Воздушные теплообменники систем вентиляции

В современном мире технического прогресса, массового потребления энергии, жилищного строительства и энергоэффективности все острее встает вопрос обеспечения зданий качественной системой вентиляции. Вентиляция отвечает за подачу свежего воздуха и вывод использованного из помещения, где находятся люди.

 

Как известно, свежий уличный воздух имеет разную температуру в зависимости от времени года. Чтобы сгладить разницу температур и не подавать горячий воздух летом, а холодный зимой, современные вентиляционные установки имеют теплообменники.

 

Выбирать между теплообменником и рекуператором не приходится. Теплообменник — это общее название любого приспособления или оборудования, в котором происходит теплообмен между двумя или более средами. Обычно теплообмен в таком случае происходит с применением каких-то дополнительных энергозатрат. В вентиляционных системах в качестве теплообменника могут применяться различного вида нагреватели и охладители, которые специально нагревают или охлаждают воздух.

 

Рекуператор же — это частный случай теплообменника, в котором происходит постоянный или попеременный теплообмен между холодной и теплой средой с целью взаимного нагрева/охлаждения за счет друг друга. Теплообмен в рекуператоре обычно происходит без применения каких-то дополнительных энергозатрат. Рекуператоры нагревают/охлаждают воздух, но незначительно, что связано с экономией энергии. 

 

По конструкции и принципу действия рекуператоры бывают разные. О видах рекуператоров мы и расскажем в этой статье. 

 

Конструкция таких теплообменников состоит из набора пластин, которые между собой создают каналы. По одним каналам свежий воздух с улицы проходит в помещение, а по другим отработанный воздух выбрасывается наружу. 

 

Холодный воздух в помещении нагревается и становится теплым, но просто выводить его на улицу — это большое расточительство. Чтобы этого не происходило, пластины, которые контактируют с воздухом, часто делаются из теплопроводного металла. Так использованный нагретый воздух перед тем, как оказаться на улице, проходит через рекуператор и нагревает его пластины. Наружный же воздух, который должен поступить в помещение, нагревается от пластин и уже поступает более теплым. При этом никакая дополнительная энергия не затрачивается.

 

Некоторые из таких теплообменников имеют пластины, сделанные не из металла, а из пластика. В этом случае количество передаваемого тепла значительно уменьшается. Но есть и преимущества, такие как меньший вес и относительно низкая стоимость рекуператора.

 

Пластинчатые теплообменники внешне имеют вид куба, поэтому иногда они называются кубические рекуператоры. Их эффективность достаточно большая и составляет 60%-75%.

 

Однако у таких рекуператоров есть недостаток. При большой разнице температур между входящим и выходящим воздухом на пластинах образуется конденсат, который необходимо собирать и удалять. В некоторых рекуператорах между каналами пластин оставляются небольшие зазоры, и через них происходит частичное смешивание входящих и выходящих потоков воздуха. При таком смешивании образующийся конденсат уносится с потоком воздуха на улицу и можно избежать проблемы дополнительного отвода конденсата. 

 

 

Такие рекуператоры считаются самыми эффективными, но и самыми дорогими и сложными. Конструкция роторного рекуператора представляет собой колесо, внутри которого расположено много пластин, сделанных из материала с большим коэффициентом теплопередачи. Такой рекуператор должен иметь привод, чтобы постоянно вращаться. Причем при вращении одна его часть вступает в теплообмен с выходящим воздухом, а в это же время другая его часть – с входящим воздухом. Теплообмен между входящим и выходящим воздухом происходит непрерывно, а эффективность такого рекуператора достигает 90%. 

 

Такие рекуператоры применяются там, где недопустимо смешение потоков воздуха, а также если есть большое расстояние между приточной и вытяжной установкой.

 

Эти рекуператоры работают стабильно, и обмерзание их теплообменной поверхности не происходит.

 

Система состоит из двух теплообменников, расположенных в подающем и вытяжном каналах. Теплообменники соединяются системой трубопроводов, заполненных теплоносителем, который чаще всего представляет собой 40% раствор этиленгликоля или другой незамерзающей жидкостью. Теплообменники работают в замкнутом контуре, в котором установлены обычные элементы характерные для гидромодулей: насосы, расширительные баки, узлы заправки и клапана.

 

Эффективность работы таких рекуператоров намного ниже и составляет от 40% до 50%, но несмотря на это бывают ситуации, когда есть возможность выбрать только данное решение.

 

Это рекуператоры, где используется холодильный контур с прямым расширением. Теплообменники рекуператора устанавливаются в вытяжной и приточной секциях. При работе холодильного контура в режиме охлаждения или теплового насоса происходит передача тепла от вытяжного воздуха к приточному и наоборот.

 

В летний период холодильный контур работает в режиме охлаждения. В зимний — на обогрев.

 

Термодинамическая рекуперация позволяет значительно повысить энергетическую эффективность системы кондиционирования.

 

В системах вентиляции эта система нашла применение для работы во влажных помещениях в качестве осушителей воздуха.

 

Чаще всего это герметичный металлический корпус, заполненный холодильным агентом (R22, R407С и т.п.).

 

Тепловая труба устанавливается перпендикулярно потокам теплого воздуха с одного конца и холодного — с другого конца.

 

Когда один из концов трубы нагревается теплым воздухом, происходит поглощение тепла холодильным агентом, и он кипит. Газообразный холодильный агент движется к другому концу трубы, омываемому более холодным воздухом, где происходит его конденсация и выделение тепла. Жидкий холодильный агент возвращается в первую зону и при этом проходит зону дросселирования.

 

Такого типа рекуператоры можно встретить очень редко, а их эффективность достаточно мала, несмотря на их простую конструкцию.

 

Такие рекуператоры устанавливаются в пространствах, где после работы печей или другого оборудования выходят дымовые газы и освобождается воздух с высокой температурой. В этом случае теплообменник рекуператора контактирует с такими газами и нагревает холодный уличный воздух, предназначенный для подачи в помещение. Однако воздух из помещения уже не поступает на рекуператор, а просто выходит на улицу. Причем такой теплообменник может быть расположен непосредственно как в области дымовых газов, так и плотно закреплен к выходному дымоходу. В последнем случае эффективность уменьшается, но зато поверхность теплообменника дольше остается незагрязненной. Подобные рекуператоры – большая редкость.

 

Еще более редкий вид рекуператоров – грунтовый. Как и в предыдущем случае, это скорее просто теплообменник, а не рекуператор. Работает он следующим образом: наружный холодный воздух забирается с улицы и предварительно проходит по длинному воздуховоду, который находится в земле на глубине более двух метров. На такой глубине температура грунта всегда постоянная, и холодный воздух, проходя по воздуховоду, частично нагревается. Воздух же из помещения уже не поступает на рекуператор, а просто выходит на улицу. Есть вариант, когда такой выходящий воздух может проходить по воздуховоду, расположенному внутри входящего воздуховода. В таком случае подогрев приточного воздуха будет осуществляться не только от грунта, но и от вытяжного воздуха. Конструкция грунтового рекуператора сложна и малоэффективна, однако может найти применения в каких-то особых случаях.

 

Имеются еще более редкие типы рекуператоров, хотя в полной мере таковыми их сложно назвать, скорее это просто теплообменники.

 

Важно отметить, что рекуператор для подогрева холодного приточного воздуха может быть применен в любом другом случае и варианте, где есть другая, более теплая среда.