Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла: принцип действия, обзор достоинств и недостатков

Вытяжная вентиляция

Задача вытяжной вентиляции – удалять из квартиры отработанный воздух, воздушные взвеси и неприятные запахи. Системы вытяжной вентиляции делятся на локальные и общеобменные. Они могут работать как автономно, так и в комплексе с естественной или принудительной приточной вентиляцией.

Особенность всех систем вытяжной вентиляции – наличие выводящих каналов, по которым отработанный воздух выводится за пределы помещения. При этом воздухозаборные решетки всегда устанавливаются в кухне и санузле. Благодаря такому расположению выводящих путей неприятные запахи и влага не распространяются по квартире и «запираются» в ограниченной зоне.

Типичный пример локальной вытяжной вентиляции, совмещенной с системой естественной вентиляции – кухонная вытяжка.

Достаточно часто небольшие вентиляторы устанавливаются в вентиляционных шахтах ванны и санузла – чтобы удалять из помещений лишнюю влагу и неприятные запахи.

Приточно-вытяжная вентиляция. Виды вентиляционных систем

В зависимости от требований, предъявляемых к различным помещениям, приточно-вытяжная вентиляция классифицируется по конфигурации и функциональности.

Система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором

Основной функцией приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла является подача свежего теплого воздуха в холодное время года и холодного воздуха в жаркое время года.

Система спроектирована таким образом, что зимой теплый поток отработанного воздуха не просто выходит наружу, а проходит через теплообменник и отдает свое тепло поступающему холодному воздуху. В результате помещение насыщается свежим, но уже теплым воздухом.

Летом происходит обратный процесс, при котором поступающий воздух уже охлажден. Схема установки такова, что два потока (входящий и исходящий) не смешиваются.

Процесс рекуперации тепла осуществляется специальным устройством, называемым рекуператором. Существуют два типа рекуператоров: роторные и пластинчатые рекуператоры. Пластинчатый рекуператор тепла включается в проект вентиляции в регионах, где зимы не такие суровые.

Такое устройство экономично по стоимости и способно справляться с утилизацией тепла при отрицательных температурах до 15 градусов. Для вентиляционных установок, используемых в регионах с более холодными зимами, применяются роторные установки. Они более дорогие, но эффективные и окупаются за счет экономии на отоплении помещений.

Комбинированные системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла широко применяются на различных объектах: домах, загородных коттеджах, офисах, гостиничных и ресторанных сетях, спортивных центрах, промышленных объектах.

Система приточно-вытяжной вентиляции с кондиционированием

Комбинированная вытяжная и приточная вентиляция с системой кондиционирования воздуха состоит из системы вентиляции и кондиционирования воздуха в одном изолированном блоке со встроенным управлением. Эта система вентиляции обеспечивает прямой поток нагретого или охлажденного воздуха.

Он имеет несколько режимов вентиляции и мощности кондиционирования, которые устанавливаются автоматически. Это происходит благодаря контроллерам, которые проверяют состояние микроклимата в помещении и в зависимости от этого назначают определенный режим.

Приточно-вытяжные установки кондиционирования воздуха отличаются высокой эффективностью и имеют ряд важных преимуществ:

• низкий уровень шума;
• нет необходимости во внешних трубопроводах или выносных блоках;
• простота эксплуатации.
• малые габариты и вес;

Автоматика позволяет регулировать настройки таким образом, чтобы пользователю не приходилось менять их в течение всего времени работы устройства независимо от сезона.

Система вентиляции с принудительным охлаждением

Устройства с принудительной циркуляцией воздуха можно использовать для эффективного охлаждения воздуха в жаркий летний период. Такие агрегаты дополнительно оснащаются различными типами охлаждающих устройств:

• компрессор и конденсаторный блок;
• блок водяного охлаждения;
• комбинированная установка чиллера и теплового насоса (система чиллер-фанкойл).

