Рекуперация тепла
Рекуперация тепла (на латыни recuperator – снова приобретающий, отвоёвывающий, снова овладевающий), возврат (полностью или частично) теплового потенциала, используемого в том или ином технологическом цикле, для вторичного применения.
Рекуперация тепла, применительно к вентиляции, это процесс теплопередачи, при котором тепловая энергия вытяжного воздуха посредством контакта с теплообменным устройством переходит к свежему приточному воздуху, за счёт чего происходит его нагрев. Теплообменное устройство называется рекуператором, причём, в последнее время, этим термином называют как теплообменник (об их типах ниже), так и более сложное устройство для рекуперации воздушного тепла. Итогом такого процесса является выброс зимой на улицу уже охлаждённого воздуха и подача в помещения уже подогретого.
Совершенствование строительных норм, появление новых строительных материалов, технологий строительства и увеличение потребности в комфорте ужесточает требования к инженерным системам вновь возводимых зданий, в том числе к вентиляционным системам, делают естественной минимизацию энергопотребления для этих систем. Пережитком ушедшего века можно считать механическую вытяжку и естественный приток. Такой метод низкозатратен и на этапе проектирования и строительства позволял экономить на капитальных затратах. По старым строительным нормам воздухообмен в помещениях осуществлялся следующим образом. Вытяжная вентиляция, естественная, за счёт разницы давления, или принудительная, создавала внутри помещений разрежение воздуха и, для его компенсации, через щели и неплотности в окнах и дверях воздух снаружи попадал в комнаты. С началом отопительного сезона поступающий воздух нагревался системой отопления, спроектированной с колоссальным запасом, с учётом такого нагрева. Эксплуатационные затраты на содержание зданий при такой системе отопления и вентиляции, конечно, колоссальны. При этом, воздухообмен в помещениях нормируется весьма условно (советская система здравоохранения совершенно справедливо рекомендовала, по возможности, держать открытыми форточки в жилых помещениях). Развитие строительных технологий привело к появлению оконных и дверных пакетов, закрывающихся герметично. Такие окна и двери стали значительно экономить тепловую энергию, но сделали практически невозможным воздухообмен в помещениях. Вдобавок, в результате применения современных строительных материалов, значительно снижается воздухопроницаемость стен. Находиться в таких помещениях, а, тем более, регулярно проживать в них без системы воздухообмена стало крайне небезопасно для здоровья. Появилась необходимость оборудовать помещения принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. Что, в свою очередь, вновь увеличило нагрузку на систему отопления за счёт регулярного нагрева приточного воздуха. А появившиеся и повсеместно распространившиеся системы кондиционирования получают дополнительную нагрузку в жаркий период, так как происходит обратный процесс – на улицу регулярно выбрасывается уже не нагретый, а охлаждённый воздух помещений. То есть, вновь вернулись к отоплению улицы, к которому теперь добавилось и кондиционирование её в летний период. Стремительно дорожающие для потребителя коммунальные услуги и ухудшающееся здоровье населения поставили перед выбором – на чем экономить? Зачем нагревать в помещениях воздух, если он тут же выбрасывается на улицу? С другой стороны, растущее количество аллергиков и астматиков говорит о том, что герметичные помещения небезопасны. Ответ очевиден – необходимо использовать такую вентиляционную систему, в которой тепло, требуемое для подогрева холодного внешнего воздуха, будет отниматься у использованного вытягиваемого воздуха. И, соответственно, наоборот, в жаркую погоду при кондиционировании. То есть – вентсистему, в которой применяется рекуперация тепла.
Рекуператор воздуха – приспособление, которое осуществляет энергосберегающую функцию, так как позволяет нагревать холодный нагнетаемый воздух, используя тепло отработанного вытяжного. Что, в свою очередь, даёт возможность экономить в отопительно-вентиляционной инженерной системе, так как снижает нагрузку на отопление в части нагрева приточного воздуха. Нагрев же приточного воздуха может составлять до половины всей отопительной мощности при однократном обмене воздуха в помещениях и, конечно, занимать львиную долю отопительной мощности при многократном (3-х, 5-и и 10-и) обмене воздуха. Таким образом, промышленный рекуператор воздуха (на производствах с многократным обменом воздуха) ещё более жизненно необходим, чем рекуператор для частного дома.
