Что такое рекуперация и принцип ее работы

Конструктивные особенности, назначение

Рекуперация в вентиляции является довольно новой технологией. Её действие основано на возможности использовать удаляемое тепло для обогрева помещения. Происходит это благодаря отдельным каналам, поэтому воздушные потоки между собой не смешиваются. Конструкция рекуперативных узлов может быть разной, некоторые типы позволяют избежать образования конденсата во время процесса теплоотдачи. От этого также зависит и уровень производительности системы в целом.

Вентиляция с рекуперацией тепла может выдавать во время работы высокий КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от типа рекуперативного узла, скорости движения воздушных потоков через теплообменник и от того, насколько велика разница между температурой снаружи и внутри помещения. Значение КПД в некоторых случаях, когда вентиляционная система спроектирована с учётом всех факторов и обладает высокой производительностью, может достигать 96%. Но даже с учётом наличия погрешностей в работе системы минимальный предел КПД составляет 30%.

Целью рекуперативного узла является максимально эффективное использование ресурсов вентиляции для дальнейшего обеспечения достаточного воздухообмена в помещении, а также экономия электроэнергии

С учётом того, что приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией функционирует большую часть суток, а также, принимая во внимание, что обеспечение достаточной кратности воздухообмена требует немалой мощности оборудования, то применение системы вентиляции со встроенным узлом рекуперации поможет сэкономить до 30% электроэнергии

Недостатком подобной техники можно назвать довольно малую эффективность при установке на больших площадях. При этом расход электричества будет высок, а производительность системы, направленная на теплообмен между воздушными потоками, может оказаться заметно ниже ожидаемого предела. Это объясняется тем, что на малых площадях намного быстрее происходит воздухообмен, чем на крупных объектах.

Принцип работы систем с рекуперацией

Принцип работы вентиляции с рекуператором Вентиляция с рекуперацией работает по простой схеме:

1. В удобном для монтажа и обслуживания месте устанавливают рекуператор — теплообменник, к которому присоединяют приточный и выводной вентиляционный каналы.
2. Тёплый комнатный воздух из помещения нагревает холодный, поступающий извне.
3. Подогретые чистые воздушные массы нагнетаются в дом.
4. Далее процесс повторяется.

Экспериментально проверено, что при температуре удаляемого воздуха 23°С и поступающего извне -20°С, в лучших образцах рекуператоров входящие потоки прогреваются до 18°С. Таким способом достигается экономия энергоносителей.

Для повышения коэффициента полезного действия в разных условиях эксплуатации разработано большое разнообразие моделей рекуператоров.

Популярные марки и ориентировочные цены

Подбирая бытовой рекуператор, следует ориентироваться на производителей и модели, заслужившие высокие оценки покупателей. В качестве примера можно привести продукцию зарубежных компаний Electrolux (Электролюкс), Mitsubishi (Мицубиси), Marley (Марлей).

Рекуператор для небольших помещений Mitsubishi Electric VL-100EU5-E. Расход воздуха 105 м3/ч. Цена от 21 000 руб.

Популярная модель от фирмы Electrolux. Ориентировочная розничная цена от 42 000 руб.

Ценники 2021 года на бытовые установки данных брендов стартуют с отметки в 22 000 рублей и заканчиваются на уровне 60 000 рублей.

MARLEY MENV-180. Расход воздуха 90 м3/час. Стоимость от 27 500 руб.

Хорошо зарекомендовало себя оборудование российских и украинских компаний Vents (Вентс), Vakio (Вакио), Прана и Зилант. Не уступая зарубежным аналогам в производительности и надежности, зачастую они оказываются доступней.

Установка Vakio. Производительность 60 м3/ч в режиме рекуперации, до 120 м3/ч в режиме приточной вентиляции. Цена от 17 000 руб.

Ориентировочная стоимость систем рекуперации воздуха данных фирм (производительность от 120 до 250 м3/час) составляет от 17 000 до 55 000 руб.

Prava 200G. Приток — 135 м3/ч, вытяжка — 125 м3/ч. Рекомендуемая площадь для обслуживания системой до 60 м2.