Одним из наиболее распространенных методов охлаждения, используемых в вентиляции, является подключение к сети холодной воды, с помощью которой входящий поток воздуха охлаждается до нужной температуры. Такая система наиболее целесообразна для крупных объектов или объектов, где происходит хранение продукции, и не используется в домах и офисах.

Виды рекуператоров: преимущества и недостатки

Вентиляционные установки с рекуперацией тепла делятся:

1. Рекуператор пластинчатого типа, в котором потоки воздушных масс движутся по каналам с теплопроводящими пластинами. Пластины изготавливают из алюминиевой, медной, нержавеющей фольги или из пластика, картона, гигроскопичной целлюлозы толщиной в пару миллиметров. Конструкция пластинчатого рекуператора исключает смешивание и загрязнение воздушных потоков. У теплообменника с пластинчатой кассетой из фольги один недостаток – из-за перепада температур на стенках устройства образовывается конденсат. Это приводит к снижению коэффициента полезного действия (КПД). А у теплообменника с кассетой из картона недостаток – это размокание такого вида перегородок при повышенной влажности в помещении. Скопление влаги не происходит, что обеспечит влагообмен и предотвращает обмерзание пластин.
2. Рекуператор роторного типа. Конструкция устройств с роторным рекуператором отличается. Роторный рекуператор оснащен ротором цилиндрического типа, который монтируется в корпус рекуператора. Недостаток заключается в том, что роторный теплообменник не исключают смешивание потоков воздушных масс и нуждается в частом техобслуживании из-за присутствия движущихся элементов. Преимущество рекуператора с ротором – это высушивание воздуха в помещениях с повышенной влажностью и минимальные затраты электричества для работы.
3. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем состоят из 2-х частей, одна из которых расположена в выводящих каналах, вторая в каналах поступления воздуха. Между частями идет циркуляция раствора воды с гликолем. Преимущество рекуператоров с буферными теплоносителями – это чистота входящего воздуха, поскольку воздушные массы исходящего потока и входящего потока не соприкасаются.  Недостаток – КПД составляет 45-60%.
4. Рекуператор с тепловыми трубками. Конструкция данного рекуператора состоит из сети герметичных трубок, которые заполнены фреоном. Преимущества таких рекуператоров – это статичная конфигурация частей  теплообменника и предотвращение загрязнения воздуха. Недостаток – это КПД 50-70%.
5. Камерные рекуператоры с заслонкой, которая делит камеру на две части. Недостаток – передача запахов и загрязнений из выводимого воздуха в поступающий воздух. Преимущество – КПД достигает 70-80%.

Разновидность устройств вентиляции с тепловым обменом дает вам право выбрать подходящий вариант. Компания предоставит каталог, в котором описаны модели вентустройсв с рекуператором и цены на монтаж.

Что такое вентиляция?

Как часто мы проветриваем комнату? Ответ должен быть максимально честным: 1–2 раза в день, если не забыли открыть окно. А ночью сколько раз? Риторический вопрос.

Согласно санитарно-гигиеническим нормам общая масса воздуха в комнате, где постоянно находятся люди, должна полностью обновляться каждые 2 часа.

Под обычной вентиляцией понимают процесс обмена воздушных масс между замкнутым пространством и окружающей средой. Этот молекулярно-кинетический процесс предоставляет возможность удаления излишков теплоты и влаги с помощью фильтрационной системы.

Вентиляция также обеспечивает соответствие воздуха в помещении санитарно-гигиеническим требованиям, что накладывает собственные технологические ограничения на оборудование, которое будет генерировать этот процесс.

Вентиляционная подсистема – совокупность технологических устройств и механизмов для забора, отвода, перемещения и очистки воздуха. Она является частью комплексной системы коммуникаций помещений и зданий.

Рекомендуем не сопоставлять понятия вентиляции и кондиционирование – очень схожие категории, которые имеют ряд отличий.

