для чего нужны рекуператоры тепла системы вентиляции

Особенности организации приточно-вытяжной вентиляции на основе рекуператора

В рамках проекта «ДОМ ЗА ГОД» с FORUMHOUSE мы решили ответить на вопросы пользователей портала, касающиеся выбора и установки рекуператоров.

Одна из таких установок будет введена в эксплуатацию на нашей строительной площадке, что и определило тематику настоящей статьи. Вопросы, касающиеся разновидностей вентиляционных систем и критериев, по которым следует выбирать рекуператоры, разберем с помощью производителей – инженеров компании TURKOV.

Итак, почему выбрана приточно-вытяжная система? Для полного понимания вопроса рассмотрим разновидности современных приточно-вытяжных систем.

Естественная вентиляция

Вентиляция естественного побуждения – система, в комплект которой входят настенные и оконные приточные клапаны (обеспечивающие доступ свежего воздуха в помещение), а также система вытяжных воздуховодов (удаляющих отработанный воздух из туалетов, ванных комнат и кухонь). Возможность воздухообмена при наличии естественной вентиляции обеспечивается разницей температур внутри и снаружи помещения.

Преимущества подобной системы состоят в ее простоте и дешевизне, к недостаткам можно отнести низкую эффективность и недостаточное качество воздухообмена. Также к минусам относится большая нагрузка на систему отопления и сезонная нестабильность. Например, летом, когда температура внутреннего и наружного воздуха выравнивается, воздухообмен в помещении практически прекращается. Зимой, наоборот, система работает эффективнее, но это требует дополнительных расходов на нагрев воздуха, поступающего с улицы.

Комбинированная система

Комбинированная вентиляция – система с принудительной вытяжкой и естественным притоком воздуха. Ее недостатки:

Преимущества комбинированной системы состоят в ее относительно небольшой стоимости и в отсутствии сезонных проблем с тягой в вытяжном канале. Тем не менее, по уровню воздухообмена и по функционалу комбинированная система сильно не дотягивает до полноценной приточно-вытяжной вентиляции.

Классическая принудительная система

Классическая принудительная вентиляция обеспечивает циркуляцию воздушных потоков в заданных режимах и объемах. Данная система оснащается приточными и вытяжными воздуховодами, а также специализированным вентиляционным оборудованием, способным круглый год поддерживать стабильный воздухообмен в помещении. У таких систем есть один большой минус: они очень энергозатратны при использовании в зимний период. Объясняется это тем, что холодный воздушный поток с улицы необходимо постоянно нагревать до комфортной комнатной температуры.

Принудительная система с рекуператором

Принудительная вентиляция с рекуператором является самой совершенной системой, способной обеспечивать циркуляцию воздушных потоков в заданных режимах и объёмах. Ее эксплуатация связана с минимальными энергозатратами. Ведь поток с улицы вначале подогревается рекуператором (за счет тепла, которое содержится в вытяжном воздухе), а затем происходит дополнительный догрев воздуха до комфортной для человека температуры. Во многих развитых странах подобное техническое решение уже стало строительным стандартом, закрепленным на законодательном уровне.

Учитывая растущие требования к комфорту жилых помещений, любой новый дом целесообразно оснащать не просто стандартными вентиляционными каналами, а многофункциональной и экономичной системой принудительной вентиляции. Система на основе рекуператора обеспечивает приток чистого воздуха с комфортной температурой и одновременно удаляет отработанные воздушные массы за пределы помещения. Одновременно от вытяжного потока производится отбор и передача тепла (а иногда и влаги) приточному потоку.

Почему сделали выбор в пользу энтальпийного рекуператора

Во-первых, в отличие от классической вентиляции, рекуператор позволяет значительно экономить на эксплуатации оборудования. Во-вторых, стоимость рекуператора совсем ненамного превышает стоимость классического вентиляционного оборудования. В-третьих, во время работы рекуператора 80% тепла вытяжного воздуха возвращается обратно приточному, что значительно сокращает затраты на его обогрев.