Характер отзывов о рекуператорах воздуха в большинстве своем положителен. Многие владельцы отмечают, что с их помощью была решена проблема избыточной влажности, вызывавшая появление плесени и грибка в помещениях.

В расчетах срока окупаемости данного оборудования приводятся цифры от 3 до 7 лет. Данных инструментальных замеров по поводу реальной экономии энергоносителей на форумах, посвященных данной тематике мы не нашли.

Типы рекуператоров

При изготовлении устройства своими руками, следует определиться с его типом. Существуют несколько разновидностей рекуператоров: ­

• роторный; ­
• пластинчатый; ­
• рециркуляционный водяной; ­
• камерный; ­
• фреонный.

Роторный

Роторный рекуператор состоит из гофрированных пластин стали. Внешне конструкция представляет собой цилиндрическую емкость. Вращающийся барабан пропускает поочередно теплые и холодные потоки. В процессе работы происходит нагревание ротора, который отдает тепло холодному воздуху. Роторный аппарат обладает высокой экономичностью. Можно устанавливать необходимое количество оборотов ротора и регулировать мощность. К преимуществу относится возможность использования такого типа в течение всего года, поскольку на нем не образуется ледяная корочка.

К недостаткам относится габаритность конструкции. Она требует наличия большой вентиляционной камеры.

Пластинчатый

Пластинчатый рекуператор состоит из алюминиевых, пластиковых и изготовленных из специальной бумаги пластин. В некоторых моделях потоки воздуха движутся перпендикулярно друг к другу, в других перемещаются в противоположных направлениях.

Если в конструкции используются алюминиевые пластины, то система характеризуется невысоким коэффициентом полезного действия. Связанно это с тем, что прибор часто замерзает и нуждается в регулярном оттаивании. К преимуществу относится его невысокая стоимость. Кроме алюминиевых пластин, допускается использовать оцинкованную сталь. Теплообменники из пластика обладают большей отдачей, но и дороже стоят.

Если материалом является специальная бумага, то отдача у такого оборудования высокая. Однако имеется существенный недостаток: прибор нельзя использовать во влажном помещении. Образующийся конденсат пропитывает бумажные слои.

Рециркуляционный водяной

Отличительной особенностью такого типа является разведение приточного и вытяжного теплообменников. При помощи антифриза или воды тепловая энергия переносится из вытяжной части в приточную.

Система имеет свои преимущества: ­

• отсутствие вероятности смешивания потоков; ­
• разведенные теплообменники облегчают работу на стадии проектирования; ­
• возможность объединения нескольких приточных или вытяжных потоков в единый.

Недостатки: ­

• необходимость наличия водяного насоса; ­
• рекуператоры способны только на теплообмен, а влагообмен невозможен.

Камерный

Оба потока направляются в единую камеру. Она разделена перегородкой. После нагрева одной части идет разворот перегородки. Нагретая часть, которая обогревает помещение, начинает принимать приточный воздух. К недостатку относится высокая вероятность смешивания воздушных потоков, что приводит к их загрязнению.

Фреонный

Основан на физических характеристиках фреона, который располагается в герметично запаянных трубках. В начале трубы идет нагревание воздуха вместе с фреоном, который закипает и испаряется. Тепло перемещается дальше. Пары фреона, соприкасаясь с холодными потоками, конденсируются. Затем цикл повторяется.

Основные цели рекуперации тепла

1. Вентиляцию, основанную на рекуперации тепла, применяют для поддерживания необходимого уровня влаги и температуры внутри помещения.
2. Для здоровья кожи. Как это ни удивительно, но системы с рекуперацией тепла имеют положительное воздействие на кожу человека, которая постоянно будет увлажнена и риск пересыхания сводится к минимуму.
3. Чтобы избежать пересыхания мебели и скрипящего пола.
4. Для повышения вероятности возникновения статического электричества. Данные критерий знают не все, но при повышенном статическом напряжении плесень и грибки гораздо медленнее развиваются.

Правильно подобранная приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла для вашего дома позволит вам значительно сэкономить на отоплении в зимний период и кондиционере в летний. Кроме того, такой вид вентиляции благоприятно воздействует на человеческий организм, от чего вы будет меньше болеть, а риск возникновения грибка в доме будет сведен к минимуму.

