Естественная вентиляция и вентиляция с рекуператором. Сравнение затрат на внедрение обеих систем.

Что это такое?

Само слово «рекуперация» в переводе с латыни значит «обратное получение» или «возмещение». Предполагается, что мы что-то теряем, но благодаря продуманной схеме инженерного оборудования или развитым технологиям повторной переработки получаем возможность еще раз использовать то, что можно было считать уже утерянным. Говоря простыми словами, рекуперация – это повторное использование чего-либо.

В настоящее время с примерами рекуперации можно столкнуться в различных отраслях человеческой деятельности – они могут касаться как неких материальных ценностей, так и энергии всех видов. Благодаря рекуперации товары и услуги становятся дешевле в производстве, а следовательно, и на рынке, кроме того, снижается нагрузка на Землю в целом, а иногда – и на некоторые инженерные сооружения. На самом деле понятие рекуперации весьма обширное и при этом очень простое, но без конкретных примеров человеку, впервые столкнувшемуся с этим явлением, может быть сложно охватить его целиком. Чтобы исправить эту ситуацию, пройдемся вкратце по разным видам рекуперации.

Подбор бытового рекуператора: на что обращать внимание

В процессе выбора подходящего оборудования важен учет нескольких факторов:

• назначение и габариты помещения;
• толщина стен;
• уровень шума;
• коэффициент рекуперации;
• количество проживающих в квартире, доме и многие другие параметры.

Для принятия оптимального решения важен опыт профессионалов. Так, к примеру, в спальню целесообразно будет купить модель с низким уровнем шума, а для зала не обязательно переплачивать за эту характеристику – здесь можно немного сэкономить, приобретая более шумный и дешевый прибор.

В среднем, бытовой рекуператор способен нормализовать показатели в помещении размерами 27 кв.м., более точные данные будут зависеть от специфики той или иной модели. Если же помещение превосходит по габаритам усредненный показатель, тогда есть 3 варианта решения проблемы качественного вентилирования:

• Установка 2-х и более приборов.
• Покупка модели промышленного типа.
• Выбор современной парной модели рекуператора.

Последний предполагает функционирование двух рекуператоров, размещённых в разных частях комнаты. При этом один прибор нацелен на удаление воздуха из помещения, второй – приток уличных свежих потоков.

Нюансом установки рекуператора становится наличие толстых стен, так как это необходимо для размещения воздуховодов. Работу бытовых рекуператоров сложно назвать бесшумной, поэтому для многие производители практикуют использование специальных средств для подавления звука. Но такие приборы отличаются более высокой стоимостью, нежели рекуператоры без этих приспособлений.

Во избежание обледенения теплообменников целесообразно применять модели с тепловыми аккумуляторами.

Компания представляет приборы, которые работают в диапазоне 20-39 дБ, также представлены и модели со специальным управлением потоками воздуха и аккумуляторами для подогрева теплообменника. Представляется продукция проверенных брендов:

• Рекуператоры Mitsubishi Electric.
• Рекуператоры MAICO.
• Рекуператоры Вентс.
• Рекуператоры Blauberg.
• Рекуператоры Prana.
• Рекуператоры O.ERRE.

Принудительный или механический воздухообмен

В отличие от естественного движения воздушных масс, принудительная вентиляция в частном доме  более эффективно перераспределяет потоки свежести в помещении. Для этой цели используются устройства, нагнетающие воздух: разного рода вентиляторы, компрессоры и насосы.

Принудительный воздухообмен подразделяется на несколько подвидов:

• приточный – организует механическую подачу кислорода снаружи;
• вытяжной – устраняет отработанные воздушные массы с помощью вытяжных устройств;
• приточно-вытяжной – обеспечивает работу системы в обоих направлениях.

Приточная система

Приточная система должна осуществлять доступ кислорода в здание. Она включает в себя:

• воздухоприемное оборудование;
• устройство для нагрева или охлаждения воздушных потоков;
• систему фильтров для задержки частиц пыли;
• вентиляторов или насосов, качающих воздух;
• приспособлений подавления лишнего шума.

