Вентиляция воздуха в помещении с помощью рекуператора

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП 54.13330.2016

Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Т_п – Т_н) / (Т_в – Т_н)

В которой:

• Т_п – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
• Т_н – температура наружного воздуха;
• Т_в – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше.

В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

• Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
• Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Т_в – Т_н)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Установка и подключение системы рекуперации

Для подсоединения рекуператора используется обжимной хомут, герметик и алюминиевая клейкая лента

Процесс установки рекуператора зависит от типа устройства. В большинстве случаев устройство монтируется по аналогии с другими составными элементами в системе. К примеру, чтобы установить пластинчатый рекуператор, технология изготовления которого была описана выше, потребуется:

1. С помощью напарника конструкция поднимается под потолок. Выполняется разметка под отверстия для крепления стальных шпилек. Далее, просверливаются отверстия, забиваются пластиковые пробки и вкручиваются стальные шпильки нужной длины.
2. Рекуператор снова поднимается под потолок и фиксируется на нужной высоте. Для этого между шпильками монтируется стальная пластина, которая будет удерживать рекуператор на весу.
3. Для подсоединения устройства к системе воздуховодов потребуется обработать часть соединяемого фланца и обжимного хомута растворителем. После этого внутренняя часть хомута промазывается герметиком и фиксируется к фланцу. Аналогичным образом монтируют воздуховод к рекуператору. Места стыков проклеиваются алюминиевой клейкой лентой.

Видео: монтаж проветривателя с системой рекуперации

Современные производители предлагают богатый выбор устройств различной мощности для рекуперации воздуха в жилых помещениях. Если вы планируете приобретение такого оборудования, то рекомендуем ознакомиться с отзывами покупателей.

Видео: отзыв о рекуператоре «Экоклим»

Рекуператор воздуха — это современное и практичное оборудование, которые должно устанавливаться в каждую систему приточно-вытяжной вентиляции

Помимо экономии электроэнергии, рекуператор выравнивает уровень влажности и фильтрует воздух, поступающий в помещение, что особенно важно в условиях современных городов

Как сделать своими руками рекуператор воздуха для дома

Для собственноручного изготовления воздушного теплообменника потребуются:

• Оцинкованное железо, 2 листа.
• Фанерный кроб для корпуса рекуператора.
• Пробковый материал толщиной 20 мм для прокладки между листами.
• Силиконовый герметик.
• Датчик давления.
• Пластиковые фланцы.
• Электролобзик и метизы.
• Металлический уголок.
• Теплоизолятор (минвата).

Схема воздухообменника

• Оцинковку режут на квадратные куски с краями в 30 и 20 сантиметров. Для изготовления рекуператора для частного дома придётся вырезать 70 пластин. Металл режут электролобзиком, стараясь, чтобы края были совершенно ровными.
• К одной стороне каждой пластины, за исключением последней, приклеивается пробковое покрытие. Можно использовать пробку с готовым клейким слоем.
• Все пластины собираются в единую систему, при этом каждая из них укладывается под прямым углом с предыдущей. Завершает укладку пластина без пробкового покрытия.
• Полученную конструкцию закрепляют при помощи металлического уголка.

• Для закрепления фланцев на стенках кассет потребуется установить крепежи. В нижней части оставляется дренажное отверстие для удаления конденсата через трубку.
• На поверхности стенок устанавливаются направляющие их металлического уголка. При необходимости кассету можно будет вынуть из корпуса и почистить.
• Внутри корпуса крепится минвата толщиной в 4 сантиметра. На места прохождения тёплого воздуха закрепляется датчик давления. Он поможет своевременно бороться с обледенением.

Основной принцип организации вентиляции

Остаётся только установить готовое устройство в вентиляционный рукав. По такому же принципу можно изготовить рекуператор для квартиры.

Изготовление рекуператора воздуха для дома своими руками

Простой пластинчатый рекуператор  можно изготовить собственноручно.

Для работы нужно подготовить:

• четыре квадратных метра листового материала: железа, меди, алюминия или текстолита;
• пластиковые фланцы;
• ящик из жести или фанеры, МДФ;
• герметик и минвату;
• уголки и метизы;
• пробковые листы на клеевой основе.

Устройство теплообменника

Последовательность действий:

• Из листового материала нужно изготовить квадратные пластины размером 200 на 300 миллиметров. Всего потребуется семь десятков заготовок. Главное в этом этапе – аккуратность и точное соблюдение параметров.
• На заготовки наклеивается пробковое покрытие с одно стороны. Одна заготовка остаётся без покрытия.
• Заготовки собираются в кассету, поворачивая каждую последующую на девяносто градусов. Пластины между собой скрепляются клеем. Пластина без покрытия – последняя.
• Кассету нужно скрепить каркасом, для этого используется уголок.
• Все стыки тщательно обрабатываются силиконом.
• На боках кассеты крепятся фланцы, внизу просверливается дренажное отверстие и вставляется трубка для отвода влаги.
• Чтобы устройство можно было периодически вынимать, на стенках корпуса делаются направляющие для уголков.
• Полученное устройство вставляется в корпус, стенки которого утеплены минеральноватным материалом.
• Остаётся только вставить воздухообменник в систему вентиляции.

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.

Рекуператор: что это такое

Это теплообменник поверхностного типа, в котором теплота отводящих газов передается через разделяющую перегородку. По типу теплоносителей классифицируются на воздушные, водяные, газовые. Для бытовых вентиляционных систем применяются воздушные аналоги. Они являются элементом принудительной вентиляции дома, квартиры.

Принцип работы

• В схеме есть две камеры – подача и вывод.
• Между ними установлена перегородка.
• Энергия от теплого потока через стенку передается холодному.
• Не происходит прямое смешивание масс, либо этот фактор незначителен.

Преимущества – оптимизация температурного баланса в комнате, уменьшение расходов на отопление. Недостаток – дополнительные расходы на организацию вентиляции, используется полезный объем дома, квартиры.

Классификация

Для эффективности функционирования нужно учитывать общую площадь контакта теплообменника с циркулирующими потоками, их соотношение и объем. Самодельный рекуператор должен быть прост в изготовлении, но при этом выполняет свои функции. Поэтому перед разработкой чертежа следует ознакомиться с видами этих устройств.

• Пластинчатый. Он состоит из нескольких кассет, в которых входные и выходные каналы чередуются, но не пересекаются. Преимущества – не потребляет электроэнергию, бесшумность. Возможно обмерзание из-за скапливания конденсата. Выход – установка специальных сборников воды. Эффективность зависит от материала пластин – полимеры, металл или целлюлоза.
• Роторный. Основной элемент – ротор, который состоит из барабана со множеством ячеек. Он разделяет трубопровод на две части. Во время вращения ротора происходит смешивание масс, передача энергии. Преимущества – КПД до 85 %, возможность регулировки скорости вращения, нет конденсата. Недостатки – зависимость от электроэнергии, нужны фильтры.
• Водяные. Тепло передается через жидкую среду. Преимущества – теплообменники могут находиться далеко друг от друга, не происходит смешивание потоков. Минус – сложность чертежа. Такие устройства применяются в производственных и коммерческих зданиях.

Основные характеристики – расход (м³/час), габариты и масса, эффективность теплообмена (60-90 %), способ монтажа (подвесной, встраиваемый). Дополнительные компоненты – звукоизоляционные материалы (роторные модели), теплоизоляция.

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

Как сделать рекуператор воздуха своими руками для частного дома

Первый этап – разработка чертежа и выбор материалов. Учитывается объем проходящего воздуха. Кратность воздухообмена – не менее 0,35 за 1 час или 30 м³/час на одного проживающего. В кухне этот показатель равен или более 75 м³/час. Эти значения зависят от производительности вентилятора и полезного сечения воздуховодов.

