Рекуператор для частного дома: принцип работы, установка своими руками

Виды рекуператоров для принудительной вентиляции

Рекуператоры различаются по конструкции, техническим характеристикам и материалам, используемым при изготовлении, что в конечном счёте определяет сферу использования той или иной модели и способ её монтажа. Монтаж подобных систем может быть выполнен внутри стены, снаружи или внутри квартиры (загородного дома).

Пластинчатые рекуператоры

Данный вид устройств отличается высокой эффективностью и доступной стоимостью. Основой рекуператоров данного вида является пластинчатый теплообменник, изготовленный из меди, алюминия или оцинкованной стали. Пластины закреплены жёстко, тёплый и холодный воздух не смешивается, процесс передачи тепла идёт одновременно в обоих направлениях.

Внешний вид и направление воздушных потоков в пластинчатом рекуператоре Из недостатков данного вида устройств следует отметить образование конденсата на пластинах теплообменника при использовании в зимний период, что требует устройства его отвода или наличия системы размораживания.

Роторные модели

Основой конструкции подобных моделей является вращающийся вокруг своей оси теплообменник, изготовленный в виде ротора (роторов), оснащённого лепестками. Это открытая система, недостатком которой является возможность проникновения запахов из внешней среды во внутреннее пространство помещений. Достоинствами роторных рекуператоров являются такие показатели, как:

• низкая вероятность образования конденсата на поверхности теплообменника;
• высокая эффективность работы;
• простота обслуживания и использования.

К СВЕДЕНИЮ!

Производительность роторных моделей осуществляется посредством изменения скорости вращения теплообменника.

Схема и внешний вид роторного рекуператора

Модели с промежуточным теплоносителем

Конструкции данного вида рекуператоров предусматривают наличие двух теплообменников, по которым циркулирует вода или гликолевый раствор. Один из теплообменников располагается в вытяжном канале системы вентиляции, а второй – в приточном. Соответственно, тёплый воздух передает своё тепло теплоносителю в теплообменнике вытяжного канала, а на теплообменнике в приточном канале теплоноситель отдаёт его воздуху, поступающему извне.

К СВЕДЕНИЮ!

Температурный режим регулируется путём изменения скорости циркуляции теплоносителя.

Достоинством данного вида устройств является отсутствие контакта между воздушными потоками, исключающими возможность передачи загрязнений от одного к другому. Недостатками являются: низкая эффективность и необходимость в достаточно частом техническом обслуживании.

Схема устройства рекуператора с промежуточным теплоносителем

Прочие виды рекуператоров

Кроме выше рассмотренных видов устройств данного типа, являющихся наиболее распространёнными, существует ещё несколько:

• крышные – предназначены для внешней установки, используются в системах вентиляции на объектах промышленного назначения;
• камерные – основой конструкции является рабочая камера, разделённая заслонкой, посредством которой изменяется направление движения воздушных потоков;
• тепловые трубки – представляют собой закрытую систему трубок, заполненных фреоном и служащих теплообменником.

Схема работы камерного рекуператора Данные виды устройств обладают такими отличительными особенностями:

• для крышных моделей – высокая эффективность и стоимость;
• для камерных моделей – высокая эффективность и возможность попадания запахов и взвешенных частиц из одного вида воздушных потоков в другой;
• для тепловых трубок – низкая эффективность и невозможность проникновения загрязнений из одного воздушного потока в другой.

Схема работы моделей, работающих по принципу тепловых трубок

Принцип работы рекуператора

Внутренняя конструкция рекуператора позволяет передавать температуру от выходящего из комнаты потока, входящему с улицы холодному воздуху.

Происходит эта передача различными способами, но в любом случае, посредством дополнительного материала теплообмена, так что два потока не смешиваются (или практически не смешиваются).

Насколько эффективна работа рекуператора, будет зависеть от его конструкции, объёмов, которые он через себя перекачивает и температур за окном. Но в любом случае показатели значительные – от 50 до 91 % экономии.

