Рекуперация тепла в системах вентиляции - что это такое

Рекуперацией тепла называют возвращение части тепловой энергии, и ее повторное использование в системе отопления дома.

Процесс вентиляции жилых помещений аналогичен процессу проветривания: в помещение подается свежий воздух извне, а отработанные воздушные массы с низким содержанием кислорода, удаляются и выбрасываются в окружающее пространство. Вместе с отработанным воздухом из помещения удаляется тепловая энергия. Задачей рекуперации тепла при вентиляции является охлаждение теплого воздуха перед его выбросом наружу и использование полученного тепла на подогрев воздушных масс, поступающих снаружи. Вопрос рекуперации тепла в системах вентиляции особенно остро стоит в зимнее время года.

Рекуперация тепла в системах вентиляции

Решается он в зависимости от способа вентилирования дома.

Два способа вентилирования – два подхода к рекуперации

В современных жилых домах широко используются два вида вентиляции: естественная и принудительная.

Естественная вентиляция эффективна в домах с высокой тепловой инерцией. Это дома, построенные из камня, кирпича, бетона и железобетона. Как правило, для их возведения используют тяжелые прочные фундаменты-подушки.

Схемы естественной вытяжной вентиляции

В домах с высокой инерцией тепло накапливается в массе дома и запас его может быть достаточным для поддержания комфортных условий в помещении при отключении отопления на протяжении нескольких часов, а то и нескольких суток.

Вентиляционные каналы для удаления отработанного воздуха в инерционных домах располагают в массиве стен, делая их вертикальными с выходом в чердачное помещение. Поступая в вентиляционный канал, теплый воздух движется вверх, нагревая при этом стены канала, а значит, и стены дома, отдавая при этом запас своей тепловой энергии. Затем воздух попадает в подкровельное пространство, подогревая его оставшимся теплом.

Сохраненное в стенах вентиляционного канала тепло в дальнейшем используется для поддержания температуры стен и обогрев дома.

В домах с естественной вентиляцией рекуперация тепла также носит естественный характер и в дополнительном регулировании не нуждается.

 Вентиляция в малоинерционных домах

Необходимость управления рекуперацией тепла возникает в домах, оборудованных принудительными вентиляционными системами. Как правило, речь идет о малоинерционных строениях, в конструкции которых присутствуют современные теплоизоляционные материалы.

Вентиляция с рекуперацией тепла в доме

Это могут быть каркасные дома со стенами из сэндвич панелей, дома из пеноблоков или газосиликатных блоков, а также щитовые строения с внутренним слоем из современного высокоэффективного теплоизоляционного материала.  Малоинерционные дома имеют небольшой вес по сравнению с традиционными строениями из кирпича или бетона, для их возведения обычно используют облегченные варианты фундамента, отдавая предпочтение ленточному или свайному фундаменту.

Тепловых потерь теплопроводностью через поверхность стен в малоинерционных домах практически нет, однако, в них стены не аккумулируют тепло, а системы естественной вентиляции не эффективны.  Для отопления малоинерционного строения достаточно нагревать воздух в помещении. Именно по этой причине одним из наиболее востребованных и экономичных способов отопления в таком доме является воздушная система отопления, в которой в помещение через приточные отверстия подается теплый воздух, а остывшие воздушные массы забираются и после подогрева, вновь подаются в приточные каналы.

Воздухообмен в помещении напрямую зависит от эффективности работы вентиляционной системы и ее конструктивных особенностей. Естественная вентиляция в малоинерционных домах малоэффективна. Для лучшего воздухообмена необходимо использовать системы принудительной вентиляции, обеспечивающие подачу свежего воздуха и удаление отработанных воздушных масс.

Постоянный приток свежего (холодного) воздуха и удаление отработанных (нагретых) воздушных масс приводит к увеличению расходов на отопление.  Можно смело сказать, что в малоинерционных домах с вентиляцией могут вылететь в трубу все деньги, затраченные на обогрев жилища, если, конечно, не использовать систему рекуперации тепловой энергии.

Как работает рекуператор тепла в системе вентиляции?

Как работает рекуператор тепла в системе вентиляции

При рекуперации тепла в системе вентиляции стоит задача подогреть поступающий в помещение воздух за счет тепловой энергии уходящих воздушных масс. Подогрев может быть

  • центральным, рассчитанным сразу на все здание и устанавливаемым на центральную вентиляционную систему
  • локальным, обеспечивающим только одно отдельно взятое помещение и устанавливаемый на местную вентиляционную систему

Для этого вентиляционная система дополняется теплотехническим блоком, предназначенным для теплообмена между холодным и теплым воздухом. Теплообменники могут иметь различное устройство и технические характеристики.

Пластинчатые рекуператоры

Принцип работы пластинчатого рекуператора

Самым простым воздушным рекуператором является пластинчатый теплообменник, представляющий собой камеру с параллельными воздуховодами, разделенными металлической перегородкой, играющей роль теплопроводной пластины. Нагретый воздух при соприкосновении с перегородкой с одной стороны, нагревает ее, а холодный воздух, движущийся с противоположной стороны, забирает тепло.

Несмотря на примитивную конструкцию, пластинчатые рекуператоры имеют высокий КПД, величина которого может составлять 90%. Еще одним плюсом пластинчатого рекуператора является отсутствие движущихся частей.

Есть у пластинчатого рекуператора и существенный недостаток: при охлаждении воздуха на пластине образуется конденсат, что при отрицательной температуре наружного воздуха может привести к обледенению рекуператора.

Роторный рекуператор

Роторный рекуператор

Этого недостатка лишен роторный рекуператор, представляющий собой вращающуюся пластину, установленную между приточным и вытяжным воздуховодом. Одна половина пластины находится в зоне нагрева и контактирует с теплым воздухом, а вторая половина пластины, наоборот, находится в подающем воздуховоде и контактирует с холодным воздухом, затем происходит поворот на 180 градусов и положение меняется, нагретая пластина попадает в холодный воздуховод, а охлажденная пластина попадает в зону нагрева. Интенсивность теплообмена зависит от скорости вращения ротора и разницы температур холодного и нагретого воздуха. КПД роторного рекуператора может составлять 75-85%.

Вращение роторного рекуператора сопровождается шумом, что является его недостатком. К тому же устройство постоянно нуждается в техническом обслуживании.

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператор с промежуточным теплоносителем

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем могут иметь различное устройство, но общим для них является использование теплоносителя (фреон, вода) для передачи тепла от одного воздушного потока другому воздушному потоку. Так, к примеру, в устройстве воздушных рекуператоров большое распространение получили тепловые трубки.

 Подведем итоги

Рекуператор тепла является опциональной частью приточно вытяжной вентиляционной системы, использование которой в значительной мере сокращает расходы на отопление и позволяет поддерживать комфортные условия в доме с меньшими расходами.

Рубрикатор: