Виды и принцип работы вентиляции с рекуперацией. Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла Приточная установка с очисткой и рекуперацией
Многие здания, которые строятся в настоящее время, как промышленные, так и жилые, имеют очень сложную инфраструктуру и проектируются с максимальным упором на энергосбережение. Поэтому безустановок таких систем, как систем общеобменной вентиляции воздуха, систем дымозащиты и систем кондиционирования воздуха, обойтись невозможно. Для обеспечения эффективной и продолжительной службы вентиляционных систем, необходимо качественно запроектировать и установить систему общеобменной вентиляции воздуха, систему дымозащиты и систему кондиционирования воздуха. Монтаж такого оборудования любого типа должен производиться с обязательным соблюдением определенных правил. А по техническим характеристикам она должна соответствовать объему и типу помещения, в котором будет эксплуатироваться (жилое здание, общественное, промышленное).
Большое значение имеет правильная эксплуатация систем: соблюдение сроков и правил проведения профилактических осмотров, планово-предупредительных ремонтов, а также правильная икачественная наладка вентиляционного оборудования.
На каждую систему вентиляции в Москве, принятую в эксплуатацию, составляется паспорт и эксплуатационный журнал. Паспорт составляется в двух экземплярах, один из которых хранится на предприятии, а другой в службе технадзора. В паспорт вносятся все технические характеристики системы, сведения о проведенных ремонтных работах, к нему прилагаются копии исполнительных чертежей вентиляционного оборудования. Кроме того, в паспорте отражается перечень условий эксплуатации всех узлов и деталей вентиляционных систем.
По установленному графику проводятся плановые осмотры вентиляционных систем. В ходе плановых осмотров:
- Выявляются дефекты, которые устраняются при текущем ремонте;
- Определяется техническое состояние;
- Проводятся частичная очистка и смазка отдельных узлов и деталей.
Все данные планового осмотра вентиляционных систем, в обязательном порядке указываются в журнале эксплуатации.
Также, в течении рабочей смены, дежурной эксплуатационной бригадой, предусматривается плановой межремонтное обслуживание систем вентиляции. В такое обслуживание входит:
- Пуск, регулирование и выключение вентиляционного оборудования;
- Надзор за работой вентиляционных систем;
- Контроль соответствия параметров воздушной среды и температуры приточного воздуха;
- Устранение мелких дефектов.
Пусконаладочные работы систем общеобменной вентиляции воздуха, систем дымозащиты и систем кондиционирования воздуха
Этап пусконаладочных работ является очень важным этапом, ведь от пусконаладочных работ зависит качественная работа вентиляции и кондиционирования.
При пуско-наладке, видно работу монтажной команды, и параметры, указанные в проекте, происходят проверка и сравнение показателей оборудования с показателями, указанных в проектной документации. В ходе обследования осуществляется полная проверка технического состояния смонтированного оборудования, распределение и бесперебойность устройств регулировки, установка контрольно-диагностирующих приборов, выявление ошибок при работе оборудования. Если выявляются отклонения, которые в пределах нормы, то переналадка не происходит, и объект подготавливается к сдаче заказчику, с оформлением всех документов.
Все мастера нашей компании имеют профильное образование, аттестаты по ОТ и ТБ, богатый опыт работы и имеют все необходимые документы и свидетельства.
На этапе пусконаладочных работ мы осуществляем измерение скорости потока воздуха в воздуховодах, уровень шума, апробацию качества монтажа оборудования, регулировку инженерных систем в соответствии с параметрами проекта, паспортизацию.
Пусковые испытания и регулировка систем вентиляции и кондиционирования воздуха обязательно должны производиться строительно-монтажной или специализированной пусконаладочной организацией.
Паспортизация систем
Технический документ, составленный на основании проверки рабочего состояния систем вентиляции и оборудования, проведенной при помощи аэродинамических испытаний, называется паспортизацией вентиляционной системы.
СП 73.13330.2012 «Внутренние санитарно-технические системы зданий», актуализированная редакция СНИП 3.05.01-85 «Внутренние санитарно-технические системы» регламентируют форму и содержание паспорта вентиляционной системы.
Получение паспорта вентиляционной системы, в соответствии с требованиями, вышеуказанных документа, является обязательным.
В завершении работ по монтажу заказчик получает паспорт системы вентиляции.
Паспорт необходимо получить на каждую систему вентиляцией.
Паспорт незаменим для регистрации закупленного оборудования, для правильной эксплуатации, такого оборудования, с целью достижения необходимых санитарно-гигиенических параметров воздуха.
В установленный законодательством период, данный документ предоставляется контрольно-надзорным органом. Получение данного документа – это неоспоримое доказательство в решении спорных вопросов с соответствующими инстанциями.
Получение паспорта системы вентиляции может проводиться как отдельный вид работ, состоящий из комплекса аэродинамических испытаний. Проведение таких мероприятий регламентировано следующими нормативными актами:
- СП 73.13330.2012;
- СТО НОСТРОЙ 2.24.2-2011;
- Р НОСТРОЙ 2.15.3-2011;
- ГОСТ 12.3.018-79. «Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний»;
- ГОСТ Р 53300-2009;
- СП 4425-87.«Санитарно-гигиенический контроль производственных помещений»;
- СанПиН 2.1.3.2630-10.
Создать комфортный микроклимат в помещениях дома возможно только при соответствующем проветривании. Застоялый воздух может стать причиной появления плесени на стенах, а также физического недомогания. Открытая форточка или окно не всегда могут качественно обновить воздух в помещениях частного дома. Чтобы сделать это эффективно, нужно установить приточно-вытяжную систему вентиляции.