В жаркие летние дни теплообмен происходит в обратном направлении, что позволяет экономить еще и на кондиционировании. Одновременно с передачей тепла в теплообменнике происходит передача влаги из вытяжного воздуха приточному. В физике есть такое понятие, как «точка росы». Это момент, когда относительная влажность воздуха достигает 100% и влага переходит из газового состояния в жидкое (конденсат). Конденсат проявляется на поверхности рекуператора, и чем ниже температура на улице, тем больше вероятность образования конденсата на рекуператоре. Так как энтальпийный рекуператор позволяет передавать влагу из вытяжного воздуха приточному, то «точка росы» смещается в зону очень низких температур. Рекуператор позволяет поддерживать более высокую относительную влажность приточного воздуха (в сравнении с классической вентиляцией), а также значительно повышает морозоустойчивость и убирает необходимость в отводе конденсата.

Наличие вышеперечисленных функций полностью объясняет выбор подобной приточно-вытяжной установки.

Представляем функциональную схему установки.

Где:
• М1 и М2 – приточный и вытяжной вентиляторы;
• D (1, 2, 3) – датчики температуры;
• К (1, 2, 3) – теплообменники;
• F (1, 2) – воздушные фильтры.

По каким параметрам следует выбирать рекуператор

Третье: одна из частых ошибок при выборе рекуператора состоит в том, что покупатель не учитывает свободный напор вентиляторов. Он видит только волшебную цифру – 500 м³ и цену – 50 тыс. руб., а о том, что вентилятор имеет напор – 0 Па при 500 м³ покупатель узнает только после окончания ремонта дома, то есть во время эксплуатации уже установленного оборудования.

Четвертый критерий выбора заключается в наличии автоматики и в возможности подключения к ней опциональных компонентов. Автоматика позволяет значительно снизить эксплуатационные издержки и добиться максимального комфорта при работе оборудования.

Что касается производительности: основным расчетным параметром является объем воздуха, который должен поступать в помещение в течение одного часа. В соответствии с санитарными нормативами этот объем должен быть равен 60 м³ на одного взрослого человека или один крат в час от общей кубатуры обслуживаемых помещений (гостиная, кухня, спальни). При выборе рекуператора нужно смотреть не только на производительность установки, но и на напор вентиляторов, которые прокачивают вашу вентиляционную сеть по дому.

Рассчитывая и выбирая установку, для получения более точной информации, придется читать профильную литературу и форумы, обзванивать производителей и поставщиков оборудования (тема очень обширная). Всегда лучше обратится к специалистам. А тем людям, которых этот совет не останавливает, все равно рекомендуется подтвердить правильность выбора у производителя или дистрибьютора оборудования.

Тем не менее, есть несколько рекомендаций, которые помогут застройщику выбрать модель рекуператора, опираясь на свои собственные представления о комфорте и практичности.

Выбор рекуператора по типу конструкции

Нельзя сказать, что какой-то рекуператор хуже или лучше, у каждого типа рекуператоров есть свои сильные стороны и сферы применения. КПД роторного и пластинчатого рекуператора абсолютно одинаков, так как КПД зависит от двух параметров: от площади теплообменной поверхности рекуператора и от направления воздушного потока в рекуператоре.

Представляем схему работы роторного рекуператора.

Пластинчатые рекуператоры, в отличие от роторных устройств, не столь массивны, но при этом просты в установке и надежны в эксплуатации. Среди пластинчатых рекуператоров особого внимания заслуживает оборудование мембранного типа. Специальная полимерная мембрана, встроенная в рекуператор, возвращает влагу из вытяжного воздуха в приточный. Одновременно она препятствует образованию конденсата, а также формированию наледи внутри устройства (во время его эксплуатации при низких температурах).

На базе пластинчатых рекуператоров можно построить многоступенчатую рекуперацию, которая позволяет избежать прямого контакта самого холодного воздушного потока (поступающего с улицы) с самым теплым (поступающим из дома). А в связке с энтальпийным рекуператором такая технология позволяет уйти от обмерзания рекуператора. Плавное понижение температуры вытяжного воздуха и плавное повышение температуры приточного воздуха внутри рекуператора делают устройство стойким даже к температурам крайнего севера. Как показывает практика, подобное оборудование успешно работает в самых суровых климатических условиях, например, Якутске.