1. Основная идея. Кондиционирование обеспечивает поддержку определённых параметров воздуха в замкнутом пространстве, а именно температуру, влажность, степень ионизации частиц и тому подобное. Вентиляция же производит управляемую замену всего объёма воздуха через приток и отвод.
2. Главная особенность. Система кондиционирования работает с воздухом, который находится в помещении и сам приток свежего воздуха может вообще отсутствовать. Система вентилирования всегда работает на границе замкнутого пространства и окружающей среды посредством обмена.
3. Средства и методы. В отличие от вентиляции в упрощённом виде кондиционирование являет собой модульную схему из нескольких блоков, которая обрабатывает небольшую часть воздуха и таким образом поддерживает санитарно-гигиенические параметры воздуха в указанном диапазоне.

Система вентиляции в доме может быть расширена до любого необходимого масштаба и обеспечивает, в случае аварийной ситуации в помещении, довольно быструю замену всего объёма воздушной массы. Что происходит с помощью мощных вентиляторов, нагревателей, фильтров и разветвлённой системы трубопроводов.

Вам может быть интересна информация от обустройстве вентиляционного трубопровода из пластиковых воздуховодов, рассмотренная в другой нашей статье.

Кроме основной функции, вентиляционные системы могут являться частью интерьера в промышленном стиле, который применяется для офисных и торговых помещений, развлекательных заведений

Выделяют несколько классов вентиляции, которые можно разделить относительно способа генерации давления, распространения, архитектуры и назначения.

Искусственное нагнетание воздуха в системе производится с помощью нагнетательных установок — вентиляторов, воздуходувок. Увеличив давление в системе трубопроводов, можно перемещать газовоздушную смесь на большие расстояния и в значительном объёме.

Это характерно для промышленных объектов, производственных помещений и общественных объектов с центральной системой вентилирования.

Генерация давления воздуха в системе может быть нескольких типов: искусственная, естественная или комбинированная. Часто применяется комбинированный метод

Рассматривают системы вентиляции местные (локальные) и центральные. Локальные системы вентиляции — “точечные” узконаправленные решения для конкретных помещений, где необходимо строгое соответствие стандартам.

Центральное вентилирование предоставляет возможность создать регулярный обмен воздуха для значительного количества одинаковых по назначению помещений.

И последний класс систем: приточные, вытяжные и комбинированные. Приточно-вытяжные системы вентиляции обеспечивают одновременный приток и вытяжку воздуха в пространстве. Это наиболее распространённая подгруппа систем вентилирования.

Такие конструкции обеспечивают лёгкое масштабирование и обслуживание для самых разнообразных помещений промышленного, офисного и жилого типа.

Преимущества приточно-вытяжной системы с функцией подогрева

Теплосберегающая технология в последнее время обретает все большую популярность

• Поставляет свежий воздух, улучшает качество воздушной среды внутри помещений.
• Предотвращает выпадение на поверхности влаги, образование конденсата, плесени и грибка.
• Устраняет условия появления в помещении вирусов, бактерий.
• Экономит расходы на электрическую и тепловую энергию путем восстановления потерь из уходящих потоков порядка 90% тепла.
• Способствует регулярному обмену воздушной среды.
• Многоплановость исполнения теплообменных систем расширяет сферу их применения на объектах различного типа.
• Экономичное использование и обслуживание. ТО, включающее очистку, замену фильтров, проверку всех узлов и компонентов системы, проводится ежегодно всего 1 раз.

Как установить?

Типовая схема монтажа рекуператора подразумевает расстояние как минимум 0,15 м от потолка. Поднимать устройство выше не рекомендуется, а вот поставить его главный внутренний блок у самого пола вполне допустимо. Процесс работы состоит из таких этапов:

• сверление отверстия;

• крепление необходимого блока;

• герметизация свободного пространства;

• прикрепление решеток;

• подключение электропроводки;

• тестирование работоспособности устройства и коммуникаций вокруг него.

