Система рекуперации воздуха: разновидности, их основные преимущества и недостатки

Сократить теплопотери поможет система рекуперации воздуха, о которой будет подробно рассказано в данной статье.

Рекуператор воздуха: особенности функционирования

Принцип действия рекуператора чрезвычайно прост: это теплообменник, в котором удаляемый из помещения отработанный воздух отдает свое тепло свежему, поступающему с улицы.

Что примечательно, некоторые разновидности этих устройств являются полностью энергонезависимыми.

Преимущества использования

Установив рекуператор, пользователь одним ударом убивает даже не двух, а трех зайцев:

1. Экономится тепло: система вентиляции — обязательный атрибут любого строения, без которого пребывающие внутри люди не могут чувствовать себя комфортно. За этот комфорт приходится расплачиваться потерями тепла, которое производит система отопления и которое затем попросту улетучивается вместе с отработанным воздухом через вытяжной канал. Эти потери весьма существенны: при кратности воздухообмена 1 объем/час (паропроницаемые стены) их доля в общих теплопотерях составляет 40%, а при кратности в 2 объема/час (в зданиях с пароизоляционной обшивкой стен изнутри) — целых 60%. Так что выигрыш от установки рекуператора получится вполне ощутимый.
2. Входящий воздух подвергается очистке: современные системы рекуперации оснащаются фильтрами, которые не пускают в помещение не только пыль, но и неприятные «химические» запахи. Это особенно актуально для тех, кто живет в промышленных центрах или близ крупных автомагистралей.
3. Происходит увлажнение поступающего снаружи воздуха: холодный зимний воздух в соответствии с естественными законами содержит мало влаги, в результате чего после нагрева его относительная влажность становится крайне низкой. Воздух, как говорят, становится сухим, что негативно сказывается на состоянии и людей (страдают слизистая оболочка дыхательных путей), и деревянной мебели.

Виды рекуператоров

На сегодняшний день применяются рекуператоры следующих конструкций:

Пластинчатый

Это самый обычный пластинчатый теплообменник: несколько пластин собраны в стопку и разделены прокладками так, что между ними образуются каналы с чередующимся направлением.

Воздуховоды подсоединяются по двум смежным сторонам, так что входящий воздух движется, к примеру, через четные зазоры между пластинами, а отходящий — через нечетные.

Потоки воздуха разделяются на множество тонких слоев, чем обеспечивается эффективный теплообмен.

КПД пластинчатого рекуператора составляет примерно 60%.

У данного теплообменника есть ряд преимуществ:

• очень простая конструкция;
• нет взаимного движения между деталями, а значит и износа вследствие трения;
• устройство работает абсолютно бесшумно;
• не требует затрат энергии;
• имеет компактные размеры.

Коаксиальный

Изготавливается так:

1. В трубу большого диаметра помещается множество тонких трубок, объединенных на входе и выходе коллекторами.
2. Через большую трубу пропускается исходящий воздух, через тонкие — входящий (уличный).

Как видно, принцип действия тот же, что у пластинчатого, но коаксиальный можно сделать очень длинным и тем самым увеличить площадь контакта между потоками.

Прочие достоинства такие же, как у пластинчатого.

И коаксиальный, и пластинчатый рекуператоры имеют важный недостаток: при сильном морозе влага в отводимом потоке конденсируется и тут же превращается в лед. Устраняют обледенение двумя способами:

• временно направляют холодный входящий воздух по байпасу в обход рекуператора, давая ему возможность отогреться;
• устанавливают электрообогреватель, который включается автоматически по сигналу датчика давления (оно увеличивается перед рекуператором из-за образования ледяной пробки).

Сегодня некоторые производители предлагают пластинчатые рекуператоры с пластинами-мембранами, которые обладают высокой паропроницаемостью. Благодаря этому свойству, обеспечивается увлажнение поступающего свежего воздуха.

Но при покупке такого рекуператора следует учесть, что при обледенении пропитанная паром мембрана растрескается. Кроме того, поры мембраны довольно быстро забиваются пылью, так что эффект увлажнения, за который берут дополнительные деньги, имеет место лишь в самом начале эксплуатации.