Принцип работы и необходимость приточно-вытяжной вентиляции в частном доме
Этот вид вентиляции ещё называют «принудительной». В отличие от варианта с естественной циркуляцией, она оборудуется электроприборами, которые нагнетают и продвигают воздушные потоки.
Конструкции с системой принудительного воздухообмена оснащаются вентиляторами различной мощности, электроникой, шумоглушителями и нагревательными элементами. Все эти приспособления призваны снабжать жильё экологически чистым кислородом, создавая внутренний комфорт и ощущение свежести.
Наличие указанных элементов создаст эффективную вентиляцию в доме
В отличие от естественной вентиляции, приточно-вытяжной вид воздухообмена эффективен при следующих условиях:
- Минимальной разнице температур внутри помещения и на улице, когда поднимающийся тёплый воздух, не может создать тягу.
- При перепаде давления воздуха между верхним и нижним уровнем строения.
Такой вид проветривания необходимо использовать для жилых помещений или строений с несколькими комнатами, расположенными на разных уровнях, а также в местностях с загрязнённой атмосферой. Приточно-вытяжной способ проветривания не только сменит воздух в помещении, но и сделает его чистым, благодаря специальным фильтрам предусмотренным в системе.
Конструкция может осуществлять не только обычную фильтрацию через поролоновый слой, но и производить этот процесс с помощью лампы с ультрафиолетовым свечением.
Эффективная система принудительного проветривания
Важную роль в приточно-вытяжной системе играют:
- мощность двигателя и вентиляторов;
- класс фильтровального материала;
- размер нагревательного элемента;
- качество материала и тип воздуховодов.
Вентиляторы
Принудительное движение воздушных масс обеспечивается вентиляторами. Простые модели оборудуются тремя уровнями оборотов лопастей:
- нормальный;
- низкий (используется для «тихой» работы в ночной период или во время отсутствия хозяев);
- высокий, (применяется для создания мощных воздушных потоков).
Современные модели вентиляторов изготавливают с большим количеством скоростей, что удовлетворяет запросы любого владельца. Вентиляторы модернизируются автоматическими и электронными контроллерами. Это даёт возможность программировать устройство, устанавливая режимы скоростей оборота лопастей. Электрооборудование позволяет синхронизировать вентиляцию с системой «умного дома».
Предпочтение при выборе нужно отдавать проверенным производителям
Так как работа системы вентиляции рассчитана на непрерывно долгий срок, качество вентиляторов должно быть на высшем уровне.
Фильтры
Приточные воздушные массы, необходимо очищать с помощью фильтров. Рекуператоры оборудуют фильтрующими слоями, которые способны задерживать частицы менее 0,5 микрон. Этот параметр соответствует евростандарту. Фильтр с такой пропускной способностью не пропускает в помещение споры грибов, пыльцу растений, сухую сажу и пыль.
Наличие этого устройства особенно важно для владельцев страдающими аллергическими заболеваниями.
Конструкцию вентиляционных каналов могут оснащать несколькими фильтрующими барьерами, монтируя их перед теплообменивающими устройствами. Однако такие фильтры предназначены для их защиты от грязи несущей вытяжными потоками.
Изготавливается с несколькими слоями
Рекуперационные системы оборудуют электронными датчиками, которые зафиксировав предельную степень загрязнения фильтров, сигнализирует звуковым или световым индикатором.
Нагревательные элементы
Приточно-вытяжная вентиляционная система требует установки нагревательных элементов, так как теплообменники теряют свою эффективность, если внешняя температура воздуха ниже отметки -10°С. Для этого на приточный канал монтируется электрическая система подогрева поступаемого воздуха.
Современные нагревательные элементы программируются на определённый режим работы. Это даёт возможность управления температурой без постороннего вмешательства. Как правило, компьютеризированные элементы нагрева устанавливают и синхронизируют с системой «умного дома».
Размер, мощность, форма и дизайн элементов нагрева подбираются с соблюдением параметров всей системы вентилирования и желанием владельца.
Сделает температуру комфортной
При выборе мощности калорифера, следует учитывать его работу при внешней низкой температуре и повышенной влажности. Такие условия поспособствуют тому, что на деталях теплообменника может появляться конденсат, впоследствии превращающийся в лёд. Эту проблему можно решить двумя способами:
- Изменить порядок работы приточного вентилятора. Его необходимо включать через каждые 20–30 минут на 5–10 минут. Нагретый воздушный поток, проходящий сквозь теплообменник, исключает оледенение.
- Изменить направление движения потоков холодного воздуха. Для этого приточные воздушные массы разделяют, направляя их потоки мимо теплообменника.
Воздуховоды
Вентиляцию удобней всего монтировать в строящемся здании - в подвалах, чердаках или за подвесными панелями. Следует учесть, что монтаж этой системы должен осуществляться в сухом и утеплённом помещении с плюсовой температурой.
Наиболее удобными и популярными воздуховодами являются гибкие варианты из алюминия или пластика. Трубы изготавливают с круглым, квадратным или прямоугольным сечением. Этот материал имеет армирующий каркас из стальной проволоки, а также может покрываться теплоизоляционным слоем на основе минеральных волокон, например - минеральной ватой.
Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла
Такая система подразумевает её эксплуатацию и в холодные месяцы. Чтобы поступающие потоки воздуха не стали причиной холода в доме, систему необходимо модернизировать теплообменивающим устройством - рекуператором воздуха. Устройство отдаёт тепло холодному воздуху в момент утилизации исходящего.
Влажный воздух, сконцентрированный в кухне, ванной или подсобном помещении, с помощью воздухозаборников направляется наружу. Перед выходом из каналов воздуховодов, он задерживается в теплообменнике, который забирает часть тепла, отдавая его противоположному (приточному движению воздушных масс).
Хороший вариант рекуперации с частичным возвратом влаги реализован в установках Naveka, серии Node5: https://progress-nw.ru/shop?part=UstanovkiventilyatsionnyieNode5 .
Принцип работы устройства
Системы, оборудованные рекуператорами, приобрели большую популярность в странах Западной Европы. Благодаря этому оборудованию, построенные в этих регионах здания теряют в 5–10 раз меньше тепла, чем возведённые без этих систем. Утилизация нагретых вытяжных потоков снизила затраты на выработку тепла на 65–68%. Это дало возможность окупить такую систему за период 4–5 лет. Энергоэффективность домов, которые оборудованы этой системой, позволила уменьшить сроки отопительного периода.
Размеры и мощность приточно-вытяжных систем, оборудованных рекуператором, зависят от площади и расположения проветриваемых помещений.
Предприимчивые домовладельцы устанавливают в своих домах естественную и принудительную (с рекуперацией тепла). Это необходимо на случай неисправности или ремонта механического воздухообмена. Естественную вентиляцию удобно использовать в неотапливаемый период.
При использовании в своём доме двух систем вентиляции, следует придерживаться правила - воздуховоды естественной вентиляции необходимо плотно закрывать во время работы принудительного воздухообмена.
Если этим пренебречь, то качество обновления воздуха с помощью приточно-вытяжной системы, значительно снизится.
В вентиляционных системах чаще всего используются следующие виды рекуператоров:
- пластинчатые;
- роторные;
- с промежуточным теплоносителем;
- камерные;
- в виде тепловых труб.
Пластинчатые рекуператоры
В этом устройстве тёплые и холодные потоки воздуха проходят с двух сторон пластин. Это способствует образованию на них конденсата. В связи с этим на такие конструкции устанавливаются специальные отводы для скопившейся воды. Камеры для сбора влаги должны оборудоваться затворами, предотвращающими попаданию жидкости в канал. В случае попадания капель воды внутрь системы может образоваться лёд. Поэтому для нормальной работы устройства, необходима система разморозки.
Появление льда можно избежать контролированием работы перепускного клапана, который регулирует количество проходящих через устройство потоков воздуха.
Особенность конструкции повышает её эффективность
Роторные
Теплообмен в этом устройство происходит по удаляемым и приточным каналам в результате вращения дисков ротора. Элементы этой системы не защищены от грязи и запахов, поэтому их частицы могут перемещаться из одного потока воздуха в другой.
Рекуперацию тёплых потоков воздуха можно контролировать, изменяя скорость вращения дисков ротора.
Это устройство, в отличие от предыдущего, менее подвержено обмерзанию, так как рабочие элементы подвижны в динамике. Коэффициент полезного действия этих устройств достигает 75–85%.
Оснащён подвижными элементами
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем
В качестве теплоносителя в этой конструкции рекуператора является вода или водно-гликолевый раствор. Особенность этого вида в том, что теплообменники в разных каналах - один в вытяжном, другой - в приточном. По трубкам вода перемещается между двумя теплообменниками. Конструкция имеет замкнутую систему. Это исключает попадание загрязнений из удаляемого воздуха в приточный поток.
Теплообмен регулируется изменением скорости перемещения влаги теплоносителя.
В таких устройствах не предусмотрены подвижные элементы, поэтому их эффективность ниже, что составляет 45–60%.
Не имеет подвижных элементов
Камерные
Обмен тепла в такой конструкции происходит в результате изменения направления потока воздуха. Камерные рекуператоры представляют собой устройства, обычно в форме прямоугольного параллелепипеда, с камерой, которые разделены заслонкой на две части. В процессе работы она изменяет направление воздушных масс так, что температура приточного потока повышается от разогретого корпуса камеры. Недостаток этого рекуператора в том, что грязные частицы и запахи могут смешиваться с удаляемым и приточным воздухом.
Потоки внутри камеры могут смешиваться
Тепловые трубки
Рекуператоры этого типа имеют запаянный корпус, внутри которого установлена система трубок, наполненных фреоном. Под воздействием высокой температуры (в процессе удаления воздуха) вещество превращается в пар. В момент прохождения приточных масс вдоль трубок, пар собирается в капли, образуя жидкость. Конструкция таких рекуператоров исключает передачу запахов и грязи. Так как корпус этого устройства не имеет подвижных элементов, он обладает низкой эффективностью (45–65%).
Работа основана на температурных изменениях фреона
Благодаря своей высокой эффективности наибольшую популярность приобрели роторные и пластинчатые типы. Конструкции рекуператоров могут модернизировать, например, последовательно установив два теплообменника пластинчатого типа. Эффективность такой вентиляции возрастает.
Проектирование ПВУ
При проектировании системы вентилирования необходимо определить тип этого устройства, так как не каждому владельцу может подойти его мощность и количество затрачиваемой электроэнергии. В связи с этим, если нет необходимости принудительного проветривания, то лучше установить естественную вентиляцию.
Каждая система вентиляции имеет свои нормативные параметры объёмов воздуха, пропускаемого за 1 час:
- для естественного варианта эта норма составляет 1м³/ч;
- для принудительного - в пределах от 3 до 5 м³/ч.
Когда проектируется вентиляционная система для больших помещений, то целесообразно устанавливать принудительное вентилирование.
Проектирование и установка вентиляционных систем является технически сложным процессом, включающим в себя несколько этапов:
- Первый этап состоит из составления чертежей и сбора данных о планировке помещений. На основании установленных сведений подбирается вид вентиляционной системы, и определяется мощность оборудования.
- На втором этапе производятся необходимые расчёты по объёмам воздухообмена, каждого помещения в доме. Это ответственный момент проектирования, так как неправильные расчёты, в дальнейшем, станут причиной застоялого воздуха, появления плесени и грибков и ощущения духоты.
- Третий этап заключается в проведении расчётов сечений для воздуховодов. Это тоже немаловажный момент, так как неправильные вычисления станут причиной малой эффективности всей системы, несмотря на дорогостоящее оборудование. Поэтому проведение расчётов лучше доверить специалистам, чем делать это самому. Для правильного вычисления размера воздуховодов руководствуются основными правилами:
- в естественной вытяжке скорость воздушного потока должна соответствовать 1м/с;
- в воздушных каналах, оборудованных вентиляторами, этот параметр равен 5 м/с;
- в ответвлениях воздуховодов скорость воздушных масс - 3 м/с.
- На четвёртом этапе составляется схема вентиляционной системы с указанием разделительных клапанов. Цель этого этапа правильно распределить заслоны предотвращающие распространение дыма и огня при пожаре.
- Пятый этап заключается в согласовании выбранной системы с действующими нормативными документами и правилами установки и размещения. Готовый проект вентиляционной системы необходимо обязательно утвердить пожарной, санитарно-гигиенической и архитектурной организации. Получение разрешений от всех этих служб и государственных органов даёт право на монтаж.
Обратите внимание на материл о проектировании и монтаже вентиляции в погребе частного дома: .
Расчёты
Во время проведения вычислений систем приточно-вытяжной вентиляции, необходимо учитывать количество сменяемого воздуха в помещении за определённое время. Единицей измерения является кубический метр в час (м³/ч).
Чтобы применить этот показатель к расчётам, нужно вычислить прохождение воздушных потоков и прибавить 20% (сопротивление фильтрующих слоёв и решёток).
Расчёт объёма воздуха
В качестве примера произведён расчёт объёма воздуха для частного дома с высотой потолков 2,5 м. Система будет также обслуживать 3 спальных комнаты (по 11 м²), прихожую (15 м²), туалет (7 м²) и кухню (9 м²). Подставим значения (3∙11+15+7+9) ∙2,5=160 м³.
Производя расчёты необходимо округлять полученные данные в сторону увеличения.
Установленный рекуператор, должен соответствовать мощности всех вентиляторов в приточно-вытяжной системе. Для этого необходимо от суммы производительности вентиляторов отнять 25% (сопротивление воздушных потоков в системе). Вход и выход рекуператора должен оснащаться вентиляторами.
Следует учесть, что в каждом помещении дома, где размещена система, должно быть установлено по 1 приточному и 1 вытяжному вентилятору. Требуемая производительность каждого из них рассчитывается следующим образом:
- Спальная комната: 11∙2,5=27,5+20%=33 м³/ч. Так как в доме три спальных комнаты с одинаковой площадью, необходимо это значение умножить на три: 33∙3=99 м³/ч.
- Прихожая: 15∙2,5=37,5+20%=45 м³/ч.
- Туалет: 7∙2,5=17,5+20%=21 м³/ч.
- Кухня: 9∙2,5=22,5+20%=27 м³/ч.
Теперь нужно сложить эти значения, чтобы получить общую производительность вентиляторов: 99+45+21+27=192 м³/ч.
Нагрузка на рекуператор составит:192–25%=144 м³/ч.
Расчёт диаметра вентиляционного канала
Чтобы рассчитать диаметр вентиляционного канала, необходимо использовать формулу вычисления площади сечения, которая выглядит следующим образом: F=L/(S∙3600), где L - это общее количество воздушных масс проходящих за один час, S - средняя скорость движения воздуха, равная 1 м/с. Подставим значения: 192/(1 м/с∙3600)=0,0533 м².
Чтобы рассчитать радиус трубы с круглым сечением нужно использовать следующую формулу: R=√(F:π), где R - радиус круглой трубы; F - сечение воздуховода; π – математическая величина, равная 3,14. На примере это выглядит так: √(0,0533∙3,14)=0,167 м².
Расчёт электроэнергии
Правильно рассчитанное потребление электроэнергии позволит рационально использовать систему вентилирования. Это особенно важно, если конструкция воздуховодов оборудована нагревательными элементами.
Чтобы рассчитать количество потребляемой энергии, следует использовать формулу: M=(T1∙L∙C∙D∙16+T2∙L∙C∙N∙8)∙AD:1000, где М - общая цена за использованную электроэнергию; Т1 и Т2 - температурная разница в дневной и ночной период (значения имеют различия в зависимости от месяца года); D, N - стоимость электроэнергии в соответствии со временем суток; A, D - общее число календарных дней в месяце.
Показатели температуры воздуха легко узнать из местных прогнозов погоды, поэтому нет необходимости приобретать какие-либо справочники. Размеры тарифов определяются в соответствии регионом проживания. Используя эти источники можно получить точные показания по расходу электроэнергии при работе системы вентиляции.
Порядок монтажа оборудования
Установка элементов оборудования приточно-вытяжной системы вентилирования помещений производится после отделки стен, до монтажа подвесных панелей потолка. Оборудование системы вентиляции устанавливается в определённом порядке:
- Первым монтируется заборный клапан.
- После него - фильтр очистки поступающего воздуха.
- Потом электрический нагреватель.
- Теплообменное устройство - рекуператор.
- Система охлаждения воздуховодов.
- При необходимости систему оснащают увлажнителем и вентилятором в приточный канал.
- Если большой мощности, то устанавливается устройство изолирующее шумы.
Установка приточно-вытяжной системы вентиляции своими руками
Монтаж системы вентиляции состоит из нескольких строительных этапов:
- Используя полученные ранее значения, сделать расчёт оптимальных параметров для отверстий в стене.
