Що таке рекуператор у системі вентиляції

Що таке рекуператор у системі вентиляції

Рекуператор – це пристрій у системі вентиляції, який відновлює тепло з повітря, що видаляється з приміщення, і передає його свіжому повітрю, що надходить ззовні. Основне призначення – економія енергії на опалення взимку та охолодження влітку. Замість того, щоб випускати назовні тепле повітря разом з усім теплом, рекуператор забирає до 90% цієї енергії та віддає її холодному вхідному потоку.

Принцип роботи базується на теплообміні між двома потоками повітря, які не змішуються між собою. Тепле відпрацьоване повітря з кімнати проходить через одну частину рекуператора, а холодне свіже повітря з вулиці – через іншу. Між ними знаходиться теплообмінник – тонкі пластини або інший елемент, через який передається тепло. Таким чином свіже повітря підігрівається до температури +15...+18°C навіть при морозі -20°C назовні.

Різниця між рекуперацією та звичайною вентиляцією суттєва. Звичайна припливно-витяжна вентиляція просто видаляє відпрацьоване повітря та подає свіже, втрачаючи всю теплову енергію. При опаленні будинку до +22°C та зовнішній температурі -10°C втрати становлять 32°C на кожен кубометр повітря. Для будинку площею 100 м² з повітрообміном 150 м³/год це означає втрату 8-12 кВт енергії щогодини. Рекуператор повертає 70-90% цього тепла, знижуючи витрати на опалення на 30-50%.

Як працює рекуператор: технічні аспекти

Процес теплообміну відбувається у спеціальному блоці – теплообміннику. Два потоки повітря рухаються паралельно або перпендикулярно один до одного через систему тонких пластин чи каналів. Товщина цих пластин зазвичай становить 0,1-0,3 мм, що забезпечує ефективну передачу тепла. Відстань між каналами для повітря – 3-5 мм, що створює оптимальну площу теплообміну при мінімальному аеродинамічному опорі.

Далі важливо розуміти показники ефективності рекуперації. Коефіцієнт корисної дії (ККД) рекуператора показує, скільки тепла він здатний відновити. Бюджетні моделі мають ККД 50-60%, що означає відновлення половини втраченого тепла. Середній клас досягає 70-80% ефективності, а преміальні моделі – 85-95%. Наприклад, при температурі в приміщенні +22°C та на вулиці -10°C (різниця 32°C), рекуператор з ККД 80% нагріє вхідне повітря на 25,6°C, тобто до +15,6°C.

Рух повітряних потоків організовується вентиляторами, вбудованими в корпус рекуператора. Один вентилятор подає свіже повітря з вулиці через фільтри до теплообмінника, потім у приміщення. Другий витягує відпрацьоване повітря з кімнати, проводить через теплообмінник і викидає назовні. Продуктивність вентиляторів становить від 50 до 500 м³/год залежно від моделі. Для квартири 60 м² достатньо 150-200 м³/год, для будинку 150 м² – 350-450 м³/год.

Типи рекуператорів за конструкцією

1. Пластинчасті рекуператори – найпоширеніший тип для житлових приміщень. Теплообмінник складається з пакета тонких алюмінієвих або пластикових пластин, розташованих паралельно з відстанню 3-4 мм між ними. Холодне та тепле повітря проходять через чергуючі канали, не змішуючись. ККД таких пристроїв досягає 60-90% залежно від кількості пластин та якості виготовлення. Перевага – відсутність рухомих частин, що забезпечує надійність та довговічність до 15-20 років. Недолік – утворення конденсату при температурі нижче -5°C, що вимагає системи відведення вологи.
2. Роторні (обертові) рекуператори використовують циліндричний теплообмінник, який повільно обертається з швидкістю 10-20 обертів на хвилину. Барабан заповнений гофрованим алюмінієм або спеціальним матеріалом з високою теплоємністю. Одна половина барабана нагрівається теплим витяжним повітрям, друга – віддає тепло холодному припливному. ККД роторних моделей вищий – 75-90%, вони краще працюють при низьких температурах без обмерзання. Проте наявність електродвигуна для обертання знижує надійність та підвищує рівень шуму до 35-45 дБ проти 25-35 дБ у пластинчастих.
3. Рекуператори з проміжним теплоносієм застосовують рідинний контур для передачі тепла. Два окремі теплообмінники встановлюються у витяжному та припливному каналах, між ними циркулює водно-гліколевий розчин за допомогою насоса. Такі системи дозволяють розносити канали на відстань до 30-50 метрів, що зручно для складних планувань. ККД становить 45-65% через додаткові втрати при передачі тепла через рідину. Використовуються переважно у промислових об'єктах та великих комерційних будівлях.