Рекуператор воздуха делится на нескольких типов.
Пластинчатый рекуператор воздуха
Вытягиваемый и свежий поступающий воздух двигаются поперёк или противотоком во множестве плоских каналов, образованных пластинками из теплопроводного материала, через который, не смешиваясь, обмениваются теплом. Пластинчатые рекуператоры имеют особенность, связанную с тем, что пластины одновременно контактируют с тёплым и холодным воздухом – в результате такого контакта, при значительной разнице температур, на пластинах будет оседать влага, которая, при понижении температуры, может превратиться в лёд. Поэтому пластинчатый рекуператор воздуха должен оснащаться системой отвода конденсата и системой оттаивания. Пластинчатые рекуператоры имеют достаточно высокий показатель эффективности – от 50% до 75%. Они получили достаточно широкое распространение из-за своей относительной дешевизны.
эффективность 50-65% эффективность 60-75%
Роторный рекуператор воздуха
Ротор рекуператора изготавливается из теплопроводного материала. Вращаясь между потоками вытяжного и приточного воздуха, он осуществляет передачу тепла. Роторный рекуператор воздуха не является изолированной системой, поэтому нужно учитывать, что при наличии запахов или вредных примесей они могут попадать в приточный воздух. Хотя некоторые производители заявляют о том, что производимые ими роторные рекуператоры воздуха не допускают смешивания, на практике порядка 15% вытяжного воздуха попадает в приточный канал. Для бытовых помещений это вполне допустимо, но не подходит, например, для вредных химических производств. Степень рекуперации тепла можно регулировать изменением скорости вращения ротора. Роторные рекуператоры демонстрируют высокий показатель эффективности (70-85%), а также отличаются достаточно высокой ценой. Существуют как в промышленном, так и бытовом исполнении.
эффективность 70-85%
Рекуператор воздуха с промежуточным теплоносителем
Такой рекуператор состоит из двух теплообменников, один из которых располагается в приточном канале вентиляции, а другой в вытяжном. Между ними в замкнутой системе циркулирует антифриз, который в теплообменнике вытяжного канала аккумулирует тепло, а в теплообменнике приточного его отдаёт. Таким образом и происходит рекуперация тепла. Риск передачи запахов и загрязнений в такой системе отсутствует. Теплообмен можно регулировать, изменяя скорость протока антифриза и величину воздушного потока.
Камерный рекуператор воздуха
Основу данного рекуператора воздуха составляет камера, разделённая заслонкой. Заслонка регулирует движение воздушных потоков с таким расчетом, что тёплый вытяжной воздух нагревает стенки камеры, через которые затем пропускается приточный. Благодаря этому в системе осуществляется рекуперация тепла. Такая система не является изолированной и допускает смешение потоков воздуха, но имеет высокий показатель эффективности – порядка 70-80%.
Рекуператор воздуха – тепловые трубы
Такой рекуператор представляет собой замкнутую систему трубопроводов, закачанных хладагентом, который в результате нагревания вытяжным воздухом испаряется, а при контакте с холодным приточным воздухом вновь конденсируется и принимает жидкое агрегатное состояние. Показатель эффективности рекуперации тепла находится в пределах 50-70%.
Рекуператор воздуха, применяемый в системе вентиляции, позволяет добиться значительного снижения нагрузки на отопительную систему. Однако, даже применение рекуператора требует обычно использования дополнительных секций в системе вентиляции. Для подогрева приточного воздуха применяются электрические нагревательные элементы или жидкостные калориферы, а для охлаждения приточного воздуха до заданной температуры – центральные кондиционеры или чиллеры.