Особенности и принцип работы

Под рекуперацией принято понимать процесс теплообмена, когда идущий с улицы холодный воздух нагревается тёплым потоком, который удаляется из квартиры. Используемые установки отличаются простотой конструкции, они надежны, позволяя предупредить быстрое охлаждение помещения в зимнее время года. Работают рекуператоры на электричестве, при этом современное оборудование отличается экономичностью, а расход энергии будет в разы меньше, чем возможная экономия на обогреве помещения.

Принцип работы таких устройств чрезвычайно прост. Внутри рекуператора холодный и теплый поток встречаются, но не смешиваются. При этом происходит активная передача тепла холодному воздуху с улицы, который может нагреваться на 3−5 градусов. В каждом конкретном случае эффективность таких устройств и их функциональные возможности будут различаться, в зависимости от выбранной конструкции, типа техники, наличия или отсутствия дополнительных вентиляторов с теплонагревающими элементами.

Рекуператор для квартиры — мифы и практические нюансы

Выбор установки с рекуператором

В продаже имеются установки нужной мощности для квартиры

Систему проектируют исходя из назначения обслуживаемого помещения, его площади и внутреннего строения, а также предполагаемого числа людей, которые будут там жить или работать. Сетку воздуховодов монтируют, учитывая потери давления, имеющиеся в вентиляционной системе.

Одним из важных факторов является КПД рекуператора. Зависит он от внутреннего строения устройства, от материала и типа теплообменника:

• Высокой эффективностью отличаются варианты с ротором, снабженные автоматизацией управления посредством датчиков. Однако зимой такие устройства могут обледеневать.
• При использовании обменника из бумаги КПД средний (60-70%), но такие модели устойчивы к обмерзанию.
• У алюминиевых вариантов, конструкция которых располагает к обледенению, для его предотвращения приходится тратить дополнительную электроэнергию.

Чем ниже температура на улице, тем больше расходуется тепла на согревание воздуха

В любом случае эффективность устройств при очень низких температурах (менее -10ºС) склонна понижаться. Также на нее влияет высокая влажность воздуха.

Нужно обращать внимание на толщину стенок устройства и сырье, из которого изготовлены мостики холода. Чем тоньше стенки, тем больше они подвержены зимнему обмерзанию

В продаже часто встречаются модели с параметром в 3 см, что является недостаточным для зимних условий. При приобретении такого прибора его нужно снабдить добавочным изоляционным слоем, когда температура за окном упадет ниже нуля. То же относится к моделям с алюминиевым корпусом.

Еще один важный параметр – свободный напор вентилирующих устройств. Цифра показателя при этом рассматривается не сама по себе, а в привязке к параметрам системы (в частности, давлению), в которой предстоит эксплуатировать прибор. Имеют значение также мощность устройства и его способность обеспечить необходимый объем ежечасного притока воздуха. Плюсом является и качественная автоматика с разносторонним набором опций, предоставляющая возможность регулировки параметров с опорой на показания датчиков. В этом случае пользователю не понадобится постоянно следить за температурными показателями и быстро настраивать систему в соответствии с ними.

Нужна ли рекуперация лёгкому индивидуальному электротранспорту?

Считать данную систему бесполезным приспособлением конечно не стоит, однако и ожидать от неё чего-либо сверх естественного — будет весьма не разумно. Если у вас расчёт на ситуацию, что контроллер в паре с мотор-колесом функционирующем в режиме регенерации сможет сотворить чудо, увеличив в разы пробег на одном заряде, то готовьтесь к горькому разочарованию. Значимой прибавки к километражу рекуперация вам не обеспечит, но на парочку бонусных километров вы можете вполне рассчитывать. Иногда, даже такая скромная прибавка может прийтись весьма кстати. У рекуперативного торможения есть ещё одно достоинство: тормозные колодки прослужат вам дольше.

