Схемы и чертежи самодельных рекуператоров воздуха

Изготовление пластинчатого рекуператора воздуха для дома своими руками

Изготовление пластинчатого рекуператора своими руками

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

Плюсы и минусы

К преимуществам пластинчатого рекуператора можно отнести:

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

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

Необходимые материалы

Материал для сборки пластинчатого теплообменника

Для изготовления пластинчатого рекуператора потребуется следующий материал:

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

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

Технология изготовления

Проклейка изоляционной прокладки на металлическую пластинку

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Типы конструкций рекуператоров

Принцип действия рекуператора отличается в зависимости от технических особенностей устройства теплообменника.

Пластинчатая конструкция

Состоит из пакета пластин, изготовленных из хорошо проводящего тепло алюминия или стали. Воздух с повышенной температурой отдаёт тепловую энергию пластинам теплообменника и нагревает их поверхность. Холодные воздушные массы поглощают тепло и нагреваются. В конструкции устройства отсутствуют подвижные элементы, что значительно повышает надёжность работы. Популярен благодаря низкой стоимости и высокой эффективности. Коэффициент полезного действия рекуператора достигает 65%. Пластинчатый рекуператор положительно зарекомендовал себя в вентиляционных системах частных домов и современных коттеджей.

Пакет с пластинами расположен в герметичном корпусе

Устройство роторного типа

Конструктивной особенностью этого рекуператора является цилиндрический барабан теплообменника, изготовленный из гофрированных стальных элементов. Соосно барабану расположен приточно-вытяжной вентилятор, обеспечивающий циклическое движение нагретого и охлаждённого воздуха. При вращении теплообменника происходит эффективный обмен тепловой энергией воздушных потоков и частичный возврат влаги в помещение. Рекуператор роторного типа оборудован электронной системой, автоматически изменяющей частоту вращения ротора. Это позволяет регулировать интенсивность тепловой отдачи и обеспечивать КПД устройства до 87%. Роторные рекуператоры отличаются повышенной ценой и используются на промышленных предприятиях.

Схема работы роторного рекуператора

Трубчатое исполнение

Популярность устройств этого типа обусловлена простотой конструкции и низкими затратами, связанными с самостоятельным изготовлением. Принцип обмена тепловой энергии воздушных потоков аналогичен рекуперации в пластинчатых теплообменниках. В трубчатой конструкции устройства воздух циркулирует по коаксиальным трубам. Внешний воздух поглощает тепло от стенок труб, нагретых выходящими из помещения воздушными массами. Трубчатые рекуператоры устанавливают в квартирах и частных домах.

Рекуператор трубчатого типа с коаксиальными трубами

Рециркуляционный теплообменник

В конструкции этого типа в качестве посредника, осуществляющего передачу тепловой энергии, используется жидкость. Это значительно усложняет конструкцию. Устройство включает два теплообменника. Один, наполненный антифризом или обычной водой, устанавливается на вытяжной магистрали вентиляции, а другой — на всасывающем канале, по которому поступает внешний воздух. Нагретая жидкость отдаёт тепло массам воздуха. Сложная конструкция устройства с принудительной циркуляцией теплоносителя ограничивает сферу её применения. Коэффициент полезного действия соразмерен КПД рекуператора пластинчатой конструкции.

Рециркуляционный рекуператор состоит из отдельных блоков, соединённых магистралями

Крышный рекуператор

Этот вид оборудования имеет КПД до 68% и представляет собой промышленную установку, применяемую в системах подачи воздуха торговых центров и производственных помещений. Такая система рекуперации отличается низкими затратами по обслуживанию, а специфика установки позволяет сэкономить пространство в области потолка, что актуально для производственных цехов и торговых центров. Особенности конструкции крышного рекуператора не позволяют использовать его в системах подачи воздуха квартир и частных домов.

Крышный рекуператор. Вид с улицы

Достоинства и недостатки пластинчатого прибора

Механизм имеет ряд положительных и отрицательных моментов. К положительным характеристикам относится: ­

• конструкция не отличается сложностью; ­
• отсутствие затрат электроэнергии на функционирование; ­
• прибор можно ставить на естественное проветривание; ­
• оборудование защищено от загрязнения, потому что воздух предварительно проходит через фильтры; ­
• благодаря постоянной работе вентиляции, в помещении отсутствует сырость и посторонние запахи;

Отрицательные стороны: ­

• передача тепла идет только через воздух, взаимодействие с водой отсутствует; ­
• в зимнее время на поверхности прибора возможно образование корочки льда; ­
• в некоторых случая при работе слышен шум; ­
• через определенный период времени клапана требуют чистки; ­
• не всегда система может запуститься автоматически; ­
• высокая стоимость оборудования.

