Применение приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла

Современные технологии предполагают снижение эксплуатационных расходов жилых домов за счет применения наилучших энергоэффективных систем. В настоящее время системы естественной вентиляции уже будет недостаточно, чтобы обеспечить должный уровень воздухообмена. Ведь самотечная вентиляция довольно низко эффективная, даже если она применяется в частном доме или коттедже.

Системы вентиляции для частного дома со встроенной рекуперацией тепла экологически безопасные и позволяют существенно снизить затраты на электроэнергию. Создать идеальный климат в зданиях и других закрытых помещениях с помощью таких систем вентиляции довольно просто.

Часто в системе вентиляции возникают значительные и дорогостоящие потери энергии из-за того, что поступающий холодный воздух необходимо нагревать, чтобы чувствовать себя в жилище довольно комфортно. По этой причине проектировщики зданий вынуждены использовать другое специализированное оборудование. О том, что такое вентиляция с рекуперацией тепла и что для этого используется, будет рассказано далее в данной статье.

Виды вентиляции

Существует следующие виды типа вентиляции: централизованная (с одним и двумя потоками) и децентрализованная (с одним и двумя потоками).

Централизованные системы с одним переменным потоком — это вариант вентиляции, когда по одной трубе происходит вывод отработанного воздуха в течение примерно одной минуты, а в течение последующих 60 секунд по ней обратно заходит свежий очищенный воздух. Такая компактная система вентиляции занимает не так много места, в отличие от двухпоточной системы, но не может очистить весь объем воздуха. Кроме того эффективность теплообменника снижается, так как устройство не может удерживать все тепло в течение такой инверсии потоков.

Централизованная вентиляционная система с двойным потоком — состоит из двух каналов. Один используется в качестве вытяжки, а другой для поступления свежего воздуха. Из-за этого габариты такой системы намного больше ранее рассмотренного варианта с 1 потоком. Обмен происходит одновременно, поэтому тепло, которое содержится в выводимым наружу воздухе, почти полностью передается поступающему извне воздушному потоку.

Децентрализованные вентиляционные системы с одним переменным потоком — представляет собой компактный вариант вентиляционной системы, которая предназначена для управления потоками воздуха внутри одного помещения. Один цикл по времени занимает примерно 70 секунд. Расход может достигать 60 м³/ч, но есть возможность регулировать данный параметр. Доступны 3 скорости расхода на данный момент — 30.45 и 60 м³3/ч.

С помощью этих устройств обеспечить эффективную рекуперацию воздуха и его очистку от посторонних примесей получится далеко не всегда. Кроме того минус таких систем заключается в наличие эффекта «обратной тяги».

Децентрализованная вентиляция с двойным непрерывным потоком, при которой поступление свежего воздуха и вывод отработанного происходят одновременно. Это эффективная вытяжная вентиляция воздуха с рекуперацией тепла имеет КПД около 95% на протяжении всего цикла службы, а не только на его пике, как мы имеем это при использовании однопоточной вентиляционной системы. Децентрализованная система проста в монтаже и идеально подходит для квартиры или офиса. Потребление электроэнергии минимальное, ведь рекуператор имеет мощность около 4–10 Вт. А это даже меньше, чем мощность обычной лампочки в квартире.

Что такое рекуператор

Слово «рекуператор» пришло к нам из латинского языка — «recuperatio» дословно переводится как «возвращать». Для нашего случая это означает возвращение определенной части тепла в зимнее время или холода в теплое время года. Установки с роторным рекуператором, как и с его пластинчатым аналогом, осуществляют определенный теплообмен — делают передачу тепла от удаляемого отработанного воздуха поступающему извне холодному. Это позволяет уменьшить потребление электроэнергии для обогрева помещений, поэтому рекуперация в системе вентиляции — это не только экономия энергии, но и подача чистых воздушных потоков внутрь помещения с помощью специального вентиляционного оборудования.

Теплообменник передает энергию в виде тепла от отработанного внутреннего (спертого) воздуха поступающему извне свежему воздуху. Этот принцип можно использовать повсеместно, например, в домах, офисах и автомобилях. Теплообменники, разработанные для системы вентиляции с рекуперацией тепла, получили название «рекуператоры».

Принцип работы

Рекуператоры предназначены для удаления отработанного воздуха и подачи свежего подогретого с определенными параметрами (температурой, влажностью). Наружный воздух, подаваемый с улицы приточным вентилятором или клапаном, проходит через фильтры, где удаляются вредные примеси (грязь, пыль и пыльца), после чего он поступает внутрь теплообменника. Одновременно с этим отработанный воздух из помещения выводит наружу вытяжное оборудование (вентилятор, клапан). Внутри теплообменника воздух прогревается до нужной температуры. Вентиляция с рекуператором позволяет прокачивать одновременно два воздушных потока (один внутрь помещения, другой наружу).

