вентиляция с рекуперацией что это такое
Вентиляция с рекуперацией в квартире. Без воздуховодов и СМС
Написать этот пост меня подтолкнула недавняя статья о приточной вентиляции в квартире. Я было хотел оставить развёрнутый комментарий, но понял что правильнее будет написать статью, т.к. мой опыт использования комнатных рекуператоров в качестве основной системы вентиляции может быть интересен многим.
Это КДПВ блок рекуперации/регенерации. Надеюсь, ни у кого нет трипофобии?
Итак, всё началось с духоты. Точнее, с утепления квартиры слоем экструзионного пенополистирола по всему периметру (панельная 9-этажка родом из 80-х, с кучей сквозящих углов). В результате чего, квартира стала условно герметичной и вопрос свежего воздуха встал в полный рост.
Поиск решения
Вводные данные были такие: 5-комнатная квартира со сложной планировкой, площадью 91 м2 с потолками 2.55 и несущими железобетонными стенами. Домовые вент.стояки работают чуть лучше чем никак. Куда тянуть и как размещать воздуховоды — вообще не понятно, прятать их особо некуда, да и начинать новый ремонт желания никакого нет.
Двое маленьких детей играют на полу, что исключает приоткрытые форточки. Но свежий воздух нужен прямо сейчас, т.к. залповые проветривания каждые полчаса совсем не спасают, да и постоянно перемещать всю семью из комнаты в комнату — то ещё удовольствие.
Изучая варианты, наткнулся на концепцию комнатных рекуператоров: по сути тот же бризер, но с блоком рекуперации/регенерации тепла и возможностью работы вентилятора как на приток, так и на вытяжку. Суть идеи в том, что устройство работает в циклическом режиме, некоторое время (30-60 сек у разных производителей) продувая воздух в одну сторону, а затем в другую (например, разворачивая блок с вентилятором). Получается аналог работы лёгких с «вдохом» и «выдохом». Центральное ядро из теплоёмкого материала (пластик или керамика) при этом является и теплообменником и временным накопителем тепла — регенератором:
Регенераторы разных моделей, для размещения внутри стены (снизу) или на наружной стене дома (сверху)
Установка и первые впечатления
Специалисты по алмазному бурению за пол дня наделали красивых дырок отверстий в наружных стенах (требуется 132 диаметр под гильзу 125 мм) и первые три прибора заняли свои места (по одному в спальне, детской и гостиной). И здесь обнаружилась моя ошибка — толщины стен немного не хватило, в результате оголовки гильз торчали снаружи на 5-7 см. Пришлось утеплять пеной — не очень эстетично, ну да ладно.
Внутренний блок. Фильтр устанавливается сверху.
Обратная сторона. Место прижима к гильзе окружено резиновым уплотнителем. Есть заслонка для ручного перекрытия канала — достаточно герметичная.
Шумоглушитель. Не супер, но вполне работает.
Фильтр F6 и крышка. К сожалению, что-то серьёзное туда не поставить, но для лета, вместо блока регенератора, можно поставить модуль с HEPA от пыльцы и пыли.
Поворотный блок с мощным «серверным» вентилятором, производительность — 101 CFM
171 м3*ч. Вот страница завода, если кому интересны характеристики.
Главный вопрос, который интересовал — насколько лучше станет качество воздуха? Стало сильно лучше. Собственно, в тех комнатах, где поселились приборы, мы просто перестали открывать форточки и как-либо ещё проветривать. В остальных комнатах — духота ощущалась сразу, свежий воздух туда не доходил.
Второй вопрос — рекуперация. По сравнению с приоткрытой форточкой — небо и земля. Зимой никаких проблем с холодными сквозняками, очень комфортно. Насколько хорошо работает рекуперация? Я решил это проверить и заморочился с измерениями (об этом — ниже), но в целом — думаю вполне в районе обещанных 80%.
Ну и третий вопрос — шум. Здесь всё немного грустнее. Шумят. На 2-3 скорости (из 7) — примерно как кондиционер, на 5-7 — слышно очень хорошо, особенно моменты разворота вентилятора. Но мне здесь повезло, никто в семье не испытывает проблем с этим шумом, спокойно спим даже при максимальной мощности приборов. Как выяснилось — на свежий воздух быстро «подсаживаешься», в итоге хочется ещё больше свежего воздуха. Так что у нас приборы почти всегда работают на максимуме (только в морозы ставим среднюю скорость).
