодически отключают или снабжают его специальным клапаном – байпасным.
3. Наличие в конструкции рекуператора пересеченных труб, что невозможно обойти, но и не так уж просто реализовать.

Материалы для изготовления самодельного рекуператора пластинчатого

Для воплощения идеи в жизнь потребуется следующее:

• оцинкованное кровельное железо – 4 м кв. или листовой алюминий, медь, текстолит, гетинакс;
• техническая пробка толщиной 0,2 см для прокладки между пластинами или рейка деревянная проолифленная;
• нейтральный силиконовый герметик;
• коробка для корпуса. Берут готовую жестяную или изготавливают из МДФ, фанеры или металла;
• фланцы пластиковые по размеру соответствующие диаметру труб воздуховодов — 4 шт.;
• датчик перепада давления;
• минеральная вата;
• уголок для стоек;
• метизы;
• электролобзик.

Изготавливаем рекуператор для дома

Закупив необходимые материалы, приступаем к изготовлению рекуператора:

1. Раскладываем материал и нарезаем квадратные пластины. Размер стороны от 20 до 30 см. Это будут заготовки для кассет. Потребуется их штук 70. Лучше всего сложить материал в несколько слоев и резать заготовки электролобзиком пачками, тогда они получатся ровными. Идеальная ровность заготовок – обязательное условие.
2. Нарезаем рейки или пробку по размеру стороны квадрата, и наклеиваем это плашмя по противоположным краям всех заготовок кроме последней. Ждем, пока высохнет клей.
3. Намазываем клеем верх реек или пробки и собираем квадраты в кассету. Укладывая каждый последующий лист, поворачиваем его на 90 градусов по отношению к предыдущему. Получится, что каналы занимают относительно друг друга перпендикулярное положение. Последней будет пластина, на которую мы ничего не наклеивали.
4. Стягиваем будущий теплообменник каркасом, используя для этого уголок.
5. Заполняем щели, заготовленным ранее герметиком. Кислотные герметики не подойдут, т.к. они вызовут коррозию металлических пластин.
6. Выполняем крепления для соединений фланцев на стенках кассеты. Проделываем в нижней части кассеты дренажное отверстие, куда вставляем трубку для отвода конденсата.
7. На стенках корпуса делаем направляющие из уголка. Кассету можно будет вынимать для профилактики.
8. Вставляем кассету в корпус, высота и длина которого равны диагонали квадрата. По ширине он такой же, как и набор из пластин.
9. Закрепляем 40 мм слой ваты минеральной внутри корпуса на стенках.
10. Для решения вопроса удаления наледи, необходимо вставить в ту часть, где проходит теплый воздух датчик давления. Как только температура снаружи достигнет 10 градусов, начнется обмерзание корпуса рекуператора. Перепады давления возрастут и воздух с улицы пойдет через бейпас.
11. Внедряем готовый рекуператор в систему вентиляции.

Обычно такой самодельный рекуператор имеет 65% КПД, следовательно способен хорошо поддерживать комфортный микроклимат в помещении.

Заметьте: одна кассета в корпусе — это не норма, их может быть 2 или больше для повышения КПД, но размеры их обязательно одинаковые.

Как подобрать рекуператора воздух-воздух

Рекуператор для квартиры, монтируется в стену.

Все начинается с габаритов и метода теплообмена. Согласно вышеперечисленным вариантам можно выбирать любой понравившийся, если место позволяет. Мы же рассмотрим только приборы «воздух-воздух», теплообмен в который осуществляется без участия фреона или жидкостей на основе гликоля. Расчет рекуператора воздух-воздух должен основываться как на площади помещения, так и количестве людей, постоянно пребывающих в нем. Согласно СНИПам для одного человека необходимо 60 м.куб свежего воздуха в час. Отталкиваясь от площади помещения, можно делать расчет исходя из 3 м.куб в час. Все же более правильно будет делать расчеты исходя из квадратуры.

Требования СНИПа к рекуператору воздуха, по отзывам, слишком завышены. Значит, нужно взять общую площадь помещения, а не только те комнаты, куда будет осуществляться приток, и умножить на три. Почему берется общая площадь? Дело в том, что приток устанавливается не везде, но об этом поговорим немного позже. Устройство рекуператора воздуха предполагает не только теплообмен, а и фильтрацию воздуха

Поэтому на количество и качество фильтрующих элементов также нужно обратить внимание. Помимо этого, учтите, что периодически фильтры нужно очищать

Можно сделать расчет эффективности рекуператора, исходя из которого, вы сможете понять, сколько денег он вам сэкономит.

