«Recuperation» — латинское слово переводится на русский язык, как «восстановление, обратное получение». Рекуперация в системах вентиляции — энергосберегающая технология повторного использования теплого воздуха для подогрева входящих воздушных потоков.

Другими словами, рекуперация — это процесс теплообмена, при котором теплый воздух выходящий из помещения нагревает свежий холодный воздух, поступающий с улицы. Обмен тепловой энергией происходит в специальных устройствах, которые называются рекуператоры.

Энергосберегающие технологии широко используются в современных системах вентиляции. С помощью рекуператоров можно значительно снизить расходы на отопление.

Принцип работы рекуператора

Что такое рекуператор

Рекуператор — прибор, внутри которого происходит обмен тепловой энергией. Теплый воздух отдает энергию холодному, уличному. Нагревание воздуха происходит естественным путем без подключения к источнику электроэнергии или использования других источников энергии.

В связи с тем, что внутри рекуператора происходит обмен теплом между комнатным и уличным воздухом, его часто называют теплообменником.

В любом рекуператоре приточно-вытяжной вентиляции в холодный период образуется конденсат. Он оседает на самом теплообменнике. Рекуператоры с металлическим и полимерным теплообменником оснащены специальной системой для отвода конденсата.

Зачем нужна рекуперация тепла в вентиляции

Использование рекуператоров в системе вентиляции помогает естественным образом нагреть приточный воздух до комфортной температуры, и, тем самым, сэкономить на расходах за отопление.

Преимущества систем вентиляции с рекуперацией тепла

Основная выгода - экономическая эффективность. Приточно-вытяжная вентиляция без рекуперации имеет один существенный недостаток. Внутрь помещения поступает свежий воздух такой же температуры, как на улице. В теплое время года, это не доставляет неудобств. В холодный сезон дело обстоит иначе, уличные воздушные потоки имеют отрицательную температуру и, проникнув внутрь помещения, они сильно охлаждают внутреннее пространство. Таким образом жильцы становятся зависимыми от внешних условий окружающей среды и воздух приходится дополнительно подогревать, затрачивая ресурсы.

Приточно-вытяжные системы с рекуперацией лишены этого недостатка. Перед тем, как попасть внутрь помещения, уличный воздух нагревается в рекуператоре. Его температура повышается на несколько градусов. Таким образом, в комнату поступает не только чистый, свежий, но и достаточно теплый воздух.

Система с рекуператором стоит дороже обычной, но, за счет экономии на отоплении и электроэнергии, достаточно быстро себя окупает. В некоторых случаях экономия достигает 80-90% и срок окупаемости может быть 1-2 года. Особенно сильно это ощущают жители загородных домов и коттеджей.

Сколько можно сэкономить с рекуператором

Рекуперация тепла в приточно-вытяжной вентиляции помогает экономить в холодный сезон.

В рекуператоре теплоносителем является отработанный воздух, удаляемый из здания наружу. Он поступает в теплообменники и отдает тепло приточному воздуху с улицы. Каким образом удается экономить в зимний период? Рассмотрим на конкретных примерах.

Возьмем город со средней температурой зимой - 24 градуса и рассмотрим несколько вариантов:

Вид приточно-вытяжной вентиляции	Температура удаляемого воздуха в теплообменнике рекуператора	До какой температуры нагревается уличный воздух с t -24°C в рекуператоре	На сколько градусов нужно нагреть воздух с t -24°C до t +18°C
Без рекуператора	—	—	44°C
C рекуператором с промежуточным теплоносителем, КПД 20%	+20°C	-17°C	35,2°C
С пластинчатым рекуператором, КПД 60%	+20°C	+2,4°C	15,6°C
С роторным рекуператором, КПД 90%	+20°C	+15,6°C	2,4°C

Можно сделать вывод, что чем мощнее устройство, тем сильнее подогревается воздух в рекуператоре и тем дешевле обходится система отопления.

Смотрите подробнее: пример расчета окупаемости рекуператора

Принцип работы или как работает рекуператор

Во время работы рекуператора приточный и выходящий воздух не смешиваются друг с другом.