Переваги використання рекуператора

• Економія на опаленні та охолодженні – головна перевага рекуператора. За опалювальний сезон (180-200 днів) будинок площею 100 м² з традиційною вентиляцією втрачає 15000-20000 кВт⋅год енергії через вентиляційні втрати. При вартості газу 7,96 грн/м³ (що еквівалентно приблизно 0,80 грн/кВт⋅год) це становить 12000-16000 грн на рік. Рекуператор з ефективністю 80% зменшує ці втрати до 2400-3200 грн, економлячи 9600-12800 грн щороку. Вартість самого рекуператора 25000-45000 грн окупається за 2-4 роки.
• Наступною перевагою є покращення якості повітря. Рекуператори обладнані фільтрами класу F7-F9, які затримують дрібний пил, пилок рослин, мікроорганізми розміром до 1 мікрона. Свіже повітря надходить постійно, підтримуючи концентрацію CO₂ на рівні 600-800 ppm при нормі до 1000 ppm. Для порівняння: у квартирі без вентиляції з трьома мешканцями концентрація CO₂ може досягати 1500-2000 ppm, що викликає головний біль, сонливість та зниження продуктивності на 15-20%.
• Зменшення вологості та конденсату досягається за рахунок постійного повітрообміну. Відносна вологість у приміщенні з рекуператором тримається на рівні 40-55% – оптимально для здоров'я та збереження меблів. Без примусової вентиляції вологість зростає до 65-75%, що призводить до появи конденсату на вікнах, цвілі у ванній кімнаті та спальні. Рекуператор видаляє 5-8 літрів вологи на добу з триповерхового будинку, запобігаючи цим проблемам.
• Екологічність та енергоефективність виявляються у зниженні викидів CO₂. Економія 15000 кВт⋅год енергії на рік еквівалентна скороченню викидів вуглекислого газу на 3-4 тонни при опаленні газом або 6-8 тонн при використанні електрики. Енергоспоживання самого рекуператора становить лише 40-150 Вт залежно від продуктивності, що за рік складає 350-1300 кВт⋅год – у 10-15 разів менше, ніж він допомагає зекономити.

Де застосовуються рекуператори

У приватних будинках рекуператори встановлюють для забезпечення постійного повітрообміну без втрат тепла. Для одноповерхового будинку 100-120 м² підходять моделі продуктивністю 250-350 м³/год, для двоповерхового 150-200 м² – 400-500 м³/год. Систему розміщують на горищі або у технічному приміщенні, розводячи повітроводи по кімнатах. Типова установка обслуговує 3-5 приміщень через мережу каналів діаметром 125-160 мм.

Застосування у квартирах має свої особливості. Для квартир площею 50-80 м² використовують компактні моделі продуктивністю 100-200 м³/год, які монтуються на зовнішній стіні без прокладання повітроводів по всій квартирі. Такі пристрої мають товщину 15-25 см та займають площу 40×60 см на стіні. Вони обслуговують одну-дві суміжні кімнати, забезпечуючи локальну вентиляцію з рекуперацією.

Комерційні та промислові об'єкти потребують потужніших систем. Офіси площею 200-500 м² обладнують установками продуктивністю 1000-3000 м³/год з ККД 70-85%. Для виробничих приміщень застосовують промислові рекуператори продуктивністю до 10000 м³/год, здатні обслуговувати площі до 2000 м². Вартість таких систем становить 150000-500000 грн, але окупність досягається за 3-5 років завдяки значній економії енергоресурсів.

Підбір для різних приміщень залежить від їх призначення. Для спалень важливий низький рівень шуму – до 25 дБ, що вимагає моделей зі звукоізольованими вентиляторами. Для кухонь необхідна підвищена продуктивність на 20-30% через додаткові запахи та вологість. Ванні кімнати потребують окремої витяжки з високою вологостійкістю корпусу – класу захисту IP44 або вище.