Система рекуперации на электробайке является полезным дополнением, вот только юзер должен оценивать её возможности адекватно и не обманывать самого себя. Увеличить показатель пробега на одном заряде можно и другими методами: применением более ёмкого накопителя, ездой в эконом-режиме, а также сочетанием работы электропривода с педалированием.

Естественно, как и говорилось выше, самая большая отдача по рекуперации у тяжёлых транспортных средств: чем тяжелее машина, тем больше отдача — всё просто! Логично, что легковесный индивидуальный электрический транспорт, такими впечатляющими показателями не обладает. На многих моделях электробайков оборудованных функцией рекуперативного торможения, средним показателем считается пяти процентная отдача, а при езде по холмистой местности, можно выжать максимум 8%.

Вместо прямоприводных электромоторов, поддерживающих возврат энергии, в большинстве случаев будет рациональней применить редукторные движки с обгонной муфтой. Эти вариации более экономно потребляют электроэнергию накопителя, обладают меньшей массой и не притормаживают, когда отсутствует питание.

Производители электровелосипедов, иногда используют рекуперативное торможение больше как маркетинговый ход, чем как действительно нужное приспособление. Но всё же вещь эта реально может сослужить добрую службу обладателям электрических байков: особенно радует тот момент, что рекуперация является ещё одной останавливающей силой для лёгкого электротранспорта.

Возьмём за пример электросамокат Xiaomi M365. Фронтальное мотор-колесо замедляется только посредством рекуперации, а вот заднее колесо для этих целей оборудовано дисковым тормозным механизмом. Из этого следует, что аппарат имеет в своём распоряжении две независимые системы торможения и всего один рычаг управления ими. Это даёт такие преимущества: меньшая масса, меньшая себестоимость, облегчение сборки.

Неплохим дополнением рекуперация стала и для электрических скейтбордов. Особенно важную роль она играет на модификациях, максимальная скорость которых достигает отметки 30 км/ч.

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе

Металлические устройства эффективны в эксплуатации до -10ºС. При пониженных температурах работоспособность заметно снижается. Вследствие чего применяется электрические преднагревательные элементы;
При выборе следует изучить толщину корпуса, материал мостиков холода. Толщина 3 см подлежит дополнительной изоляции, когда температура на улице станет ниже -5ºС

Вдвойне придется использовать изоляционный материал, если каркас сделан из алюминия;
Следует обращать особое внимание на показатели свободного напора вентиляторов. Может случиться так, что на 500 м3 напор может полностью отсутствовать

Об этом потребители узнают, как правило, когда рекуператор выходит из строя;
Большой плюс, когда к автоматической системе можно подключить дополнительные функции. Благодаря усовершенствованной автоматике, снижаются издержки в эксплуатации и повышается работа всего прибора;
Основной показатель для принятия решения, на каком рекуператоре остановить свой выбор – это вентиляционный напор и мощность. Предварительно делается расчет, сколько воздуха должно поступать в дом за один час.

Принципиальная схема и описание работы

Установка для улавливания и рекуперации паров углеводородов представляет собой проточный сепаратор открытого типа. Принцип сепарации (разделения) — низкотемпературная конденсация паров нефтепродуктов и воды. Образовавшийся углеводородный конденсат возвращается в товарооборот. Из коллектора сбора ПВС углеводородные пары поступают на вход установки и проходят последовательно следующие блоки:

— блок обезвоживания — выделяет до 95% влаги, содержащейся в ПВС и улавливает 50…55% углеводородов; — блок финишной очистки— производит окончательную конденсацию остаточных паров углеводородов (более тяжелые фракции) – 90…95%.

После блока финишной очистки очищенный от углеводородов и воды воздух выбрасывается в атмосферу через дыхательный клапан.

Типы рекуператоров

1. Пластинчатые рекуператоры

Удаляемый и приточный воздух проходят с обеих сторон целого ряда пластин. В пластинчатых рекуператорах на пластинах может образовываться некоторое количество конденсата, потому они оборудованы отводами для конденсата. Конденсатосборники имеют водяной затвор, не позволяющий вентилятору захватывать и подавать воду в канал. Из-за выпадения конденсата существует серьезный риск образования льда в холодное время года. Пластинчатые рекуператоры характеризуется высокой эффективностью (50-80%), являются самыми распространенными и относительно дешевыми, широко используются на малых предприятиях, и в небольших зданиях, коттеджах, магазинах.

