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:

1. Агрегат эффективен, в помещение возвращает до 65% теплоты.
2. Конструкция позволяет разнести теплообменные секции на большое расстояние. Это актуально для вентиляционных систем, где нет централизованных установок, обрабатывающих воздух (центральных кондиционеров).
3. 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:

1. Надежность. В рекуператоре нет движущихся деталей и приводов.
2. Долговечность.
3. Адаптивность. Перекрестный теплообменник можно изготовить любых размеров и приспособить к разным приточным установкам. Более того, некоторые мастера – любители изготавливают пластинчатые теплообменники своими руками.
4. Энергонезависимость.
5. 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.