Нужно больше воздуха!
Через год после установки первых приборов, взяли ещё три, в итоге теперь в квартире по одному в каждой комнате, включая кухню. И вот здесь выяснился неприятный момент: для нормальной работы нескольких приборов, они должны работать в противофазе. Т.е. когда половина из них работает на приток, вторая половина — на вытяжку. И каждые 40 секунд они меняются ролями, разворачивая вентиляторы. Проблема здесь в том, что приборы «глупые» и не умеют синхронизироваться (у производителя есть более дорогие модификации с заявленной возможностью синхронизации, но насколько это хорошо работает — сказать не могу). В общем, каждый раз, когда нужно переключить систему в режим рекуперации, приходится проходить по комнатам с секундомером в руках и каждые 40 секунд переводить один из приборов в нужный режим. И ещё повторять эту процедуру в случае если пропало электропитание (авария на подстанции или ещё что). Не удобно, наличие умных функций здесь бы очень пригодилось.
Но в целом, система работает и радует. Окна в квартире практически никогда не открываются, воздух всегда свежий. Настолько привык к работе вентиляции, что однажды проснулся ночью с неприятным ощущением, что что-то не так. Не сразу понял, что проблема была в духоте — сбой на подстанции обесточил несколько домов и у нас вырубилась вентиляция. Результат прям сразу стал ощутим. Что сказать — к хорошему быстро привыкаешь.
Ещё из важных моментов — необходимость работы увлажнителей в зимний период. Возможно конструкция регенераторов и позволяет вернуть часть влаги обратно, но этот эффект явно минимален и без увлажнителей воздух очень сухой (20-25%). Используем пару ультразвуковых, заливаем воду из осмоса, проблем нет.
Эксплуатация зимой и летом
Что в итоге приходится делать? Верно, брать в руки секундомер и проходить по всем комнатам, переключая настройки, теперь уже каждые 6 минут (больше 5 минут и кратно циклам по 40 сек в которых работают приборы). Это меня сильно печалит, так что зимний режим я ставлю один раз, когда на улице начинаются лёгкие минуса и выключаю только весной. Да, этим приборам очень сильно не хватает автоматизации и привязки к различным системам умного дома.
Рекуперация зимой работает, даже в морозы. На удивление, проблем за два года эксплуатации особо не было. Так, один раз намертво замёрз регенератор, когда супруга совсем отключила прибор, но не перекрыла задвижку воздуховода — в результате за пол дня медленно уходящий воздух забил блок регенератора намёрзшим конденсатом. Но это скорее авария по вине пользователя. При обычной работе конденсат тоже намерзает, но проблем не создаёт:
Выглядит колхозно, но это моя вина: толщина стены меньше чем надо, гильза подрезана не по размеру и декоративная решётка успешно отвалилась.
С весны до осени всё вообще замечательно. Блоки регенераторов вынимаются, часть приборов переводится в режим притока (в комнатах, выходящих на северную сторону), часть приборов — в режим вытяжки (обычно делаю соотношение 4-2, чтобы создать небольшое избыточное давление).
Пыль и фильтры
Квартира находится на 5 этаже, крупных дорог рядом нет, но есть частный сектор. А топят у нас углём. Это реально проблема, зимой иногда над городом бывает «морозный смог» с дымом от угольных ТЭЦ и котелен. Фильтры в приборе стоят F6, моются раз в месяц. Вода при этом такая, как будто чернильницу опрокинули. Ну и в сухом виде это тоже не очень приятно:
Грязный и чистый фильтр.
Фильтры нужно промывать регулярно, иначе производительность приборов падает очень заметно. Мытый несколько раз фильтр субъективно не отличается по проницаемости от нового. Но здесь я могу ошибаться.
Измеряем КПД и качество воздуха
«Воздух стал свежий» — это конечно слишком субъективно. Нужно было чем-то измерить его качество и, после долгих поисков, остановился на портативном BLATN 128s
Пыль разного размера, CO2, формальдегид, летучие органические.
