8 (812) 925-75-67

Официальный представитель завода тепловых насосов SunDue в Северо-Западном Федеральном округе

slide1 slide2 slider3

Рекуперация тепла

Рекуперация тепла (на латыни recuperator - снова приобретающий, отвоёвывающий, снова овладевающий), возврат (полностью или частично) теплового потенциала, используемого в том или ином технологическом цикле, для вторичного применения.

Рекуперация тепла, применительно к вентиляции, это процесс теплопередачи, при котором тепловая энергия вытяжного воздуха посредством контакта с теплообменным устройством переходит к свежему приточному воздуху, за счёт чего происходит его нагрев. Теплообменное устройство называется рекуператором, причём, в последнее время, этим термином называют как теплообменник (об их типах ниже), так и более сложное устройство для рекуперации воздушного тепла. Итогом такого процесса является выброс зимой на улицу уже охлаждённого воздуха и подача в помещения уже подогретого.

      Совершенствование строительных норм, появление новых строительных материалов, технологий строительства и увеличение потребности в комфорте ужесточает требования к инженерным системам вновь возводимых зданий, в том числе к вентиляционным системам, делают естественной минимизацию энергопотребления для этих систем. Пережитком ушедшего века можно считать механическую вытяжку и естественный приток. Такой метод низкозатратен и на этапе проектирования и строительства позволял экономить на капитальных затратах. По старым строительным нормам воздухообмен в помещениях осуществлялся следующим образом. Вытяжная вентиляция, естественная, за счёт разницы давления, или принудительная, создавала внутри помещений разрежение воздуха и, для его компенсации, через щели и неплотности в окнах и дверях воздух снаружи попадал в комнаты. С началом отопительного сезона поступающий воздух нагревался системой отопления, спроектированной с колоссальным запасом, с учётом такого нагрева. Эксплуатационные затраты на содержание зданий при такой системе отопления и вентиляции, конечно, колоссальны. При этом, воздухообмен в помещениях нормируется весьма условно (советская система здравоохранения совершенно справедливо рекомендовала, по возможности, держать открытыми форточки в жилых помещениях). Развитие строительных технологий привело к появлению оконных и дверных пакетов, закрывающихся герметично. Такие окна и двери стали значительно экономить тепловую энергию, но сделали практически невозможным воздухообмен в помещениях. Вдобавок, в результате применения современных строительных материалов, значительно снижается воздухопроницаемость стен. Находиться в таких помещениях, а, тем более, регулярно проживать в них без системы воздухообмена стало крайне небезопасно для здоровья. Появилась необходимость оборудовать помещения принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. Что, в свою очередь, вновь увеличило нагрузку на систему отопления за счёт регулярного нагрева приточного воздуха. А появившиеся и повсеместно распространившиеся системы кондиционирования получают дополнительную нагрузку в жаркий период, так как происходит обратный процесс – на улицу регулярно выбрасывается уже не нагретый, а охлаждённый воздух помещений. То есть, вновь вернулись к отоплению улицы, к которому теперь добавилось и кондиционирование её в летний период. Стремительно дорожающие для потребителя коммунальные услуги и ухудшающееся здоровье населения поставили перед выбором - на чем экономить? Зачем нагревать в помещениях воздух, если он тут же выбрасывается на улицу? С другой стороны, растущее количество аллергиков и астматиков говорит о том, что герметичные помещения небезопасны. Ответ очевиден – необходимо использовать такую вентиляционную систему, в которой тепло, требуемое для подогрева холодного внешнего воздуха, будет отниматься у использованного вытягиваемого воздуха. И, соответственно, наоборот, в жаркую погоду при кондиционировании. То есть – вентсистему, в которой применяется рекуперация тепла.

      Рекуператор воздуха – приспособление, которое осуществляет энергосберегающую функцию, так как позволяет нагревать холодный нагнетаемый воздух, используя тепло отработанного вытяжного. Что, в свою очередь, даёт возможность экономить в отопительно-вентиляционной инженерной системе, так как снижает нагрузку на отопление в части нагрева приточного воздуха. Нагрев же приточного воздуха может составлять до половины всей отопительной мощности при однократном обмене воздуха в помещениях и, конечно, занимать львиную долю отопительной мощности при многократном (3-х, 5-и и 10-и) обмене воздуха. Таким образом, промышленный рекуператор воздуха (на производствах с многократным обменом воздуха) ещё более жизненно необходим, чем рекуператор для частного дома.

