Как устроен рекуператор воздуха?

Львиная доля тепловой энергии, затрачиваемой на отопление зданий, расходуется на нагрев вентиляционного воздуха. Просто выбрасывать его наружу с помощью вытяжных систем и терять это тепло стало недопустимой роскошью, ведь цены энергоносителей не прекращают расти.
Задачу по отбору теплоты вытяжного воздуха перед его удалением призваны решить специальные агрегаты — рекуператоры различных конструкций.
Разновидности рекуператоров
Независимо от конструкции все рекуператоры (иначе – теплоутилизаторы) используют принцип обмена тепловой энергией между 2 средами – вытяжным и приточным воздухом. В результате для нагрева холодного потока с улицы не нужно затрачивать много энергии, поскольку он получает часть тепла от вытяжки.
Другое дело, как это реализовано технически и сколько затраченного тепла удается вернуть.
Существует 3 основные разновидности рекуператоров воздуха, применяемых во всех видах зданий:
- жидкостные;
- роторные (иначе – ротационные);
- пластинчатые (перекрестные, перекрестно-точные).
Перечисленные разновидности рекуперационных теплообменников отличаются по конструкции, способу передачи теплоты и эффективности, рассматривать их тоже нужно по отдельности.
Теплообменники жидкостные
Принцип работы этого типа рекуператора воздуха состоит в передаче ранее полученной теплоты от вытяжного потока приточному через посредника – теплоноситель.
Конструкция следующая: на пути вытяжного потока устанавливается алюминиевый радиатор, в котором циркулирует вода либо незамерзающая жидкость. Проходя сквозь этот радиатор, воздух отдает тепло жидкости, а она переносит его во второй теплообменник, стоящий на пути приточного потока. Здесь теплоотдача происходит в обратном порядке, за счет чего холодные воздушные массы нагреваются.
Позитивные стороны жидкостного теплоутилизатора выглядят таким образом:
- Агрегат эффективен, в помещение возвращает до 65% теплоты.
- Конструкция позволяет разнести теплообменные секции на большое расстояние. Это актуально для вентиляционных систем, где нет централизованных установок, обрабатывающих воздух (центральных кондиционеров).
- Воздушные потоки разделены полностью, что позволяет использовать рекуператор на предприятиях с большим количеством выделяющихся вредных веществ и частичная рециркуляция воздуха не допускается.
Недостатки теплоутилизатора с посредником в виде жидкости заключаются в немалой стоимости, зависимости от электричества и некоторой инерционности.
Поэтому основной сферой применения для жидкостных моделей остаются цеха промышленных предприятий.
Рекуператоры роторные
Конструкция роторного теплоутилизатора довольно оригинальна: теплообменник круглой формы, через который течет наружный воздух, вращается в нагретом вытяжном потоке.
Интенсивность теплообмена зависит от скорости вращения ротора. Электронный блок управления, анализируя показания датчиков температуры внешней и внутренней среды, выбирает оптимальную скорость вращения, отсюда и высокая эффективность агрегата.
Привлекательность этого типа теплообменников продиктована такими причинами:
- наилучший показатель КПД – 85%;
- нет полного разделения потоков, отчего в помещения возвращается часть влаги от удаляемого воздуха;
- рекуператор защищен от обмерзания;
- может использоваться в составе приточно-вытяжных установок (центральных кондиционеров).
Недостатки:
- Вращающийся ротор создает большое преимущество в эффективности, но является слабым местом агрегата. Элемент снабжен приводом от электродвигателя и требует периодического обслуживания, а также зависит от наличия электроэнергии.
- Кроме того, роторные рекуператоры — наиболее дорогие среди всех агрегатов.
- Да и смешивание потоков воздуха для многих может являться недостатком, к примеру, если воздух вытягивается из санузла.
Пластинчатые теплообменники
Это наиболее распространенные рекуператоры, успешно применяющиеся во всех сферах – от бытовых приточных установок до центральных кондиционеров производительностью 100 000 м3 воздуха в час.
Принцип работы следующий: оба воздушных потока проходят под углом 90° друг относительно друга, полностью разделенные тонкими пластинами. Получается множество небольших перекрещивающихся потоков, обменивающихся теплом. Эффективность пластинчатого рекуператора приравнивается к жидкостному и составляет 60—70%.
Сильная сторона перекрестного теплоутилизатора – простота и приемлемая цена. Благодаря этим качествам невысокая эффективность из недостатка может превратиться в достоинство. Если поставить не 1, а три рекуператора подряд, как это практикуется некоторыми производителями вентиляционного оборудования, тогда КПД всей приточной установки возрастет до 85% и потребление энергоносителей на подогрев значительно уменьшится.
У пластинчатых агрегатов есть и другие достоинства:
- Надежность. В рекуператоре нет движущихся деталей и приводов.
- Долговечность.
- Адаптивность. Перекрестный теплообменник можно изготовить любых размеров и приспособить к разным приточным установкам. Более того, некоторые мастера – любители изготавливают пластинчатые теплообменники своими руками.
- Энергонезависимость.
- Полное разделение потоков.
Негативная сторона этих агрегатов – склонность к обмерзанию при низких температурах на улице и осушение воздушного потока. Первая проблема решается с помощью различных систем подогрева, вторая – увлажнением в отдельной камере. Кроме того, промышленные перекрестные рекуператоры оборудованы специальным обводным каналом, позволяющим направить туда воздушный поток и не останавливать вентиляционное оборудование на время обслуживания теплообменника.
Другие особенности
Все виды рекуператоров объединяет общая особенность – образование конденсата в процессе теплообмена. В бытовых агрегатах конденсата выделяется немного и отвести его несложно. Другое дело — промышленные установки большой производительности, где может образоваться 50—100 л воды в час. Проблема решается с помощью дренажных труб и насосов, отводящих конденсат в канализацию.