Воздух попадает в вентканал при помощи нагнетательного устройства, проходит через группу фильтров, нагревается или охлаждается и попадает в здание

Приточные комплексы могут иметь воздуховоды – трубы, по которым воздушный поток попадает в комнату или функционировать без каналов, проникая в комнаты через вентотверстия. Устройство приточных комплексов тоже бывает различным: они могут включать в себя набор агрегатов или один компактный моноблок.

Вытяжная система

Вытяжная вентиляция в частных домах может работать естественным образом, через вентиляционные каналы, или с помощью механической подачи. По локализации вытяжные установки делятся на местные, то есть работающие в одном конкретном помещении, например, кухне, и общеобменные, работающие на все здание.

В любом случае, вытяжная система не может работать без притока кислорода снаружи. приток может осуществляться через форточки, двери или приточные клапаны.

Все типы вытяжных конструкций являются канальными, так как нуждаются в воздуховодах

Приточно-вытяжная вентиляция и ее особенности

Такое конструктивное решение предполагает одновременную подачу и вывод воздуха с помощью нагнетательных устройств. Это самый энергозатратный тип воздухообмена. Кроме того, тепло помещения частично утрачивается из-за постоянного обновления атмосферы. Чтобы сохранить комфортную температуру, в приточно-вытяжной системе используются рекуператоры тепла.

Рекуператоры – устройства, основным назначением которых является прогрев входящих поток за счет тепла исходящих. При этом смешивания воздушных масс не происходит и в здание проникает только чистый воздух.

Такие теплообменные установки значительно снижают затраты на эксплуатацию помещений

Статья по теме:

Особенности и основные преимущества

При рассмотрении технологии воздухообмена и характеристик вентиляционных установок можно выделить следующие достоинства:

• при заборе отработанных воздушных потоков из помещения устраняются вредоносные микробы и бактерии;
• тепловые потери снижаются примерно на 50%, что в целом сказывается на стоимости обслуживания системы отопления;
• широкая сфера использования, приточная вентиляция с рекуперацией тела применяется в бытовых, коммерческих и промышленных направлениях;
• не возникает проблем при монтаже, а простая конструкция обеспечивает длительный срок эксплуатации;
• в помещение поставляется без примесей, чистый и прогретый воздух;
• предотвращается образование конденсата на окнах и других поверхностях;
• установки энергонезависимы и просты в обслуживании, главное, ежегодно требуется менять фильтрующие элементы;
• на некоторых моделях можно регулировать влажность в помещении и температуру поставляемого воздуха.

Инструменты и материалы

Примерный набор материалов и инструментов:

• Металл 0,5-1 мм, текстолит или сотовый поликарбонат 1-5 мм в количестве 5, 10 или 15 м2 в зависимости от типа рекуператора;
• полоски 2-3 мм из дерева, технической пробки или оргстекла, шириной 1-1,5 см;
• Нержавеющая сталь, ДСП, фанера для корпуса в соответствии с чертежами;
• Минеральная вата, полистирол для теплоизоляции;
• 4 пластиковых фланца для вентиляционных каналов на основе канализационных труб;
• Лобзики для дерева и металла, предпочтительно электрические;
• силиконовый герметик;
• Алюминиевая труба 2-5 мм, длина в соответствии с проектом;
• универсальный клей;
• самонарезающие винты;
• Стальной угловой пруток 20×20 мм, длина в соответствии с проектом;
• отвертка, пила по металлу;
• Бумажные фильтры, автомобильные фильтры – столько, сколько необходимо;
• строительный нож;
• молоток;
• дрель, набор сверл;
• компьютерные или канальные вентиляторы в зависимости от проекта.

Фильтры меняются или чистятся каждые 1-4 месяца.

Материалы должны храниться в зависимости от типа выбранного рекуператора.

Работа воздухообмена с подогревом воздуха

Принцип устройства вентиляции с рекуперацией

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла решает три основные задачи:

• обеспечение помещения свежим воздухом;
• возвращение тепловой энергии, уходящей с воздухом через систему вентиляции;
• недопущение проникновения в дом холодных потоков.

Схематически процесс можно рассмотреть на примере. Организация воздухообмена необходима даже в зимний морозный день с температурой за окном -22°С. Для этого включенная приточно-вытяжная система при работающем вентиляторе нагнетает воздух с улицы. Он просачивается через фильтрующие элементы и уже очищенный поступает на теплообменник.

По мере прохождения сквозь него воздух успевает прогреться до +14-+15°С. Такая температура может считаться достаточной, но не отвечающей санитарным нормам для проживания. Для достижения параметров комнатной температуры необходимо довести воздух до требуемых значений с помощью функции догрева до +20°С в самом рекуператоре при помощи калорифера (водяного, электрического) небольшой мощности — 1 или 2 кВт. С такими температурными показателями воздух попадает в комнаты.

Калорифер функционирует в автоматическом режиме: при понижении наружной температуры воздуха он включается и работает, пока не подогреет до требуемых значений. В то же время, отработанный поток уже нагрет до «комфортных» 18 или 20 градусов. Удаляется с помощью встроенной вентиляционной установки, предварительно пройдя через теплообменную кассету. В ней он отдает тепло встречному холодному воздуху с улицы, и лишь потом уходит в атмосферу из рекуператора с температурой не более 14-15°С.

Виды вентиляции в производственных помещениях

Требования к вентилированию производственных помещений, как правило, выше, чем к вентиляции в жилых зданиях. Это обусловлено наличием вредных примесей в атмосфере рабочих цехов, насыщенной выхлопом агрегатов, испарениями опасных для здоровья веществ.

Системы в больших производственных помещениях работают за счет разницы температур и высоты потолков. Не могут они обойтись и без принудительного нагнетания и удаления воздушных потоков.

Вентиляционные каналы устанавливаются под потолком цеха. Как правило, это большие металлические конструкции с мощными вентиляторами. Вывод отработанных газов производится через аэрационные установки на крыше здания.

Подача свежего воздуха осуществляется непосредственно в зону, где работают люди

Что представляет собой вентиляция с рекуперацией

Вентиляция в помещениях может быть естественной, принцип действия которой основан на природных явлениях (самопроизвольный тип) или на воздухообмене, обеспечиваемом специально выполненными отверстиями в здании (организованная вентиляция). Однако в данном случае, несмотря на минимальные материальные затраты, зависимость от сезона, климата, а также отсутствие возможности очищать воздух не позволяют полностью удовлетворить потребности людей.

Приточно-вытяжная вентиляция, воздухообмен

Искусственная вентиляция позволяет обеспечить находящимся в помещениях более комфортные условия, но ее устройство требует определенных финансовых вложений. Она к тому же достаточно энергозатратна. Чтобы скомпенсировать плюсы и минусы обоих видов вентиляционных систем чаще всего используется их комбинирование.

Организация воздухообмена

Любая искусственная вентиляционная система по своему назначению подразделяется на приточную или вытяжную. В первом случае оборудование должно обеспечивать принудительную подачу воздуха в помещение. При этом отработанные воздушные массы выводятся наружу естественным путем.

воздуховоды, по которым передвигается воздух;

вентиляторы, отвечающие за его приток;

звукопоглотители;

фильтры;

воздухонагреватели, которые обеспечивают подачу воздуха определенной температуры, что особенно важно в холодное время года. Вентиляция приточно-вытяжная

Вентиляция приточно-вытяжная

Помимо перечисленного, система может комплектоваться дополнительными модулями для обеспечения комфортного микроклимата.

Вытяжная система, функционирующая одновременно с естественной вентиляцией, предназначена для удаления отработанных воздушных масс. Основной компонент такого оборудования — вытяжные вентиляторы.

Оптимальный вариант устройства вентиляции — приточно-вытяжное оборудование, установка которого помогает создать в помещениях необходимые для людей условия. Особенно полезна такая схема в зданиях, отделочные материалы которых не обладают паропроницаемостью, что сегодня не является редкостью.

Приточно-вытяжное оборудование

Вентиляция приточно-вытяжными устройствами

Вентиляционная система

В работе приточно-вытяжной вентиляции есть один существенный недостаток — наружу выводится нагретый воздух, а поступают воздушные массы, имеющие температуру внешней среды. Для подогрева расходуется большое количество электроэнергии (особенно это ощутимо в холодный период). Чтобы сократить неоправданные расходы, применяются рекуператоры.

Рекуперация (применительно к вентиляции) —возврат части тепловой энергии выводимого воздуха в помещении для использования в технологическом процессе. Она может использоваться в централизованных и локальных системах.

Схема вентиляции

Процесс рекуперации осуществляется в специальных теплообменниках (рекуператорах), к которым подведены приточные и вытяжные каналы. Воздушные массы, выводимые из помещения, проходя по рекуператору, отдают часть тепла поступающему с улицы воздуху, но с ним не смешиваются. Подобная схема позволяет существенно снизить затраты на подогрев приточного воздушного потока.

Устанавливаться рекуператоры могут на различных участках здания: потолках, стенах, полу или на крыше. Их можно монтировать и снаружи здания. Оборудование представляет собой или моноблок, или отдельные модули.

Daikin HRV plus (VKM)

При проектировании вентиляционной системы учитываются многие факторы:

• габариты и количество помещений;
• назначение строения;
• расход воздуха.

От этого и от типа выбранного рекуператора зависит эффективность устанавливаемой системы. КПД при использовании рекуперации тепловой энергии может варьироваться в пределах 30…90%. Но даже установка оборудования, характеризующегося минимальной эффективностью, приносит ощутимую выгоду.

Как устроена циркуляция воздушных масс при установке приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором:

• при помощи воздухозаборников воздух забирается из помещения и по воздуховодам утилизируется наружу;
• до выхода из здания воздушный поток проходит через рекуператор (теплообменник), оставляя там часть тепловой энергии;
• через тот же рекуператор направляется холодный воздух, поступающий из вне, который нагревается теплом и подается в помещение.

Рекуператор

Вентиляция по типу размещения

Вентсистемы различаются по типу размещения на общеобменные и местные. Какой из этих видов выбрать, зависит от задач, которые вы ставите перед системой.

Специфика местной вытяжной вентиляции

Местный воздухообмен предназначен для отдельных помещений или для отдельных точек в этих помещениях. Пример такой системы – кухонная вытяжка. Она забирает отработанный, насыщенный парами воздух над плитой и выводит его на улицу или в общий вентиляционный канал в многоквартирном доме.

С помощью местной вентиляции вы легко избавитесь от обилия запахов, дыма и пара

В подобной системе воздухообмена остро нуждаются ванная комната и туалет. Кроме непосредственной очистки воздуха, вентканал помогает избавиться и от сырости в этих помещениях.

В местной системе нуждаются цокольные этажи, гаражи и подвалы

Особенно важно устанавливать такой тип вентиляции в котельных. Так, даже при аварийной остановке котла, будет гарантирована безопасность вашему жилищу

Статья по теме:

Что это, общеобменная вентиляция, и где она применяется

Если существует потребность в обновлении атмосферы во всем помещении и здании, то используется общеобменная вентиляция. Эта система равномерно перераспределяет потоки свежего воздуха на всю конструкцию. При правильном проектировании объемы подаваемого и исходящего воздуха должны быть равновесны. В исключительных случаях, если в помещении ведутся работы с ядовитыми веществами или опасными для здоровья человека газами, объемы подаваемого воздуха могут превосходить показатели исходящих потоков.

