Корпус моноблочных агрегатов обрабатывается специальным шумопоглощающим материалом, что позволяет значительно снизить уровень шума при работе приточно-вытяжных установок (ПВУ). Возможны различные варианты установки вентустановок, включая вертикальную, горизонтальную и потолочную конфигурации.
Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения
Процесс вентилирования помещения предполагает не только выведение использованного воздуха, но также и утрату определённого объёма тепловой энергии. Это особенно актуально в зимний период, когда такое использование приводит к возрастанию затрат на отопление.
Сокращение ненужных расходов на отопление без ущерба для воздухообмена осуществимо благодаря внедрению системы рекуперации тепла, как в централизованных, так и в локальных вентиляционных системах. Основным элементом для регенерации тепловой энергии являются различные типы теплообменников, именуемых рекуператорами.
В этой статье рассматриваются различные модели оборудования, их конструктивные особенности, принцип работы, сильные и слабые стороны. Предоставленная информация будет полезна для выбора наиболее подходящего варианта для организации вентиляционной системы в вашем помещении.
Понятие рекуперации: принцип работы теплообменника
С латинского языка термин «рекуперация» переводится как возмещение или повторное получение. В контексте теплообменных процессов рекуперация подразумевает частичный возврат энергии, затраченной на выполнение определённого технологического процесса, с целью её повторного использования в том же самом процессе.
В рамках вентиляционной системы принцип рекуперации служит для минимизации потерь тепловой энергии.
Однако аналогичный процесс, называемый рекуперацией холода, также имеет место в жаркую пору, когда теплые приточные массы воздуха отдают свою теплоотдачу выводу отработанного воздуха, снижая его температуру.
Системы рекуперации тепла в вентиляции помогают минимизировать эксплуатационные расходы, сохраняя при этом нормативный воздухообмен.
Установки для рекуперации целесообразно размещать в организованных вентиляционных системах с механическим регулированием потока воздуха.
Рекуператоры вентиляции чаще всего устанавливают на чердаках или в отдельных подсобных помещениях, что позволяет избежать лишнего шума для жильцов жилых домов, посетителей общественных и спортивных учреждений, а также работников производственных объектов.
Рекуперированный воздушный поток, к которому добавлена порция свежего воздуха, подается в помещения через специальные вентиляционные решетки.
При проектировании вентиляционных контуров для производственных помещений с сохранением тепла и добавлением свежего воздуха, оборудование для обработки потока устанавливается на чердаке, а воздуховоды располагаются под потолком.
Кроме повторного использования тепла, устройства вентиляционных систем также обеспечивают фильтрацию воздушных потоков, устраняя пыль и токсичные вещества.
Современные рекуператоры оснащены специальными устройствами для снижения энергозатрат, что приводит к значительному уменьшению потребления электроэнергии.
Таким образом, рекуперация является экономичным решением для принудительных вентиляционных систем, хотя используется в основном как дополнительный метод. В холодные месяцы большая часть воздуха по-прежнему обрабатывается через нагреватели.
Расположение рекуператора в чердачном пространстве
Поставка обработанного воздуха через вентиляционную решетку
Вентиляционная система в производственном помещении
Процесс рекуперации энергии осуществляется в рекуперационном теплообменнике. Это устройство включает в себя теплообменный элемент, а также вентиляторы, которые прокачивают воздух в разных направлениях. Управление процессом и контроль параметров подачи воздуха осуществляется с помощью системы автоматики.
Конструкция рекуператоров организована так, чтобы приточные и вытягиваемые воздушные потоки находились в отдельных отсеках и не смешивались друг с другом: теплообмен происходит через стенки теплообменника.
Понимание того, что такое вентиляция с рекуперацией, можно проиллюстрировать на примере схемы воздушной циркуляции.
Отток использованного воздуха осуществляется через вытяжки в таких помещениях, как туалеты, ванные комнаты и кухни. Прежде чем покинуть помещение, этот воздух проходит через рекуператор, оставляя часть своего тепла. Входящий воздух движется навстречу, нагревается и поступает в жилые помещения.
Что такое вентиляция с рекуперацией тепла
Система вентиляции в доме с рекуперацией тепла представляет собой один из типов принудительной вентиляции. Обычно предполагается подогрев воздуха, который отчасти выполняется рекуператором — устройством, предназначенным для этого, однако основной обогрев обеспечивается классическим воздухонагревателем.
Возможно, вы никогда не слышали о системах приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла, однако это вовсе не новинка. Задумайтесь, латинское слово «рекуперация» означает возврат затраченной энергии. Это и есть суть: рекуператор представляет собой особый теплообменник, механизм, достаточно распространённый в системах вентиляции, хотя в России они используются реже, чем за границей. Как же осуществляется рекуперация воздуха в частных домах или квартирах? Давайте проясним этот вопрос подробнее.