Такие данные были получены зимой, с одним взрослым и одним ребёнком в комнате и рекуператоре на средней скорости. Не супер, конечно. На высокой скорости показатели чуть лучше, СО2 в районе 850 ppm.
Прогулявшись с прибором по родственникам, живущим как в квартирах, так и в частных домах, сделал неутешительные выводы: никто не заморачивается с качеством воздуха. CO2 под 1500-2000 ppm встречается через раз, где-то фонит ламинат или новая мебель из ЛДСП. Грустно, в общем.
Для измерения КПД рекуперации взял термогигрометр UNI-T UT333 BT с возможностью построения графика измерений. Прибор тормознутый и у них страшно глючное мобильное приложение, нормально выгрузить графики так и не смог, но общую картину увидеть можно:
Если кратко, КПД рекуперации меняется в течении всего цикла, в зависимости от дельты температур между проходящим воздухом и регенератором, который постоянно остывает/нагревается. Минимальный КПД, в конце цикла «вдоха» я насчитал
Выводы
Система работает и свою задачу выполняет. Воздух поступает, рекуперация помогает не использовать дополнительный преднагрев. Да, немного шумно, но для нас это явно «меньшее зло». Кто-то может подумать, что при наличии центрального отопления, эта рекуперация нафиг не нужна и можно просто сделать приток над батареей, но в моём случае это не вариант — т.к. часть зимы батареи у нас просто перекрыты (дом и так перегрет).
Из явных минусов — отсутствие автоматизации и некого централизованного управления (сценарии под разные времена года и жизненные ситуации).
Ну и самый важный вопрос — делал бы я такую систему не в квартире а в своём (строящемся) доме? Нет, конечно! При возможности разместить воздуховоды и изначально всё спланировать — централизованная ПВУ с рекуператором, канальным увлажнителем и прочими ништяками будет вне конкуренции. Как по тишине, так и по комфорту.
Однако для многих квартир, где нет возможности/желания устанавливать централизованные ПВУ, подобная распределённая система из комнатных рекуператоров вполне может стать приемлемым вариантом.
Рекуператоры тепла для вентиляции – какие они бывают и как работают?
Особой разновидностью принудительной системы вентиляции является приточная вентиляция с подогревом и рециркуляцией тепла, которая обеспечивает частичное нагревание входного воздушного потока за счет удаляемого из помещения теплого воздуха при помощи специального устройства – рекуператора. При этом основной подогрев наружного воздуха осуществляется обычным воздухонагревателем.
Рекуперация тепла в приточно-вытяжной вентиляции – явление не новое, но у нас пока малораспространенное. С технической точки зрения рекуперация является самым обычным процессом теплообмена. Само слово «рекуперация» имеет латинское происхождение и означает «возвращение затраченного». Вентиляционные рекуператоры тепла возвращают его часть назад в помещение посредством теплообмена между входящим и выходящим потоком. Обратный процесс происходит в жаркое время, когда исходящий холодный кондиционный воздух охлаждает встречный теплый нару поток. В таком случае это следует называть рекуперацией холода.
Для чего нужна рекуперация? Очевидно, что для экономии энергоресурсов в первую очередь. Рекуператор представляет собой устройство, в котором происходит теплообмен входящих и исходящих воздушных масс. При обычной
Многие современные строительные технологии предполагают воздухонепроницаемые и паронепроницаемые ограждающие конструкции. Для эффективного проветривания и удаления водяного пара из помещений с герметичными стенами и стеклопакетами необходима принудительная приточно-вытяжная вентиляция. Рекуперация тепла в данном случае является залогом комфортного воздухообмена с минимальными теплопотерями.
В США и Канаде, еще задолго до появления рекуперационного оборудования, для того, чтобы зимой в помещение попадал не слишком холодный воздух, а летом слишком теплый, придумали использовать грунтовый теплообменник, который впоследствии получил название «канадский колодец». Его идея
заключается в том, чтобы наружный воздух, прежде чем попасть в помещения, прошел по заглубленным в грунт приточным воздуховодам, приобретая температурное значение близкое к +10°С – постоянная температура грунта на глубине от 2 м и более. Канадский колодец, по сути, не является рекуператором, но снижает энергозатраты на отопление и кондиционирование. Вентиляция помещений в традиционной схеме с канадским колодцем естественная, но может быть и принудительной.
Рекуператоры как элемент вентиляционного оборудования активно используются в европейских странах. Причина их популярности в тех экономических выгодах, которые дает возращение тепла. Существует два вида рекуператоров: пластинчатые и роторные. Роторные являются более эффективными, но также и дорогостоящими. Они способны возвращать 70-90% тепла. Пластинчатые дешевле, но экономят меньше, в пределах 50-80%.
Рекуператор представляет собой теплообменник особого типа, к которому подсоединяются входы и выходы приточного и вытяжного каналов системы вентиляции. Удаляемый из помещения загрязненный воздух, проходя через рекуператор, отдает свое тепло поступающему наружному воздуху, непосредственно не смешиваясь с ним. Такой дополнительный обогрев приточной вентиляции позволяет значительно снижать энергозатраты на подогрев входного воздуха, особенно в зимний период.
Пластинчатые рекуператоры
Пластинчатые рекуператоры устроены таким образом, что воздушные потоки в них не смешиваются, а контактируют между собой через стенки теплообменной кассеты. Эта кассета состоит из множества пластин, отделяющих холодные воздушные потоки от теплых. Чаще всего пластины делают из алюминиевой фольги, которая обладает отличными теплопроводными свойствами. Пластины могут быть также и из специального пластика. Эти дороже алюминиевых, но повышают КПД оборудования.
Пластинчатые теплообменники имеют существенный недостаток: в результате разницы температур на холодных поверхностях выпадает конденсат, который превращается в наледь. Обледеневший рекуператор перестает эффективно работать. Для его размораживания входящий поток автоматически переводится в обход теплообменника и подогревается калорифером. Выходящий теплый воздух тем временем растапливает наледь на пластинах. В таком режиме, конечно же, не происходит экономия энергии, а период размораживания может занимать от 5 до 25 минут в час. Для подогрева входящего воздуха в фазу размораживания используются калориферы мощностью 1-5 кВт.
В некоторых пластинчатых рекуператорах используется предварительный подогрев входящего воздуха до температуры, исключающей образование наледи. Это снижает КПД рекуператора примерно на 20%.
Еще одно решение проблемы обледенения – кассеты из гигроскопической целлюлозы. Этот материал поглощает влагу из вытяжного воздушного потока и передает ее входящему, тем самым, возвращая назад еще и влагу. Такие рекуператоры оправданы только в зданиях, где нет проблемы переувлажнения воздуха. Безусловное преимущество гигроцеллюлозных рекуператоров в том, что они не нуждаются в электроподогреве воздуха, а значит, они и более экономичные. У рекуператоров с двойным пластинчатым теплообменником КПД достигает 90%. Наледь в них не образуется, благодаря передаче тепла через промежуточную зону.
Схема устройства приточно-вытяжной вентиляционной установки с пластинчатым рекуператором тепла
Известные производители пластинчатых рекуператоров:
Роторные рекуператоры
В отличие от пластинчатых, в них происходит частичное смешивание входящего и исходящего воздуха. Их главный элемент – вмонтированный в корпус ротор, представляющий собой цилиндр, заполненный слоями
профилированного металла (алюминий, сталь). Передача тепла происходит во время вращения ротора, лопасти которых нагреваются исходящим потоком и отдают тепло входящему, перемещаясь по кругу. Эффективность теплообмена зависит от скорости вращения ротора, и она регулируется.
В роторном рекуператоре технически невозможно полностью исключить смешивание входящего и исходящего воздуха. Кроме того, данный тип оборудования из-за наличия движущихся частей нуждается в более частом и более серьезном обслуживании. Тем не менее роторные модели пользуются немалой популярностью, благодаря высоким показателям возврата тепла (до 90%).
Схема устройства приточно-вытяжной вентиляционной установки с роторным рекуператором тепла
Производители роторных рекуператоров:
С экономической точки зрения рекуператоры тепла рано или поздно обязательно себя оправдают, но многое зависит от того, насколько эффективно будет организованна сама рекуперация. Оборудование является высоконадежным, и потребитель может рассчитывать на долгий период эксплуатации. Многие компании выпускают широкий ассортимент приточных рекуператоров, разработанных специально для квартир. Так приточная установка с рекуперацией тепла для 2-3-комнатной квартиры может обойтись порядка 17 000 рублей. Производительность системы вентиляции в квартирах находится в пределах 100-800 м³/ч. Для загородных коттеджей этот показатель порядка 1000-2000 м³/ч.