Только общеобменная вентиляция сделает атмосферу в доме свежей и чистой

Правильное перераспределение атмосферы позволяет избежать теплопотерь. Общеобменные вентисистемы могут быть приточными или вытяжными, как мы описывали ранее.

Чтo нeoбxoдимo yчитывaть в paбoтe paзличныx мoдeлeй oбopyдoвaния

Каждая система рекуперации воздуха для частного дома имеет свои сильные стороны и области применения.

Система вентиляции в частном доме с рекуперацией включает в себя не только поддержание температурных и влажностных показателей, но и устранение неблагоприятных запахов. На рынке представлен разнообразный выбор моделей, которые отличаются функциональными особенностями и способом установки.

Например, вытяжка, установленная в вентиляции, позволяет удалять копоть, запахи и жир. Таким образом, в помещение поступает чистый воздух, а на мебели не оседает жирная пыль. Такие условия благотворно влияют на наше самочувствие и облегчают уборку.

Пластинчатый теплообменник

Конструкция теплообменника такова, что потоки воздуха не смешиваются благодаря металлическим пластинам, разделяющим потоки воздуха. Это простое техническое решение обеспечивает более эффективный теплообмен. Строительство таких устройств не требует больших инвестиционных затрат. Благодаря отсутствию движущихся частей, такое устройство будет работать относительно долго. В настоящее время эффективность таких устройств достигает 60-65%.

Элементы изготовлены из алюминиевых сплавов. Они не подвергаются коррозионным изменениям и характеризуются высоким коэффициентом теплопроводности.

Вращающаяся система

Рекуператор жидкости в офисном здании

В данном типе оборудования смешивается небольшая часть воздушных потоков, так как воздушные потоки изолируются щетками с мелкими щетинками. Роторная система занимает большую площадь, чем пластинчатая, но при этом обладает высокой эффективностью (до 86% в лучших моделях). Вращающаяся крыльчатка и приводящий ее в движение ремень снижают общую надежность устройства и увеличивают энергетические затраты на регенерацию.

Схема регенерации жидкости для офисного помещения

Эти модели стоят дорого и не имеют более высокого КПД, чем аналогичные устройства. Основным положительным отличием является возможность размещения отдельных блоков на большом расстоянии друг от друга. Поэтому жидкостные охладители в основном используются в больших коммерческих зданиях. В частных домах для рекуперации воздуха в доме обычно используется пластинчатый или лопастной рекуператор.

Бризер

Система рекуперации воздуха для частного дома и охладитель различаются по своему назначению. Назначение охладителя – нагревать воздух. В нем отсутствует процесс теплообмена, поэтому для повышения температуры воздуха требуется много электроэнергии.

Компактная модель рекуператора

Данная модель представляет собой рекуператор типа местной вентиляции в односемейном доме. Стоит подумать о его использовании. Компактные модели могут быть установлены в стенах различных помещений. Они работают отдельно, поэтому их не нужно подключать к центральной установке, которая задает и контролирует все устройства.

В таких моделях два воздушных потока движутся синхронно друг с другом благодаря встроенным вентиляторам. Изменение эффективности работы осуществляется с помощью пульта дистанционного управления. В ночное время устройство можно переключить в бесшумный режим.

Для предотвращения замерзания предусмотрены специальные каналы, по которым проходит часть теплого воздуха. Однако эта защита действует только до температуры -15ºC. Активация режима вытяжки помогает удалить иней и лед с поверхности теплообменника. В этом режиме также удается очистить воздух в помещении от удушливого дыма и других примесей.

Встроенный фильтр защищает от проникновения загрязняющих веществ извне: его ячейки имеют такой размер, что не блокируют поток воздуха, но препятствуют проникновению насекомых и растительного помета. На внутренней стороне рекуператора имеется съемная крышка для обслуживания.

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!