- Сделать разметку для размещения приточного канала. Чтобы просверлить отверстие в бетонной стене, необходимо использовать установку со строительным буром для бетонных поверхностей. Это устройство фиксируется к стене, благодаря чему отверстие получается ровным, в точно размеченном месте.
Место соприкосновения корончатого сверла и бетонной стены изолируется специальным колпаком, к которому присоединены трубки с подачей струи воды и мощным пылесосом.
Обеспечит принудительное движение воздушных масс
Установка воздуховодов
Монтажу воздуховодов должно предшествовать составление схем и чертежей. А также следует позаботиться о наличии дополнительных крепежей и фиксаторов. Установка воздуховодов осуществляется в следующем порядке:
Как эксплуатировать и обслуживать ПВУ
Качественная работа приточно-вытяжной системы вентиляции зависит не только от профессиональной установки, но и грамотного обслуживания. Элементы приточно-вытяжного устройства требуют:
- периодической чистки фильтров;
- их обновлению, при загрязнении или истечении срока эксплуатации;
- замене смазки движущих частей и деталей вентиляторов;
- если система оборудована нагревательными элементами, ионизаторами и изоляторами от шума, необходима регулярная проверка их исправности.
Обычно, все необходимые действия по уходу за этой системой, описаны в правилах эксплуатации и инструкциях.
Видео: вентиляция квартиры в 2 уровнях с рекуперацией тепла
Ознакомившись со всеми нюансами установки и оборудования системы вентиляции, вы сможете сделать в своём доме здоровую и комфортную атмосферу, обеспечив себя и близких свежим воздухом.
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%.
Приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуперацией тепла появились сравнительно недавно, однако быстро обрели популярность и стали достаточно востребованной системой. Устройства способны полноценно вентилировать помещение в холодный период, сохраняя при этом оптимальный температурный режим поступающего воздуха.
Что это такое?
При использовании приточно-вытяжной вентиляции в осенне-зимний период нередко встаёт вопрос сохранения тепла в помещении. Поток холодного воздуха, идущий из вентиляции, устремляется к полу и способствует созданию неблагоприятного микроклимата. Наиболее распространённым способом решения этой проблемы является установка калорифера, нагревающего потоки холодного уличного воздуха перед подачей их в помещение. Однако данный способ является достаточно энергозатратным и не предотвращает тепловых потерь помещения.
Оптимальным вариантом решения проблемы является оборудование вентиляционной системы рекуператором. Рекуператор представляет собой устройство, в котором каналы оттока и подачи воздуха находятся в непосредственной близости друг от друга. Рекуперационная установка позволяет частично передавать тепло от выходящего из помещения воздуха входящему. Благодаря технологии теплового обмена между разнонаправленными воздушными потоками удаётся сэкономить до 90% электроэнергии, кроме того, в летний период прибор может использоваться для охлаждения входящих воздушных масс.
Технические характеристики
Рекуператор тепла состоит из корпуса, который покрыт тепло- и шумоизоляционными материалами и выполнен из листовой стали. Корпус прибора является достаточно прочным и способен выдерживать весовые и вибрационные нагрузки. На корпусе имеются отверстия притока и оттока, а продвижение воздуха по прибору обеспечивается двумя вентиляторами, как правило, осевого или центробежного типа. Необходимость их установки обусловлена значительным замедлением естественной циркуляции воздуха, что вызвано высоким аэродинамическим сопротивлением рекуператора. Во избежание всасывания опавших листьев, мелких птиц или механического мусора на приточное отверстие, расположенное со стороны улицы, устанавливается воздухозаборная решётка. Такое же отверстие, но со стороны помещения, также оснащается решёткой или диффузором, равномерно распределяющим воздушные потоки. При монтаже разветвлённых систем к отверстиям монтируются воздуховоды.
Кроме того, входные отверстия обоих потоков оборудуются фильтрами мелкой очистки, предохраняющими систему от попадания пыли и жировых капель. Это предохраняет каналы теплообменника от засорения и значительно продлевает срок службы оборудования. Однако установка фильтров осложняется необходимостью постоянного контроля за их состоянием, чисткой, а при необходимости их заменой. В противном случае забившийся фильтр будет выступать в качестве естественной преграды воздушным потокам, ввиду чего сопротивление им возрастёт и вентилятор сломается.
По типу конструкции фильтры рекуператоров могут быть сухими, влажными и электростатическими. Выбор нужной модели зависит от мощности прибора, физических свойств и химического состава отводимого воздуха, а также от личных предпочтений покупателя.
Помимо вентиляторов и фильтров, в состав рекуператоров входят нагревательные элементы, которые могут быть водяными и электрическими. Каждый нагреватель оснащён температурным реле и способен автоматически включаться, если тепло, выходящее из дома, не справляется с подогревом входящего воздуха. Мощность нагревателей выбирается в строгом соответствии с объёмом помещения и рабочей производительностью вентиляционной системы. Однако в некоторых приборах нагревательные элементы лишь защищают теплообменник от промерзания и на температуру входящего воздуха влияния не оказывают.
Водяные элементы нагревателя более экономичны. Это объясняется тем, что теплоноситель, который двигается по медному змеевику, поступает в него из системы отопления дома. От змеевика происходит нагрев пластин, которые, в свою очередь, отдают тепло воздушному потоку. Система регуляции водяного нагревателя представлена трёхходовым клапаном, открывающим и закрывающим подачу воды, дроссельным клапаном, уменьшающим или увеличивающим её скорость, и смесительным узлом, регулирующим температуру. Водные нагреватели устанавливаются в систему воздуховодов с прямоугольным или квадратным сечением.