Расчет производительности выполняется по формуле:

L=n*v

L – это необходимая производительность, n является расчетной нормой воздухообмена, а v – объем комнаты. Диаметр воздуховода – 100, 125 или 150 мм. Зависит от размера крыльчатки. Искусственное уменьшение патрубка с вентилятором может привести к формированию разности давления.

Пластинчатый

Самодельный пластинчатый рекуператор отличается по направлениям циркулирующих потоков. В прямоточных они имеют один вектор движения, в противоточных движутся навстречу. Для самостоятельного изготовления лучше применить третий принцип – перекрестный. Направления в конструкции пересекаются крест-накрест.

Пластинчатый рекупаретор можно легко изготовить своими руками

Материалы:

• Алюминий, оцинкованный металл. Легко гнутся, что упрощает обработку, у них относительно низкая стоимость. Но нужно учитывать, что металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, что приводит к обмерзанию и появлению конденсата.
• Полимеры (пластик). Надежны, низкая вероятность появления конденсата. Недостаток – высокая стоимость.
• Специальная целлюлоза. Имеют самый высокий КПД, легко обрабатываются. Но они быстро разрушаются при высокой влажности в здании, не подходят для бассейнов, бань и подобных помещений.

Для производства нужны пластины. Они делаются из алюминия, стали, бумаги или пластика. Общая площадь – до 4 м². Зазоры формируют из технической пробки (рулон) толщиной 2 мм. Элементы скрепляются металлическими уголками. Корпус делается из оцинкованного железа или пластика. Также нужен клей, герметик.

Порядок изготовления

1. Формирование листов размерами 20*30 см в количестве 70-75 шт.
2. На одну сторону пластины наклейте три полоски из уплотнителя (пробки). Одна располагается по центру, две – по противоположенным краям.
3. Две готовые платины клейте через прокладки. Полоски находятся перпендикулярно.
4. Так формируется секционный сердечник, в котором каналы чередуются направлением на 90°.

В коробе отсутствуют щели, обеспечивается герметичностью. Для уменьшения тепловых потерь на внутреннюю часть монтируется утеплитель. Для соединения с воздуховодом на торцах крепятся фланцы подвода и отвода.

Таким же способом можно сделать пластинчатый рекуператор из поликарбоната. Его преимущество – зазоры уже сформированы в листах. Следует разрезать поликарбонат на пластины и склеить их с учетом смещения направления воздуховодов относительно друг друга на 90°.

Трубчатый

Принцип работы этой схемы воздухообмена аналогичен коаксиальному воздуховоду для газовых котлов. Трубчатый рекуператор имеет два канала – наружный и внутренний. В первом потоки из улицы проходят через пространство между наружным корпусом и внутренней трубой. Для выхода из здания устанавливается патрубок меньшего диаметра. Через его стенки происходит тепловой обмен.

Внешним коробом будет служить канализационная пластиковая труба сечением 15 см, для внутреннего патрубка применяют гофрированный рукав 10 см. Адаптеры (переходники) с 150 на 100 мм для герметичности гофры. Тройники используют при формировании воздушного канала.

Трубчатый рекуператор

Порядок изготовления

1. Обрежьте пластиковую заготовку и обработайте края.
2. Установите два тройника по краям конструкции.
3. Сделайте монтаж гофры. Она должна располагаться по центру полимерной трубы, не соприкасаясь с ее стенками.
4. Соедините адаптеры с помощью резиновых уплотнителей, зафиксируйте края гофры. Места соединений можно обработать герметиком.

Для лучшей циркуляции в реверсивный патрубок монтируют вентилятор. Защиту от попадания мусора и пыли обеспечат вентиляционные решетки. Однако они искусственно уменьшат производительность из-за снижения полезного сечения магистрали.

Альтернатива – вместо гофрированного рукава установить набор из пластиковых труб диаметром до 16 мм и с минимальной толщиной стенки. Такие чертежи и схемы обеспечат максимальный тепловой обмен, так как увеличивается контактная площадь двух сред с разной температурой.