Вентиляция с рекуперацией: устройство, оценка эффективности, самостоятельное изготовление
Что это за устройство – рекуператор тепла? Как работает энергосберегающая приточно-вытяжная вентиляция – вентиляция с рекуперацией пластинчатыми или роторными агрегатами? Насколько быстро окупится покупка рекуператора? Можно ли изготовить его своими руками? Попробуем ответить на эти вопросы.
Оглавление:
Что это такое
Принцип работы
Говоря несколько упрощенно, перед нами обычный теплообменник. Он отбирает часть тепла у отработанного воздуха, удаляющегося через систему вытяжной вентиляции, и отдает это тепло воздушному потоку в приточном канале. Цель довольно очевидна: вентиляция дома с рекуперацией тепла призвана сократить расходы на отопление жилья.
Уточним: в летнюю жару рекуперация снизит и расходы на кондиционирование воздуха. Теплообменник способен работать в обе стороны: тепло отдается как от вытяжного канала приточному, так и от приточного вытяжному.
Проблемы
Потенциальных проблем, связанных с рекуперацией, не так уж много.
Часть из них обычно решает производитель, часть является головной болью потенциального покупателя.
- Конденсат. При прохождении отработанного воздуха через относительно холодный теплообменник на нем неизбежно будет конденсироваться влага. Хуже того: при температурах существенно ниже нуля оребрение будет обмерзать, катастрофически снижая эффективность работы устройства.
- Энергоэффективность. Практически все вентиляционные установки с рекуперацией тепла энергозависимы. Очевидно, что их покупка будет осмысленной лишь в том случае, если они будут экономить существенно больше энергии, чем тратить.
- Период окупаемости. Если он превышает 10-12 лет – рекуператор становится сомнительным приобретением: за это время, как правило, какие-то части конструкции (как минимум вентиляторы) потребуют замены, что увеличит накладные расходы. Период окупаемости в 20 лет однозначно говорит о том, что покупка бессмысленна.
Варианты исполнения
Как может работать рекуперационная система вентиляции? Перечислим основные схемы с их кратким описанием.
Пластинчатая
Вытяжной и приточный каналы проходят через общий корпус, разделенный перегородкой. Перегородка пронизана пластинами теплообменника – чаще всего алюминиевого, реже – медного.
Справка: медь обладает вдвое большей теплопроводностью, но стоит заметно дороже алюминия.
Тепло переносится между каналами за счет теплопроводности пластин. Очевидно, что в этом случае проблема конденсата встанет в полный рост. Как она решается?
Рекуператор снабжается простеньким датчиком обледенения (как правило, термическим), по сигналу с которого реле открывает клапан – байпас. Холодный воздух с улицы начинает поступать в обход теплообменника; теплый поток в вытяжном канале быстро растапливает лед на поверхности пластин.
Этот класс устройств относится к низшей ценовой категории; розничная стоимость практически линейно зависит от размеров воздуховода. Приведем цены украинского онлайн-магазина “Розетка” на момент написания статьи:
Модель | Размер вентканала | Цена |
Vents ПР 160 | Диаметр 160 мм | 20880 р. |
ПР 400х200 | 400х200 мм | 25060 р. |
ПР 600х300 | 600х300 мм | 47600 р. |
ПР 1000х500 | 1000х500 мм | 98300 р. |
С тепловыми трубками
Устройство рекуператора полностью идентично описанному выше. Разница – лишь в том, что пластины теплообменника не пронизывают перегородку между каналами; они напрессованы на проходящие через перегородку тепловые трубки.
Справка: тепловая трубка – энергонезависимое приспособление для переноса тепла. Фреон испаряется на более теплом конце герметичной медной трубы и конденсируется в более холодном конце; конденсат возвращается по капиллярному фитилю.
Благодаря тепловым трубкам части теплообменника могут быть разнесены на некоторое расстояние.
Роторная
На границе между приточным и вытяжным каналами медленно вращается ротор с пластинчатым оребрением. Нагретые в одном из каналов пластины отдают тепло во втором канале.
Что дает роторная рекуперация тепла в системах вентиляции в практическом плане?
Увы, схема имеет и несколько недостатков.
Промежуточный теплоноситель
Для передачи тепла используется классическая система водяного отопления с циркуляционным насосом и конвекторами. Сложность и довольно низкий КПД (обычно не более 50%) оправдывают себя лишь в тех случаях, когда приточный и вытяжной каналы в силу архитектурных особенностей строения разделены значительным расстоянием.
Исследование эффективности
Насколько оправдана рекуперация воздуха? Объясним это на примере небольшого исследования частного дома.
Дано
- Подсчитано, что через вентиляцию зимой уносится примерно 25 – 35% тепла. Возьмем среднее значение – 30%.
- Обитаемый зимой этаж дома круглосуточно отапливается одним инверторным кондиционером с номинальной эффективной тепловой мощностью 3,2 КВт. Средняя реальная потребляемая мощность, судя по показаниям счетчика, составляет около 500 ватт.
Уточним: место действия – Севастополь со средней температурой января +3,5 градуса. Понятно, что в более холодных регионах расход энергии на отопление будет куда больше, да и сама возможность использования воздушного теплового насоса окажется под вопросом.
- При использовании пластинчатого рекуператора энергозатраты на его работу будут ограничены потреблением электричества парой канальных вентиляторов общей мощностью около 30 ватт.
- КПД рекуперации примем за вполне реальные 40%. Продолжительность отопительного сезона, в течение которого она будет обеспечивать сколь-нибудь эффективную экономию – с ноября по март, 5 месяцев.
Важно! КПД будет снижаться при падении дельты температур между помещением и улицей; однако для упрощения расчетов мы игнорируем этот факт.
Расчет
Давайте подсчитаем среднемесячную экономию, которую обеспечит простейший рекуператор, и период его окупаемости при стоимости в 20000 рублей.
Выводы, думается, очевидны.
Очумелые ручки
Как снизить расходы на покупку? Может ли быть создана система вентиляции с рекуперацией тепла своими руками из подручных материалов?
Инструкция довольно проста.
Заключение
Надеемся, что знакомство с концепцией экономии тепла за счет рекуперации и приведенные расчеты помогут читателю.
Как всегда, в видео в этой статье он найдет дополнительные тематические материалы. Успехов!