В пластинчатых теплообменниках используется разный материал. Пластиковые и металлические теплообменники – обмерзают. В мембранных теплообменниках используется тонкая пленка, которая пропускает только влагу. Теплообменников в такой установке сразу два либо три – в зависимости от модели.

КПД является одной из основных характеристик рекуператора, и на его величину, перед покупкой установки, следует обращать особое внимание.

Рекомендации по наличию дополнительного функционала

Важно выбрать для своего дома рекуператор, обладающий чувствительной и надежной автоматикой. Ведь нет ничего хуже, чем оборудование, которое постоянно задействовано в работе и с завидной регулярностью требует к себе внимания. Современная автоматика рекуператоров открывает перед пользователями дополнительные возможности:

А конструктивные особенности позволяют оснастить устройство дополнительными опциями и системами:

Сюда же можно отнести систему улучшенной фильтрации.

При выборе оборудования нужно рассматривать приточно-вытяжную установку, как климатический комплекс, который будет поддерживать расход воздуха, а также температуру и влажность (при необходимости) в заданном режиме. Установка дополнительных нагревателей, охладителей, VAV клапанов, увлажнителей или осушителей уже сегодня становится жизненной необходимостью.

Если сам рекуператор не может поддерживать нужную температуру приточного воздуха, то устройство следует дооснастить нагревателем соответствующей мощности. В среднем, если расчетная температура в канале не опускается ниже +14. +15°С, то нагреватель можно не устанавливать. Мое же мнение, таково: лучше не включать нагреватель, если он не нужен, чем, когда нужен – нечего будет включать.

Вышеперечисленные системы и устройства позволяют свести к минимуму участие человека в управлении системой и улучшить качество микроклимата в доме. Современная климатическая система способна постоянно контролировать работоспособность всех узлов опционального оборудования и при необходимости предупреждать пользователя о проблемах в работе системы и об изменении микроклимата в помещении. При использовании VAV системы значительно снижаются расходы на эксплуатацию установки путем временного и/или частичного отключения отдельных помещений от вентиляционной системы.

В настоящее время существуют модели рекуператоров, которые способны подключаться к индивидуальным системам «Умный дом», используя протоколы ModBus или KNX. Подобные устройства идеально подойдут для ценителей продвинутого и современного функционала.

Дополнительные критерии выбора

Выбирая рекуператор, важно обратить внимание на уровень шума, который он создает в процессе эксплуатации. Этот показатель зависит от материала, из которого изготовлен корпус устройства, от толщины корпуса, от мощности вентиляторов и от других параметров.

По типу установки рекуператоры бывают подвесными (монтируются на потолок) и напольными (устанавливаются на ровную горизонтальную поверхность или вешаются на стену). Выходы под вентканалы могут быть как с двух сторон («сквозная» компоновка) так и с одной стороны («вертикальная» компоновка). Какой рекуператор нужен именно вам – это зависит от конкретных параметров вашей вентиляционной системы и от того, где именно будет монтироваться приточно-вытяжное оборудование.

Рекомендации по установке рекуператора

Рекомендации по установке в основном касаются помещений, в которых следует устанавливать рекуператор. В первую очередь для установки используют котельные (если речь идет о частных домовладениях). Также рекуператоры монтируют в подвалах, на чердаках и в других технических помещениях.

Если это не расходится с требованиями технической документации, то установка может быть смонтирована в любом неотапливаемом помещении, при этом разводку вентиляционных каналов, по возможности, следует монтировать в комнатах, имеющих отопление.

Учитывая шум, который оборудование может производить во время работы, лучше всего размещать его подальше от спален и от других жилых комнат.

Что касается размещения рекуператора в квартире: лучшим местом для него будет балкон или какое-либо техническое помещение.

При отсутствии такой возможности под установку рекуператора можно отвести свободное пространство гардеробной.

Как бы там ни было, расположение установки во многом зависит от особенностей планировки квартиры или дома, от компоновки и расположения вентиляционной сети и от габаритов устройства.