Внутри теплообменника происходит термодинамический обмен. Летом удаляемый отработанный воздух используется для охлаждения теплого приточного, который поступает извне для вентиляции частного дома, коттеджа и так далее. Благодаря этому в доме или коттедже происходит охлаждение теплого воздуха. Зимой процесс происходит по-другому — холодный воздух, поступающий снаружи, подогревается удаляемым воздухом, поэтому внутрь помещения поступает уже свежий подогретый воздух.

Тепловая эффективность процесса рекуперации зависит от типа применяемого теплообменника и материалов, из которых он изготовлен.

Все рекуператоры, независимо от их вида и модели, состоят из:

• кожуха;
• патрубков;
• теплообменника;
• вентилятора;
• фильтров;
• контроллера.

Кожух

Кожух рекуператоров изготавливается чаще всего из оцинкованной стали. Размер корпуса оптимизирован для эффективной работы данной конкретной модели. Оболочка кожуха компактная и однородная. Монтаж устройства не потребует много места из-за того, что он имеет небольшие габариты. Рекуператоры можно установить горизонтально или вертикально — это зависит от того, где планируется установка данного устройства. Кожух частично тепло- и акустически изолирован для уменьшения энергопотерь и обеспечения нормальной звукоизоляции.

Соединительные патрубки

Диаметр патрубков составляет 160, 200 или 250 мм в зависимости от типа используемого агрегата. Соединения снабжены резиновыми шайбами из этилен-пропиленового каучука, благодаря этому обеспечивается наивысший уровень изоляции устройства.

Теплообменники

Самым важным элементом рекуператора является теплообменник. Они могут быть оснащены перекрестноточным или противоточным теплообменниками.

Преимущества рекуператоров с перекрестноточным теплообменником:

• простая конструкция,
• отсутствие движущихся частей,
• максимальная рекуперация тепла в таких системах вентиляции составляет около 75%.

В противоточных теплообменниках воздушные потоки двигаются навстречу друг другу по параллельным каналам. Трубы теплообменника могут располагаться как рядом друг с другом, так и одна в другой.

Преимущества рекуператоров, оснащенных противоточным теплообменником:

• приточный и удаляемый воздух не смешиваются;
• подогрев или охлаждение приточных потоков за счет удаляемых отработанных;
• максимальная рекуперация тепла составляет 80%;
• отсутствие обледенения установки;
• воздушные потоки передвигаются беспрепятсвенно.

Оба вида теплообменников (противоточные и перекрестноточные) изготовлены из материала с антибактериальным покрытием, которое предназначено для борьбы с различными видами бактерий, и предотвращает размножение внутри устройства патогенных микроорганизмов.

Антибактериальное покрытие устойчиво к внешнему воздействию, поэтому оно не изнашивается во время его чистки. Данное покрытие препятствует размножению следующих бактерий: Escherichia coli (кишечная палочка), Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), Klebsiella pneumoniae (палочка пневмонии), Candida albicans.

Вентиляторы

Приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуперацией тепла оснащаются приточными и вытяжными вентиляторами. Каждый вентиляторный блок оборудован электродвигателем переменного тока. На некоторых установках такого типа используются мощные промышленные кулеры. Конструкция вентиляторов довольно надежная и долговечная. Во время работы уровень создаваемого шума очень низкий, даже при эксплуатации устройства на высоких оборотах. Одни из плюсов таких устройств — они отличаются небольшим энергопотреблением. Благодаря вентиляторным блокам рекуператоры работают в оптимальном режиме.

Фильтры

Воздушные фильтры, используемые с пластинчатым рекуператором, улучшают качество подаваемого воздуха. Система фильтрации оснащена фильтрами класса EU3 (в российской классификации G3). Фильтрующий элемент состоит из пластикового корпуса и фильтрующего слоя. Поверхность фильтра максимально ограничивает потери давления для номинальной производительности вентиляционной установки.

Контроллер

Некоторые рекуператоры оснащены интеллектуальной системой управления, позволяющей настраивать климатические параметры для каждого помещения, например, на определенные часы и дни недели. Нужно будет только один раз запрограммировать нужную температуру и больше не нужно беспокоиться о работе устройства, потому что далее она будет поддерживать заданные параметры в автоматическом режиме.