Рекуператор полезен во все времена года – в мороз он возвращает тепло в дом, а летом, когда на улице становится жарче, происходит охлаждение потока и снижается нагрузка на кондиционеры.

Изготовление трубчатого рекуператора

Создать трубчатый рекуператор намного сложнее. Но это задача может стать выполнимой, если правильно следовать инструкции.

Для этого понадобится:

• Труба, толщиной 160 мм. Например, подойдет кусок цилиндрический канализации;
• Разветвители-переходники (100мм);
• Гофра алюминиевая (100 мм).

Процесс создания рекуператора состоит из нескольких шагов:

1. Требуется подготовить трубу, предварительно её отполировав;
2. Далее, необходимо максимально растянуть гофро-бумагу и заполнить ей трубу таким образом, чтобы она была в форме спирали;
3. Теперь, следует загерматизировать отверстия гофрой с открытых концов;
4. Последний этап процесса сборки – это установка переходников и проведение через них воздуховодов.

Гофро-бумага в этой конструкции выполняет роль «хранителя тепла».

Схема рекуператора для дома

Способы увеличения КПД

Функционирование теплообменника характеризуется тем, насколько эффективно он переносит тепло от одного агента к другому. Чтобы система была эффективной, КПД рекуператора должен быть не ниже 70%. Логика подсказывает, что КПД теплообменника можно увеличить несколькими путями:

1. Увеличить время контакта сред с разными температурами.
2. Обеспечить большую площадь контакта агентов.
3. Предварительный подогрев поступающего воздуха.

Очень хорошо, если этот подогрев удается осуществить за счет природных ресурсов.
Рекуператор воздуха своими руками сделать не так сложно. Оригинальным способом организации рекуперации является использование длинного куска трубы, закопанного на глубине порядка 2 метров. Подобный трубчатый рекуператор позволит согреть воздух зимой и охладить его летом.

Такое использование теплообменника позволяет достигнуть снижения вероятности обмерзания пластин рекуператора за счет заметной разницы температур воздуха на разных стадиях рекуперации. Дополнительные расходы на предварительный подогрев входящего потока отсутствуют. К тому же использование подогрева исключает образование росы на элементах теплообменника, способное в холодный период года привести к их обмерзанию.

Рекуператоры роторного типа. Роторный рекуператор функционирует с самым высоким КПД. В этом агрегате потоки теплого и холодного воздуха проходят в одном коробе навстречу друг другу. В коробе расположен диск с гофрированными металлическими пластинами, который конструктивно изготовлен так, что материал пластин сначала нагревается в потоке теплого воздуха, а затем, продолжая вращаться, попадает в холодный поток, где и отдает накопленное тепло.

Изготовление роторного рекуператора

Прежде чем приступить к процессу создания рекуператора, необходимо рассчитать мощность его работы. Это позволит определить срок окупаемости и общую производительность.

По формуле:

Q= C*M*dT

где:

С – это удельная теплоемкость,

М – масса нагреваемого воздуха,

dT – разница температур.

Роторный рекуператор сделать своими руками достаточно сложно. За такую задачу, как правило, берутся только люди с техническим образованием. Для работы понадобится:

• Гофрированная сталь;
• Цилиндрическая форма, желательно, чтобы это был металлический корпус;
• Ножницы по металлу и болгарка;
• Минеральная вата;
• Герметик.