ТЭН после рекуператора в режиме «нагрев»
Гликолевый калорифер вместе с рекуператором в режиме «кондиционирование – нагрев»
Применение классических типов рекуператоров воздуха в системах вентиляции даёт возможность вторично использовать от 45% тепла вытяжного воздуха. Однако развитие систем рекуперации не стоит на месте. Способы и эффективность рекуперации тепла вытяжного воздуха для сохранения его внутри обслуживаемых помещений постоянно совершенствуются. Результатом такого развития является, например, система с термодинамической рекуперацией тепла (тепловой насос «воздух – воздух» используется совместно с пластинчатым или роторным рекуператором), которая использует контур теплового преобразователя с прямым расширением, размещаемый в виде фреоновых теплообменников в вытяжном и приточном канале приточно-вытяжной установки после классического пластинчатого (или роторного) рекуператора. Такая система, после теплообмена непосредственно в рекуператоре, позволяет получить с вытяжного воздуха ещё какое-то количество тепла для передачи приточному, доводя общий показатель эффективности до 95-100%. Таким образом удаётся добиться максимально комфортной, то есть – заданной, температуры приточного воздуха почти без расхода энергоресурсов.
Ещё одно неоспоримое преимущество термодинамической или активной рекуперации тепла – исключается потребность в дополнительных секциях нагрева и охлаждения.
Использование теплового насоса «воздух – воздух» в сочетании с рекуператором
Специалистами УКЗТН SunDue разработаны установки, сочетающие в себе устройства приточной и вытяжной вентиляции, рекуператор воздуха и тепловой насос «воздух – воздух» для активной рекуперации. Приточно-вытяжные рекуперативные установки SDAR являются отличным универсальным решением для организации системы вентиляции с рекуперацией тепла в современных зданиях и сооружениях.
Весь модельный ряд приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла по своим характеристикам оптимально подходит для реализации проектов приточно-вытяжных вентиляционных систем любых зданий и помещений бытового, служебного или промышленного назначения за счет использования технологии «активной» рекуперации тепла (встроенная секция охлаждения или нагрева тепловым насосом «воздух – воздух»). Поистине колоссальный эффект энергосбережения демонстрируют промышленные установки SDAR. Причём, чем больше производственные мощности или выше требования к воздухообмену – тем значительнее экономия. Достаточно сказать, что по нормам воздухообмена в ряде промышленных производств (металлургия, химическое производство, кузнечные цеха) и в аспирационных системах требуется 5-10-кратный обмен воздуха ежечасно! Проекты промышленной вентиляции с использованием ПВУSDAR достаточно быстро окупаются.
В бытовых приточно-вытяжных установках SDAR используются ЕС-кулеры, которые, имея увеличенное давление воздуха и перекачиваемый объём, потребляют до четверти меньше электрической энергии по сравнению с идентичными асинхронными электродвигателями.
Промышленная линейка установок для регулирования производительности комплектуется частотными преобразователями.
Также опционально модели можно дооснастить инверторами и дополнительными теплообменниками, идеально приспособив установку к требованиям конкретного проекта.
Проектирование же системы вентиляции с установкой SDAR позволяет предложить пользователю совершенную вентиляционную систему.
Однако, опыт рекуперации тепла не заканчивается на системах вентиляции. Применение теплонасосных систем позволяет осуществлять рекуперацию тепла в технологических процессах.
Так, в частности, специалистами компании Тепло-Heat совместно с инженерами УКЗТН SunDue в прошлом году была разработана и предложена система водоподготовки для рыбозавода, расположенного у ГРЭС. Проблема заключалась в том, что для разведения мальков и содержания молоди рыбозаводу требовалось ежечасно менять в двух бассейнах 200 кубических метров воды, которая поступала с ГРЭС с температурой 10 градусов по Цельсию, а требовала нагрева и поддержания 16-18 градусов по Цельсию. Была предложена схема использования теплонасосной установки с выходной мощностью до 1 МВт. В качестве источника тепла была выбрана оборотная вода с ГРЭС и использованная подогретая сбросная вода рыбозавода для рекуперации тепла.
Впрочем, тема утилизации тепла жидких сред для повторного использования заслуживает отдельной статьи.
Достаточно сказать, что применение данной схемы снижает ежегодные эксплуатационные затраты на водоподготовку рыбозавода в 3 раза.
www.teplo-heat.ru
Рекуператор для дома, рекуператор воздуха для частного дома — Стройфора
Рекуператор для дома позволит сократить потребление тепловой энергии. Потери тепла с нагретым воздухом, который вентиляционная система выбрасывает на улицу, заменяя его свежим и холодным, с помощью рекуператора сводятся в доме к минимуму. Эффективное утепление дома, регулируемая герметичность окон и дверей, современное оборудование бойлерной – все это предназначено ради комфорта жильцов, а также и для экономии энергии. Эффективность энергосбережения можно повысить, а расходы на отопление сократить, если решать проблему с помощью рекуперации.