Контроллер, помимо простых стандартных функций (настройка и просмотр установленных режимов работы), также позволяет включать/отключать оборудование в нужную дату и время.

Например, если комната будет пустовать в течение всей рабочей недели, то нет необходимости в этот момент эксплуатировать рекуператор и увеличивать расход электроэнергии. Поэтому его можно настроить на отключение в понедельник в 8 часов утра и включение в пятницу в 5 часов вечера. Это позволит обеспечить наличие свежего воздуха в комнате именно в тот момент, когда человек вернется домой с работы после завершения рабочей недели. Более подробную информацию о контроллере всегда можно найти в инструкции по эксплуатации конкретной модели, которая обязательно имеется в комплекте любого устройства такого типа.

Влажность и рекуперация

Некоторые рекуператоры могут быть оснащены функцией рекуперации влаги. Это означает, что их можно использовать для рекуперации не только тепла, но влаги из удаляемого воздуха, благодаря чему свежий приточный воздух поступает в комнату увлажненным. Это очень полезно, особенно в тех случаях, когда воздух становится сухим, например, в зимнее время. Такой функционал устройства позволяет использовать его в качестве увлажнителя воздуха в сухое время года.

Процесс восстановления влаги происходит в теплообменнике рекуператора. Обменник позволяет напрямую передавать влагу, которая содержится в самом воздухе. В этом случае конденсация влаги не требуется, поэтому не надо будет тратить дополнительную энергию на увлажнение воздуха. Это один из тех факторов, с которыми связано высокое КПД противоточных рекуператоров. Описанный ранее процесс возможен благодаря особой конструкции теплообменника данного типа.

Обменник изготавливается из специальной бумаги толщиной всего 45 мкм. Данная бумага обладает высокой устойчивостью к деформации и износу. Весь секрет кроется в толщине и структуре бумаги, размер ячейки которой составляет 0.3 нм. Размер частиц грязи превышает данные 0.3 нм, а диаметр молекул воды равен около 0.288 нм. Это означает, что только влага может проникать через сетку теплообменника и смешиваться с воздухом, подаваемым в комнату. Несмотря на такую конструкцию, он имеет очень высокие показатели герметичности. Теплообменник, который позволяет использовать влагу из удаляемого воздуха, также известен нам как энтальпийный.

Летом приточный воздух влажный и теплый. Рекуператор охлаждает его и уменьшает уровень влажности приточного воздуха. Зимой наоборот — поступающий воздух нагревается, а уровень влажности в нем повышается до нужных значений. Поэтому рекуператоры способны регулировать температуру и влажность воздуха, подаваемого внутрь жилого помещения.

Байпас рекуператора

Некоторые рекуператоры оснащены функцией байпаса (bypass — обводной контур), которая позволяет воздуху проходить только через данный контур при соблюдении определенных условий. Такая функция устройства работает в полностью автоматическом режиме. Требуется только указать диапазоны температур для подаваемого воздуха, и система автоматически сама решит, должен ли приточный воздух проходить через теплообменник или же сразу поступать в помещение.

Рассмотрим принцип работы байпасного контура более подробно. Если температура приточного воздуха ниже установленного значения в системе, то он попадает в рекуператор и там проиcходит его прогрев. Только потом он подается внутрь помещения. Если же температура наружного воздуха соответствует установленным значениям, то нет смысла подогревать его и тратить на это лишнюю энергию. Воздух по обводному контуру попадает внутрь помещения без какого-либо дополнительного подогрева.

Почему важна приточно-вытяжная установка с рекуперацией тепла

Система вентиляции воздуха с рекуперацией тепла позволяет эффективно решить проблемы воздухообмена практически во всех зданиях. Правильно смонтированная система с рекуператором обеспечивает постоянную подачу свежего отфильтрованного воздуха с нужными параметрами температуры и влажности внутрь помещения.

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией может использоваться, например, в банях, саунах и бассейнах, чтобы поддерживать не только нужную температуру в помещениях, но и уменьшать содержание влажности, которая оказывает негативное воздействие на людей, оборудование и конструкционные элементы самой постройки. В домах с очень сильным сквозняком эффективность приточной вентиляции будет снижаться и установка ее в таких местах не рекомендуется.

Устранение конденсации

Если в помещении имеется плохая теплоизоляция или присутствуют источники повышенной влажности, то могут возникнуть определенные проблемы, например, конденсация влаги и образование плесени, появление грибков, плесени в местах скопления такой влаги. Приточно-вытяжная вентиляционная установка с рекуперацией тепла поможет решить такие проблемы.