По большому счету касательно систем вентиляции, то самостоятельные подсчеты очень далеки от действительности. Нужно понимать, что расчет рекуператора для подогрева воздуха проводится инженерами посредством специально разработанных программ. В учет берется много переменных, процедура достаточно сложная. Даже не каждый практикующий проектировщик знает все нюансы, не говоря уже о профанах этого дела.

Учтите, что неправильно подобранный рекуператор может свести на нет все ваши усилия в направлении уменьшения теплопотерь. КПД этих приборов достаточно условный, зависит и от вида теплообменника рекуператора воздуха, установки, скорости циркуляции. В общем, если допущены ошибки, то эффективность прибора может быть даже нулевой или близко к этому.

Современный рекуператор: что это такое и как определить требования к параметрам оборудования

Многослойные стеклопакеты и качественные уплотнители дверных блоков делают помещения герметичными. Для доступа свежего воздуха устанавливают специальные системы (устройства).

Канал приточной вентиляции, встроенный в оконную раму

В таком варианте проблема будет решена. Пользователь установит нужные ему размеры отверстия. Ему не придется открывать окно для проветривания. Но зимой морозный воздух с улицы будет охлаждать комнату, увеличивая расходы на отопление. Летом аналогичный процесс заставит чаще включать кондиционер.

Чтобы уменьшить соответствующие затраты, применяют рекуперацию тепла в системах вентиляции

Принцип действия оборудования не сложно понять с помощью этого рисунка. Два потока воздуха (входной и выходной) пропускают через теплообменник. В этом блоке они не смешиваются. Но при правильной регулировке скорости потоков будет выполняться нагрев/охлаждение приточного воздуха без дополнительных затрат энергии.

Схема стандартного оборудования

Этот рисунок поясняет работу типовой установки:

• Температура наружного воздуха с -10°C повышается до комфортного уровня +20°C.
• На входе установлен фильтр, поэтому механические загрязнения не будут поступать в помещения.
• Скорость потока и частоту рабочих циклов можно регулировать с помощью вентиляторов.
• При необходимости дополнительный нагрев обеспечит калорифер.
• Выходной фильтр препятствует попаданию пыли в теплообменник и засорению проходов.

Для расчетов технических параметров необходимо учитывать требования действующих санитарных норм. В соответствии с правилами, если в комнате постоянно находятся люди, то на каждого человека надо не менее 60 м. куб. свежего воздуха в час. Если помещение выполняет подсобные функции, норму разрешено уменьшить в три раза. Эта формула поможет узнать необходимые значения.

ПР = КПВ × 0,355 × (Тк-Тн), где

• ПР – производительность установки, которая измеряется в м. куб. за одну секунду.
• КПВ – санитарная норма, рассмотренная выше. Ее умножают на количество человек.
• 0,355 – стандартный поправочный коэффициент.
• Тк – температура, которую надо получить в комнате.
• Тн – температура наружного воздуха.

Для расчета коэффициента полезного действия конкретной техники надо сделать замеры температуры воздуха в точках 1 (Ту), 2 (Твп) и 3 (Тнв)

Расчет выполняют по формуле: КПД = (Тнв — Ту)/(Твп — Ту).

Как установить и подключить рекуператор

Монтаж механизма определяется его типом. Рассмотрим установку пластинчатой конструкции:

1. Оборудование с помощником поднимают под потолок. Производят разметку отверстий для крепежа, после чего сверлят их и забивают чопики с последующим вкручиванием крепежных элементов.
2. Поднимают рекуператор и крепят его на требуемой высоте, для чего между крепежом фиксируют металлическую пластину для удержания устройства в подвешенном состоянии.
3. Для подключения механизма к системе воздухообмена, обжимной хомут и фланец обезжиривают. Затем изнутри на хомут наносят герметик и крепят его к фланцу. В такой же последовательности фиксируется воздуховод к рекуператору. Места стыковки проклеивают специальной клейкой лентой из алюминия.

Чтобы добиться комфортного микроклимата с чистым воздухом и нормальной влажностью, устанавливают вентиляционную систему. Однако оснащение жилья рекуператором позволит избавиться от многих проблем, в частности, экономить тепловые ресурсы.