2. Роторные рекуператоры

Тепло передается вращающимся между удаляемым и приточным каналами ротором. Это открытая система, и потому здесь велик риск того, что грязь и запахи могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный, однако, некоторые производители утверждают, что в их рекуператорах исключено смешивание. Уровень рекуперации тепла может регулироваться скоростью вращения ротора. Обладают самой высокой эффективностью (75-90%), и соответственно ценой. Преимущественно используются на крупных промышленных предприятиях, цехах, в больших зданиях.

3. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

Вода или водно-гликолиевый раствор, циркулирует между двух теплообменников, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе и отсутствует риск передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Эти рекуператоры имеют низкую эффективность (45-60%).Обладая низкой эффективностью, используются в случае, если удаляемый воздух сильно загрязнен или токсичен, когда смешивание недопустимо.

4. Камерные рекуператоры

Камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. Загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Характеризуется высокой эффективностью (70-80%).

5. Тепловые трубы

Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Имеет низкую эффективность (50-70%).

Определение производительности

Для рекуператора как части вентиляции наиболее важными являются три параметра: приведённое аэродинамическое сопротивление, допустимый проток и эффективность, выраженная в отношении возвращённого тепла к общему количеству энергии, содержащейся в воздухе при действующей дельте температур. Это отношение непостоянно: чем холоднее приточной воздух, тем в целом эффективнее работает рекуператор, причём зависимость этих изменений не линейная

Поэтому так важно обращать внимание на диаграммы изменения основных характеристик в зависимости от прочих условий

Q = S · v · 3600

где:

• Q — пропускная способность вентканала, м3/ч;
• S — площадь сечения канала, в м2;
• v — скорость потока, м/с.

K_t = (T₃ – T₁) / (T₂ – T₁)

где:

• K_t — коэффициент эффективности рекуператора по температуре;
• T₁ — температура наружного воздуха, °C;
• T₂ — температура воздуха в помещении, °С;
• T₃ — температура приточного воздуха, °С.

Первоначальный критерий — допустимая величина протока — определяется параметрами системы вентиляции. Разумеется, воздухообмен не может быть ниже норм, установленных СНиП: 3 м3/ч·м2 или 30 м3/ч на каждого человека при норме обеспеченности пространством менее 20 м3/чел. При этом общая кратность воздухообмена за час должна составлять не менее 0,35. Если параметры системы вентиляции на данный момент не соответствуют норме, рекуператор выбирается по нормативным требованиям, а система вентиляции впоследствии дорабатывается.

Если производительность рекуператора с принудительным движением воздуха превышает пропускную способность системы вентиляции более чем на 50%, избыточный шум устраняется установкой глушителя. Также нужно помнить, что производительность вентилятора на приточном канале выше, чем на вытяжном, разницу нужно выбирать в соответствии с количеством дополнительных точек естественного удаления воздуха.

  Воздушный рекуператор тепла и влаги

Не существует определённых требований к энергоэффективности установки, в целом этот параметр важен для определения выгодности покупки. Оценить условный КПД прибора можно по онлайн-калькуляторам и данным от производителя, за точку отсчёта принимается разница температур приточного воздуха

Дополнительно нужно обратить внимание на ограничения по влажности воздуха и разнице температур, из-за несоответствия этих показателей возможно обмерзание рекуператора зимой

Роторные модели

К особенностям таких установок относят низкую стоимость и довольно высокую производительность. Хотя, в плане показателей нагрева свежего воздуха данный вариант уступает пластинчатой конструкции с двойной кассетой. Несмотря на простую конфигурацию рабочих элементов, роторная установка рекуперации грешит неидеальным распределением воздушных потоков. Есть определенный риск, что чистый воздух смешается с удаляемым и в итоге пострадает качество вентиляции как таковой. К недостаткам подобных систем относится и необходимость частого техобслуживания, что особенно невыгодно при эксплуатации в жилых помещениях. Однако сам процесс нагрева достаточно эффективен.