Рекуператор повітря - навіщо він потрібний і як працює

Рекуператор повітря - навіщо він потрібний і як працює

У сучасному світі питання енергозбереження та створення комфортного мікроклімату у житлових та комерційних приміщеннях виходять на перший план. З одного боку, ціни на опалення, що постійно зростають, змушують шукати способи мінімізувати тепловтрати. З іншого - герметичні вікна та двері в новобудовах перешкоджають природній вентиляції та призводять до застою повітря, підвищеної вологості, поширення плісняви ​​та грибка.

Як поєднати економію на обігріві з підтримкою здорового мікроклімату в будинку? На допомогу приходить рекуператор повітря - розумний пристрій, який забезпечує приплив свіжого повітря і при цьому зберігає левову частку тепла, що зазвичай йде через відкрите вікно або вентиляційні грати.

Рекуператор - це по суті теплообмінник, що передає теплову енергію від відпрацьованого повітря, що видаляється з приміщення, до холодного припливного повітря з вулиці. Завдяки цьому на підігрів повітря, що надходить, витрачається мінімум енергії, а значить, знижується навантаження на систему опалення та зменшуються комунальні платежі.

Принцип роботи рекуператора повітря

У найпростішому вигляді рекуператор складається з теплообмінника, двох вентиляторів та системи повітроводів. Теплообмінник - це "серце" приладу, в якому відбувається передача теплової енергії від витяжного повітря до припливного.

За своїм пристроєм теплообмінник нагадує пластинчастий радіатор опалення. Він складається з безлічі тонких металевих, пластикових або керамічних пластин, що розділяють потоки повітря, що входить і виходить. Пластини мають високу теплопровідність і велику площу зіткнення з повітрям, що забезпечує ефективний теплообмін.

Тепле повітря, що видаляється з приміщення, проходить між непарними пластинами теплообмінника, поступово охолоджуючись і віддаючи своє тепло матеріалу пластин. В цей же час припливне холодне повітря рухається у протилежному напрямку між парними пластинами, забираючи їх тепло та нагріваючись практично до кімнатної температури.

ККД сучасних пластинчастих рекуператорів сягає 65-85%. Тобто, якщо на вулиці -10°C, а в кімнаті +20°C, то на виході з рекуператора повітря припливу матиме температуру близько +17°C. На його подальший догрівання до кімнатної температури потрібно зовсім небагато енергії.
Рух повітряних потоків через рекуператор забезпечується двома вентиляторами – припливним та витяжним. Їхня продуктивність (м3/година) залежить від моделі і може регулюватися вручну або автоматично. Для роботи вентиляторів використовуються економічні двигуни постійного струму, які споживають лише 3-10 Вт електроенергії.

Ще один важливий компонент рекуператора - система фільтрів, яка очищає повітря, що надходить з вулиці від пилу, пилку рослин, вовни тварин, вихлопних газів та інших забруднень. Зазвичай використовується дво- або триступінчаста фільтрація (груба та тонка). Фільтри потребують періодичного очищення або заміни раз на 3-6 місяців.

Підведемо підсумки. Рекуператор повітря працює за принципом рекуперації (повернення) тепла: він забирає теплову енергію у повітря, що видаляється, і передає її припливному повітрі через систему теплообмінника. За рахунок цього суттєво скорочуються тепловтрати при вентиляції та знижуються витрати на опалення.

Окрім економії тепла, рекуператор виконує ще кілька корисних функцій:

• Забезпечує постійний приплив свіжого та чистого повітря, видаляючи застійне повітря та неприємні запахи.
• Фільтрує повітря від алергенів та забруднень, захищаючи здоров'я мешканців.
• Контролює рівень вологості, запобігаючи утворенню конденсату, плісняви ​​та грибка.
• Створює комфортний мікроклімат у приміщенні без протягів та задухи.

Види рекуператорів повітря

Різноманітність моделей рекуператорів на ринку може спантеличити непідготовленого покупця. Щоб зробити правильний вибір, потрібно розібратися в основних типах цих пристроїв та їх особливостях. Розглянемо найпоширеніші класифікації рекуператорів.

У напрямку повітряних потоків розрізняють:

1. Перехресні рекуператори – потоки припливного та витяжного повітря рухаються перпендикулярно один до одного. Це найпростіший і бюджетніший варіант, але його ефективність не перевищує 60-65%.
2. Протиповітряні рекуператори - потоки повітря рухаються назустріч один одному. Така схема забезпечує більш тривалий контакт та кращий теплообмін між пластинами. ККД протиточних моделей досягає 85-90%.
3. Прямоточні рекуператори - потоки повітря, що входить і виходить, рухаються паралельно в одному напрямку. Трапляються досить рідко через невисоку ефективність (до 55%).