• Теплый отработанный воздух из комнаты проходит через теплообменник, нагревает его и выходит на улицу.
• Холодный свежий воздух с улицы затягивается внутрь работающим вентилятором, проходит через теплообменник и попадает в помещение теплым.
• Рекуператоры работают с разной эффективностью. Самыми мощными считаются пластинчатый противоточный и роторный теплообменники. Их КПД может достигать 90%
• Рекуператор помогает экономить на отоплении и кондиционировании дома, защищает дом от плесени, грибка. В доме с рекуператором всегда чистый, свежий воздух.

Типы рекуператоров

Существуют разные виды рекуператоров. В зависимости от типа рекуперации различают:

• пластинчатые противоточные
• пластинчатые перекрестноточные
• роторные
• мембранные
• рекуператоры с промежуточным теплоносителем
• трубчатые рекуператоры
• реверсивные рекуператоры

Пластинчатый рекуператор

Большой популярностью пользуются пластинчатые рекуператоры. Они состоят из основного блока, в котором располагается большое количество пластинчатых перегородок из материалов с высокой теплопроводностью — стали, меди графита, титана, алюминиевой фольги и т.п.

Пластины имеют минимальную толщину, гладкую, гофрированную поверхность. Холодные и горячие пластины перемежаются между собой. Отработанный воздух проходя сквозь пластины отдает им свое тепло, а они, в свою очередь, нагревают приточные воздушные массы.

Кроме пластин, в пластинчатых рекуператорах есть дополнительные элементы:
• Система для сбора конденсата защищает воздуховодные каналы от проникновения жидкости и обледенения. Когда в емкости собирается слишком много влаги, приточно-вытяжная вентиляция принудительно перестает работать.
• Клапан, регулирующий силу движения воздушных потоков в обоих направлениях.

Пластинчатый теплообменник — самая популярная модель, благодаря своей простой конструкции, компактным размерам и недорогой цене.

В зависимости от направления движения потоков воздуха, пластинчатые рекуператоры бывают перерекрестноточными, противоточными.

Перекрестноточный пластинчатый рекуператор

Чаще всего имеет форму куба. В перекрестноточном рекуператоре потоки отработанного и приточного воздуха двигаются навстречу друг другу в перпендикулярном направлении. КПД перекрестноточных рекуператоров составляет около 60-65%, это ниже, чем у противоточных рекуператоров.

В перекрестноточных рекуператорах используется весь объем отработанного воздуха. Воздушные потоки не смешиваются друг с другом. Они проходят по каналам, разделенных между собой пластинами.

Теплые потоки нагревают пластины с одной стороны, а приточные потоки охлаждают их с другой. Таким образом, отработанный воздух охлаждается, а входящий — нагревается.

Противоточный пластинчатый рекуператор

Имеет шестиугольную форму, отличается высокой производительностью. В противоточных рекуператорах отработанные воздушные потоки и струи свежего приточного воздуха полностью разделены. Они направлены в противоположные стороны, не соприкасаются друг с другом. КПД противоточного рекуператора намного выше, чем у перекрестноточного.

Пластинчатые противоточные рекуператоры могут восстанавливать до 85-90% тепла внутри помещений. Используются в приточно-вытяжной вентиляции в небольших квартирах, домах, офисах, бассейнах.

Высокоэффективные противоточные рекуператоры пользуются большой популярностью в Европейских странах. Их устанавливают в приточно-вытяжные системы коттеджей, построенных по энергоэффективной технологии.

Мембранный рекуператор

Мембранные рекуператоры — аналоги пластинчатых теплообменников. Единственное отличие — внутренние пластины сделаны не из металла, а из других материалов, например, пластика.

Мембранные рекуператоры отличаются высокой эффективностью, не подвержены коррозии, но есть и недостатки. Полимеры или другой подобный материал не такой прочный, как металл, хуже переносит негативные воздействия окружающей среды - у них имеются ограничения по климатическим параметрам.

НПО Тепловей производит именно такие полимерные мембранные рекуператоры большого диапазона производительности, подходящие практически для любых параметров сред - от бытового применения, до рекуперации тепла дымовых газов или химически активных веществ.

Роторный (вращающийся) рекуператор

Роторный теплообменник широко используется в приточно-вытяжной вентиляции. Основной элемент — вращающийся ротор цилиндрической формы, заполненный пластинами из металла, алюминиевой фольги.

Воздух из помещения нагревает тонкие пластины вращающегося цилиндра. Нагретые пластины перемещаются и переносят тепло в холодный воздушный поток.

Ротор вращается на горизонтальной оси, которую приводит в движение обычный или инверторный двигатель.

Коэффициент полезного действия роторного рекуператора доходит до 80-90%. Эффективность теплообменника зависит разных факторов: скорости вращения ротора, температуры воздушных потоков.

В роторных рекуператорах входящие и исходящие воздушные потоки могут смешиваться друг с другом. Поэтому в приточный воздух могут попадать запахи и загрязнения из выходящего воздуха.

Роторные рекуператоры осушают воздушное пространство, расходуют минимальное количество электроэнергии, не нуждаются в дорогом техническом обслуживании. Благодаря высокой эффективности, роторные рекуператоры очень популярны и востребованы.

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

Рекуператоры с промежуточным теплоносителем состоят из двух блоков, соединенных между собой трубами, внутри которых циркулирует водный раствор гликоля или обычная вода. Один теплообменник находится в потоках выходящего удаляемого из помещения, воздуха. Другой блок расположен внутри потока свежего, приточного воздуха. Теплообменники соединены друг с другом трубами с насосом. Комнатный воздух нагревает свой теплообменник. Затем, тепло по трубам, внутри которых циркулирует вода или водный раствор гликоля, передается в блок уличного воздуха и нагревает свежие приточные потоки.

Из-за наличия промежуточных труб, КПД такого рекуператора ниже, чем у других моделей, составляет всего 50-55%.

Эффективность можно повысить за счет увеличения мощности насоса. Плюс рекуператора с промежуточным теплоносителем — теплообменники можно устанавливать друг от друга на расстоянии.

Трубчатый рекуператор

Теплообменниками в трубчатом рекуператоре служат металлические трубки диаметром не более 10 мм. Принцип работы трубчатого рекуператора аналогичен пластинчатому.

• Внутри трубок циркулирует теплый воздух, удаляемый из комнаты
• Он отдает свое тепло металлическим стенкам трубок
• Холодные потоки уличного воздуха циркулируют между трубками и таким образом нагревается до комфортной температуры.

Трубчатые рекуператоры имеют компактные размеры, простую конструкцию, считаются надежными и долговечными.

Реверсивные рекуператоры

Реверсивные рекуператоры работают аналогично тому, как человек дышит сквозь теплый шарф на улице при низкой температуре. Когда он выдыхает воздух, то шарф нагревается. Во время вдоха, морозный воздушный поток проходит сквозь шарф, нагревается и становится не таким холодным. Таким образом, в легкие попадает воздух достаточно комфортной температуры.

Реверсивный рекуператор работает по такому же принципу. Он словно шарф, нагревает воздух, входящий внутрь помещения и охлаждает воздушные потоки, выходящие наружу.

Виды теплообменников в рекуператорах

В пластинчатых рекуператорах для изготовления теплообменника используют 2 основных материала — полимеры и металл.

Полимерные мембранные рекуператоры

Если вы хотите купить эффективный и недорогой теплообменник для дома или квартиры — выбирайте противоточный пластинчатый рекуператор шестиугольной формы с полимерным мембранный теплообменником. В таких рекуператорах потоки свежего и отработанного воздуха не смешиваются, а это значит что запахи или влага не будут передаваться.

При больших габаритах он весит значительно меньше и это облегчает его монтаж, обслуживание и эксплуатацию.

Чаще всего для изготовления полимерных мембранных рекуператоров используют ПЭТ пленку. Ее поверхностная энергия 29 раз меньше, чем у алюминия. Это влияет на адгезию как твёрдых (например, пыль), так и жидких (капли, конденсат) загрязнителей - вам нужно будет значительно реже его обслуживать.

Полимерные теплообменники имеют высокую производительность, не уступают по качеству и эффективности алюминиевым рекуператорам. При этом они меньше весят, чаще всего стоят дешевле, чем металлические аналоги. Компактные пластинчатые рекуператоры с полимерным теплообменником используются для рекуперации в бытовой вентиляции и на различных производствах, в том числе на химических, пищевых и медицинских. В отличии от металлических, их можно применять если выходящий воздух содержит агрессивные химические соединения, кислоты например. Пластик не взаимодействует с ними и не разрушается.

Срок службы таких рекуператоров не менее 10 лет, это больше алиминиевых или металлических(обычно это нержавеющая сталь).

Кроме этого, полимерный рекуператор не боится обмерзания. Пленка не образует пленочного обмерзания. Капли на поверхности ПЭТ пленке замерзают и скалываются с поверхности за счёт вибрации от потока. Эта вибрация также позволяет получать оптимальный коэффициент теплопередачи за счёт нарушения пристенного ламинарного потока. Эта вибрация может регулироваться конструкцией рекуператора - толщиной, типом пленки.

Такие пластинчатые рекуператоры, например, уже много лет производит НПО Тепловей.

Подобрать мембранный рекуператор от Тепловей

Подберите полимерный мембранный рекуператор по параметрам вашей вентиляционной системы.

Металлический рекуператор из нержавейки

Теплообменники из нержавеющей стали встречаются не так часто. Предназначены для для рекуперации в агрессивной среде и при максимально высоких температурах.

Алюминиевый рекуператор

Универсальный теплообменник из алюминия имеет высокий КПД, может использоваться в больших промышленных рекуператорах. При этом он достаточно гигиеничен, не подвержен коррозии, гниению, плесени и грибку. Прочный и надежный элемент рекуперации из алюминия идеально подходит для высоконапорной вентиляционной системы.

Пластинчатый рекуператор с алюминиевым теплообменником может использоваться как в бытовой, так и в промышленной приточно-вытяжной вентиляции.

Типы конструкций или форм-факторы рекуператоров

В зависимости от конструкции корпуса, рекуператоры делятся на:

• Подвесные — рекуператоры, используемые в подвесных приточно-вытяжных вентиляционных установках
• Канальные — теплообменники, нагревающие воздух в канальных кондиционерах
• Встраиваемые — компактное устройство, встраиваемое в стены.

Использование рекуператоров

Рекуператоры активно используют в приточно-вытяжной вентиляции бытового и промышленного назначения.

В том числе:

• В домах, квартирах, офисах, коммерческих, административных зданиях — рекуператоры нагревают входящие воздушные потоки, помогают экономить на отоплении.
• Нефтедобывающая отрасль — для охлаждения перерабатываемых энергетических ресурсов.
• Системы горячего водоснабжения и отопления — для сокращения расходов на нагревание воды.
• Металлургия и машиностроение — для охлаждения промышленной техники и станков.
• Судостроение — теплообменники активно применяют для охлаждения приборов и нагревания воды на кораблях.
• Пищевая промышленность — рекуператоры являются частью пастеризационного оборудования.

Приточно-вытяжные установки с рекуперацией

Приточно-вытяжные установки (или ПВУ) готовые устройства для воздухообмена между внутренним пространством здания и улицей. Приточное оборудование принудительно втягивает уличный свежий воздух внутрь помещения. Вытяжная установка принудительно удаляет отработанные воздушные массы наружу. Это оборудование чаще всего смонтировано в едином корпусе.

Приточно-вытяжные установки с рекуперацией дополнительно оснащены секцией с рекуператором и помогают максимально снизить потери тепла при обновлении воздуха внутри помещений. Рекуператоры, используемые в таких установках нагревают входящий воздух до комнатной температуры за счет выходящего воздуха и этим помогают экономить на отоплении.

В приточно-вытяжной вентиляции чаще всего устанавливают роторные и пластинчатые рекуператоры.

НПО Тепловей производит приточно-вытяжные установки с рекуперацией для домов, квартир, бань и бассейнов уже много лет. Наша продукция хорошо зарекомендовала себя у самых разных условиях. Смотрите примеры реализованных проектов вентиляционных систем с рекуператорами.

