Рекуперация тепла в вентиляционных системах

Схема работы рекуператора тепла

Отопительные коммуникации как бытовых, так и производственных помещений требуют значительных эксплуатационных затрат. Сегодня «тепло» обходится отнюдь не дешево, независимо от способа его получения (централизованное отопление, собственный газовый котел, геотермальная энергия и т.д.). Тепловая энергия покидает здание через «мостики холода», за счет естественной инфильтрации (сквозняков) через дверные и оконные проемы и, естественно, с воздушными потоками вытяжной вентиляции. Частично потери тепла можно компенсировать общей теплоизоляцией архитектурного строения, но полностью герметизировать здание невозможно.

Для зданий различного назначения СНиПы устанавливают конкретные нормы воздухообмена с определенной часовой кратностью. То есть, тепловая энергия в любом случае будет отводиться через систему вентиляции здания. Летом это не столь критично, поскольку в помещении тепло является избыточным и его нужно утилизировать, а вот в межсезонье и зимний период неправильно организованная вентиляция приведет к ненужным потерям тепловой энергии и увеличению затрат на обогрев помещения. Для того чтобы сократить эксплуатационные затраты на обогрев здания в системах вентиляции и кондиционирования применяют, так называемые, рекуператоры тепла, которые являются опциональной частью вентиляционной системы и представляют собой теплотехнические блоки, служащие для обмена тепловой энергией между потоками вытяжного и приточного воздуха.

Рекуперационные установки делятся на централизованные и децентрализованные. Централизованные теплообменники устанавливают в системах вентиляции, как правило, при строительстве небольших новых объектов. В качестве примера централизованного рекуператора можно привести блок, установленный на чердаке частного дома, который обрабатывает весь объем подаваемого внутрь помещения воздуха. Децентрализованные рекуператоры предпочтительны при ремонте существующих зданий или строительстве многоквартирных домов. Децентрализованный теплообмен подразумевает наличие индивидуальных теплообменников с автономной системой управления.

На сегодняшний день существует множество конструктивных вариантов рекуперативной вентиляции, но к наиболее распространенным можно отнести следующие.

Пластинчатые рекуператоры

Пластинчатый рекуператор

Преимущества:
- отсутствие движущихся частей;
- высокий КПД (возврат тепла достигает 50…90%);
- возможность работы с высокотемпературными газовыми смесями (до +200°C);
- незначительное увеличение аэродинамического сопротивления вентиляционной магистрали;
- простота регулировки (объем проходящего через рекуператор воздуха регулируется посредством перепускного клапана).

К недостаткам данной конструкции можно отнести риск образования на теплообменной пластине конденсата. Чтобы приточный воздух не захватывал частички влаги внутрь помещения, вентиляцию с рекуперацией тепла нужно доукомплектовывать каплеуловителем. Наличие воды в устройстве может привести к обледенению в зимний период, поэтому иногда предусматривают дополнительную систему размораживания.

Роторные рекуператоры

Роторный рекуператор

Преимущества:
- высокая эффективность теплообмена (возврат тепла в объеме 75-85%).

Недостатки:
- за счет наличия зазоров и неплотностей между неподвижным корпусом и ротором существует риск смешения потоков воздуха, то есть грязь, запах, дым и т.д. могут частично возвращаться в помещение;
- наличие вращающихся частей усложняет конструкцию, повышает шумовые характеристики, может способствовать возникновению дополнительных вибраций и требует соответствующего обслуживания.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

Принцип действия во многом сходен с пластинчатым рекуператором, только в качестве теплообменника выступает замкнутый трубчатый контур с циркулирующей по нему водой или водно-гликолиевым раствором (промежуточным теплоносителем). Интенсивность теплообменных процессов регулируется скоростью циркуляции теплообменной жидкости. Рекуператор является полностью замкнутым и исключает возможность смешения воздушных потоков вентиляции. Недостаток – относительно низкая эффективность, максимальный возврат тепла составляет всего 45-60%.

Камерные рекуператоры

Приточно-вытяжная установка с рекуперацией тепла

Рекуператоры «тепловые трубки»

Рекуператор с принципом рекуперации "тепловая трубка"

Удаляемый теплый воздух омывает нижний конец тепловой трубки, фреон вскипает и начинает выпариваться в верхнюю часть рекуператора, забирая с собой большую часть тепловой энергии. Потоки приточного воздуха, омывая верхний конец трубки, возвращают тепло обратно в помещение. Газообразный фреон, отдав энергию, конденсируется и под действием гравитации возвращается на дно рекуператора. Далее процесс повторяется. Эффективность такой рекуперации достигает 50…70%. В качестве преимуществ тепловых трубок можно выделить отсутствие движущихся частей в системе вентиляции и простоту конструкции.

Дополнительные материалы по теме «Рекуперация тепла в вентиляционных системах»

• Основы расчета вентиляции
• Проектирование вентиляции
• Автоматизированные системы вентиляции
• Особенности вентиляции промышленных предприятий
• Геотермальные системы вентиляции
• Анализ затрат на устройство и обслуживание вентиляционных магистралей
• Нужна ли искусственная вентиляция в загородном доме или коттедже?