Рекуператоры воздуха как эффективный элемент в системах вентиляции

Air recuperators as an effective element in ventilation systems

Автор: Дзеленко Илья Викторович

ФГБОУ ВО «ИРНИТУ», г. Иркутск, Россия

e-mail: ilya.3889@yandex.ru

Dzelenko Ilya Viktorovich

IRNITU, Irkutsk, Russia

e-mail: ilya.3889@yandex.ru

Аннотация: Воздух, удаляемый из помещений, содержит энергию (тепло/холод), которая будет просто потеряна при удалении. Но, если правильно использовать данную энергию, то можно добиться определённой экономии на подогрев или охлаждение воздуха, поступающего в помещение. В данном обзоре описано, как правильно использовать такую энергию без потерь.

Annotation: The air removed from the premises contains energy (heat/cold), which will simply be lost during removal. But, if you use this energy correctly, you can achieve certain savings on heating or cooling the air entering the room. This review describes how to properly use such energy without loss.

Ключевые слова: рекуперация воздуха, рекуператоры, вентиляция, подогрев.

Keywords: air recovery, recuperators, ventilation, heating.

Тематическая рубрика: Архитектура и строительство.

Итак, речь пойдёт об устройстве рекуперации воздуха, или рекуператоре.

Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. Под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.

Основной функцией рекуператора является получение полезной энергии от удаляемого воздуха из помещения. Данный процесс должен происходить при условии: потоки не должны смешиваться, то есть приточный воздух не должен хоть сколько-нибудь значительно загрязняться отработанным вытяжным воздухом.  В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.

Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18. °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18-(26)=44°С.

При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18-10=8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)100/44 = 82% мощности вентустановки. Что в свою очередь способствует исполнению законодательства в области энергосбережения [1].

Какого бы вида он ни был, рекуператор по своей сути – это теплообменник. Это может быть один теплообменник, в котором приточный и вытяжной потоки воздуха обмениваются теплом через тонкие стенки, или два теплообменника. Во втором случае в первом теплообменнике вытяжной воздух отдаёт своё тепло некоторому промежуточному теплоносителю, а во втором теплообменнике этот промежуточный теплоноситель отдаёт своё тепло приточному воздуху [2].

Выделим основные виды рекуператоров:

• Роторный рекуператор;
• Пластинчатый перекрестно-точный рекуператор;
• Рекуператор с промежуточным теплоносителем;
• Камерный рекуператор;
• Фреоновый рекуператор.

Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом [3].

Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

- Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.

- Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.

- Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.

- Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздуховоздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников [4].

При выборе типа рекуператора следует учитывать несколько факторов:

• Возможность совмещения приточной и вытяжной установки в одном корпусе;
• Габариты установки;
• Желаемая эффективность;
• Возможность небольших перетечек;
• Цена.

Наиболее популярным решением по размещению данных установок выступает размещение на кровле здания. В  отдельных случаях, воздуховоздушные теплоутилизаторы допускается размещать в  помещениях для  вентиляционного оборудования, но  при  соблюдении всех правил размещения подобного оборудования, указанных в нормативной литературе [4].

В прежние годы большое распространение имели рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Сегодня их всё чаще заменяют роторными. В небольших приточно-вытяжных установках (для квартиры, коттеджа или маленького офиса или магазина) применяются пластинчатые перекрестно-точные рекуператоры. Наконец, на объектах, где перетекание вытяжного воздуха в зону притока не допустимо, предпочтение следует отдавать рекуператорам с промежуточным теплоносителем или фреоновым рекуператорам.

По итогу можно заключить, что рекуператоры как элемент систем вентиляции и кондиционирования, является не обязательным, т.к. система будет функционировать без них. Но, как элемент, позволяющий существенно сэкономить на затратах на подогрев, набирает популярность и применяется всё чаще и чаще в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Список литературы:

1. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об  энергосбережении и  повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
2. Мысовских П.В. Особенности применения систем рекуперации тепла в системах вентиляции общественных зданий / П.В. Мысовских, И.Н. Петриков. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 9 (351). — С. 17-19.
3. Байдов А.В. Рекуперация воздуха в системе домового отопления / А.В. Байдов, Хамзах Абдуллах Муршид Аль-Хашеди, В.В. Александров, В.В. Объедков. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 15 (462). — С. 62-64.
4. СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».