Рекуперация тепла — это процесс возврата тепловой энергии, уходящей из помещения. Суть его заключается в том, что исходящие и поступающие воздушные потоки взаимодействуют: воздух, который покидает помещение, подогревает поступающий, что осуществляется за счёт теплообмена. Это имеет место в зимний период, в то время как в жаркие дни, к примеру, летом, уходящий воздух охлаждает поступающие потоки. В таких ситуациях правильно говорить о рекуперации холода.
Несомненно, такая операция необходима для пользователей, поскольку отсутствие рекуперации в системе вентиляции ведет к утечке тепла, которое уходит на улицу, вместо того чтобы повторно использоваться внутри помещения. Это приводит к растрачиванию средств на отопление, ведь фактически мы обогреваем улицу и тратим значительное количество тепла без необходимости. Поэтому стоит задуматься об устанавливаемой системе рекуперации тепла, которая позволяет вернуть нагревшийся воздух назад в дом, помогая избежать утечек тепла и экономить средства.
Неудивительно, что методы с рекуперацией становятся всё более популярными, и традиционные вентиляционные технологии не могут с этим соперничать. Это логично, поскольку система принудительной вентиляции с рекуперацией незначительно дороже обычной, а её обслуживание значительно проще. В результате многие предпочитают отказываться от климатического оборудования, которое когда-то считалось самым эффективным в сочетании с вентиляцией, в пользу рекуперации благодаря её экономии электроэнергии и снижению расходов на отопление. Стоимость её сопоставима с затратами на освещение энергосберегающими лампами.
Что ещё способствует популярности систем приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией воздуха?
Во-первых, такие устройства, как правило, имеют компактные размеры.
Во-вторых, они эстетически не нарушают интерьер помещений.
В-третьих, уровень шума у них довольно низкий.
В-четвёртых, такие системы обеспечивают высокую эффективность при минимальных затратах.
Системы рекуперации востребованы и в общественных помещениях, таких как:
- Кинотеатры и театры.
- Столовые, кафе, закусочные.
- Библиотеки.
- Гостиницы и отели.
- Вокзалы.
- Офисы и торговые площади.
Проектирование вентиляционной системы с рекуперацией возможно как для частных домов, так и для многоэтажных зданий. Широкий ассортимент таких устройств позволяет подобрать оптимальный вариант для любого случая. Разнообразие мощностей помогает найти подходящую конструкцию даже для зданий с жилыми цокольными этажами.
Какие преимущества имеет система вентиляции с рекуперацией
Как мы уже не раз подчеркивали, главное преимущество такой системы заключается в возможности управления взаимодействием воздушных потоков, что значительно уменьшает теплопотери при обеспечении притока свежего воздуха.
Теперь более подробно рассмотрим каждый из плюсов систем вентиляции с рекуперацией.
Эффективность. Использование естественного удаления воздуха не всегда является оптимальным, так как мы становимся зависимыми от внешних условий, температуры и других факторов. Поэтому гораздо проще использовать систему вентиляции с рекуперацией, способную принудительно перемещать воздух. Яркий пример принудительной вентиляции — кухонная вытяжка. Более сложные системы способны устранять лишнюю влагу, обеспечивая необходимый уровень комфорта. В создании условий для комфорта в помещениях эффективно работают системы приточно-вытяжной вентиляции, которые могут организовывать движение воздуха в обоих направлениях, смешивая его и поддерживая нужные температуры.
Выгодность. Следует отметить, что системы с рекуперацией имеют отличную способность к возврату инвестиций благодаря экономии на отоплении и электропотреблении. Снижение расходов может составлять до 80%, экономя при этом до 5 раз больше по сравнению с обычным вариантом. Если у вас нет загородного дома, спросите у друзей, сколько они тратят на отопление. Цифры могут быть внушительными. В результате вы поймете, сколько средств может сэкономить рекуперация. Если элементы системы выйдут из строя, их замена будет недорогой и не приведет к негативным последствиям. В теплый период вы также сможете минимизировать расходы на климатические системы, что приведет к снижению выбросов вредных веществ в атмосферу. Таким образом, благодаря переходу на систему рекуперации тепла, даже если один человек использует её, это делает вклад в экологию, снижая нагрузку на электросети.
Практичность. Системы вентиляции с рекуперацией обычно имеют небольшие размеры, делая их удобными для установки. Оборудование можно располагать в санузлах, шкафах или встроить в потолок. На рынке представлено множество моделей на разные вкусы, поэтому нет повода для беспокойства о внешнем виде интерьера.
Как работает система рекуперации
Аналогично системам рекуперации, в двунаправленных источниках питания осуществляется эффективное управление энергией, включая аккумуляторы и суперконденсаторы. Они могут переключаться между режимами зарядки и разрядки, а при необходимости одновременно выполнять оба процесса.