За типом конструкції теплообмінника виділяють:

1. Пластинчасті рекуператори – найпопулярніший тип для побутового використання. Теплообмін відбувається через стінки тонких пластин із алюмінію, пластику або нержавіючої сталі. Відрізняються компактністю, невисокою ціною та гарною ефективністю (65-85%).
2. Роторні рекуператори - теплообмін здійснюється за рахунок обертання барабана (ротора) з насадкою з алюмінієвої фольги, яка поперемінно нагрівається та охолоджується в потоках повітря. Мають дуже високий ККД (75-95%), але дорожчі за пластинчасті і вимагають електроживлення для приводу ротора.
3. Камерні рекуператори - теплообмін відбувається в спеціальній камері, що поперемінно нагрівається повітрям, що видаляється, і охолоджується припливним. Повітряні потоки перемикаються заслінками кожні 1-2 хвилини. ККД - близько 70-80%, але динамічна зміна температури повітря припливу погіршує мікроклімат.
4. Теплові труби - замкнуті трубки, заповнені легкокиплячим холодоагентом (фреоном). Під впливом гарячого повітря фреон випаровується та переносить тепло в зону охолодження, де конденсується та віддає тепло припливному повітрю. Компактні та довговічні, але мають невисокий ККД (50-70%).

За матеріалом виготовлення теплообмінника бувають рекуператори:

1. Алюмінієві – найпоширеніший варіант. Алюміній добре проводить тепло, стійкий до корозії та має малу вагу. Однак може бути схильний до деформації при великій різниці температур.
2. Полімерні – зазвичай використовується полістирол. Більш легкий та дешевий матеріал у порівнянні з металом. Стійкий до агресивного середовища та утворення конденсату, але має найгіршу теплопровідність.
3. Керамічні - застосовуються переважно у компактних настінних провітрювачах (Прана, Вентс). Мають високу ефективність теплообміну (до 90%) та антибактеріальні властивості. Не схильні до корозії і служать більше 10 років.

Окремо варто згадати ентальпійні рекуператори, здатні як передавати явне тепло, а й переносити вологу через спеціальну мембрану. Це дозволяє стабілізувати рівень вологості в приміщенні без утворення конденсату і криги в холодну пору року. Щоправда, такі моделі коштують у 1,5-2 рази дорожче за звичайні.

Рекуператори в припливно-витяжних установках

Припливно-витяжні установки (ПВП) з функцією рекуперації тепла - це готові вентиляційні системи, призначені для створення та підтримки оптимального мікроклімату у житлових та комерційних приміщеннях. На відміну від простих провітрювачів, вони здатні не лише видаляти та подавати повітря, а й очищати його, підігрівати взимку та охолоджувати влітку.

ПВУ складаються з таких основних компонентів:

1. Припливний та витяжний вентилятори - забезпечують циркуляцію повітря. Можуть мати 1-3 швидкості та плавне регулювання продуктивності.
2. Фільтри грубого та тонкого очищення - затримують пил, пух, пилок та інші забруднення. Клас фільтрації – G4-F8.
3. Рекуператор тепла - пластинчастий або роторний теплообмінник для утилізації витяжного тепла повітря.
4. Повітронагрівач - електричний або водяний калорифер для підігріву повітря в холодний період.
5. Охолоджувач повітря - фреоновий або водяний охолоджувач для кондиціонування повітря влітку (опціонально).
6. Шумоглушник - знижує рівень шуму від роботи вентиляторів та повітряного потоку.
7. Система автоматики - керує всіма компонентами ПВУ, контролює параметри повітря, регулює продуктивність датчиків температури, вологості, CO2.
8. Повітропроводи та розподільні грати - розлучення припливного повітря по приміщеннях та збору витяжного повітря.

Серцем будь-якого ПВУ є рекуператор тепла. Найчастіше використовуються пластинчасті рекуператори перехресного або протиточного типу. Вони компактні, немає рухливих частин і може мати ККД до 85-90%.

Більш сильні ПВУ оснащуються роторними рекуператорами. Обертання теплообмінного барабана здійснюється мотор-редуктором з регульованою швидкістю. Це дозволяє точно налаштувати передачу тепла та вологи між потоками. ККД роторних рекуператорів досягає 75-95%, але вони складніші і дорожчі за пластинчасті.