Как только все необходимо подготовлено, можно приступить к выполнению работы. Как и любая другая процедура создания оборудования, она состоит из нескольких основных шагов:

1. Следует подготовить металлическое основание. В качестве него может подойти труба от канализации. Желательно, использовать наиболее габаритный материал, тогда и само устройство будет работать в несколько раз эффективнее. Его необходимо предварительно отполировать подручными средствами и привести к подобающей форме. Рекомендуется, также предварительно отрезать все лишнее при помощи болгарки;
2. Далее следует подготовить гофрированную сталь, разрезать её на несколько одинаковых частей. Размер их напрямую зависит от длины подготовленного ранее цилиндрического корпуса. Теперь необходимо заполнить этими листами внутреннее пространство слоями;
3. Далее необходимо создать дополнительную изоляцию. Поможет это сделать небольшое количество минеральной ваты. Её рекомендуется равномерно распределить по внутренним стенкам;
4. Остается последний шаг – замаскировать все внутренние и внешние швы герметическим раствором;
5. Стоит заметить, что, скорее всего, роторный рекуператор будет размещен со стороны улицы. Влияние внешних факторов может привести к появлению коррозии и других негативных эффектов. Чтобы этого не произошло, требуется периодически наносить на устройство лаковое покрытие.

Рекуператор практически готов, теперь осталось сделать несколько отверстий для того, чтобы провести через них воздуховод. За счет цилиндрического корпуса будет работать оборудование. Оно будет совершать постоянное вращательное движение. За счет этого в устройство будет периодически поступать то теплый, то холодный воздух, соответственно нагревая и охлаждая все оборудование в целом.

Расчет рекуператора

Q = 0,335 х L х (t_кон. – t_нач.).

• Qпроизводительность (метры куб. в секунду).
• L – это количество приточного воздуха, которое должно поступать по нормам на человека (60 м3 в час на того, кто постоянно находится в помещении, и 20 м3 на временного посетителя.).

В скобках – разница между температурой, которую нужно достичь и той, что поступает с улицы.

Например, нужно подогреть воздух на 20 °С в помещении, для которого требуется 120 м3 воздуха в час.

Q = 0,335 х 120 х 20 = 800 Вт.

Как узнать КПД готового рекуператора

Для этого нужно снять замеры температуры воздуха в трёх точках входа:

• Поступающего с улицы до рекуперации (t_улич.)
• Поступающего потока в дом, после рекуперации (t_рекуп.)
• Выходящий из дома поток до рекуперации (t_дом.)

КПД = (t_рекуп. — t_улич.) : (t_дом. — t_улич.)

Полученный результат умножается на 100%

Пример:

На улице +3°С, дома +22°С, рекуперированный поток +14°С.

КПД = (14 – 3) : (22 – 3)

КПД = 11 : 19 = 0,57

0,57 х 100% = 57 %

Итак, КПД этого устройства, в данных условиях – 57%

У одного и того же агрегата, при разных условиях, будут разные показатели КПД.

Принципы работы рекуператора

Принцип работы рекуператора зависит от его типа. Очевидно, что все перечисленные виды конструкции имеют свои особенности в работе. Отметим здесь наиболее распространенные.

Пластинчатый рекуператор

Этот вид представляет монолитную кассету из металл листов. Воздух проходит через такую кассету посредством специальных выштампованых на листах каналах или проложенных специальным промежуточным уплотнителем. Потоки в таком рекуператоре не перемешиваются. Процесс теплообмена осуществляется благодаря одновременному нагреванию пластин одним потоком и остужению – другим. Пластинчатые рекуператоры имеют ряд преимуществ, делающих их самым распространенным типом теплового барьера для дома.

Основными особенностями пластинчатого рекуператора выступают:

1. низкая цена;
2. элементарность конструкции;
3. компактность;
4. простота в обслуживании;
5. простота в чистке (в случае, если кассета разбирается)
6. доступность материалов для изготовления;
7. отсутствие механизмов.

Разборные рекуператоры способны обеспечить высочайший уровень гигиенической чистоты входящего воздуха во время эксплуатации устройства без потерь эффективности.

Наиболее распространенным видом рекуператора ввиду простоты конструкции выступает перекестно-течный. Его эффективность можно определить как «Средний тип», некоторые источники указывают, что их КПД составляет до 60%.

