Отопление рекуператором

Применение рекуператора в своем доме

Рекуператор — устройство, обеспечивающее улучшенный теплообмен между входящими и исходящими воздушными потоками. Так называется устройство, которое экономит энергию, затрачиваемую на обогрев дома, за счет частичного нагрева входящего воздушного потока вытяжным потоком воздуха. Рекуператор для частного дома помогает сэкономить на обогреве помещений с помощью законов природы.

Конструкция и принцип работы

Конструктивно подобное устройство представляет собой теплообменник, который монтируется в основной вентиляционной шахте. С одной стороны к нему подводится приточный воздуховод, по которому воздух попадает в помещение, а с другой — вытяжной, вытягивающий застоявшийся воздух из дома.

Теплообменник в большинстве случаев представляет собой наборную конструкцию из тонких металлических ламелей, способных нагреваться и отдавать тепло холодному потоку.

Похожий принцип используется в системах кондиционирования и охлаждения, только в них наоборот — ламели охлаждаются и отдают холод. Кстати, благодаря этому рекуператор способен работать в инверсном режиме — летом охлаждает поступающий извне горячий воздух с помощью выброса наружу кондиционированного воздуха помещения. За счет этого снижаются экономические затраты на необходимость держать сплит-систему постоянно включенной.

Как рассчитать необходимую производительность?

При расчете необходимой производительности системы важно учесть требования действующих санитарных норм. При постоянном нахождении в жилом помещении людей на каждого человека должно приходится не менее 30 м³ свежего воздуха в час. Для нежилых комнат данная цифра может быть уменьшена в три раза. При этом СНиП допускает норму в 3 м³/час на каждый м² жилого помещения. Отталкиваясь от данных норм, можно произвести расчет производительности по следующей формуле:

Pр = КПВ * 0,355 * (Тк-Тн), где

Pр – производительность установки, м³/час.
КПВ – Необходимый объем свежего воздуха, = 30 м³/час * количество человек или = 3 м³/час * м² площадь жилых помещений.
0,355 – стандартный поправочный коэффициент.
Тк – требуемая температура в комнате.
Тн – температура внешнего воздуха.

Как и где можно применять такую систему?

Рекуперация воздуха с целью удешевить отопление больших цехов уже давно применяется в промышленности. С развитием технологии стало возможным применять рекуператор воздуха для дома. Но встраивать его в имеющуюся вентиляционную систему очень сложно и поэтому дорого. Оптимальным вариантом является тот, когда рекуператор заранее планируется встроить в вентиляцию на стадии разработки проекта дома.

Применение и принцип работы

Дело в том, что обычно рекуперационные системы содержат один или несколько вентиляторов — как минимум вытяжной. Для их работы необходим постоянный воздушный обмен. Воздух в доме не должен застаиваться. Нет вытяжного потока — соответственно нет и приточного, нечего нагревать.

Разновидности систем

Существуют такие разновидности рекуператоров:

• пластинчатый;
• роторный;
• крышный;
• водяной.

Самый простой из них – пластинчатый. Представляет собой короб с ламелями из очень тонкого металла или фольги. Оптимальное расстояние меж ламелями — 3 мм. Используется металл с высокой теплоемкостью и теплоотдачей, обычно — медь или алюминий. Это наиболее подходящий тип рекуператора для частного дома благодаря своей низкой себестоимости и оптимальному соотношению цена/качество. Он способен экономить до 60-70% всей энергии, затрачиваемой на отопление помещения.

Пластинчатый вариант

У разных производителей конструкции отличаются друг от друга. Стоит выбирать рекуператоры, в которых не одна, а несколько кассет с ламелями, а также предусмотрен дренажный отвод для слива конденсата.

Монтируется пластинчатый рекуператор в системах принудительной вентиляции, в состав комплекта входят приточный и вытяжной вентиляторы и блок контролирующей автоматики, включающей и выключающей систему по мере необходимости. Основной недостаток — образование наледи при внешней температуре ниже -20 градусов.

Роторный рекуператор — это более сложная система, базирующаяся на вращающемся (роторном) теплообменнике. Система монтируется в исходящем потоке воздуха, при этом через роторный теплообменник проходит входящий поток. Одна из самых распространенных конструкций состоит из двух трубопроводов, по одному осуществляется приток, по другому — вытяжка воздуха. При этом движущийся теплообменник проходит как в том, так и в другом трубопроводе. Нагреваясь от вытяжного потока, он отдает свое тепло приточному.