Шаг 5. Разработка плана действий

Чтобы сделать рекуператор воздуха своими руками, начать следует с теории. Рассчитывают его необходимую мощность, исходя из норматива 60 кубометров приходящего воздуха в помещении на одного постоянно присутствующего человека, по формуле:

Потребность в кубометрах = 0,335 х 60 х Количество людей х Разница температур исходящего и входящего воздуха (ориентируясь на данные метеослужбы о минимальных ее значениях за последние годы).

Расчет для двух человек и разницы температур на улице и внутри в 15 градусов (0,335 х 120 х 15) показывает, что планируемая к установке система должна обеспечить приток 603 кубов воздуха.

Далее разрабатывается план, как сделать рекуператор воздуха своими руками, принимая во внимание:

• сложность изготовления выбранного механизма;
• стоимость материалов;
• эксплуатационные расходы;
• затраты при обслуживании.

Итоги планирования оформляются в виде таблиц и рабочих чертежей. Далее наступает последний шаг – реализация планов. Для разных видов помещений он различен.

Правила выбора рекуператора

Приборы выбирают по мощности, чтобы справлялись с минусовыми температурами в зимнее время При рассмотрении модели для приобретения нужно оценить, насколько ее характеристики соответствуют данным помещения, в которое планируется установить прибор (высота, площадь, нужная кратность обмена). Для вычисления этих параметров целесообразно обратиться к профессионалу, так как эта процедура требует хорошего знания строительных норм и законов перемещения потоков воздуха, а заменять прибор при ошибке в расчетах обойдется дорого.

Важно определить, сколько воздуха в кубометрах должно поступать в комнату за 1 час. Согласно санитарным нормам, минимальное значение – 30 м2 на человека

В реальности этот показатель, связанный с производительностью прибора, будет больше за счет большого числа издержек: сопротивление воздуховода, величина обслуживаемого помещения и т.д.

Также внимание при выборе обращается на чувствительность и надежность блока автоматизации. Многие современные приборы оснащены теми или иными добавочными функциями: регуляция мощности вентиляционных приборов, напора потока воздуха (оценивается количество углекислого газа в вытяжке) и т.д

Следует оценить степень шумогенерации прибора.

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 (м3/ч) – объём воздуха, необходимый для нормальной жизнедеятельности человека. Согласно норме для одного человека требуется 60 м3/ч;
• Т1 (оС) – температура воздуха после рекуперации;
• Т2 (оС)– температура воздуха до рекуперации.

Например, рассчитаем мощность рекуператора для квартиры, где проживает 3 человека. Температура воздуха, транспортируемого в помещения, должна равняется не менее 20 оС, а с улицы поступает воздух температурой -10 оС. 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.

Виды рекуператоров для принудительной вентиляции

Рекуператоры различаются по конструкции, техническим характеристикам и материалам, используемым при изготовлении, что в конечном счёте определяет сферу использования той или иной модели и способ её монтажа. Монтаж подобных систем может быть выполнен внутри стены, снаружи или внутри квартиры (загородного дома).

Пластинчатые рекуператоры

Данный вид устройств отличается высокой эффективностью и доступной стоимостью. Основой рекуператоров данного вида является пластинчатый теплообменник, изготовленный из меди, алюминия или оцинкованной стали. Пластины закреплены жёстко, тёплый и холодный воздух не смешивается, процесс передачи тепла идёт одновременно в обоих направлениях.

Внешний вид и направление воздушных потоков в пластинчатом рекуператоре Из недостатков данного вида устройств следует отметить образование конденсата на пластинах теплообменника при использовании в зимний период, что требует устройства его отвода или наличия системы размораживания.

Роторные модели

Основой конструкции подобных моделей является вращающийся вокруг своей оси теплообменник, изготовленный в виде ротора (роторов), оснащённого лепестками. Это открытая система, недостатком которой является возможность проникновения запахов из внешней среды во внутреннее пространство помещений. Достоинствами роторных рекуператоров являются такие показатели, как:

• низкая вероятность образования конденсата на поверхности теплообменника;
• высокая эффективность работы;
• простота обслуживания и использования.

К СВЕДЕНИЮ!

Производительность роторных моделей осуществляется посредством изменения скорости вращения теплообменника.

Схема и внешний вид роторного рекуператора

Модели с промежуточным теплоносителем

Конструкции данного вида рекуператоров предусматривают наличие двух теплообменников, по которым циркулирует вода или гликолевый раствор. Один из теплообменников располагается в вытяжном канале системы вентиляции, а второй – в приточном. Соответственно, тёплый воздух передает своё тепло теплоносителю в теплообменнике вытяжного канала, а на теплообменнике в приточном канале теплоноситель отдаёт его воздуху, поступающему извне.

К СВЕДЕНИЮ!

Температурный режим регулируется путём изменения скорости циркуляции теплоносителя.