Кроме того приточно-вытяжная вентиляция в здании с рекуперацией тепла оказывает прямое влияние и на уровень его отопления. Это связано с тем, что одним из эффектов такой системы вентиляции является выравнивание температуры внутри всего здания. Поэтому в первую очередь надо будет монтировать рекуператор в тех помещениях, в которых температура должна быть выше, чем в остальных.

Если сооружение возведено согласно всех необходимых требований применимого ГОСТа, то в нем можно устанавливать систему отопления не в каждом помещении, а, например, только в кладовой или коридоре. Тогда обогрев воздуха будет происходить в одном месте, а далее теплый воздух будет распространяться планомерно по всему периметру здания.

Как выбрать рекуператор тепла

Поняв полезные свойства данного устройства, надо будет определить, как можно правильно выбрать нужный рекуператор и сделать правильный монтаж приточно-вытяжной установки. Моменты на которые надо обратить внимание, чтобы исключить вероятность выбора несоответствующего по параметрам оборудования:

• Размеры комнат.
• Режим эксплуатации данных комнат.

Размер комнаты, в которой будет располагаться блок рекуперации, имеет очень важное значение. Необходимо вычислить объем пространства, который надо будет подогревать или охлаждать. Благодаря этому можно будет четко определить не только тип рекуперационного устройства, но и необходимое количество таких устройств для нормального обогрева всех комнат. В том случае, когда имеется очень большое помещение, возможно потребуется приобретение и установка нескольких рекуператоров.

Чем рекуператор отличается от кондиционера

Кондиционер охлаждает воздух в теплое время года и подогревает его с наступлением холодов. Однако все это делается внутри помещения и поступление свежего уличного воздуха при использовании кондиционера исключено. Поэтому, если сравнивать рекуператоры с кондиционерами, то вентсистема на основе первых устройств гарантирует приток внутрь помещения свежего чистого воздуха, а вторая похвастаться этим не может.

Кроме того в кондиционерах устанавливаются фильтра, которые зачастую могут стать очагами скопления пыли, бактерий или вирусов. В будущем они могут нанести вред здоровью людей, проживающих в данном доме или квартире.

В системе вентиляции с рекуператором нет таких фильтров, которые надо было бы постоянно очищать. Их очистка производится довольно редко. Поэтому основное отличие между рекуперацией и кондиционированием заключается в том, что в первом случае используется свежий приточный воздух, а во втором только воздух внутри самого помещения, который при этом не обновляется и гоняется кондиционером по кругу.

Специалисты рекомендуют монтировать внутри помещения обе данные системы. В таком случае рекуператор будет обеспечивать поступление свежего подогретого воздуха, а кондиционер охладит воздух в случае необходимости. По отдельности эти устройства не смогут обеспечить комфортный микроклимат внутри помещения на протяжении всего года.

Правила выбора системы вентиляции с рекуператором

Система вентиляции с блоком рекуперации — это современный продукт, разработанный с целью устранения негативных явлений, связанных с так называемым «синдромом нездорового здания» (повышенная влажность, сквозняки, образование грибка и появление плесени).

Преимущества вентсистем с рекуперацией тепла заключается в следующем:

• Компактные размеры. Рекуператор не уменьшает рабочее пространство жилого помещения, ведь его рабочий модуль монтируется в стену, а снаружи видна только его вентиляционная решетка.
• Быстрый и простой монтаж. Сборка может быть осуществлена в течение 1–2 часов.
• Теплообменник с фильтром. Фильтрационный слой отлично пропускает тепло и является природным антисептиком, не допускающим скопления бактерий и микробов внутри операционного модуля. Не ржавеет, практически не изнашивается в течение всего срока эксплуатации.
• Отсутствие каких-либо расходных материалов для замены.
• Простота обслуживания. Система вентиляции с рекуператором самоочищающаяся. Один раз в год необходимо будет только делать чистку теплообменников, но эта операция занимает всего около 15–20 минут.
• Экономия на электричестве. На максимальной скорости потребление электроэнергии составляет от 30 до 90 ватт в час (зависит от выбранной модели устройства).
• Рекуператор не изменяет естественный состав воздуха. В комнату после рекуперации поступает подогретый и полностью очищенный воздух.
• Простая и многофункциональная система управления. Управление системой вентиляции осуществляется с помощью пульта ДУ или диммера.
• Возможность выбора бесшумного ночного режима.
• Гарантия от производителя может составлять от 1 до 3 лет.

Поэтому правильный выбор рекуператора имеет большое значение для правильной работы всей вентиляционной системы. Даже самый лучший рекуператор не будет соответствовать требованиям потребителя, если он не подходит по параметрам для данной вентиляционной системы. Это приводит как к снижению комфорта в вентилируемом помещении, так и к увеличению эксплуатационных расходов.