Монтируя рекуперационную установку в стену, надо делать отверстие со скосом 3 градуса кнаружи. Патрубок извне ставят, делая выступ от внешней плоскости на 1,5 см. Для заполнения промежутка используют пену или специальный уплотняющий состав

Важно: ставить рекуператор можно только при отключенном электропитании. Воздушные фильтры рекомендуется ставить с обеих сторон воздушной магистрали

Лучше определять его «с запасом» 15-20%, отталкиваясь от метеорологических данных. При установке сразу следует думать об удобстве отладки и сервисных работ. Легко доступны должны быть как сами блоки рекуператора, так и вентили, другие управляющие элементы и воздуховоды. Если это не учтено, иногда приходится проводить обслуживание с помощью промышленных альпинистов.

Не следует чрезмерно сближать входной и выходной каналы. Максимально упростить обслуживание помогает монтаж устройства около окон или хотя бы там, где удобно поставить лестницу. Чтобы компенсировать частично ветровое давление, необходимо отказаться от монтажа вентиляционной техники на внутренних углах построек. Нельзя выставлять рекуператор около наружного блока кондиционера. Диаметр отверстия подбирают с учетом материала стены.

Для алмазного бурения придется использовать аппараты с гидросъемным кольцом и высококлассным строительным пылесосом. Непременно стоит уточнять перед работой все внутренние коммуникации. Полезно также учитывать несущую способность стены. Вентиляционный канал прикрывают козырьком, который задержит пыль, осадки, насекомых и мелких пернатых. Подключение рекуператора к скрытой проводке или к стандартной розетке на 220 В зависит только от личного удобства.

Придется использовать пружинные клапаны с электрическими приводами на отводных воздуховодах. Получать уличный воздух удобно через канал, проделанный во фронтоне. Длина линии может составлять 6 м, делать более длинную магистраль непрактично.

Фильтры советуют монтировать как можно ближе к самой установке. Целесообразно делать проход в северном фронтоне, чтобы в жару меньше поступало знойного воздуха. Но полезно учитывать и розу ветров — со стороны господствующего ветра будет больше задувать пыли. Воздуховод делают под уклоном, если планируется периодически останавливать аппарат, для непрерывно работающих рекуператоров правильнее использовать прямой канал.

Вентиляторы ставят на выход из приточной трубы и на выход из вытяжки. Если аппарат рассчитан на эксплуатацию при плюсовой температуре, поставить его на холодном чердаке все равно можно. Придется только создать вентилирующую камеру с полноценным удержанием тепла. Рассчитывать на один только греющий кабель по корпусу не стоит. Обязательно утепляют воздуховоды по всей длине.

О плюсах и минусах рекупертора смотрите далее.

Система рекуперации тепла: какие детали потребуются

Следует тщательно подготовиться перед тем, как изготовить рекуператор воздуха своими руками. Подготовка по теоретической части пройдена, теперь обсудим материальную составляющую. Оговоримся сразу, что лучше рассматривать пластинчатый рекуператор из-за простоты его изготовления.

Итак, рекуператор тепла и воздуха для квартиры потребует покупки листового металла. В приоритете алюминиевые листы, при этом допускается и железо для кровли, гетинакс или сотовый поликарбонат. Благодаря этим металлам рекуперация энергии будет максимально эффективной, так как толщина листа напрямую влияет на то как успешно будет работать теплообменник.

Следующий пункт в списке покупок это рейки из дерева, они необходимы для прокладок между листами металла. Здесь так же важна толщина, лучше всего 2-3 мм, а ширина примерно 10 мм. Также понадобится герметик, клей без кислоты.

Рекуператор, предназначенный для вентиляции частного дома или квартиры обязательно должен иметь корпус. Материалы лучше всего выбирать из фанеры, металла или МДФ, также можно использовать готовый корпус. Понадобятся 4 фланца, имеющие такое же сечение как трубы. Любой вид минеральной ваты толщиной около 4 см. Также приобретите уголок, метизы и кулер. Позаботьтесь о том, чтобы был инструмент, способный разрезать детали, из которых состоит рекуперативная вентиляция.

Изготовление системы вентиляции с рекуперацией тепла

Первым делом нужно нарезать металлические пластины. Вырезать их следует квадратами в пределах от 20 до 30 см, всего пластин потребуется примерно 70. Лучше резать сразу несколько штук, это обеспечит скорость работы и более ровные стороны.
Деревянные рейки следует покрыть олифой и порезать их, длина рейки должна соответствовать стороне металлических пластин

Получившиеся части нужно приклеить на две стороны всех квадратов, после чего сделайте перерыв пока клей полностью высохнет
Одну металлическую пластину следует оставить без реек.
После того как заготовки высохли — покройте клеем верхние части реек и соберите все детали в единую конструкцию.Обратите внимание на то, что каждую следующую пластину следует провернуть на 90 градусов. Таким образом рейки чередуются и ложатся перпендикулярно друг к другу.
В конце нужно приклеить лицевую пластину, которая осталась без реек
Собранные пластины фиксируются благодаря уголкам, а щели нужно обработать герметиком.
После подготовьте крепления под фланцы.
Готовый теплообменник нужно поместить в корпус, чтобы сделать это было проще используйте направляющую из уголка. Рекуператор в корпусе для вентиляции должен быть расположен углами к боковым стенкам корпусного элемента, так чтобы получился своеобразный ромб

Очень важной часть является создание двух изолированных пространств, чтобы воздух встречался исключительно в пластинчатой части всего устройства, которое создано для частного дома своими руками.
Когда эти процедуры проведены, то необходимо проделать отверстие, в которое будет вставлен шлаг, чтобы собирать и выводить конденсат.
Нужно вырезать 4 отверстия под фланцы. Также не забывайте о том, что есть возможность оставить место для воздушных фильтров.
После этого стенки корпусной части следует отделать минеральной ватой.
В конце нужно закрепить вентилятор и поместить самодельный рекуператор в вентиляционную систему.. Установка рекуператора воздуха производится либо в стену, либо в специальное отверстие, которое имеет вентиляция. Шумит рекуператор не сильнее, чем персональный компьютер, при этом уровень шума зависит от мощности кулера

Установка рекуператора воздуха производится либо в стену, либо в специальное отверстие, которое имеет вентиляция. Шумит рекуператор не сильнее, чем персональный компьютер, при этом уровень шума зависит от мощности кулера.

Итак, вы знаете, как устроены рекуператоры разных видов и как его можно сделать самостоятельно. Рекуперация тепла в системах вентиляции позволяет значительно сэкономить средства и вы можете собственными руками сделать бытовой рекуператор.

Подробнее о создании рекуператора смотрите на видео  https://www.youtube.com/watch?v=gODCJEA_voU

Схема управления

Все составляющие элементы приточно-вытяжной установки должны быть правильно интегрированы в систему работы установки, и выполнять свои функции в должном объеме. Задачу управления работой всех компонентов решает автоматизированная система управления технологическим процессом. В комплект установки включены датчики, анализируя их данные, система управления корректирует работу нужных элементов. Система управления позволяет плавно и грамотно выполнять цели и задачи приточно-вытяжной установки, решая сложные проблемы взаимодействия всех элементов установки между собой.

Пульт управления вентиляциейНесмотря на сложность системы управления технологическим процессом, развитие технологий позволяет предоставить обычному человеку пульт управления от установки в таком виде, чтобы с первого прикосновения было понятно и приятно пользоваться установкой на всем протяжении ее службы.

Пример. Расчет эффективности рекуперации тепла:Расчет эффективности применения рекуперативного теплообменника в сравнении с использованием только электрического или только водяного нагревателя. 