Роторный вариант

Конструктивно роторный теплообменник выполнен из гофрированной стали с большой площадью поверхности.

К его преимуществам относится в первую очередь высокий КПД — до 85% против 60-70% у пластинчатого. В таких системах не образуется наледь, поэтому нет необходимости в дренаже.

Недостатки роторных рекуператоров — сложность конструкции, большое количество подвижных деталей, а также сравнительно высокий расход электроэнергии. Ротор должен вращаться непрерывно, в отличие от вентиляторов пластинчатых систем, которые автоматика подключает по мере необходимости. Поэтому роторные системы в основном применяются в промышленности.

Крышный и водяной рекуператоры

Эти системы еще более редки, т.к. изготавливаются для специальных условий. Крышные рекуператоры, как следует из названия, устанавливаются на крышах зданий, в основном крупных магазинов и супермаркетов, промышленных объектов и так далее. Сама особенность их конструкции предполагает большой объем внутреннего пространства. По основному принципу действия он может быть пластинчатым, роторным или комбинированным (особой инженерной разработкой).

Крышные рекуператоры

Использовать крышный рекуператор для дома может быть целесообразно в том случае, если необходимо сэкономить внутренний объем помещения. Дело в том, что крышные модели рекуперационного оборудования, как правило, отличаются большими габаритами и повышенной мощностью, так как предназначены изначально для обслуживания больших помещений.

Водяной рециркуляционный рекуператор по своему КПД близок к пластинчатому, но сложнее в монтаже. Отличается он тем, что в качестве теплообменника в нем применяется дистиллированная вода или другой антифриз. Основное достоинство таких систем – то, что притяжной и вытяжной воздухопроводы в них могут быть разнесены на большое расстояние, соединяясь лишь теплоизолированным трубопроводом.

Основные достоинства применения рекуператоров

Помимо основной своей функции – экономии энергии за счет обмена теплом с наружным воздухом – рекуператор в доме обеспечивает постоянное проветривание помещений при отсутствии сквозняков. Движение воздушных масс, с одной стороны, почти неощутимо физически, с другой – постоянно. Поэтому в вашем доме всегда будет свежий воздух, и вам не придется для этого открывать форточку зимой, вымораживая жилище.

Кроме того, рекуператор обеспечивает очистку помещения от витающей в воздухе пыли, удаляет неприятные запахи и поддерживает оптимальный уровень влажности в доме. Это устройство может работать круглогодично, при этом экономический эффект за счет осуществления теплообмена наиболее ярко наблюдается при большой разнице температур внутри и снаружи дома. Эффективный нагрев или, наоборот, охлаждение территории дома с помощью рекуператора возможны при перепаде уровня внешней и внутренней температуры порядка 20 градусов.

Изготовление бытового рекуператора воздуха своими руками

Обязательным условием комфортного проживания в частном доме является наличие правильно подобранной системы вентиляции, которая качественно обновляет воздух в помещении. Такое оборудование поддерживает оптимальный микроклимат, регулирует влажность и не охлаждает помещение зимой. Используя специальный рекуператор воздуха, можно расширить функциональность системы вентиляции, сократить расходы домовладельца на обогрев и коммунальные платежи.

Особенности и принцип работы

Под рекуперацией принято понимать процесс теплообмена, когда идущий с улицы холодный воздух нагревается тёплым потоком, который удаляется из квартиры. Используемые установки отличаются простотой конструкции, они надежны, позволяя предупредить быстрое охлаждение помещения в зимнее время года. Работают рекуператоры на электричестве, при этом современное оборудование отличается экономичностью, а расход энергии будет в разы меньше, чем возможная экономия на обогреве помещения.

Принцип работы таких устройств чрезвычайно прост. Внутри рекуператора холодный и теплый поток встречаются, но не смешиваются. При этом происходит активная передача тепла холодному воздуху с улицы, который может нагреваться на 3−5 градусов. В каждом конкретном случае эффективность таких устройств и их функциональные возможности будут различаться, в зависимости от выбранной конструкции, типа техники, наличия или отсутствия дополнительных вентиляторов с теплонагревающими элементами.