Основной критерий выбора правильного типа рекуператоров — определение необходимого уровня воздухообмена в данном конкретном помещении. Мощность рекуператора для квартиры должна обеспечивать соответствующее количество воздухообменов в помещении в течение одного часа. А это значит, что необходимое количество полных воздухообменов — еще одна важная особенность устройства. Рекуператор должен обеспечивать один полный воздухообмен в помещении в течение 1 часа.

Если имеется несколько комнат, то необходимый воздухообмен рассчитывают в виде суммы воздухообменов, необходимых для каждой комнаты, и количества присутствующих в них людей. Когда проектируется вентустановка с рекуперацией тепла надо помнить, что свежий воздух всегда подается в комнаты и спальни, а загрязненный воздух выводится через кухню или ванную комнату.

Защита от обледенения и замерзания

Рекуператоры могут быть оснащены дополнительной функцией для защиты теплообменника от замерзания при низких температурах. Это очень важная функция, поскольку наледь в теплообменниках очень часто приводит к закупорке каналов, из-за чего устройство начинает работать со сбоями или вообще перестает функционировать.

Процесс рекуперации не должен приводить к конденсации воздушных паров, которые во время охлаждения могут замерзнуть. Чтобы этого избежать этого имеется два способа.

Первый способ — использовать систему отопления, например, водонагреватель (паровой или электрический). При этом надо будет включать нагреватель, чтобы он растопил образовавшийся лед.

Второй метод включает соответствующую настройку работы приточного и вытяжного вентилятора. При обнаружении обледенения, вытяжной вентилятор автоматически увеличивает свою мощность, а приточный вентилятор отключается, как только температура приточного воздуха повышается на +10–15 °C в течение одной минуты.

Второй способ намного выгоднее, так как рекуператор продолжает подавать свежий воздух в комнату. Кроме того дополнительный обогреватель в системе увеличивает общее потребление энергии в доме.

Диапазон рабочих температур рекуператора составляет от –50 °C до +50 °C. При таких температурах он будет нормально эксплуатироваться. Использование его при более низких температурах (ниже –50 °C) потребует монтаж дополнительного электрического нагревателя.

Техническое обслуживание

На продолжительность срока эксплуатации рекуператора влияет ряд факторов. Например, это связано с местом эксплуатации устройства (офис, производственный цех, квартира, так далее), продолжительностью эксплуатации в течение дня и другими факторами.

Чтобы обеспечить довольно продолжительную работу устройства без каких-либо отказов, надо обратить внимание на приведенные ниже рекомендации:

• Проводить периодические проверки вентиляторов и фильтров. В случае заметного снижения КПД рекуператора, рекомендуется почистить, заменить вентилятор или фильтр.
• Периодически очищать теплообменник. Не рекомендуется чистить теплообменник воздухом под высоким давлением из-за того, что есть риск повреждения устройства струей такого воздуха. Лучше всего очищать теплообменник, например, с помощью пылесоса. Такую чистку нужно делать примерно раз в 3 года.

Любая организация, которая реализует такую климатическую технику, обеспечивает ее комплексное техническое обслуживание в течение всего гарантийного срока бесплатно. По истечении гарантийного срока техническое обслуживание делается уже на платной основе. Обычно минимальная гарантия на такое климатическое составляет 1 год.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуперацией тепла имеет:

• Высокую эффективность рекуперации при соотношении приточного и вытяжного воздуха 1:1.
• Рекуператор практически не промерзает, то есть теплообменник не забивается льдом при низких температурах. Поэтому использование дополнительных обогревателей потребуется только при эксплуатации устройства в районах с довольно низкими температурами.
• Герметичность теплообменника — благодаря этому загрязненный и чистый воздух для помещения не смешиваются.
• Исключается противоток воздуха через теплообменник.
• Наличие системы автоматического управления, которая сама регулирует теплообмен в соответствии с установленными параметрами.

Постоянный воздухообмен в помещении, в котором постоянно находятся люди очень важный фактор. Установка приточно-вытяжной вентиляции позволяет создать идеальный микроклимат внутри любого помещения. Монтаж такой установки не очень сложный, поэтому его можно всегда сделать своими руками. Если есть неуверенность в своих силах, то можно всегда пригласить мастера для этого. Перед приобретением рекуператора стоит внимательно изучить технические характеристики различных доступных моделей и выбрать самый подходящий вариант для вашего дома.

Видео по теме