Рекуперация тепла в системах вентиляции

Вентиляционные системы со временем становятся все более энергоэффективными, и немалую роль в этом играют установки рекуперации тепла. Являясь составной частью общей схемы, они позволяют существенно экономить расходы на обогрев помещений зимой и охлаждение летом, при этом, ничуть не мешая основной функции вентиляции – замене отработанных воздушных масс на свежие.

Предназначение установок рекуперации

Задача рекуперации состоит в выравнивании температур приточного и вытяжного потоков, что приводит к кратному сокращению потерь тепла (или прохлады) в процессе постоянного воздухообмена. Таким образом, оптимальная температура в помещениях сохраняется без значительных энергозатрат, а покупка дорогостоящих вентиляционных систем оказывается выгоднее, чем приобретение более дешевых аналогов.

Стоит отметить, что при своей очевидной полезности и универсальности (ведь каждый блок рекуперации, по сути, частично заменяет собой и отопительный элемент, и кондиционер), подобные установки могут быть еще и очень компактны. В результате их монтаж, обычно практикуемый в крупных цехах и на производствах, вполне осуществим и в частных домах или квартирах.

Наконец, действуя в связке с классическими вентиляционными механизмами, рекуператоры помогают без существенных энерго- и теплопотерь:

• быстро удалить сильно загрязненный примесями и углекислотой воздух;
• так же быстро обеспечить приток свежих воздушных масс, получивших более половины тепла от удаляемых потоков без ущерба для чистоты;
• обеспечить отсутствие неприятных запахов;
• сохранить необходимый уровень влажности в помещениях;
• не допустить проникновение в приточные массы запахов, бактерий и мелкой пыли.

Виды рекуператоров

Уже сегодня наиболее распространенным видом вентиляционных систем для жилых помещений являются устройства, оснащенные той или иной разновидностью централизованного теплообменника. Конструктивных решений для рекуператоров существует более сотни, однако все их можно объединить в следующие крупные группы:

• пластинчатого типа;
• роторного типа;
• камерного типа;
• с промежуточным теплоносителем;
• в виде тепловых трубок.

1. Теплообменники пластинчатого типа

Этот тип рекуператоров является наиболее простым из всех существующих систем. Конструктивно он представляет собой камеру, состоящую из многочисленных каналов, разделенных параллельными перегородками в виде тонких плоских пластин. При этом последние выполняются из материалов, обладающих очень высокими теплопроводными свойствами, играя роль одновременно и накопителей, и выделителей тепла.

Происходит это благодаря тому, что по одним каналам, расположенным «через один» друг от друга, отводится теплый отработанный воздух, а по размещенным между ними поступает свежий холодный. В результате пластины используются в качестве эффективного передатчика тепла, не позволяя при этом смешиваться воздушным массам.

Преимущества:

• простейший технологический принцип;
• длительный срок службы (поскольку в рекуператоре отсутствуют движущиеся детали);
• низкий уровень шума;
• сравнительно хорошая эффективность.

Недостатки:

• неизбежная склонность к накоплению конденсата.

Единственный недостаток пластинчатого теплообменника чаще всего компенсируют путем монтажа дополняющего его каплеуловителя. Более того, при отрицательных температурах накапливающаяся влага может превратиться в лед – из-за чего, во избежание выхода из строя рекуператора, требуется встраивать в него еще и систему разморозки. Таким образом, на первый взгляд простейшее и одновременно долговечное устройство превращается в достаточно усложненную систему, и потому используется не слишком часто.

2. Теплообменники роторного типа

Еще одной, довольно давно известной разновидностью рекуператоров являются конструкции роторного типа. Именно этот быстро вращающийся механизм занимает центральное место в системе, обеспечивая самую высокую эффективность среди всех теплообменников, использующих механический принцип действия – до 80-85% возврата тепла.

Преимущества:

• очень высокая энергоэффективность.

Недостатки:

• высокий уровень шума;
• отсутствие герметичности между стенками канала и ротором (что приводит к частичному загрязнению поступающего воздуха из выводящихся отработанных масс, а также различных запахов).

Именно последнее соображение является препятствием для лидирования на рынке этой разновидности рекуператоров – и если на производстве они достаточно широко распространены, то в качестве устройства сохранения тепла в жилых помещениях практически никогда не используются.

3. Теплообменники камерного типа

Еще один простейший вид рекуператоров, от пластинчатых отличающихся тем, что роль разделителя потоков выполняет сама камера. В то же время присутствующая я в ней заслонка служит для периодического перенаправления воздушных масс, за счет чего и достигается сбережение части тепла.

Преимущества:

• простота и дешевизна конструкции;
• отсутствие накопления конденсата;
• хорошая эффективность.

Недостатки:

• низкая износостойкость (связанная с постоянным движением деталей).

4. Теплообменники с промежуточным носителем

Данный тип теплообменников во многом схож с пластинчатыми разновидностями из-за идентичного принципа функционирования. Отличие состоит в том, что теплопередача организуется с помощью полой замкнутой спиральной трубки, заполняемой раствором воды и незамерзающего гликоля. Конденсат в этом случае не образуется, но эффективность существенно падает (хотя и может регулироваться в определенных пределах за счет изменения скорости циркуляции водно-гликолевого потока).

Преимущества:

• абсолютное отсутствие смешивания встречных потоков;
• отсутствие конденсата и трущихся частей.

Недостатки:

• недостаточная, по современным меркам, эффективность (около 50%).

5. Тепловые трубки

Наиболее оригинальный, современный и эффективный тип теплообменников в системах вентиляции – так называемые тепловые трубки. Конструктивно представляют собой узкие, абсолютно герметичные цилиндрики, выполненные из теплопроводного металла и наполненные жидким фреоном (либо другой жидкостью с низкой точкой закипания). Монтируясь в виде вертикального стержня с одним концом в приточном канале, а вторым – в выводящем, тепловая трубка нагревается на втором конце, заставляя кипеть фреон и мгновенно переносить тепло в приточный канал.

Достоинства:

• отсутствие трущихся частей;
• полная герметичность;
• высокая скорость и КПД теплопередачи;
• отсутствие шума.

Недостатки – нет.