Особое внимание рекомендуется уделять такому элементу, как ригель. Уже существующие ригеля могут стать большой проблемой при прокладке вентиляционной сети. Обойти данный элемент можно только через техническое помещение или встроенный шкаф, что получается далеко не всегда. Поэтому о проекте вентиляции следует задуматься еще при проектировании дома, заранее предусмотрев в ригеле наличие проходных окон. Эта же рекомендация касается узлов прохода через кровлю.

Какие помещения подключать к рекуператору

Если в вентиляционную систему встроен рекуператор, то вытяжными каналами рекомендуется оснащать помещения общего пользования (коридоры, прихожие и т. д.), а также технические помещения. При этом подачу свежего воздуха следует осуществлять в жилые комнаты: спальни, кабинеты, залы и т. д.

Вентилировать требуется все помещения, относящееся к жилым. Коридоры, прихожие и технические помещения вентилируются косвенно или небольшими порциями.

Что касается кухонь и ванных комнат: эти помещения следует комплектовать отдельными вытяжками, которые утилизируют отработанный воздух в общедомовые вентиляционные каналы (в квартирах) или наружу (в частных домах).

Тем не менее, бывают ситуации, при которых подключение ванных комнат к вентиляционной системе с рекуператором допускается (обращаем внимание, что речь идет именно о комнатах, а не о вытяжках, расположенных в этих комнатах). Но из-за холодного российского климата при таком подключении требуется соблюсти достаточно много нюансов, что далеко не всегда представляется возможным. В любом случае с вопросом о возможности подобного подключения требуется обращаться к профильным специалистам. Самостоятельно подключать ванные комнаты к рекуператору настоятельно не рекомендуется.

Напоследок – практическая рекомендация, касающаяся обустройства воздуховодов.

Забор воздуха следует делать с той стороны, откуда ветра меньше дуют (так пыли меньше попадать будет).

Работы по установке и обслуживанию рекуператора следует производить в соответствии с требованиями производителя. К выполнению монтажных работ целесообразно привлекать специалистов, ознакомленных со всеми нюансами эксплуатации подобного оборудования.

Источник

Вентиляция с рекуперацией тепла, или Как не отапливать улицу?

Домашний микроклимат обычно поддерживают при помощи кондиционеров и калориферов, но это не самый экономичный вариант. У него есть альтернатива, еще недостаточно распространенная в нашей стране, хотя и пользующаяся спросом по всему миру

Речь идет о приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла. «Рекуперация» — слово латинского происхождения, означающее «возвращение затраченного». Рекуператор тепла в приточно-вытяжной установке частично возвращает тепловую энергию вытяжного потока, передавая ее приточному воздуху. Тепло возвращается в дом, а не выбрасывается на улицу. Для чего это нужно?

Во-первых, устройство позволяет с комфортом вентилировать помещение, уменьшая разницу температур между вытяжным и приточными потоками. Это особенно важно зимой, когда холодный воздух, поступающий в дом прямо с улицы, может стать причиной простудных заболеваний. При использовании рекуператора в помещение поступает свежий воздух, имеющий среднюю температуру между комнатной и наружной, в результате происходит более безопасное для здоровья проветривание.

Во-вторых, в отличие от других подобных устройств рекуператор осуществляет комфортное проветривание весьма экономным способом. На подогрев или охлаждение воздуха кондиционером и конвектором расходуется электроэнергия. Однако после того, как воздух в помещении прогревается или охлаждается до нужной температуры, его просто выводят во внешнюю среду по вытяжному каналу. Тепловая энергия воздуха вместе с денежными средствами, затраченными на ее производство, буквально выбрасывается на ветер. В рекуператоре, который сам по себе потребляет минимальное количество энергии, прогрев или охлаждение приточного воздуха происходит путем естественного теплообмена, а не с помощью электроэнергии.

Рекуператор возвращает тепло вытяжного потока в поступающий свежий воздух. В основу работы положен принцип: не нужно отапливать улицу!

Рекуператоры могут быть автономным устройством или представлять собой специальный модуль обычной приточно-вытяжной установки. Распространены в основном два типа конструкции рекуператоров: пластинчатые и роторные.