Достоинством данного вида устройств является отсутствие контакта между воздушными потоками, исключающими возможность передачи загрязнений от одного к другому. Недостатками являются: низкая эффективность и необходимость в достаточно частом техническом обслуживании.

Схема устройства рекуператора с промежуточным теплоносителем

Прочие виды рекуператоров

Кроме выше рассмотренных видов устройств данного типа, являющихся наиболее распространёнными, существует ещё несколько:

• крышные – предназначены для внешней установки, используются в системах вентиляции на объектах промышленного назначения;
• камерные – основой конструкции является рабочая камера, разделённая заслонкой, посредством которой изменяется направление движения воздушных потоков;
• тепловые трубки – представляют собой закрытую систему трубок, заполненных фреоном и служащих теплообменником.

Схема работы камерного рекуператора Данные виды устройств обладают такими отличительными особенностями:

• для крышных моделей – высокая эффективность и стоимость;
• для камерных моделей – высокая эффективность и возможность попадания запахов и взвешенных частиц из одного вида воздушных потоков в другой;
• для тепловых трубок – низкая эффективность и невозможность проникновения загрязнений из одного воздушного потока в другой.

Схема работы моделей, работающих по принципу тепловых трубок

Типы конструкций

Роторный рекуператор и схема его работы

Конструктивно рекуператор представляет собой прямоугольный, квадратный или круглый блок, с обеих сторон которого располагаются отверстия для ввода приточного и вытяжного вентиляционного канала.

В зависимости от конструкции блока и его составных элементов рекуператор подразделяется на следующие типы:

• Роторный — устройство с вращающимся ротором в корпусе из нержавеющей или оцинкованной стали. Вращение ротора вокруг горизонтальной оси происходит за счёт подачи электропитания. Рабочими элементами являются алюминиевые гофрированные ленты, намотанные на специальный вал. В процессе вращения пластины соприкасаются с тёплым и холодным потоком воздушной массы. КПД роторного рекуператора — до 85%. Одни из главных недостатков устройства — это большой размер и наличие движущихся элементов, которые изнашиваются и требуют периодической замены.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• Пластинчатый — наиболее популярный тип рекуператоров. Состоит из тонких панелей, соединённых и аккуратно уложенных друг на друга с небольшим вентиляционным зазором. Металлические панели нагреваются за счёт тёплого воздуха, который проходит сквозь устройство. Панели путём теплообмена передают накопленную энергию холодному потоку. КПД устройства — 40–65%. Отличаются высокой надёжностью и возможностью работы без затрат электроэнергии.

• Трубчатый — устройство, состоящее из металлических трубок диаметром до 10 мм, скомпонованное в цилиндрический воздуховод. По принципу работы аналогично пластинчатому рекуператору. Нагретый отработанный воздух проходит по трубкам, отдавая часть тепловой энергии, а холодный воздух, перемещаясь в пространстве между трубками, забирает часть тепла. За счёт простой конструкции рекуператор имеет высокую надёжность и занимает мало места.

• Рециркуляционный водяной — устройство с промежуточным теплообменником в виде жидкости. Обычно, используется дистиллированная вода или антифриз. В отличие от остальных типов циркуляционный рекуператор имеет более сложную конструкцию. Жидкость циркулирует по каналам между вытяжным и приточным каналом за счёт нагнетающего насоса. КПД рекуператора — до 65%.

В общественных помещениях большой площади применяются крышные рекуператоры воздушного потока, которые устанавливаются в существующую систему вентиляции. КПД крышного рекуператора не превышает 65–68%, но из-за малых габаритов и высокой надёжности устройство идеально для использования в загромождённых помещениях. Для работы в условиях жилого дома и квартиры не подходит.

Рекуператор для частного дома: виды и характеристики

Приточно-вытяжные рекуператоры могут иметь различные конструктивные особенности. Подобрать подходящий вариант поможет продавец-консультант в любом специализированном магазине теплотехнических устройств.

Рекуператор для дома

Существуют такие типы оборудования:

• пластинчатый;
• роторный;
• крышный;
• рециркуляционный водяной.

Все они предназначены для создания благоприятного климата в помещении, будь то квартира, большой особняк или загородный дом.

Пластинчатый

Является самым распространенным типом ввиду хорошей производительности, простоты эксплуатации и невысокой цены. Рекуператор данного вида представляет собой зафиксированные металлические пластины, обладающие большой удельной теплоемкостью и относительно малым весом. Пластины собраны в своеобразные кассеты, чем слегка напоминают пчелиный улей. Атмосферный воздух проходит через короб аппарата с кассетами и затем нагревается или охлаждается, в зависимости от зимнего или летнего времени года. Образующийся во время работы конденсат отводится через специально имеющийся дренажный отвод или канал.