 

Рекуператор для частного дома

Рекуператор воздуха

 

Рекуператор воздуха делится на нескольких типов.

 Пластинчатый рекуператор воздуха

      Вытягиваемый и свежий поступающий воздух двигаются поперёк или противотоком во множестве плоских каналов, образованных пластинками из теплопроводного материала, через который, не смешиваясь, обмениваются теплом. Пластинчатые рекуператоры имеют особенность, связанную с тем, что пластины одновременно контактируют с тёплым и холодным воздухом – в результате такого контакта, при значительной разнице температур, на пластинах будет оседать влага, которая, при понижении температуры, может превратиться в лёд. Поэтому пластинчатый рекуператор воздуха должен оснащаться системой отвода конденсата и системой оттаивания. Пластинчатые рекуператоры имеют достаточно высокий показатель эффективности – от 50% до 75%. Они получили достаточно широкое распространение из-за своей относительной дешевизны.

Пластинчатый рекуператор воздуха

эффективность 50-65%                            эффективность 60-75%

 Роторный рекуператор воздуха

      Ротор рекуператора изготавливается из теплопроводного материала. Вращаясь между потоками вытяжного и приточного воздуха, он осуществляет передачу тепла. Роторный рекуператор воздуха не является изолированной системой, поэтому нужно учитывать, что при наличии запахов или вредных примесей они могут попадать в приточный воздух. Хотя некоторые производители заявляют о том, что производимые ими роторные рекуператоры воздуха не допускают смешивания, на практике порядка 15% вытяжного воздуха попадает в приточный канал. Для бытовых помещений это вполне допустимо, но не подходит, например, для вредных химических производств. Степень рекуперации тепла можно регулировать изменением скорости вращения ротора. Роторные рекуператоры демонстрируют высокий показатель эффективности (70-85%), а также отличаются достаточно высокой ценой. Существуют как в промышленном, так и бытовом исполнении.

Роторный рекуператор воздуха

Эффективность роторного рекуператора

эффективность 70-85%

 

Рекуператор воздуха с промежуточным теплоносителем

Такой рекуператор состоит из двух теплообменников, один из которых располагается в приточном канале вентиляции, а другой в вытяжном. Между ними в замкнутой системе циркулирует антифриз, который в теплообменнике вытяжного канала аккумулирует тепло, а в теплообменнике приточного его отдаёт. Таким образом и происходит рекуперация тепла. Риск передачи запахов и загрязнений в такой системе отсутствует. Теплообмен можно регулировать, изменяя скорость протока антифриза и величину воздушного потока.

 

Камерный рекуператор воздуха

Основу данного рекуператора воздуха составляет камера, разделённая заслонкой. Заслонка регулирует движение воздушных потоков с таким расчетом, что тёплый вытяжной воздух нагревает стенки камеры, через которые затем пропускается приточный. Благодаря этому в системе осуществляется рекуперация тепла. Такая система не является изолированной и допускает смешение потоков воздуха, но имеет высокий показатель эффективности – порядка 70-80%.

Рекуператор воздуха - тепловые трубы

Такой рекуператор представляет собой замкнутую систему трубопроводов, закачанных хладагентом, который в результате нагревания вытяжным воздухом испаряется, а при контакте с холодным приточным воздухом вновь конденсируется и принимает жидкое агрегатное состояние. Показатель эффективности рекуперации тепла находится в пределах 50-70%.

   Рекуператор воздуха, применяемый в системе вентиляции, позволяет добиться значительного снижения нагрузки на отопительную систему. Однако, даже применение рекуператора требует обычно использования дополнительных секций в системе вентиляции. Для подогрева приточного воздуха применяются электрические нагревательные элементы или жидкостные калориферы, а для охлаждения приточного воздуха до заданной температуры – центральные кондиционеры или чиллеры.

Рекуператор воздуха и ТЭН

ТЭН после рекуператора в режиме «нагрев»

Рекуператор воздуха и калорифер

Гликолевый калорифер вместе с рекуператором в режиме «кондиционирование - нагрев»

 

Применение классических типов рекуператоров воздуха в системах вентиляции даёт возможность вторично использовать от 45% тепла вытяжного воздуха. Однако развитие систем рекуперации не стоит на месте. Способы и эффективность рекуперации тепла вытяжного воздуха для сохранения его внутри обслуживаемых помещений постоянно совершенствуются. Результатом такого развития является, например, система с термодинамической рекуперацией тепла (тепловой насос «воздух – воздух» используется совместно с пластинчатым или роторным рекуператором), которая использует контур теплового преобразователя с прямым расширением, размещаемый в виде фреоновых теплообменников в вытяжном и приточном канале приточно-вытяжной установки после классического пластинчатого (или роторного) рекуператора. Такая система, после теплообмена непосредственно в рекуператоре, позволяет получить с вытяжного воздуха ещё какое-то количество тепла для передачи приточному, доводя общий показатель эффективности до 95-100%. Таким образом удаётся добиться максимально комфортной, то есть – заданной, температуры приточного воздуха почти без расхода энергоресурсов.

   Ещё одно неоспоримое преимущество термодинамической или активной рекуперации тепла – исключается потребность в дополнительных секциях нагрева и охлаждения.

Рекуператор воздуха и тепловой насос

Использование теплового насоса «воздух – воздух» в сочетании с рекуператором

 

Специалистами УКЗТН SunDue разработаны установки, сочетающие в себе устройства приточной и вытяжной вентиляции, рекуператор воздуха и тепловой насос «воздух – воздух» для активной рекуперации. Приточно-вытяжные рекуперативные установки SDAR являются отличным универсальным решением для организации системы вентиляции с рекуперацией тепла в современных зданиях и сооружениях.

    Весь модельный ряд приточно-вытяжных установок с рекуперацией тепла по своим характеристикам оптимально подходит для реализации проектов приточно-вытяжных вентиляционных систем любых зданий и помещений бытового, служебного или промышленного назначения за счет использования технологии «активной» рекуперации тепла (встроенная секция охлаждения или нагрева тепловым насосом «воздух – воздух»). Поистине колоссальный эффект энергосбережения демонстрируют промышленные установки SDAR. Причём, чем больше производственные мощности или выше требования к воздухообмену – тем значительнее экономия. Достаточно сказать, что по нормам воздухообмена в ряде промышленных производств (металлургия, химическое производство, кузнечные цеха) и в аспирационных системах требуется 5-10-кратный обмен воздуха ежечасно! Проекты промышленной вентиляции с использованием ПВУ SDAR достаточно быстро окупаются.

Рекуператор воздуха SDAR

В бытовых приточно-вытяжных установках SDAR используются ЕС-кулеры, которые, имея увеличенное давление воздуха и перекачиваемый объём, потребляют до четверти меньше электрической энергии по сравнению с идентичными асинхронными электродвигателями.

Промышленная линейка установок для регулирования производительности комплектуется частотными преобразователями.

Также опционально модели можно дооснастить инверторами и дополнительными теплообменниками, идеально приспособив установку к требованиям конкретного проекта.

Проектирование же системы вентиляции с установкой SDAR позволяет предложить пользователю совершенную вентиляционную систему.

Промышленный рекуператор воздуха

     Однако, опыт рекуперации тепла не заканчивается на системах вентиляции. Применение теплонасосных систем позволяет осуществлять рекуперацию тепла в технологических процессах.

   Так, в частности, специалистами компании Тепло-Heat совместно с инженерами УКЗТН SunDue в прошлом году была разработана и предложена система водоподготовки для рыбозавода, расположенного у ГРЭС. Проблема заключалась в том, что для разведения мальков и содержания молоди рыбозаводу требовалось ежечасно менять в двух бассейнах 200 кубических метров воды, которая поступала с ГРЭС с температурой 10 градусов по Цельсию, а требовала нагрева и поддержания 16-18 градусов по Цельсию. Была предложена схема использования теплонасосной установки с выходной мощностью до 1 МВт. В качестве источника тепла была выбрана оборотная вода с ГРЭС и использованная подогретая сбросная вода рыбозавода для рекуперации тепла.

Впрочем, тема утилизации тепла жидких сред для повторного использования заслуживает отдельной статьи.

Подогрев воды для рыбозавода

Достаточно сказать, что применение данной схемы снижает ежегодные эксплуатационные затраты на водоподготовку рыбозавода в 3 раза.