Рассмотрим систему вентиляции, с расходом 500 м3/ч. Расчеты будут проводиться для отопительного периода в г. Москва. Из СНиПа 23-01-99 «Строительная климатологи и геофизика» известно, что продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже +8°С составляет 214 суток, средняя температура периода со среднесуточной температурой ниже +8°С составляет -3,1°С.

Рассчитаем необходимую среднюю тепловую мощность: Для того, чтобы нагреть воздух с улицы до комфортной температуры в 20°С, потребуется:

N = G * C_p * ρ_(в-ха) * (t_вн-t_ср )= 500/3600 * 1,005 * 1,247 * = 4,021 кВт

Данное количество теплоты за единицу времени можно передать приточному воздуху несколькими способами:

1. Нагрев приточного воздуха электрическим нагревателем;
2. Нагрев приточного теплоносителя удаляемым через рекуператор, с дополнительным нагревом электрическим нагревателем;
3. Нагрев уличного воздуха в водяном теплообменном аппарате и др.

Расчет 1: Теплоту к приточному воздуху передаем посредством электрического нагревателя. Стоимость электроэнергии в г. Москва S=5,2 руб/(кВт*ч). Вентиляция работает круглосуточно, на протяжении 214 суток отопительного периода, сумма денежных средств, в этом случае будет равна:Ц₁=S * 24 * N * n = 5,2 * 24 * 4,021 * 214 =107 389,6 руб/(отоп.период)

Расчет 2: Современные рекуператоры осуществляют передачу теплоты с высокой эффективностью. Пусть рекуператор нагрел воздух на 60% от требуемой теплоты в единицу времени. Тогда электрическому нагревателю необходимо затратить следующее количество мощности:N_{(эл.нагр)} = Q – Q_рек = 4,021 – 0,6 * 4,021 = 1,61 кВт

При условии, что вентиляция будет работать на всем промежутке отопительного периода, получаем сумму за электроэнергию:Ц₂ = S * 24 * N_{(эл.нагр)} * n = 5,2 * 24 * 1,61 * 214 = 42 998,6 руб/(отоп.период) Расчет 3: Для нагрева уличного воздуха используется водяной нагреватель. Ориентировочная стоимость тепла от технической горячей воды за 1 гкал в городе Москва:S_г.в .= 1500 руб./гкал.  Ккал=4,184 кДжДля нагрева нам потребуется следующее количество тепла:Q_(г.в.)  =  N  *  214  *  24  *  3600 / (4,184 * 106)= 4,021  * 214 * 24 * 3600 / (4,184 * 106) = 17,75 ГкалВ работе вентиляции и теплообменного аппарата на всем холодном периоде года сумма денежных средств за теплоту технической воды:Ц₃ = S_(г.в.)  *  Q_(г.в.) = 1500 * 17,75 = 26 625 руб/(отоп.период)

Результаты расчетов затрат на подогрев приточного воздуха за отопительный период года:

Электрический нагреватель	Электрический нагреватель+ рекуператор	Водяной нагреватель
107 389,6 руб	42 998,6 руб	26 625 руб

Из приведенных расчетов видно, что самый экономичный вариант это использование контура горячей технической воды. Помимо этого сумма денежных средств, необходимая для нагрева приточного воздуха значительно снижается при использовании рекуперативного теплообменника в системе приточно-вытяжной вентиляции в сравнении с использованием электрического нагревателя.В заключении хотелось бы отметить, что применение в системах вентиляции установок с рекуперацией или рециркуляцией позволяет использовать энергию удаляемого воздуха, что позволяет снижать затраты энергии на нагрев приточного воздуха, следовательно снижаются денежные расходы на эксплуатацию системы вентиляции. Использование теплоты удаляемого воздуха является современной энергосберегающей технологией и позволяет приблизиться к модели «умного дома», в котором максимально полно и полезно используется любой доступный вид энергии.

Получить бесплатную консультацию инженера по вентиляции с рекуперацией

Получить!