Виды рекуператоров для дома
В рекуператоре нагретый внутренний воздух, прежде чем будет выброшен на улицу, отдает тепло холодному приточному при проходе через теплообменник.
Имеется несколько видов бытовых рекуператоров:
- пластинчатые
- роторные
- водяные рециркуляционные.
Рассмотрим каждый вид рекуператора для дома более подробно.
Пластинчатые рекуператоры для дома
Пластинчатые – самые распространенные, отличаются простотой и надежностью. Имеют все необходимые параметры – компактность, низкие расходы на эксплуатацию, поскольку не потребляют электроэнергии. КПД – приемлемый для тепловых установок, от 45 до 65%.
Названием пластинчатые рекуператоры обязаны своему главному рабочему элементу – кассете в виде куба с установленными в ней параллельными пластинами. Пластины рассекают приточный и выбрасываемый воздух на отдельные потоки, не смешивая. При проходе по отдельным «каналам» между пластинами происходит нужный теплообмен.
Плюсами данной конструкции считают как высокий КПД, так и отсутствие подвижных деталей. Нет трения, и механический выход из строя случается с пластинчатыми рекуператорами крайне редко. Имеются и серьезные минусы: невозможность влагообмена приводит к обмерзанию в холода. Проблема решается периодическим отключением рекуператора или усложнением его конструкции. Одним из решений является установка бейпасного клапана с датчиком температуры, отключающим приточную вентиляцию. Нагретый воздух, периодически идущий наружу без теплообмена, отдает тепло пластинам. Слой наледи тает, конденсат сливается и бейпас возвращает систему в рабочий режим.
Другой способ решения проблемы наледи – дополнительные прослойки к пластинам, для которых использован гигроскопичный материал на целлюлозной основе. Целлюлоза быстро впитывает влагу из выходящего воздуха и выводится в приточные каналы. Конденсат применяется для увлажнения воздуха, поступающего с улицы. Следующее усовершенствование конструкции – установка ТЭНа для подогрева приточного холодного воздуха, имеющего температуру от – 10⁰С и ниже до околонулевой температуры. Конденсат в результате не замерзает. Все эти устройства работают как прямоточные.
Более усовершенствованные модели пластинчатых рекуператоров – с возможностью реверсирования потоков. Работа производится в два такта, выброс использованного воздуха из помещения чередуется с забором свежего воздуха через нагретую кассету.
Роторные рекуператоры для дома
Роторные рекуператоры отличаются большим КПД по сравнению с пластинчатыми – до 87%, и применяются и для жилых и для производственных помещений. Для работы требуется постоянный источник электропитания. Основной элемент – цилиндр с непрерывно вращающимся ротором.
Приточный и вытяжной воздух проходит по каналам, в которых одновременно осуществляется и тепло-, и влагообмен. Плюсом роторных установок считают возможность плавного регулирования теплоотдачи при изменении скорости вращения. Минус – эти установки сложнее пластинчатых, уступают им в надежности, требуют обслуживания и электроэнергии.
Водяные рециркуляционные рекуператоры для дома
Водяные рециркуляционные рекуператоры так же эффективны, как пластинчатые, но намного сложнее по конструкции. Элементы возможно расположить в разных местах. Теплоносителем служит не сам воздух, а вода или антифриз, циркуляция принудительная и требует постоянного источника электроэнергии. Работу системы можно сравнить с калорифером – нагретый воздух отдает тепло воде или жидкости-антифризу, а теплоноситель нагревает воздух, идущий с улицы. Жидкостно-воздушных теплообменника требуется два – одни на вытяжку, другой на всасывающий канал. КПД не выше, чем у пластинчатых, единственное преимущество – возможность раздельной установки, что важно для мощных агрегатов, устанавливаемых в производственных цехах. Для небольших домов рециркуляционные рекуператоры неэкономичны.
Точно рассчитать производительность рекуператора при установке в вентиляционную систему сложно. Исходными данными будут технические условия системы – длина и сечение вентканалов, наличие глушителей, количество вентилятор и скорости потоков воздуха, нормы кратности воздухообмена и т. далее. Инженерные расчеты может выполнить только профессионал. Но ориентироваться для выбора рекуператора можно, исходя из санитарных норм воздухообмена – не менее 30 м3 воздуха на одного человека в час, и подсчитать необходимую производительность установки, умножив число постоянно проживающих в доме жильцов на это значение. Собственную электрическую мощность ( в пределах от 20 до 85 Вт) рекуператора определяет количество и энергопотребление канальных вентиляторов. ТЭНы, устанавливаемые на электроподогрев приточного воздуха, могут иметь мощность в пределах от 800 до 2000 Вт.
Выбор и установка рекуператора в доме
При выборе рекуператора нужно определиться со способом монтажа. Установка может быть встроена в наружную стену, вытяжным колпаком наружу, с расположением блока управления внутри помещения.
При внутренней установке агрегат навешивают на стену внутри помещения, снаружи устанавливается решетка.
Обычно предпочтение отдают наружной установке, если это возможно. Рекуператор, имеющий канальное устройство, размещают на балконе, или навешивают на фасад дома.
Важный критерий для выбора – число вентиляторов. Бюджетная система имеет одну вентиляционную установку, и на приточный канал, и на вытяжной. Производительность данных систем не может быть высокой. Рекуператоры с двумя вентиляторами, установленными и на вытяжку, и на приток, мощнее, и позволяют обеспечить воздухообмен с большими параметрами.
Электронагреватель, встроенный в систему, гарантирует стабильную работу установки при низких температурах наружного воздуха, предотвращая замерзание конденсата в каналах кассеты.
Наличие средства климат-контроля позволит регулировать температуру подогрева приточного воздуха.
Для комфортного микроклимата в доме нужна влажность в пределах 45-55%. В процессе воздухообмена с рекуперацией влажность приточного воздуха оказывается недостаточной. Функция регулирования влажности существенна для выбора.
Встроенные фильтры для очистки всасываемого воздуха улучшают микроклимат в доме. Городской воздух, как правило, без очистки в помещения не подают.
Обязательно следует обращать внимание на диапазон рабочих температур установки. Для моделей бытовых рекуператоров этот параметр варьируется значительно и по максимуму составляет от – 45⁰С до + 50⁰С. Для выбора рекуператора нужно учесть и требуемую производительность, и возможность корректной работы системы для данного климата.
Производители рекуператоров предоставляют всю информацию о технических характеристиках, важных для потребителя – объемы притока и вытяжки в час, рекомендуемую площадь обслуживания для установки, уровень шума, потребляемую мощность и т.п.
Отзывы о работе рекуператоров в массе положительные. Экономия на отоплении жилья зимой и кондиционировании в жару имеется. Качество воздуха в доме и решение проблемы избыточной влажности также удовлетворительны. Некоторые владельцы домов отмечают шум при работе системы, при внутренней установке рекуператора.
stroyfora.ru
Крышный рекуператор.
Крышные рекуператоры – вид рекуператоров, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции, устанавливаемые на крыше ослуживаемого здания. В основном используются в однообъемных помещениях. Таких как торговые центры, цеха предприятий, ангары и другие помещения. Так же использование крышных рекуператоров позволяет экономить подпотолочное пространство засчет вынесения теплообменников на улицу. Крышные рекуператоры могут оснащаться нагевательными секциями. Данный вид рекуператоров широко распространен в Европе.
Преимущества крышных рекуператоров
1 Пластинчатые теплообменники обладают эффективностью 55-68%.
2 Размещается на кровле здания, а благодоря специальной системе крепления нагрузка на кровельную конструкцию минимальна.
3 Низкие инвестиционные затраты и эксплуатационные расходы с гарантированной возвратностью.
Рекуператор воздуха для квартиры
Рекуператор воздуха для квартиры – это очень полезное, а иногда просто необходимое устройство. На него возлагаются важные функции энергосбережения. Его суть заключается в обмене теплом между вытяжным и приточным воздухом. Таким образом достигается значительное уменьшение затрат на обогрев помещения.