В режиме зарядки источник энергии (например, солнечные батареи или генераторы) преобразует доступную энергию в электрический ток и подает его на двунаправленный источник питания, который адаптирует ресурс в необходимый для зарядки аккумулятора. Когда потребление энергии превышает текущую генерацию, двунаправленный источник может извлекать энергию из накопителя и преобразовывать её в электрический ток, который возвращается в систему, уравновешивая общий баланс.
В определённых ситуациях, допустим, когда наблюдается избыток энергии, система рекуперации может одновременно осуществлять зарядку и разрядку, предоставляя часть энергии для аккумулятора и часть — потребителю. Система принимает во внимание потребности в ресурсах, состояние батарей и другие факторы, определяя оптимальные условия для использования сохранённой энергии.
Источник питания с рекуперацией энергии
На современном рынке представлены продвинутые источники питания, оснащённые системой рекуперации энергии. Одним из примеров является продукт серии IT6000B, созданный компанией Itech. Рассмотрим, какие возможности предоставляют рекуперативные источники питания на примере этой модели.
Используя передовые технологии полупроводников, эта модель может функционировать не только как автономный двунаправленный источник питания, но и как независимая рекуперативная электронная нагрузка, которая поглощает потребляемую энергию и возвращает ее обратно в электросеть. Устройство обеспечивает двухквадрантную функциональность и поддерживает семь спецификаций напряжения, вплоть до 2250 В, осуществляя параллельную работу в режиме главный-ведомый с равномерным распределением тока до 2 МВт. Встроенный генератор позволяет создавать сигналы произвольной формы и импортировать LIST-файлы через USB.
На панели устройства предусмотрена функциональная кнопка, позволяющая управлять двумя квадрантами: использовать его либо как двунаправленный программируемый источник питания постоянного тока, либо как электронную нагрузку постоянного тока с функцией рекуперации. Источник может быстро переключаться между режимами источника и потребителя, что позволяет избежать перегрузок по напряжению и току. Именно поэтому это устройство часто применяется для тестирования аккумуляторов, оборудования для упаковки ячеек, плат защиты батарей и в других областях.
Эффективность преобразования может достигать 95%, что не только значительно снижает затраты на электроэнергию, но также помогает избежать применения кондиционеров или дорогих систем охлаждения. Кроме того, следует учитывать, что производство электричества сопряжено с выбросами углекислого газа, диоксида серы, оксидов азота и других вредных газов, наносящих ущерб окружающей среде. Тем не менее, современные источники питания имеют возможности для минимизации этого негативного воздействия.
Функция приоритета режимов стабилизации CC/CV является ключевой для предотвращения перегрузок и обеспечения необходимых токов, а также делает испытания более гибкими. В результате это устройство подходит для тестирования мощных интегральных схем, зарядки и разрядки, а также для моделирования переходных процессов в автомобилях.
Пользователи могут использовать программное обеспечение для измерения и отображения максимальной мощности, контроля состояния сетевых фотоэлектрических инверторов в реальном времени с возможностью записи и сохранения данных. Можно моделировать различные характеристики, проводить статические и динамические испытания и генерировать соответствующие отчёты.
Преимущества устройства
Данные устройства становятся все более предпочтительными из-за отсутствия необходимости проветривания помещений в летнее и зимнее время, что предотвращает утечку драгоценных тепловых ресурсов. В жаркие дни системы обеспечивают приток очищенного воздуха, обработанного специальными фильтрами.
Все процессы в таких системах полностью автоматизированы. В зимние месяцы свежий воздух будет подогреваться, а в летние — охлаждаться.
Вентиляция с рекуперацией имеет несколько заметных преимуществ:
- существенная экономия средств на отоплении;
- значительная эффективность по сравнению с отдельными вытяжными вентиляторами;
- качественное удаление неприятных запахов и частиц пыли;
- простота установки и эксплуатации;
- практическое отсутствие расходов на обслуживание;
- полная автоматизация всех процессов;
- долговечность системы без необходимости частого вмешательства.
Устройства могут использоваться непрерывно или периодически. В любом случае, помещение будет эффективно насыщено чистым воздухом без потери тепла или свежести.
Классификация рекуператоров
Основные отличия между устройствами касаются принципа движения теплоносителей, конструктивных особенностей и их назначения. В зависимости от этих факторов различают следующие типы рекуператоров:
- Пластинчатые.
- Роторные.
- Водные.
- С размещением на крышах.
Пластинчатые
Одним из самых популярных типов являются пластинчатые рекуператоры, которые выделяются своей доступной ценой и высокой эффективностью. Их конструкция предполагает наличие медных, алюминиевых, пластиковых или качественно целлюлозных пластин, которые закреплены в статичном положении внутри устройства. Воздух перемещается через кассеты без смешивания потоков, обеспечивая при этом соответствующий подогрев или охлаждение.