Электрические нагреватели чаще устанавливают на воздуховоды с круглым сечением, а в качестве тэна у них выступает спираль. Для корректной и эффективной работы спирального нагревателя скорость воздушного потока должна быть больше либо равна 2 м/с, температура воздуха составлять 0-30 градусов, а влажность проходящих масс не превышать 80%. Все электронагреватели оснащены таймером работы и термореле, отключающим прибор в случае его перегрева.
Помимо стандартного набора элементов, по желанию потребителя в рекуператоры устанавливают ионизаторы воздуха и увлажнители, а наиболее современные образцы оборудованы электронным блоком управления и функцией программирования режима работы, в зависимости от внешних и внутренних условий. Панели приборов имеют эстетичный внешний вид, позволяя рекуператорам органично вписываться в систему вентиляции и не нарушать гармонию помещения.
Принцип работы
Для того чтобы лучше понять, как работает рекуперативная система, следует обратиться к переводу слова «рекуператор». Дословно оно обозначает «возврат использованного», в данном контексте – теплообмен. В вентиляционных системах рекуператор забирает тепло у выходящего из помещения воздуха и отдаёт его входящим потокам. Разница температур разнонаправленных воздушных струй может достигать 50 градусов. В летнее время прибор работает наоборот и охлаждает идущий с улицы воздух до температуры выходящего. В среднем, КПД приборов составляет 65%, что позволяет рационально использовать энергетические ресурсы и существенно экономить на электричестве.
На практике теплообмен в рекуператоре выглядит следующим образом: принудительная вентиляция загоняет в помещение избыточный объём воздуха, в результате чего загрязнённые массы вынуждены покидать помещение по вытяжному каналу. Выходящий тёплый воздух проходит через теплообменник, нагревая при этом стенки конструкции. В это же время навстречу ему движется поток холодного воздуха, который забирает полученное теплообменником тепло, не перемешиваясь при этом с отработанными потоками.
Однако охлаждение выходящего из помещения воздуха приводит к образованию конденсата. При хорошей работе вентиляторов, придающих воздушным массам высокую скорость, конденсат не успевает выпадать на стенки прибора и выходит на улицу вместе с воздушной струёй. Но если скорость движения воздуха была недостаточно высокой, то вода начинает скапливаться внутри прибора. Для этих целей в конструкцию рекуператора включён поддон, который расположен под небольшим наклоном в сторону отверстия слива.
Через сливное отверстие вода попадает в закрытый бачок, который устанавливают со стороны помещения. Это продиктовано тем, что скопившаяся вода может переморозить каналы оттока и конденсату некуда будет отводиться. Использовать собранную воду для увлажнителей не рекомендуется: жидкость может содержать большое количество патогенных микроорганизмов, а потому должна быть вылита в систему канализации.
Однако если наледь от конденсата всё же образуется, рекомендуется установка дополнительного оборудования – байпаса. Данное приспособление выполнено в виде обходного канала, по которому приточный воздух будет попадать в помещение. В результате чего теплообменник не нагревает входящие потоки, а расходует своё тепло исключительно на растапливание льда. Входящий воздух, в свою очередь, нагревается при помощи калорифера, который включается синхронно с байпасом. После того как вся наледь растоплена, а вода выведена в накопительный резервуар, байпас отключается и рекуператор начинает работать в штатном режиме.
Помимо установки байпаса, для борьбы с обледенением используют гигроскопическую целлюлозу. Материал находится в специальных кассетах и поглощает влагу раньше, чем она успевает выпасть в конденсат. Пары влаги проходят через целлюлозный слой и с входящим потоком вновь возвращаются в помещение. Плюсами таких приборов является простой монтаж, необязательность установки сборника для конденсата и накопительной ёмкости. К тому же эффективность работы кассет целлюлозных рекуператоров не зависит от внешних условий, а КПД составляет более 80%. К минусам относят невозможность использования в помещениях с избыточной влажностью и высокую стоимость некоторых моделей.
Виды рекуператоров
Современный рынок вентиляционного оборудования представляет широкий выбор рекуператоров разных типов, отличающихся между собой как по конструкции, так и по способу теплообмена между потоками.
- Пластинчатые модели являются самым простым и распространённым видом рекуператоров, отличаются низкой стоимостью и долгим сроком службы. Теплообменник моделей состоит из тонких алюминиевых пластинок, которые обладают высокой теплопроводностью и значительно повышают КПД приборов, который в пластинчатых моделях может достигать 90%. Высокие показатели эффективности обусловлены особенностью строения теплообменника, пластины в котором расположены таким образом, что оба потока, чередуясь, проходят между ними под углом 90 градусов друг к другу. Очерёдность пропуска тёплых и холодных струй стала возможна благодаря загибу краёв на пластинах и герметизации соединений с помощью полиэфирных смол. Помимо алюминия, для производства пластин используют сплавы меди и латуни, а также полимерные гидрофобные пластмассы. Однако кроме преимуществ, пластинчатые рекуператоры имеют и свои слабые стороны. Минусом моделей считают высокий риск появления конденсата и образования наледи, что обусловлено слишком близким расположением пластин друг к другу.
- Роторные модели состоят из корпуса, внутри которого вращается ротор цилиндрического типа, состоящий из профилированных пластинок. Во время вращения ротора тепло передаётся от выходящих потоков входящим, в результате чего наблюдается небольшое перемешивание масс. И хотя показатель смешивания не является критичным и обычно не превышает 7%, в детских и медицинских учреждениях такие модели не используются. Уровень рекуперации воздушных масс целиком зависит от скорости вращения ротора, которая выставляется в ручном режиме. КПД роторных моделей составляет 75-90%, риск образования наледи минимален. Последнее обусловлено тем, что большая часть влаги задерживается в барабане, после чего испаряется. К минусам относят сложность в обслуживании, высокую шумовую нагрузку, которая обусловлена наличием движущихся механизмов, а также габаритность прибора, невозможность установки на стену и вероятность распространения запахов и пыли во время работы.
- Камерные модели состоят из двух камер, между которыми располагается общая заслонка. После прогрева она начинает поворачиваться и запускать холодный воздух в тёплую камеру. Далее нагретый воздух уходит в помещение, заслонка закрывается и процесс повторяется вновь. Однако камерный рекуператор не получил широкой популярности. Это обусловлено тем, что заслонка не в состоянии обеспечить полную герметичность камер, поэтому воздушные потоки перемешиваются.
- Трубчатые модели состоят из большого количества трубок, в которых содержится фреон. В процессе нагрева от исходящих потоков газ поднимается в верхние участки трубок и нагревает входящие потоки. После того как происходит отдача тепла, фреон приобретает жидкую форму и стекает в нижние участки трубок. К преимуществам трубчатых рекуператоров относят достаточно высокий КПД, достигающий 70%, отсутствие подвижных элементов, отсутствие гула при работе, небольшие размеры и долгий срок службы. Недостатками считают большой вес моделей, что обусловлено присутствием в конструкции металлических труб.
- Модели с промежуточным теплоносителем состоят из двух отдельных воздуховодов, проходящих через теплообменник, наполненный водно-гликолевым раствором. В результате прохождения через тепловой узел отработанный воздух отдаёт тепло теплоносителю, а тот, в свою очередь, нагревает входящий поток. К плюсам модели относят её износоустойчивость, обусловленную отсутствием движущихся деталей, а среди минусов отмечают низкий КПД, достигающий всего 60%, и предрасположенность к образованию конденсата.
Как выбрать?
Благодаря большому разнообразию рекуператоров, представленных потребителям, выбрать нужную модель не составит труда. Тем более что каждый вид прибора имеет свою узкую специализацию и рекомендованное место установки. Так, при покупке устройства для квартиры или частного дома лучше выбрать классическую пластинчатую модель с алюминиевыми пластинами. Такие приборы не нуждаются в обслуживании, не требуют регулярного ухода и отличаются продолжительным сроком службы.
Такая модель отлично подойдёт и для использования в многоквартирном доме. Это обусловлено низким уровнем шума при её работе и компактными размерами. Трубчатые типовые модели также неплохо зарекомендовали себя для частного использования: они имеют небольшие размеры и не гудят. Однако стоимость таких рекуператоров несколько превышает стоимость пластинчатых изделий, поэтому выбор прибора зависит от финансовых возможностей и личных предпочтений хозяев.
При выборе модели для производственного цеха, непродовольственного склада или подземной автостоянки следует остановиться на роторных приборах. Такие устройства обладают большой мощностью и высокой производительностью, что является одним из главных критериев работы на больших площадях. Хорошо зарекомендовали себя и рекуператоры с промежуточным теплоносителем, однако из-за низкого КПД они не столь востребованы, как барабанные установки.
Немаловажным фактором при выборе прибора является его цена. Так, самые бюджетные варианты пластинчатых рекуператоров можно приобрести за 27 000 рублей, в то время как мощный роторный рекуперационный блок с дополнительными вентиляторами и встроенной системой фильтрации будет стоить порядка 250 000 рублей.
Примеры проектирования и расчета
Чтобы не ошибиться с выбором рекуператора, следует рассчитать КПД и эффективность работы прибора. Для расчёта КПД используют следующую формулу: K= (Тп – Тн) / (Тв – Тн), где Тп обозначает температуру входящего потока, Тн – уличную температуру, а Тв – температуру в помещении. Далее нужно сопоставить своё значение с максимально возможным показателем КПД приобретаемого прибора. Обычно это значение указывается в техническом паспорте модели либо другой сопроводительной документации. Однако при сравнении желаемого КПД и указанного в паспорте следует помнить, что по факту данный коэффициент будет несколько ниже, чем прописан в документе.
Зная КПД той или иной модели, можно рассчитать его эффективность. Сделать это можно по следующей формуле: Е (Вт) =0,36хРхКх (Тв – Тн), где Р будет обозначать расход воздуха и измеряться в м3/ч. После проведения всех расчётов следует сопоставить затраты на покупку рекуператора с его эффективностью, переведённой в денежный эквивалент. Если покупка будет себя оправдывать, прибор можно смело приобретать. В противном случае стоит подумать над альтернативными методами обогрева входящего воздуха либо установить ряд более простых устройств.
При самостоятельном проектировании прибора следует учитывать, что максимальной эффективностью теплообмена обладают противоточные устройства. За ними следуют перекрёстно-точные, и на последнем месте расположились однонаправленные воздуховоды. Кроме того, насколько интенсивным будет теплообмен, напрямую зависит от качества материала, толщины разделительных перегородок, а также от того, насколько длительным будет нахождение воздушных масс внутри прибора.
Тонкости установки
Сборка и монтаж рекуперационного блока могут быть проведены самостоятельно. Самым простым видом самодельного прибора является коаксиальный рекуператор. Для его изготовления берут двухметровую пластиковую трубу для канализации сечением 16 см и воздушную гофру из алюминия длиной 4 м, диаметр которой должен составлять 100 мм. На торцы большой трубы надевают переходники-разветвители, при помощи которых устройство будет соединяться с воздуховодом, а внутрь вкладывают гофру, закручивая её при этом по спирали. Рекуператор подключают к вентиляционной системе таким образом, чтобы тёплый воздух гнался сквозь гофру, а холодный шёл через пластиковую трубу.