Роторный рекуператор

Этот вид теплоутилизатора имеет форму трубы малой длины, наполнен гофрированными стальными пластинами вдоль корпуса. Вращающийся механизм устанавливается по приливно-вытяжной оси. Ротор пропускает сперва нагретый внутренний, а после холодный входящий воздух. Пластины по очереди нагреваются и охлаждаются, сохраняя внутреннюю температуру воздуха. Такой тип рекуператора признается наиболее эффективным. Однако, особенность конструкции не позволяет сделать его компактным, специалисты признают недостатком громоздкость такого устройства.

Тепловой утилизатор с промежуточным теплоносителем

В таких рекуператорах используются жидкостные теплообменники, где циркулирует раствор этиленгликоля (эффективный теплоноситель). В таких утилизаторах приливная и вытяжная секции разделены и разведены на определенное расстояние. Эта особенность позволяет применять такие устройства для среды, входящие и выходящие потоки которых нельзя смешивать. Теплоноситель циркулирует либо естественным образом, либо посредством насоса. Для повышения эффективности такого утилизатора тепла необходима тонкая регулировка потока теплоносителя в соответствии с проектом.

Сколько стоит прибор?

На сегодняшний день отечественные производители рекуператоров используют импортные комплектующие, поэтому такие теплообменники стоят недешево. Среди изготовителей, славящихся безупречной репутацией, стоит назвать Теплотекс, собирающий рекуператоры из датского сырья, Машимпекс, работающий на немецких комплектующих, и Данфосс, собирающий изделия из финских пластин.

Схема работы воздухообменника летом

Изображение	Модель	Рабочая темпе ратура, град.	Произво дитель ность м.кв.	Диаметр Канала, мм	Уровень Шума, ДБ	Средняя цена, руб
УВРК 50 МК	-40 — +50	13 — 80	150	42	19900
Dantex DV-200HRE	-20 + 40	200	146	32 — 39	24444
RCS 350	— 28 — +50	330	144	26	36058
Elicent REC Smart 100/600	— 30 + 45	27 — 53	100	28 — 35	36875
Vents ВУТ 300 В мини	— 25 + 50	300	125	28 — 47	42739
Mitsubishi Electric LGH-35RX5-E	— 10+46	350	150	31	95670
Electrolux STAR EPVS-1100	— 15 +40	1100	250	41	92330

Как сделать рекуператор воздуха своими руками

Рекуператоры заводского производства стоят достаточно дорого, поэтому умея работать с ручным слесарным и электрическим инструментом, подобное устройство можно изготовить самостоятельно. В этом случае главным залогом успеха будет наличие свободного времени и желания добиться поставленной цели. Все работы можно разделить на несколько этапов: подготовка и изготовление, монтаж и проверка работоспособности.

Подготовительный этап

В это период выполнения работ необходимо определиться с типом устройства и наличием необходимых материалов и инструмента. После того как тип рекуператора определён, необходимо составить эскиз (чертёж) с указанием основных размеров, что позволит не допустить перерасхода материалов.

Самодельный рекуператор воздуха, изготовленный с использованием поликарбоната Так, для изготовления пластинчатой конструкции потребуется:

• листовой металл толщиной 0,5-1,5 мм (алюминий, медь, оцинковка и т.д.) − для изготовления пластин теплообменника;
• прочий материал (дерево, пластик и т.д.) − для создания зазора между пластинами теплообменника;
• материал для изготовления корпуса (металл, фанера, пиломатериал, пластик);
• клей и герметик;
• утеплитель;
• соединительные фланцы, диаметром, соответствующим трубам системы вентиляции;
• вентиляторы;
• металлический профиль (уголок, профильная труба и т.д.) – для изготовления конструкции, обеспечивающей крепление к стене или потолку;
• элементы крепления (шурупы, саморезы и т.д.);
• электрический лобзик и «болгарка»;
• шуруповёрт или электрическая дрель;
• слесарный инструмент (отвёртки, гаечные ключи, молоток и т.д.).