Основные типы конструкций

Изначально устройства для рекуперации тепла в системах вентиляции представляли собой простейшую технику, выполненную в виде небольшого ящика с тонкой перегородкой. Сегодня появились многочисленные разновидности, которые отличаются своим принципом работы, наличием или отсутствием дополнительных нагревающих элементов, способом формирования воздушных потоков и рядом других характеристик.

Основные типы рекуператоров:

• Роторные.
• Пластинчатые.
• Канальные.
• Трубчатые.
• С отдельным теплоносителем.

Устройства с пластинчатым теплообменником используют перекрестный ток потоков, которые, не смешиваясь, эффективно передают тепло, нагревая тем самым помещение. КПД у таких установок в зависимости от их размера может составлять 60−80%. Они отличаются минимальными потерями давления, удобны в подключении и использовании, имеют компактную конструкцию, что позволяет располагать его внутри стен дома.

Комбинированные рекуператоры могут иметь два пластинчатых теплообменника, где формируется перекрестный поток воздуха. К преимуществам оборудования этого типа относится высокий коэффициент полезного действия, удобство подключения и простота обслуживания. Единственный недостаток таких установок — это существенная потеря давления, что вынуждает использовать дополнительные вентиляторы и нагнетатели для воздушного потока.

Пластинчатые промышленные теплообменники рекуператоров противоточного типа отличаются простотой конструкции, они обеспечивают КПД на уровне 90%, позволяя предупредить охлаждение помещения и эффективно нагревая поступающий в дом воздух с улицы. К недостаткам оборудования противоточного пластинчатого типа относят сложную конструкцию, высокую стоимость, а также увеличенные габариты.

Противоточные трубчатые бытовые теплообменники обеспечивают максимально возможную эффективность, имеют КПД на уровне 95%. Используя такой рекуператор в системе вентиляции, необходимо дополнительно подключать нагнетатели воздуха, так как потери давления могут составить 40−50%. Также недостатком установок этого типа являются их увеличенные габариты и высокая стоимость оборудования.

Рекуперативные теплообменники роторного типа обладают показателем КПД на уровне 75−85%, они рассчитаны на одну квартиру и имеют небольшое сопротивление потоку. Предлагаются такие установки по доступным ценам, отличаются компактными габаритами, их монтаж и последующее обслуживание не представляет какой-либо особой сложности.

Самостоятельное изготовление рекуператора

Сегодня в продаже можно найти различные модели изготовленных в заводских условиях системы рекуперации воздуха для частного дома, которые отличаются качеством сборки, имеют высокие показатели КПД, а их монтаж не представляет сложности. Однако высокая цена такого оборудования отрицательно сказывается на его популярности на российском рынке.

Поэтому многие отечественные домовладельцы самостоятельно изготавливают нагреватели, выполнить которые можно из подручных материалов с использованием простейших инструментов. Нужно лишь продумать тип конструкции, а также рассчитать мощность установки, которая должна подходить под показатели производительности всей системы вентиляции в доме.

Проще всего сделать своими руками рекуператор для частного дома пластинчатого типа, который отличается простотой конструкции и эффективностью. Можно найти многочисленные схемы выполнения такого оборудования, что существенно упрощает работу, одновременно имеется возможность точного расчёта мощности конкретной установки.

К преимуществам самодельных пластинчатых рекуператоров принято относить следующее:

• Длительный срок эксплуатации.
• Простота используемых материалов и функциональных элементов.
• Надежность конструкции.
• Полная автономность и отсутствие привязки к электроснабжению.
• Высокий КПД.

К минусам таких нагревателей для системы вентиляции принято относить лишь вероятность образования наледи при сильных морозах, что отрицательно сказывается на эффективности установки, вплоть до полного прекращения нагрева поступающего с улицы воздуха. Чтобы решить такие проблемы с обледенением, необходимо дополнительно утеплять рекуператор или устанавливать его в теплом обогреваемом помещении.

Большой популярностью пользуются самодельные рекуператоры кассетного типа, которые эффективны и при этом полностью решают проблемы с появлением конденсата и обледенением при низких температурах. Выполнить такие нагреватели и их кассеты можно из целлюлозы, а корпус устройства изготавливается из жести или любого другого металла, хорошо защищенного от коррозии.