Ключевые особенности этого типа рекуператоров — компактность и высокая надёжность. Они практически не выходят из строя, функционируя без электрического питания, что является значительным плюсом. Однако главный недостаток — их неэффективность при низких температурах, когда может происходить обмерзание вытяжного канала, препятствующее нормальному влагообмену (замеры конденсата).
Роторные
Роторные рекуператоры работают на электричестве. В этом случае происходит вращение лопастей ротора, которые могут быть единичными или парными, обеспечивая движение воздушных потоков. Чаще всего роторные агрегаты имеют цилиндрическую форму с плотно установленными пластинами и барабаном внутри. Они работают за счёт разности давлений выходящего и входящего воздуха. Хотя размер роторных рекуператоров больше по сравнению с пластинчатыми, их производительность также значительно выше. По этой причине использование таких устройств в частном доме может быть нецелесообразным; они лучше подходят для больших объёмов, таких как больницы, рестораны или торговые центры. Главные недостатки заключаются в высокой стоимости их эксплуатации и энергозатратности, а также необходимости в наличии вентиляционной камеры.
Водный
Водные рекуператоры основаны на принципе переноса тепловой энергии посредством жидкости, такой как вода или антифриз.
Их производительность сопоставима с производительностью пластинчатых рекуператоров, однако функционируют они по аналогии с системами водяного отопления. Слабые стороны водных рекуператоров заключаются в низком коэффициенте полезного действия и необходимости в частом обслуживании.
Устройства, с размещением на крышах
Главное преимущество таких устройств заключается в экономии внутреннего пространства помещений и более простом монтаже. Их коэффициент полезного действия не превышает 68%, однако эксплуатационные затраты практически отсутствуют. Но существует и недостаток: монтаж этих устройств может быть сложным, что требует внимательного подхода к креплению. Поэтому такие рекуператоры часто используют в промышленности и нецелесообразно применять для частных жилых зданий.
Рекуператор с промежуточным теплоносителем
Рекуператор данного типа состыковывается из двух теплообменников, один из которых располагается в приточном канале, а другой — в вытяжном. Объём теплообменников заполнен антифризом, который аккумулирует тепло в вытяжном канале и передает его в приточный. Таким образом, в данном варианте отсутствует риск смешивания запахов и загрязняющих веществ. Теплообмен можно регулировать, варьируя скорость протока антифриза и величину воздушного потока.
Камерный рекуператор
В основе каменного рекуператора находится камера, разделённая заслонкой, регулирующей движение воздушных потоков таким образом, чтобы тёплый вытяжной воздух нагревал стенки камеры, через которые затем проходит приточный воздух. Эта система не является полностью изолированной, что допускает смешение потоков, но сохраняет достаточно высокий уровень эффективности — до 70–80 %.
Кроме того, такой рекуператор представляет собой замкнутую систему трубопроводов, заполненных хладагентом, который в процессе нагрева испаряется, а при контакте с холодным воздухом конденсируется обратно в жидкость. Эффективность данной системы колеблется в диапазоне 50–70 %.
Однако даже эти механизмы требуют дополнительного оборудования. Для подогрева приточного воздуха могут использоваться электрические калориферы или жидкостные обогреватели, а для охлаждения — вентиляционные системы или чиллеры.
Применение классических типов рекуператоров позволяет повторно использовать около 45 % тепловой энергии от вытяжного воздуха.
Системы рекуперации продолжают развиваться, улучшая эффективность утилизации тепла, что позволяет значительно повысить внутреннюю температуру, не тратя при этом энергетические ресурсы. К примеру, система с термодинамической рекуперацией, где сочетание теплообменников и насосов позволяет увеличить эффективность до 95–100 %.
Ещё одно бесспорное преимущество термодинамической рекуперации заключается в отсутствии необходимости в дополнительных элементах для нагрева или охлаждения.
В настоящее время разработаны установки, объединяющие приточные и вытяжные системы с рекуперацией воздуха и тепловым насосом. Данные комплексные установки являются универсальным решением для организации систем вентиляции в современных зданиях.
Набор приточно-вытяжных установок (ПВУ) с рекуперацией тепла по своим характеристикам отлично подходит для реализации проектов вентиляционных систем в любых офисных, жилых или производственных помещениях, благодаря технологии активной рекуперации и встроенным насосным секциям охлаждения и подогрева. Промышленные модели показывают значительное энергосбережение.
Чем больше требуются объёмы воздухообмена, тем больше выигрыши от экономии. Многие стандарты в различных сферах производств требуют до пяти, а иногда даже десяти кратный обмен воздуха в час, в том числе в таких отраслях, как металлургия и химическое производство. Проекты промышленной вентиляции, использующие ПВУ, быстро окупаются.