При выборе конструкции рекуператора для частного дома и изготовлении устройства своими руками, нужно ознакомиться с чертежами, разобраться, какой вариант лучше для ваших условий. При этом учитывают площадь жилых комнат, влажность и для каких целей предназначается рекуператор

Также обращают внимание на стоимость оборудования, способы монтажа, КПД, от чего напрямую будут зависеть качественные показатели вентиляции дома

Способы вентилирования воздуха в помещении

Схема роторного рекуператора.

1. Естественная вентиляция. В данном случае снизу в стене делается отверстие на высоте 15-20 см, второе отверстие делают в стене напротив, и выводится вытяжная труба. Чтобы вентиляции работала, перепад высоты должен быть больше 3 м от верха вытяжной трубы до отверстия для входа воздуха. На 1 м² необходимо 1,5 см диаметра трубы. Такая система вентиляции устанавливается в неотапливаемом помещении.
2. Комбинированная вентиляция. Чтобы увеличить показатели теплообмена, используют принудительную вентиляцию, но приток воздуха остается естественным.
3. Механическая вентиляция является наиболее эффективной. В данном случае вытяжку осуществляет 1 агрегат, а приток воздуха другой, управляются они при помощи автоматики. Такие установки имеют рекуператор, который позволяет передавать тепло внутри помещения воздуху, что поступает снаружи. Такой теплообменник позволяет сохранять тепло в помещении и экономить электроэнергию.

Можно изготовить самодельный воздушный рекуператор, и он частично, а иногда и полностью заменит систему отопления (в гараже или подсобном помещении), позволит поддерживать температуру выше +5°С (даже в морозы).

Самодельный рекуператор: особенности конструкции

Итак, оборудование, которое позволяет частично возвращать тепловую энергию для ее повторного использования, называют рекуператор или теплообменник, сделать его можно своими руками. Во время работы указанного оборудования приточный воздух нагревается за счет более теплого вытяжного воздуха. Проходя через теплообменник, приточный воздух нагревается, и тепловая энергия не теряется во время выхода воздуха наружу.
Какие бывают рекуператоры?

Схема рекуператора тепла.

Самым простым и доступным видом рекуператора, который можно сделать своими руками, является пластинчатый теплообменник. Есть такие типы указанного оборудования:

• с пластинчатым теплообменником;
• с роторным типом теплообменника;
• крышный рекуператор;
• рециркуляционный водяной.

Для любителей самоделок проще всего будет изготовить рекуператор, у которого пластинчатый теплообменник. Сделать такое оборудование своими руками сможет любой человек, который имеет элементарные слесарные навыки.

Для начала рассмотрим преимущества данного типа оборудования:

• высокий КПД — 40-65%;
• простой теплообменник, в которым нет трущихся или подвижных деталей — это увеличивает его надежность;
• нет частей, потребляющих электроэнергию.

Среди недостатков стоит отметить следующие:

• так как пересекаются потоки вытяжного и приточного воздуха, то трубы воздуховодов должны обязательно пересекаться, что иногда реализовать достаточно сложно;
• в зимнее время возможно обмерзание рекуператора, поэтому надо будет иногда выключать приточный вентилятор или использовать байпасный клапан;
• нет возможности проводить влагообмен, обменивается только тепло.

Принцип работы

Рекуператор используют с целью освежить помещение, при этом, не потеряв тепло и экономя на отопительных приборах. Принцип работы заключается в следующем:

1. При включении устройства осуществляется обработка теплого воздуха, преобладающего в помещении;
2. Далее он подается в керамический регенератор, автоматически нагревая оборудование;
3. Как только это произошло, срабатывает второй цикл работы. Уличный холодный воздух также подается в регенератор. Далее он нагревается до комнатной температуры;
4. Свежий, при этом теплый воздух, попадает в комнату.

Рекуператор может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме. В него встроено программное устройство, которое самостоятельно определяет, когда необходимо включать его в работу.

Виды, принцип работы и устройство рекуператоров

Идея использовать тепло комнатного воздуха для подогрева уличного оказалась очень плодотворной. Она была положена в основу работы всех рекуператоров.

На сегодняшний день используется три вида подобных устройств:

• пластинчатые;
• роторные;
• рециркуляционные водяные.

Самые распространенные и простые по конструкции – пластинчатые рекуператоры. Они энергонезависимы, компактны, надежны в работе и имеют достаточно высокий КПД (40-65%).

Основная рабочая часть такого устройства – кассета, внутри которой установлены параллельные пластины. Выходящий из помещения и входящий в него воздух рассекается ими на узкие потоки, каждый из которых идет по своему каналу. Теплообмен происходит через пластины. Уличный воздух подогревается, а комнатный остывает и выбрасывается в атмосферу.

Принцип работы пластинчатого рекуператора

Главный недостаток пластинчатых установок – обмерзание в сильные морозы. Конденсат, оседающий в рекуперационном блоке, превращается в лед и резко снижает производительность устройства. Для борьбы с этим явлением было найдено три способа.

Первый – установка клапана байпаса. Получив сигнал от датчика, он пускает холодный поток в обход блока. Через пластины идет только теплый воздух, размораживающий наледь. После оттаивания и отвода конденсата клапан восстанавливает штатную работу системы.

Второй вариант – использование пластин из гигроскопичной целлюлозы. Вода, оседающая на стенках кассеты, впитывается в них и проникает в каналы, по которым движется приточный воздух. Так решается сразу две задачи: устранение конденсата и увлажнение.

Третий способ состоит в предварительном нагреве холодного потока до температуры, исключающей замерзание воды. Для этого в подающий вентиляционный канал ставят ТЭН. Необходимость в нем возникает при температуре уличного воздуха ниже -10С.

В последние годы на рынке появились пластинчатые реверсивные установки. В отличие от прямоточных устройств они работают в два такта: первый – выпуск теплого воздуха на улицу, второй – всасывание холодного через прогретый блок.

Принцип работы реверсивной установки

Еще один вид установок — роторные рекуператоры. КПД таких устройств существенно выше, чем у пластинчатых (74-87%).

Принцип действия роторной установки заключается во вращении кассеты с ячейками в потоке входящего и выходящего воздуха. Двигаясь по кругу, каналы поочередно пропускают теплый внутренний и холодный наружный потоки. Влага в этом случае не замерзает, а насыщает приточный воздух.

Следует отметить, что приточно-вытяжная установка с рекуператором роторного типа позволяет плавно регулировать теплоотдачу. Делается за счет изменения скорости вращения кассеты. Основной недостаток роторных систем — высокая стоимость обслуживания. По надежности они также уступают пластинчатым.

Следующий вид — рециркуляционная водяная установка. Она самая сложная по конструкции. Передача тепла здесь выполняется не через пластины или ротор, а с помощью антифриза или воды.

Первый жидкостно-воздушный теплообменник ставится на вытяжном канале, а второй на всасывающем. Работа идет по принципу калорифера: комнатный воздух нагревает воду, а она греет уличный.

КПД такой системы не превышает показателей пластинчатых рекуператоров (50-65%). Высокая цена, которую приходится платить за сложность конструкции, оправдывается единственным преимуществом: блоки такой установки можно разместить не в одном корпусе, а на отдаленных друг от друга участках приточно-вытяжной вентиляции. Для мощных промышленных систем это имеет большое значение. В небольших зданиях такие устройства не ставят.

Расчёт мощности системы

Проветриватель для больших помещений повышенной мощности

Габариты и мощность рекуператора влияют на производительность устройства . Чем больше площадь вентилируемого помещения, тем более мощный рекуператор потребуется . Поэтому прежде чем приобретать устройство следует провести расчёт мощности рекуператора .

Для этого используется формула: Q = 0,335 x L x (T1 – T2), где:

• Q (Вт) – мощность устройства;
• L (м 3 /ч) – объём воздуха, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека. Согласно норме для одного человека требуется 60 м 3 /ч;
• Т1 ( о С) – температура воздуха после рекуперации;
• Т2 ( о С)– температура воздуха до рекуперации.

Например, рассчитаем мощность рекуператора для квартиры , где проживает 3 человека. Температура воздуха, транспортируемого в помещения, должна равняется не менее 20 о С, а с улицы поступает воздух температурой -10 о С. Q = 0,335 x 180 x 32 = 1929,6 Вт.

При проведении расчёта следует брать минимально возможную температуру (в среднем за 5 лет), которая наблюдалась в регионе, где планируется установка рекуператора . Если устройство не планируется использовать как основной источник обогрева помещения, то показатели температуры подбираются индивидуально.