Важливі технічні характеристики

Продуктивність за повітрям визначає обсяг приміщень, які може обслужити рекуператор. Санітарна норма повітрообміну – 30 м³/год на одну людину або 1-1,5 кратності повітрообміну на годину. Для розрахунку беруть об'єм приміщення та множать на коефіцієнт. Кімната 20 м² з висотою стелі 2,7 м має об'єм 54 м³, при кратності 1,5 потрібна продуктивність 81 м³/год. Для всього будинку показники підсумовують з урахуванням одночасного перебування людей.

Ступінь рекуперації тепла показує ефективність роботи пристрою. Моделі з ККД 60-70% підходять для помірного клімату з температурами до -10°C. При суворіших зимах до -20...-25°C рекомендуються системи з ефективністю 75-90%. Різниця у 10% ККД означає додаткову економію 1500-2000 грн на опалювальний сезон для будинку 120 м². Чим вища ефективність, тим швидше окупиться вартість обладнання.

Рівень шуму при роботі критичний для комфорту мешканців. Рекуператори створюють шум від 20 до 50 дБ залежно від конструкції та режиму роботи. На мінімальній швидкості якісні моделі працюють на рівні 20-25 дБ – як тихий шепіт. На максимальній швидкості шум зростає до 35-45 дБ – як звичайна розмова. Для спалень обирають пристрої з нічним режимом, що обмежує шум до 23 дБ при зниженій продуктивності.

Енергоспоживання пристрою коливається від 15 до 250 Вт залежно від потужності вентиляторів. Компактні моделі для квартир споживають 30-80 Вт, установки для будинків – 80-150 Вт, промислові системи – 150-250 Вт та більше. При роботі 24 години на добу пристрій потужністю 100 Вт витрачає 2,4 кВт⋅год на день або 876 кВт⋅год на рік. При тарифі 1,68 грн/кВт⋅год річні витрати складуть близько 1470 грн.

Площа обслуговування вказується виробниками як орієнтир для підбору. Рекуператор продуктивністю 150 м³/год обслуговує 50-60 м², 300 м³/год – 100-120 м², 500 м³/год – 150-180 м². Ці значення розраховані для стандартної висоти стелі 2,5-2,7 м. При вищих стелях необхідна продуктивність зростає пропорційно збільшенню об'єму.

На що звернути увагу при виборі

1. Підбір за площею приміщення – перший крок до правильного вибору. Для точного розрахунку множать загальну площу на висоту стелі, отримуючи об'єм. Потім об'єм множать на коефіцієнт кратності 1-1,5. Будинок 150 м² з висотою 2,6 м має об'єм 390 м³. При кратності 1,3 необхідна продуктивність 507 м³/год. З урахуванням запасу 10-15% обирають модель на 550-600 м³/год.
2. Вимоги до монтажу та розміщення впливають на вибір типу системи. Централізовані рекуператори потребують прокладання повітроводів по всіх кімнатах, що можливо лише на етапі будівництва або капітального ремонту. Для готових приміщень підходять децентралізовані моделі, які монтуються у зовнішню стіну без додаткових каналів. Місце встановлення повинно забезпечувати доступ для обслуговування – заміни фільтрів кожні 3-6 місяців.
3. Необхідність додаткового обладнання залежить від умов експлуатації. У морозному кліматі при температурах нижче -15°C рекомендується встановлення преднагрівача потужністю 1-3 кВт, який підігріває вхідне повітря до -5°C перед рекуператором. Це запобігає обмерзанню теплообмінника. Для приміщень з підвищеною вологістю потрібен конденсатовідвідник з дренажним насосом. Системи автоматики з датчиками CO₂ та вологості підвищують ефективність на 15-20%, але збільшують вартість на 8000-15000 грн.
4. Обслуговування та догляд за системою визначають довговічність роботи. Основне обслуговування – заміна або чищення фільтрів кожні 3-6 місяців залежно від забрудненості повітря. Вартість комплекту фільтрів становить 500-1500 грн. Теплообмінник промивають раз на рік водою під тиском. Дренажну систему перевіряють двічі на рік перед та після опалювального сезону. Правильне обслуговування забезпечує 15-20 років безперебійної роботи без капітального ремонту.