Необходимые компоненты и материалы

Перед тем как непосредственно приступать к изготовлению рекуператора, необходимо подготовить используемые инструменты и материалы. Для такой работы потребуется следующее:

• Компьютерный вентилятор.
• Четыре фланца.
• Уголок.
• Метизы.
• Герметик.
• Клей.
• Фанера или металл для корпуса аппарата.
• Минеральная вата для утепления.
• Деревянные рейки для основания.
• Алюминиевые листы для изготовления кассет.

Можно использовать уже готовые целлюлозные кассеты, которые выпускаются для фильтров автомобилей и кондиционеров. Их использование позволяет существенно упростить изготовление рекуператора, повышая его мощность и в последующем упрощая обслуживание самодельного оборудования.

Подыскать в интернете простые в реализации схемы изготовления самодельных рекуператоров не составит труда. Также простейшие чертежи можно выполнить самостоятельно с учетом мощности оборудования и необходимой производительности. Выполнять такое устройство без схемы изготовления не следует, так как в последующем сложно правильно собрать всю систему, что отрицательно сказывается на надежности оборудования и его эффективности.

Сборка нагревателя

Сборка рекуператора не представляет особой сложности. Необходимо нарезать не менее 70 листов металла с размерами сторон от 200 до 300 мм. Подготавливаются деревянные рейки, размеры которых должны полностью соответствовать сторонам нарезанных листов металла. Древесину следует обработать олифой, что предупредит гниение и потерю прочности у внутренних элементов теплообменника. Подготовленные рейки приклеивают клеем с двух сторон металлических квадратов. Собрав все заготовки, можно приступать к следующему этапу работы.

Чередовать собранные квадраты следует с поворотом в 90 градусов, что позволит обеспечить перпендикулярное расположение кассет внутри рекуператора, гарантируя тем самым максимальную эффективность нагрева воздушных потоков без их смешивания. Верхний квадрат, к которому не крепят рейки, приклеивается к нижнему с помощью специального металлического клея. Дополнительно для повышения прочности конструкции ее стягивают уголками и фиксируют саморезами или аналогичным крепежом. Щели следует обработать герметиком, после чего формируют фланцевые крепления.

Теплообменник приточного рекуператора готов. Осталось выполнить из металла или пиломатериалов корпус устройства, смонтировать внутри каркаса сотовую кассету. Устанавливать теплообменник необходимо таким образом, чтобы он упирался в рёбра, формируя визуально ромб, через который в последующем будет проходить холодный воздух с улицы и удаляемый нагретый поток из дома.

Если корпус самодельного рекуператора изготавливается из древесины, следует обработать пиломатериалы специальными пропитками, что предупредит их гниение и быстрый выход из строя оборудования. В процессе работы на теплообменнике будет образовываться конденсат, который стекает с металлических кассет, скапливаясь на дне корпуса. Следует предусмотреть небольшие отверстия для удаления влаги, которые располагаются на одном уровне с дном корпуса устройства.

На последнем этапе работы крепят к деревянному или металлическому корпусу четыре фланца, которые выполняют из полипропиленовых труб или аналогичных материалов. Их фиксируют с использованием соответствующих хомутов и фитингов, дополнительно промазывая герметиком, чтобы обеспечить максимально возможную герметичность изготовленного корпуса устройства.

Для повышения эффективности самодельного вентиляционного рекуператора его следует дополнительно обшить минеральной ватой, которая предупреждает теплопотери и образование конденсата. Последний часто появляется, если такое оборудование установлено на открытом воздухе или же в неотапливаемом помещении.

На входе установки можно смонтировать воздушные фильтры, которые обеспечивают первичную очистку воздуха от имеющихся загрязнений, тополиного пуха и различных аллергенов.

Использование рекуператора в системе вентиляции частного дома позволяет расширить функциональные возможности такого оборудования, предупреждая быстрое охлаждение комнат в зимнее время года, что экономит расходы домовладельца на оплату коммунальных услуг. Хозяева могут приобрести уже готовые обогреватели, которые отличаются компактными размерами, простотой монтажа и эффективностью. Также можно изготовить рекуператор своими руками, что позволит сократить расходы на обустройство инженерных коммуникаций в частном доме.