В пластинчатых воздушные потоки между собой не контактируют и не смешиваются, тепло передается через теплообменную кассету, состоящую из набора тонких пластин большой площади, разделяющих теплый и холодный воздух. Традиционно пластины делают из алюминиевой фольги или из пластика. Алюминиевые дешевле, но применение пластика немного повышает КПД устройства.

У этой изящной конструкции есть важный недостаток: из-за разницы температур приточного и вытяжного воздуха на теплообменных пластинах образуется конденсат, который в зимнее время замерзает и превращается в наледь. Для борьбы с наледью применяют разные средства. В стандартном варианте используют автоматику: срабатывает датчик обледенения, после чего приточный воздух идет в обход теплообменника. Нагревается этот обводной поток уже без рекуперации тепла с помощью встроенного калорифера. Одновременно вытяжной теплый воздух проходит через теплообменник и размораживает кассету. Эта фаза длится от 5 до 25 мин. в час. Экономии энергии все это время не происходит, устройство работает как обычный приточный вентилятор с затратой энергии на подогрев воздуха. Средняя мощность калорифера, применяемого в системе вентиляции, составляет от 1 до 5 кВт. Кроме того, вся конструкция усложняется за счет дренажной ванны и дренажного трубопровода, предназначенных исключительно для отвода и сбора конденсата. Иногда используют предварительный подогрев приточного воздуха во избежание наледи, но в этом случае расходуется дополнительная энергия, и КПД рекуператора все равно снижается. Если номинальная эффективность алюминиевого теплообменника составляет около 65%, то рекуператор с таким теплообменником способен сэкономить в итоге только 45% энергии.

Другой вариант решения проблемы конденсата — использование кассет из гигроскопической целлюлозы, стенки которых впитывают влагу из вытяжного потока и передают ее на сторону приточного, увлажняя его. В данном случае рекуперируется не только тепловая энергия, но и влага из воздуха. Поступающий в помещение свежий воздух максимально приближен к домашнему по температуре и влажности. Это наиболее комфортный вариант поддержания микроклимата. Отсутствие фазы, когда подогрев приточного воздуха осуществляется при помощи калорифера, позволяет значительно повысить эффективность утилизации тепла (до 60–70%).

У рекуператоров с двойным пластинчатым теплообменником из гигроскопической бумаги КПД достигает 90%. В этих устройствах тепло передается ступенчато через промежуточную зону, благодаря чему образование наледи исключено. Но кассеты из целлюлозы нельзя применять в помещениях с повышенной влажностью, например в ванных комнатах или бассейнах.

Рекуператоры – перспективное оборудование, пока еще недооцененное нашими потребителями в связи с его ценой. В европейских странах такие устройства активно используются, поскольку позволяют сэкономить значительную часть энергии, затрачиваемой на воздухоподготовку. Пластинчатый рекуператор экономит 50–80% энергии, роторный – 70–90% в зависимости от разности температур вытяжного и приточного воздуха. Один из факторов, который влияет на эффективность утилизации тепла, – это тип помещения. Установка вентиляции с рекуператором тепла, где в качестве «нагревателя» служит вытяжной воздух температурой 25–30°С, принесет существенную экономию.

В пластинчатых рекуператорах воздушные потоки изолированы, а в роторных — частично смешиваются

Главный элемент роторного рекуператора, как легко догадаться, вмонтированный в корпус устройства ротор. Он представляет собой вращающийся цилиндр, заполненный по всему объему слоями профилированного металла, алюминия или стали. Во время работы барабан ротора перемещается по кругу между приточным и вытяжным трактами. Пластины последовательно нагреваются вытяжным и охлаждаются приточным воздухом.

Эффективность происходящего теплообмена зависит от скорости вращения ротора, а ее можно регулировать. Это имеет большое значение для определения реального КПД рекуператора, который совпадает с номинальным КПД теплообменника только в том случае, когда скорость вращения ротора автоматически регулируется в согласии с показаниями датчиков наружной и комнатной температур. В роторном устройстве невозможно исключить частичного смешивания вытяжного и приточного потоков. Фильтры очистки приходится устанавливать как на притоке, так и на вытяжке. Из-за наличия подвижных частей в конструкции необходимо чаще, чем в случае пластинчатых рекуператоров, производить техническое обслуживание. Несмотря на эти недостатки, роторные модели популярны благодаря своей надежности и высокой эффективности возврата тепловой энергии (до 85%).