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем 
Данные теплообменник состоит из двух частей. Одна часть находится в вытяжном канале, другая – в приточном. Между ними циркулирует вода или водно-гликолиевый раствор. Удаляемый воздух нагревает теплоноситель, а тот, в свою очередь, передает тепло приточному воздуху. В данном рекуператоре не существует риска передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Изменение скорости циркуляции теплоносителя может регулировать передачу тепла. У этих рекуператоров нет подвижных частей, но они обладают низкой эффективностью (45-60%). В основном применяются для промышленных объектов.
Камерные рекуператоры
Заслонка разделяет камеру на две части заслонкой. Одна часть нагревается удаляемым воздухом, затем заслонка изменяет направление воздушного потока. Благодаря этому, приточный воздух нагревается от теплых стенок камеры. Загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Заслонка – единственная подвижная часть этого теплообменника. Его эффективность достаточно высока (70-80%).
Тепловые трубки
Данный рекуператор состоит из герметичной системы трубок. Они заполнены
фреоном или другим легко испаряющимся компонентом. Эти вещества испаряются от нагревания удаляемым воздухом. Пары конденсируются в другой части трубки и вновь переходят в жидкое состояние. В данном теплообменнике исключена передача загрязнений, нет подвижных частей, эффективность достаточно низкая (50-70%).
Многие считают, что РЕКУПЕРАТОРЫ – это дорогостоящие, громоздкие, сложно встраиваемые в технологические процессы устройства с непродолжительным сроком службы, а их ремонт останавливает производство на длительный период, делая применение рекуператора малоэффективным. Перечисленные недостатки позволяют скептикам мириться с колоссальными потерями тепловой энергии и экологическими проблемами. В итоге, рекуператоры стоят далеко не на всех предприятиях, где это целесообразно.
Решением может стать установка Оребренных Пластинчатых Теплообменников (рекуператоров типа ОПТ™)
Технические особенности рекуператоров типа ОПТ
Преимущества Оребренных Пластинчатых Теплообменников перед традиционными пластинчатыми, роторными и кожухо-трубными моделями
Почему данный тип рекуператора можно считать грамотным выбором?
Теплообменники газ-газ используются во многих сферах, которые условно можно разделить на следующие категории:
Процессы, имеющие низкий уровень температуры теплоносителя:
Интервал от 20 до 60°C
Интервал от 60 до 200°C
Процессы, имеющие средний уровень температуры теплоносителя.
Интервал от 200 до 600°C, примером может стать утилизация тепла дымовых газов при работе котельных, а также возможна экономия угля путем перенаправления избыточного тепла на прогрев подаваемого в топку воздуха.
Процессы, имеющие высокий уровень температуры теплоносителя.
Стоит отметить, что использование теплообменника типа газ-газ при температуре отходящих газов 45-50°C требует отдельного расчета эффективности.
Выводы
Установки с рекуперацией тепла позволяют снизить расходы энергии на отопление помещений в два раза. Их установка часто окупается в первый же отопительный сезон. Установка рекуператоров при строительстве и реконструкции позволяет частично снизить нагрузку на систему отопления всего здания и отказаться от значительной части традиционного отопительного оборудования. Расходы на установку рекуператоров – это инвестиции не только в снижение затрат на отопление, но и в обеспечение оптимальных климатических условий в помещениях и, в конечном счете, в здоровье людей.
Приборы, способные экономить тепловую и прочие виды энергии, становятся все более важными, так как постоянно растут цены на энергоресурсы. Также мы давно не сомневаемся в необходимости дышать свежим чистым воздухом в помещениях. Отрицательную роль в строительстве сыграла установка популярных пластиковых окон и герметичных дверей. Они нарушают воздухообмен и приводят к нежелательным последствиям. На фоне всех этих факторов, на помощь к нам приходят системы вентиляции с рекуперацией тепла. Они не только экономят наши деньги, но и охраняют наше здоровье.