Важливий момент - захист рекуператора від зледеніння в холодну пору року. При великій різниці температур на пластинах теплообмінника може утворюватися конденсат, який замерзає та блокує прохід повітря. Щоб уникнути цього, використовуються кілька способів:

1. Підігрів припливного повітря за допомогою електронагрівача (ТЕН) чи канального калорифера.
2. Періодичне відключення вентилятора для розморожування рекуператора теплим витяжним повітрям (Bypass).
3. Рециркуляція частини витяжного повітря для підмішування до холодного припливного у певній пропорції.
4. Використання ентальпійного рекуператора, не схильного до замерзання конденсату.

Конкретний алгоритм захисту реалізує система автоматики залежно від показань датчиків температури.
Ще один нюанс - відведення конденсату, що утворюється при охолодженні вологого теплого повітря. Для цього ПВУ комплектуються дренажним піддоном із патрубком для зливу в каналізацію. У разі зовнішньої установки (на покрівлі або фасаді будівлі) конденсатовідвідник повинен обігріватися гріючим кабелем, щоб уникнути замерзання.

Порівняно з віконними провітрювачами, ПВУ з рекуператором – це готове системне рішення для вентиляції цілого будинку чи квартири. Вони підбираються під конкретні розміри та планування приміщень, мають високу продуктивність (200-3000 м3/год), багатоступінчасту фільтрацію, вбудовану автоматику з датчиками та можливість інтеграції з системою "розумний дім".

Рекуператори для побутового використання

Якщо централізована припливно-витяжна вентиляція – надто складне та дороге рішення для вашого житла, придивіться до побутових рекуператорів повітря. Це компактні моноблочні установки, призначені для обслуговування одного приміщення – спальні, вітальні, дитячої, кабінету.

Конструктивно такі пристрої є трубою, розділеною на дві камери - припливною і витяжною. Усередині труби розміщуються два вентилятори та керамічний або алюмінієвий акумулятор тепла. Прилад монтується у стіну та поєднує функції припливної вентиляції, витяжки та нагрівання повітря за рахунок рекуперації.

Принцип роботи побутового рекуператора такий:

1. Витяжний вентилятор забирає тепле повітря з кімнати та продуває ним акумулятор тепла. Керамічна насадка нагрівається та віддає тепло зовнішньому повітрі.
2. Через 1-2 хвилини вентилятор реверсується та починає працювати на приплив. Холодне вуличне повітря проходить через нагрітий акумулятор, зігрівається та подається до кімнати.
3. Коли акумулятор остигає, цикл повторюється. Вентилятори кожні 1-2 хвилини змінюють напрямок обертання, забезпечуючи поперемінне нагрівання та охолодження теплоакумулюючої насадки.

Продуктивність побутових рекуператорів варіюється від 30 до 150 м3/год, що дозволяє використовувати їх у приміщеннях площею від 15 до 60 м2. При цьому прилади дуже економічні – середня споживана потужність становить 4-12 Вт (як у енергозберігаючої LED лампочки).

Основні переваги настінних рекуператорів:

• Компактні розміри та стильний дизайн. Діаметр труби – 150-160 мм, довжина – 450-780 мм. Видима частина легко закривається декоративними ґратами чи панеллю.
• Легкий монтаж своїми руками. Не вимагає прокладання повітроводів, підключення до електромережі (використовується блок живлення 12В), складних будівельних робіт.
• Висока ефективність рекуперації. ККД керамічних теплообмінників досягає 85-97%, що можна порівняти з показниками централізованих ПВУ.
• Майже безшумна робота. За рахунок використання ЄС-вентиляторів та шумоізолюючого корпусу рівень шуму не перевищує 24 дБ (шелест листя).
• Очищення та підігрів повітря. У всіх моделях передбачений фільтр класу G3, а в приладах із мідним теплообмінником (Cooper&Hunter CH-HRV11K2) є додатковий електронагрівач повітря.
• Доступна ціна. Середня вартість побутового рекуператора - 300-400$. Це набагато дешевше centralized систем з аналогічною продуктивністю.

Єдиним недоліком рекуператорів такого типу можна вважати відсутність припливу та витяжки одночасно (тільки поперемінно). Але цей нюанс легко усувається установкою одразу двох приладів у різних кінцях приміщення або на протилежних стінах. Тоді один рекуператор завжди працює на притоку, а другий – на витяжку.

Також багатьох бентежить необхідність свердлити отвір у стіні (особливо у багатоквартирних будинках). Тут на допомогу приходять віконні моделі рекуператорів, які монтуються в кватирку або фрамугу замість склопакета. Установка займає лише 30-40 хвилин і не вимагає погоджень.