Монтаж рекуператора производят до отделки интерьера, иначе косметического ремонта не избежать

У потребителей и проектировщиков встречаются два основных предубеждения против приточных установок с рекуперацией тепла. Одно связано с ценой, второе – с пригодностью для наших погодных условий. Сравнивая цены, всегда необходимо учитывать, что окончательная стоимость складывается из цены оборудования и эксплуатационных расходов. Доля затрат на электроэнергию сегодня весьма весомая, а со временем она будет только возрастать. Установки с рекуперацией тепла и без таковой по цене сравнимы, зато в долговременной перспективе рекуператоры приносят ощутимую выгоду.

При оценке полезности использования в доме рекуператора нужно учитывать, что система вентиляции — это лишь одна из статей расхода энергии. Поэтому недостаточно эффективная рекуперация тепла не сильно снижает общие затраты. Может оказаться, что устройство с модулем рекуперации обойдется в два раза дороже обычного, а итоговая экономия составит не более 15%. Однако долговременный эффект покупка рекуператора все равно принесет. Это надежное оборудование, которое проработает много лет, позволяя постоянно экономить на эксплуатационных расходах. При расчетах систем вентиляции исходят из того, что в квартирах их производительность составляет 100–800 м³/ч, в загородных домах — 1000–2000 м³/ч.

‘>

Схема приточно-вытяжной установки Alasca с двумя теплообменными кассетами, что повышает КПД рекуператора до 90%

При выборе рекуператора необходимо знать требуемую производительность установки. Ее рассчитывают исходя из назначения и планировки помещения. Важную роль здесь играет кратность воздухообмена, которая показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа. Для загородного дома кратность обычно составляет от 0,5 до 1. Нормой замены воздуха из расчета на одного человека считается 36 м³/ч. Как правило, специалистам достаточно ознакомиться с планом дома, чтобы сказать, какая модель вам подходит. Установка компактных рекуператоров для одного помещения обойдется в 3000 руб. Для монтажа такой системы потребуется просверлить отверстия диаметром от 75 мм во внешней стене для прокладки воздуховодов. Важнейший в наших климатических условиях параметр, которым нужно интересоваться при выборе оборудования, — нижний предел рабочей температуры. Если устройство не рассчитано на эксплуатацию при температуре ниже –10°С, оно, вероятно, в зимние месяцы останется без дела.

Монтаж установок с рекуперацией тепла

Принципиальных отличий в монтаже обычных «приточек» и приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла нет, однако имеется своя специфика. В простой приточной системе воздух, например, подается снаружи в спальню, а выводится через естественную вытяжку санузла. В системе с рекуперацией будет два канала (приток и вытяжка), и соответственно нужно пробить два отверстия в стенах. Монтаж выйдет дороже, поскольку выполняется больше работ и используется больше воздуховодов, но технически он ничуть не сложнее. Правда, в некоторых моделях необходим дренаж, значит, потребуется предусмотреть еще одну трубу для отвода воды.

Воздуховоды должны быть теплоизолированы, иначе на стенках из-за разницы температур может образовываться конденсат. Рекуператоры не рекомендуется монтировать в спальне, потому что спать при работающем устройстве некомфортно. При установке системы в коттедже существенно помогает наличие фальшпотолков и фальшполов. Есть конструктивные особенности: некоторые модели предусматривают монтаж только в определенном положении (например, не плашмя, а вертикально), другие – универсальны. При выборе места для устройства, требующего дренажа, надо учитывать, что оно должно стоять в теплом помещении, поэтому балкон или лоджия не подходят. Дренаж осуществляется также, как и в обычных сплит-системах: вода отводится по трубе, спрятанной за фальшпотолком и направленной под уклоном к ближайшему стояку.

Источник