Приточно-вытяжные установки с роторным рекуператором

Приточно-вытяжные установки с роторными рекуператорами стоят дороже, чем с пластинчатыми. Их чаще всего ставят в установки приточно-вытяжной вентиляции с производительностью выше 10000 кубических метров воздуха в час.

Преимущества роторных рекуператоров:
+ Высокий КПД
+ Эффективный возврат тепла и влаги
+ Компактные размеры

Роторный рекуператор занимает меньше места, чем пластинчатый. Несмотря на высокую производительность, у роторного рекуператора есть ограничения. Во время проворачивания ротора, примерно 10% вытяжного воздуха проникает в приточный канал.

Это означает, что нельзя использовать установки приточно-вытяжной вентиляции с роторным рекуператором в помещениях с сильными неприятными запахами. Например, в санузлах, курилках и т.п.

Роторные рекуператоры используют для подогрева входящих воздушных потоков в системах вентиляции с большой производительностью от 400-500 куб. метров в час.

Приточно-вытяжные установки с пластинчатым рекуператором

Приточно-вытяжные установки с пластинчатыми рекуператорами устанавливают в дома, квартиры, офисы. Чаще всего используют перекрестноточные и противоточные пластинчатые, мембранные рекуператоры. Мембранные бумажные теплообменники применяют в приточно-вытяжных установках мощностью до 600-1000 куб.м./час. Полимерные — в приточно-вытяжной вентиляции мощностью до 2000-3000 куб.м./час.

Рекуператоры для домов

Большую часть современных загородных коттеджей строят по энергосберегающим технологиям, используют воздухонепроницаемые материалы. В домах устанавливают герметичные стеклопакеты, двери. Многие здания с наружной стороны утепляют теплоизолирующими материалами.

В таких коттеджах воздух с улицы могут проникать внутрь помещения только через открытые окна и двери. Другого способа нет. Поэтому загородные дома обязательно оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией с рекуператором.

Преимущества приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором в частных домах

• Экономия на отоплении
• Защита стен и окон от грибка, плесени.
• Отсутствие конденсата на окнах.
• Здоровый микроклимат в помещении.
• Избавление от неприятных запахов.

Рекуперация для квартир

Для квартир чаще всего используют настенные рекуператоры с минимальным уровнем шума. Для установки рекуператора в верхней части стены делают специальное круглое отверстие. В него вставляют гильзу, в которую затем устанавливают корпус рекуператора, обернутый в специальный звукоизолирующий материал. Такие рекуператоры редко обеспечивают достаточную производительность для обеспечения комфортных характеристик воздуха, так как не могут обеспечить большой поток воздуха.

Более производительные пластинчатые рекуператоры для квартир занимают больше места, но при этом обеспечивают необходимые характеристики, недоступные для канальных моделей. При этом они могут быть достаточно компактными.

Рекуператоры для квартиры имеет высокий КПД, могут работать в разных режимах. Настройка производится с помощью удобного дистанционного пульта.

Преимущества рекуператоров для квартир:

• Возможность проветривать помещение, не открывая окон.
• Защита от конденсата, грибка, плесени.
• Внутреннее пространство комнаты обогащается кислородом.
• Отсутствие сквозняков, потоков холодного воздуха.
• Установка рекуператора возможна во время или после ремонта.
• Встраиваемые рекуператоры можно установить в любом помещении квартиры или офиса.

Рекуперация в промышленности

На промышленных объектах в системах приточно-вытяжной вентиляции применяют мощные рекуператоры с металлическими или полимерными теплообменниками.

Для рекуперации в особо агрессивных средах или при повышенной температуре чаще всего используются теплообменники из нержавеющей стали. Рекуператоры с пластинами из нержавейки применяют на пищевых, фармацевтических, химических предприятиях. Они сохраняют свои технические характеристики при температуре выходящего воздуха до 1500 градусов.