В результате такой конструкции смешивания потоков не происходит, а уличный воздух успевает согреться, двигаясь внутри трубы. Для повышения рабочих качеств прибора можно совместить его с грунтовым теплообменником. В процессе испытаний такой рекуператор даёт неплохие результаты. Так, при наружной температуре в -7 градусов и внутренней в 24 градуса, производительность прибора составила около 270 кубометров в час, а температура входящего воздуха соответствовала 19 градусам. Средняя стоимость самодельной модели – 5 тысяч рублей.
При самостоятельном изготовлении и монтаже рекуператора следует помнить, что чем больше будет длина теплообменника, тем более высоким КПД будет обладать установка. Поэтому опытные мастера рекомендуют собирать рекуператор из четырёх отрезков по 2 м каждый, проведя предварительную теплоизоляцию всех труб. Проблему отвода конденсата можно решить установкой штуцера для слива воды, а сам прибор разместить чуть под наклоном.
Цена: 25 500 Руб
Установки с рекуперацией и пластинчатым теплообменником, Mitsubishi LOSSNEY предназначены для воздухообмена и поддержания относительной влажности в не больших помещениях различного назначения. Made in Japan .
Расход воздуха - от 55 до 100 м3/час.Цена: 62 600 Руб
Серия приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла, Daikin (VAM-150F,VAM-250F, VAM-350FB, VAM-500FB, VAM-650FB, VAM-800FB, VAM-1000FB, VAM-1500FB, VAM-2000FB
), предназначена для воздухообмена, энергосбережения и поддержания относительной влажности в помещениях различного назначения. Они подходят для загородных домов, коттеджей, квартир и коммерческих помещений. Основной отличительной особенностью установок DAIKIN является высокий КПД и низкая потребляемая мощность. Данные вентиляционные установки могут работать как самостоятельно так и в составе с VRV системами кондиционирования, а также совместно с увлажнителями воздуха.
Расход воздуха - от 150 до 2000 м3/час.
Цена: 51 500 Руб
Серия приточно-вытяжных установок с пластинчатым рекуператором , Mitsubishi LOSSNEY (LGH-15RX5ELGH-5E, LGH-25RX5ELGH-5E, LGH-35RX5ELGH-5E, LGH-50RX5ELGH-5E, LGH-65RX5ELGH-5E, LGH-80RX5ELGH-5E, LGH-100RX5ELGH-5E ), предназначена для воздухообмена, энергосбережения и поддержания относительной влажности в помещениях различного назначения. Они прекрасно подходят для загородных домов, коттеджей, квартир и коммерческих помещений. Основной отличительной особенностью установок LOSSNEY является высокий КПД и низкая потребляемая мощность. Made in Japan .
Расход воздуха - от 100 до 1000 м3/час.
Цена: 29 500 Руб
Серия установок приточно рекуперативной вентиляции, Electrolux (EPVS-200, EPVS-300, EPVS-450, EPVS-650, EPVS-1100, EPVS-1300 ), предназначена для воздухообмена, энергосбережения и поддержания относительной влажности в помещениях различного назначения. Они прекрасно подходят для загородных домов, коттеджей, квартир и коммерческих помещений. Основной отличительной особенностью установок Electrolux STAR является высокий КПД до 90% и низкая потребляемая мощность.
Расход воздуха - от 200 до 1300 м3/час.
Цена: 131 000 Руб
Серия приточно вытяжных установок вентиляции с пластинчатым рекуператором
, TURKOV ZENIT (200 heco, 350 heco, 450 heco, 550 heco
), предназначена для вентиляции, энергосбережения и поддержания относительной влажности в помещениях различного назначения. Они прекрасно подходят для загородных домов, коттеджей, квартир и коммерческих помещений. Приточно вытяжные установки с рекуперацией тепла TURKOV имеют возможность подключения электрического нагревателя 1,5 кВт,позволяющего регулировать температуру входящего воздуха в помещение.
Управление по WI-FI
и MODBAS
с системой умный дом.
Расход воздуха - от 200 до 550 м 3 /час.
Цена: 29 400 Руб
Серия установок приточно вытяжной вентиляции с пластинчатым рекуператором , Dantex DV (DV-200HRE, DV-250HRE, DV-350HRE, DV-400HRE, DV-500E, DV-600HRE, DV-800HRE, DV-1000HRE, DV-1200HRE ), предназначена для вентиляции, энергосбережения и поддержания относительной влажности в помещениях различного назначения. Они прекрасно подходят для загородных домов, коттеджей, квартир и коммерческих помещений. Приточно вытяжные установки с рекуперацией тепла Dantex имеют позволяющий регулировать температуру входящего воздуха в помещение и низкую потребляемую мощность.
Расход воздуха - от 150 до 1200 м3/час.
Цена: 36 500 Руб
Серия приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла, Royal Clima (RCS 350, RCS 500, RCS 650, RCS 950, RCS 1350, RCS 1500
), предназначена для воздухообмена, энергосбережения и поддержания относительной влажности в помещениях различного назначения. Высокий КПД и низкая потребляемая мощность.
Расход воздуха - от 330 до 1500 м3/час.
Цена: 87 900 Руб
С роторным рекуператором тепла, UNI (Норвегия ) предназначены для вентиляции и энергосбережения в помещениях загородных домов, коттеджей, квартир. Основной отличительной особенностью установок является встроенный электрический нагреватель воздуха позволяющий регулировать температуру выходящего воздуха в помещение, низкая потребляемая мощность и большой диапазон рабочих температур. Приточно вытяжные установки UNI, могут быть подключены к системе "Умный дом" по протоколу MODBUS.
Расход воздуха - до 720 м3/час.