Роторные

В таком рекуператоре также имеется обойма из пластин, только она вращается, так что каждая сторона пластины попеременно оказывается то во входящем потоке, то в исходящем. При этом она сначала нагревается, потом отдает полученное тепло входящему воздуху.

У роторных рекуператоров полно недостатков:

• большие размеры;
• для вращения пластин требуется электричество;
• трущиеся детали со временем изнашиваются;
• устройство издает шум;
• более высокая, по сравнению с пластинчатым рекуператором, стоимость;
• потоки воздуха не изолированы друг от друга, так что на приточке обязательно нужно устанавливать фильтр.

Кроме того, из-за сообщения потоков в помещение частично возвращается пар, что делает воздух в нем менее сухим. КПД таких устройств составляет 80%.

С циркулирующим теплоносителем

Такой рекуператор похож на контур отопления: один радиатор устанавливается в вытяжном канале, второй — в приточном, а между ними циркулирует теплоноситель. Недостатки следующие:

• возможны утечки теплоносителя;
• система усложнена и дорого стоит из-за наличия циркуляционного насоса;
• для работы требуется электроэнергия.

Фреоновый

Здесь также имеется контур с двумя радиаторами, но циркуляционный насос не требуется. Работает рекуператор так: фреон в нижнем радиаторе, расположенном в вытяжном канале, закипает, испаряется и в виде пара поднимается в радиатор, расположенный в приточном канале; здесь он отдает полученное тепло и конденсируется, после чего стекает в жидком виде обратно в нижний радиатор.

Преимущество в сравнении с предыдущим вариантом — в энергонезависимости. Но такой рекуператор может работать только в определенном диапазоне температур. Кроме того, вытяжной канал должен обязательно располагаться ниже приточного.

Установка

Чтобы иметь возможность установить рекуператор, нужно организовать вентиляционную систему следующим образом: свежий воздух с улицы должен поступать в помещение не в нескольких местах, а по одному общему каналу, который затем может разделяться; точно так же и все вытяжные каналы должны быть объединены в один общий.

Приточный и вытяжной канал должны в каком-либо месте прокладываться рядом (кроме рекуператора с циркулирующим теплоносителем).

Для подсоединения воздуховодов на рекуператоре имеются фланцы. Данное устройство имеет достаточно большие размеры, поэтому в частных домах его стараются располагать на чердаке.

Особенности самостоятельного изготовления

Наиболее простым в изготовлении является пластинчатый рекуператор. Делается он так:

1. Из листового материала нарезаются квадратные пластины размером от 30х30 см. Чем более крупными будут пластины, тем более эффективным получится рекуператор. Лучше всего пластины вырезать из меди, пищевого алюминия или оцинкованной стали. Также можно применить фольгу или бумагу, но рекуператор из таких материалов может жужжать.
2. Далее собирают кассету, укладывая пластины одну над другой с размещением между ними по краям двух прокладок. Стороны, на которых лежат прокладки, чередуют: в одном зазоре они лежат слева и справа, в следующем — спереди и сзади. Прокладки можно вырезать из технической пробки, также в этом качестве может использоваться резиновый шнур. Толщина прокладки должна составлять примерно 3 мм. В качестве клея следует использовать герметик на нейтральной основе. Высота кассеты, то есть количество зазоров между пластинами, подбирается так, чтобы воздух (его расход должен быть известен) двигался через рекуператор со скоростью 1 м/с.
3. Изготовив кассету, нужно сделать корпус для нее. Это квадратный в плане ящик, у которого длина стороны равна диагонали пластин, из которых состоит кассета. В дальнейшем ящик будет утепляться, поэтому его сразу можно изготавливать из пенопласта.
4. В противоположных боковых стенках корпуса нужно сделать по два выреза, к которым затем присоединяются фланцы.
5. Кассета укладывается в ящик с поворотом на 45 градусов, то есть при взгляде сверху будет виден ромб, вписанный в квадрат.
6. После этого корпус накрывается крышкой.

К фланцам подсоединяются воздуховоды. При этом нужно учитывать, что движение воздуха в рекуператоре является перекрестным: если приточный воздуховод на одной стороне подсоединен справа, то на противоположной он должен подсоединяться слева.