Изготовление рекуператора пластинчатого типа

Нарисовав эскиз и подготовив необходимые инструмент и материалы, можно приступать к изготовлению, которое осуществляется следующим образом.

Иллюстрация	Описание действия
Используя материал для изготовления пластин теплообменника, нарезаются заготовки необходимого размера и в нужном количестве.
Материал, подготовленный для создания зазора, нарезается нужного размера и приклеивается к поверхности пластин.
Пластины собираются в блок, при этом зазоры на их поверхности укладываются в шахматном порядке.
Пластины в собранном блоке тщательно скрепляются, места соединений герметизируются, за исключением зазоров, предназначенных для воздушных потоков системы вентиляции.
Из материала, предназначенного для изготовления корпуса, собирается коробка, в которую помещается собранный блок, а в торцевых стенках монтируются 4 вентилятора.
Внутренняя поверхность корпуса покрывается теплоизолятором, и им же покрываются не рабочие плоскости теплообменника.

После того как все элементы конструкции помещены в корпус, устанавливается наружная крышка.

Монтаж собранного устройства

Когда рекуператор изготовлен, его необходимо установить в выбранном месте размещения. Для его крепления используется металлическая конструкция, изготавливаемая из металлического профиля и монтируемая к стене здания или межэтажному перекрытию. Размер конструкции зависит от геометрических размеров собранного устройства. Для подключения к воздуховодам системы вентиляции используются соединительные фланцы, установленные на корпусе изделия, и специальные хомуты.

Проверка работоспособности

После того как прибор установлен, его необходимо подключить к электрической сети, соответствующей классу напряжения используемых вентиляторов.

ВАЖНО ! Воздуховоды, изготовленные из металла, должны быть заземлены, а линия питания вентиляторов − иметь третий заземляющий провод. Использование гофрированного листа для изготовления теплообменника Система включается в работу, и при помощи термометра проверяется её эффективность

Для этого делаются замеры температуры воздуха в трёх точках пространства, и выполняется расчёт по формуле, приведённой в настоящей статье (см. раздел «Расчёт мощности»)

Использование гофрированного листа для изготовления теплообменника Система включается в работу, и при помощи термометра проверяется её эффективность. Для этого делаются замеры температуры воздуха в трёх точках пространства, и выполняется расчёт по формуле, приведённой в настоящей статье (см. раздел «Расчёт мощности»).

Как выбрать?

При желании стать владельцем рекуператора, у людей часто возникают вопрос, как выбрать бытовой стеновой проветриватель от изготовителя. Какая мощность и КПД должны быть у прибора с увлажнителем для бассейна и квартиры?

Данные агрегаты характеризуются простотой в обслуживании, высокой эффективностью и производительностью

При покупке рекуператора специалисты рекомендуют не обходить вниманием такие характеристики:

• материал корпуса, его толщина, наличие изоляции;
• сила вентиляторного напора;
• наличие дополнительных возможностей, которые способны сделать работу прибора легче и эффективнее.

По мнению специалистов, для квартиры лучше приобрести пластинчатый либо роторный теплообменник. Такой вид техники характеризуется высоким показателем КПД, а также экономит расход тепла в помещении.

Как узнать КПД оборудования

Для определения коэффициента полезного действия рекуператора руководствуйтесь формулой: КПД = (Тпост. — Твнеш.) / (Твнутр. — Твнеш.), где:

• Т_пост. — температура поступающего в помещение воздуха после прохождения через теплообменник рекуператора;
• Т_внеш. — температура уличного воздуха на входе в устройство;
• Т_внутр. — температура удаляемого из помещения потока до рекуперации.

Перемножив полученное значение на 100, получим выраженный в процентах КПД теплообменника.