Построив систему приточно-вытяжной вентиляции, каждый человек рано или поздно задумается над тем, как можно и можно ли вообще сократить количество того тепла, которое покидает помещение посредством вытяжного воздуха. В то же время воздух, который приходит с улицы очень холодный и требует дополнительных затрат энергии отопительного оборудования для своего прогрева. Именно такое классическое устройство приточно-вытяжной вентиляции и влияет на значительную потерю тепла из квартиры.
Что же тогда стоит сделать, чтобы этого больше не происходило? Логичным является решение о подогреве приточного воздуха вытяжным. Вот эти функции и выполняет рекуператор и для других помещений. А название свое устройство получило по названию процесса обмена теплом между воздушными потоками – рекуперация (утилизация тепла). Существует несколько основных типов рекуператоров воздуха. Для каждого из них характерно свое устройство и принцип действия.
Рекуператор воздуха для дома
В наши дни люди проводят слишком много времени в помещениях. Чтобы не страдало здоровье и поддерживался нормальный воздухообмен в доме, человеку необходим кислород, который содержится только в свежем воздухе с улицы. Все чаще потребители устанавливают системы приточно-вытяжного вентилирования, которые осуществляют постоянный обмен воздуха путем притока воздуха и вывода отработанных потоков наружу.
Чтобы уменьшить разницу температур и поддерживать в помещении дома комфортную атмосферу, выбирают специальное устройство с теплообменником – рекуператор. Рекуператор для дома представляет собой особую энергосберегающую вентиляцию, которую применяют в качестве альтернативы или дополнения к кондиционеру.
Особенности и преимущества рекуператора
Компактные габариты экономят полезную площадь, а простота и легкость монтажа позволяют установить систему в считанные часы.
Системе практически не требуется сервисное обслуживание, она проста в управлении.
При монтаже рекуператора заметно повышается экономия электроэнергии, при этом происходит сохранение естественного состава воздуха.
Есть возможность перевода системы в ночной режим, который характеризуется пониженным уровнем шума.
studfiles.net
Рекуператоры воздуха для жилых и промышленных помещений
Поддерживать оптимальную температуру в помещении можно при помощи не только кондиционера, но и такого устройства, как рекуператор воздуха. Каковы его плюсы и минусы, основные принципы работы, в каких случаях необходимо использовать рекуператор, а в каких – нежелательно?
Название «рекуператор» происходит от латинского глагола «возвращать». Непрерывный теплообмен между двумя потоками воздуха — входящего в помещение (приточного) и выходящего из него (вытяжного) — это и есть главный принцип работы рекуператора.
Там, где естественной вентиляции (например, открытого окна) для проветривания недостаточно, рекуператор воздуха создает принудительную вентиляцию, обеспечивая приток в помещение свежего воздуха и удаляя «отработанный». Тип рекуператора — роторный или пластинчатый — определяет его размеры и позиционирование: как правило, рекуператор устанавливают в верхней части стены, но есть возможность и напольного размещения.
В теплое время года воздух, входящий с улицы через рекуператор, охлаждается, а в холодное, наоборот — согревается за счет разницы температур внутри и снаружи помещения. Это позволяет экономить от 30 до 70 процентов тепла.
Однако полноценной заменой кондиционеру рекуператор все же не станет. Установка рекуператора в доме или квартире является спорным — и, в большинстве случаев, скорее вынужденным — решением. Во-первых, создает проблемы высокий уровень шума при работе рекуператора: его можно отчасти снизить, но полностью устранить не удастся. Во-вторых, хотя рекуператор и будет охлаждать или согревать входящий воздух в зависимости от сезона, объема помещения и собственной мощности, его нельзя точно настроить на поддержание желаемой температуры — в отличие от кондиционера.
Поэтому рекуператор воздуха обычно используют для принудительной вентиляции офисных, торговых или производственных помещений, кафе и складов, а в квартире или доме он может найти применение в качестве вытяжки на кухне, в санузле или в подвале, где необходимо удалить из помещения лишнюю влажность (способность рекуператора «подсушивать» воздух в данном случае оказывается очень полезной).
Установка рекуператора предполагает также особое устройство вентиляционного канала; его длина, сечение и другие характеристики должны быть тщательно рассчитаны, иначе «ароматы» санузла могут попасть в кухню, а запах сигаретного дыма проявится в спальне. Поэтому без грамотного проектировщика при монтаже рекуператора не обойтись.
dekormyhome.ru