Устройство приточно-вытяжной установки пластинчатого рекуператора

Наряду с перечисленными достоинствами, система обладает определенным недостатком: образованием в коробе наледи, что особенно проявляется в осенне-зимний период.

Роторный

Рекуператор подобного типа осуществляет приток и отток воздушной струи за счет лопастей. Теплоэнергетическая система насчитывает от одного до двух приводных роторов, в зависимости от модели. Внешне установка похожа на цилиндрическую бочку с  барабаном. По мере откачки воздуха из помещения и нагревания цилиндрического короба, происходит забор атмосферной массы.

Преимущества данного аппарата:

• улучшенная эффективность;
• повышенный КПД;
• отсутствие конденсата, а, следовательно, и отводящих желобов;
• отсутствие наледи;

Роторный рекуператор

• не осушает воздух, что не требует дополнительного увлажнения;
• регулировка количества подачи и забора воздуха за счет скорости вращения лопастей.

Вместе с тем существуют и минусы:

• увеличенное потребление электроэнергии;
• вращающиеся элементы изнашиваются быстрее, чем неподвижные;
• необходимость дополнительной вытяжки для предотвращения возможного смешивания входящих и отходящих воздушных масс.

Рекуператоро размещается в блоке приточно-вытяжной вентиляции

Крышный

Данный рекуператор перерабатывает большие массы воздуха. Целесообразность его использования можно объяснить большим особняком, другим жилым или нежилым помещением. Принцип работы во многом схож с пластинчатым агрегатом, однако последний отличается от крышного меньшими размерами. Простота монтажа аппарата, невысокая стоимость обслуживания и эксплуатации сделали его незаменимым в вентиляционных устройствах магазинов, ремонтных мастерских, производственных площадей. Установка же подобного рекуператора на крыше, вообще исключает проникновение каких-либо звуков и шума в помещение.

Гликолевый рекуператор

Гликолевый (или рециркуляционный) регенеративный аппарат сочетает в себе качества пластинчатого и роторного теплотехнических устройств. Его основное отличие от предыдущих заключается в использовании промежуточного теплоносителя. Последним является водно-гликолевый раствор, состоящий из пропиленгликоля или этилена, разбавленного дистиллированной водой. Смесь обладает высокой теплоемкостью, позволяющей утилизировать большое количество тепла, сохраняет свои рабочие качества при минусовых температурах. В суровых низкотемпературных условиях возможна замена указанного теплоносителя на антифриз. Оборудование позволяет работать одновременно с несколькими вентиляционными каналами, рукавами или вытяжками.

Пластиковый рекуператор

Понятие рекуператора

Дословное толкование этого понятия с латинского языка значит «возвращение к исходному» либо «получение обратно». Рекуперация воздуха подразумевает возвращение энергии (т.е. тепла, температуры), удаляемой с помощью воздушных потоков системой вентиляции. По сути, задача этого аппарата сводится к уравниванию обоих противоположных воздушных потоков.

Устройство рекуператора подобно системе вентилирования помещения. Разница в том, что, в отличие от стандартного вывода спёртого воздуха и накачивания чистого, прибор наполняет жилище подогретыми или охлаждёнными потоками воздуха. К тому же отсутствует необходимость в хладагенте и электроэнергии, как при использовании кондиционера. Нагрев или остывание потоков воздуха осуществляется путём теплообмена первичных и вторичных теплоносителей через перегородки, которые разделяют воздушные массы.

Внешний вид рекуператораИсточник twimg.com

Монтаж рекуператора воздуха

Монтаж пластинчатого рекуператора в систему приточной вентиляции.

В зависимости от вида рекуператоров воздуха отличается и его монтаж. Есть агрегаты, которые могут обеспечивать свежим воздухом сразу несколько помещений, посредством разводки системы вентиляции. Также есть теплообменники, которые обслуживают только одну комнату, они чаще всего используются в квартирах. Более громоздкие и мощные рекуператоры (пластинчатые, роторные) устанавливаются в тандеме с системой вентиляции, которая может быть:

• общеобменной – когда подача воздуха осуществляется в каждое помещение, а вывод общий в одном из помещений;
• приточно-вытяжной – когда подача и вывод осуществляются в каждом помещении отдельно.

Более компактные модели для одного помещения устанавливаются прямо в стене. Для них нужно сделать сквозное отверстие. Учитывая тот факт, что диаметр рекуператора достаточно большой, нужно знать, как сделать такое широкое отверстие:

• отмечаете место, где должно быть отверстие – прикладываете рекуператор и обводите по кругу;
• по периметру в пределах отмеченного круга просверливаете сквозные мелкие отверстия с минимальными отступами;
• затем при помощи перфоратора удаляете перемычки между отверстиями.

После установки рекуператора все щели нужно запенить.