Зная температуру воздуха, можно определить КПД рекуператора

Например, внешняя температура 0 °C, внутренняя +20 °C, а рекуперированный воздух нагрелся до 14,8 °C. КПД=(14,8–0)/(20–0)=0,74. Коэффициент полезного действия устройства, представленного на рисунке, составляет 0,74х100%=74%.

Значение КПД изменяется в зависимости от условий работы.

Несколько советов

Рекуператоры рекомендуется применять не только в жилых помещениях, а также в любых закрытых конструкциях, где нужно обеспечить оптимальный воздухообмен.

Установка прибора на чердаке

Очень важно установить такое устройство в гараже, где часто в процессе ремонтных работ может скапливаться множество выхлопных газов и токсических испарений от материалов:

1. Организация надежной системы воздухообмена поможет сохранить, как здоровье владельца автомобиля, так и состояние транспортного средства.
2. В основе конструкции рекуператора лежит теплообменник, которых состоит из двух отдельных камер. Одна из них предназначена для пропускания входных воздушных потоков, другая – выходных.
3. Камеры в теплообменнике отделены одна от другой, что предотвращает процесс смешивания воздушных потоков.
4. Между камерами устанавливается тонкая перегородка из материалов с высокими свойствами тепловодности, что обеспечивает нагрев холодного приточного воздуха от теплого выходящего потока.

Из-за нагрева входящего воздуха происходит его очистка от конденсата, что позволяет предотвратить образование повышенной влажности внутри помещения.

Правила расчета мощности

Изготавливая прибор своими руками, нужно правильно рассчитать его мощность. Определить количество тепла, проходящего через пластины. Для этого используется формула: P=0,36xQxdT; где:

Р – мощность рекуператора в ваттах: Q – энергия, которая необходима для нагрева или охлаждения воздушного потока.

Определяется она по формуле: Q=0,335хLx(t к.-t н.); здесь:

L – расход воздуха. Рассчитывается в м3/час. На 1 человека это величина соответствует 60. t н. – начальная величина температуры; t к. – конечная температура, которая выросла в результате теплообмена; dT – температура.

После изготовления и установки рекуператора, нужно обеспечить эффективность и длительность его работы. В систему лучше встраивать специальные фильтры, в состав которых входит алюминий. Вовремя их менять при загрязнении. В зимнее время не допускать образования ледяной корочки. Для этого иногда необходимо отключать вентилятор, обеспечивающий приток холодного воздуха.

Типы воздушных рекуператоров

Изготовить рекуператор своими руками по чертежам несложно, стоит только приложить определенные усилия, подробно изучить разновидности этих приборов. Наиболее распространенные агрегаты, устанавливаемые в жилых домах, коттеджах:

1. Рекуператор пластинчатого типа. Он представлен специальными прочными пластинами, которые собраны одним цельным кубом. В нем воздушные потоки не смешиваются, но обмениваются при этом своими температурными показателями. Пластинчатый прибор отличается небольшими размерами, конструктивно прост, поэтому и нашел широкое применение.

2. Механизм роторного действия предполагает подключение к источнику электроэнергии. На имеющемся цилиндре закрепляется роторная деталь, которая прокручивается без остановки между каналами, подающими и удаляющими воздушные потоки. Существенная особенность роторных установок заключается в масштабных размерах, этим и объясняется их применение и монтаж на промышленных объектах. При этом отличается высокая производственная эффективность, достигающая отдачи в 85% и более.
3. Установка с водяной рециркуляцией очень похожа на пластинчатый механизм, но конструкционно она более сложная, оснащенная структурными элементами, присутствующими в разных местах. Теплоноситель в данном случае циркулирует только в принудительном режиме при помощи электричества и может быть представлен антифризом или обычной водой.
4. Рекуператор на крышу. Он не используется для установки в жилые здания, эксплуатируется чаще всего в производственных масштабах. Если говорить про коэффициент полезного действия, он достигает показателя в 68−70%. Обустройство таких агрегатов не требует значительных финансовых вложений.