В последнее время конкуренцию им начали создавать полимерные промышленные рекуператоры. Они имеют больше размер, но прои этом обладают рядом неоспоримых преимуществ:

• Меньшая цена, а значит и срок окупаемости. Особенно это заметно при больших объемах воздуха. Рекуператоры большой производительности из нержавейки стоят очень дорого.
• Полимерные рекуператоры могут использоваться на химических, пищевых и медицинских предприятиях, в сельском хозяйстве. В отличии от металлических, их можно применять если выходящий воздух содержит агрессивные химические соединения, кислоты например. Полимер не взаимодействует с ними и не разрушается.
• Чаще всего для изготовления полимерных мембранных рекуператоров используют ПЭТ пленку. Ее поверхностная энергия 29 раз меньше, чем у алюминия. Это снижает адгезию как твёрдых (например, пыль), так и жидких (капли, конденсат) загрязнителей.
• Пленка не смачивается, следовательно рекуператор не боится обмерзания зимой. Образующиеся замерзшие капли скалываются при вибрации пленки от потока воздуха.
• Эта же вибрация увеличивает КПД за счет разрушения пристенного ламинарного потока. Величина вибрации регулируется конструкцией рекуператора. реальный КПД может быть больше 60%. Это достаточно много.
• Производительность полимерных рекуператоров может достигать 130000 м³/час.
• У полимерных рекуператоров есть ограничение по температуре выходящего воздуха из-за особенностей материала пленки, обычно этот диапазон от -40 до +180°. Но и в случае более высоких температур, такие рекуператоры могут применяться при подмесе холодного воздуха до входа в рекуператор - это уменьшит температуру на его вхооде и позволит ему работать в оптимальном режиме.

Полимерные рекуператоры доказали свою эффективность, например, в сушильных камерах в пищевых производствах или камерах покраски. Их установка может окупиться даже за 1 год.

Эффект от использования рекуператора, окупаемость

Несмотря на высокую стену, рекуператоры достаточно быстро окупаются. Чтобы посчитать, за какой срок окупится стоимость рекуператора, нужно выяснить, какую сумму можно сэкономить на отоплении, благодаря рекуперации.

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией стоит в несколько раз дороже обычной принудительной вентиляции без подогрева приточного воздуха. Выгодно ли переплачивать? Давайте посчитаем.

Давайте для примера возьмем загородный дом, площадью 200 кв. метров. Сделаем упрощенный вариант расчетов, чтобы понять какую вентиляционную установку выбрать, какая будет самой энергоэффективной.

Сравним системы вентиляции разных видов:

1. Классическая система вентиляции, включающая в себя вентилятор, воздушный фильтр, нагреватель и автоматика, которая регулирует всю работу. Средняя цена = 32 тысяч рублей.
2. Вентиляционная система с пластинчатым перкрестноточечным рекуператором. Примерная цена = 176 тысяч рублей.
3. Вентиляционная система с противоточным рекуператором = 207 тысяч рублей.

Окупаемость рекуператора основана на том, что рекуператор помогает сэкономить на нагреве воздуха внутри помещений в зимний период.

По санитарным нормам, воздух каждый час воздух в помещении должен обновляться. Зимой, свежий приточный воздух нужно фильтровать и нагревать. Основная статья расходов в холодный период — нагрев воздуха до комфортной температуры.

Расход тепловой энергии на подогрев воздуха за 1 час рассчитывается по формуле:
Qt = V*ΔТ*K(0,34)
Qt — количество потребления электрической энергии в час в Ватт;
V — объем воздухообмена в час.Согласно санитарным нормам, каждый час на один квадратный метр жилого помещения необходимо подавать три кубических метра свежего воздуха. СанПин: 3 куб.метра воздуха/1 кв.метр площади помещения.
ΔТ — дельта температур. Означает на сколько градусов нужно нагреть приточный воздух до комфортной температуры.
K — коэффициент плотности и теплоемкости воздуха. Он может 0, 34 или 0,36. Возьмем для расчета первое значение.

Исходные данные

Город	Москва
Площадь дома	200 кв.м.
Объем воздухообмена в час по СанПин	3 куб.м/1кв.м
Средняя температура в отопительный период в Москве	-3
Средняя температура внутри помещения	+23
Длительность отопительного периода в Москве	214 дней
Стоимость 1 кВт в Москве, руб.	6,43