Рекуперация тепла в системах вентиляции: принцип работы и варианты исполнения. Что такое рекуператор воздуха? Принцип работы и разновидности Что такое рекуперация тепла

В процессе вентилирования из помещения утилизируется не только отработанный воздух, но и часть тепловой энергии. Зимой это приводит к увеличению счетов на энергоресурсы.

Сократить неоправданные расходы, не в ущерб воздухообмену, позволит рекуперация тепла в системах вентиляции централизованного и локального типа. Для регенерации тепловой энергии используются разные виды теплообменников – рекуператоры.

В статье подробно описаны модели агрегатов, их конструктивные особенности, принципы работы, достоинства и недостатки. Изложенная информация поможет в выборе оптимального варианта для обустройства вентиляционной системы.

В переводе с латинского, рекуперация означает возмещение или обратное получение. В отношении теплообменных реакций, рекуперация характеризуется как, частичный возврат энергии, затраченной на проведение технологического действия с целью применения в этом же процессе.

В локальных рекуператорах предусмотрен вентилятор и пластинчатый теплообменник. «Рукав» приточника изолирован шумопоглощающим материалом. Блок управления компактных вентустановок размещается на внутренней стене

Особенности децентрализованных вентсистем с рекуперацией:

КПД – 60-96%;
невысокая производительность – устройства рассчитаны на обеспечения воздухообмена в помещениях до 20-35 кв.м;
доступная стоимость и широкий выбор агрегатов, начиная от обычных стеновых клапанов до автоматизированных моделей с многоступенчатой системой фильтрации и возможностью регулировки влажности;
простота монтажа – для ввода в эксплуатацию не требуется прокладка воздуховодов, можно самостоятельно.
Важные критерии выбора стенового приточника: допустимая толщина стены, производительность, КПД рекуператора, диаметр воздушного канала и температура перекачиваемой среды
Выводы и полезное видео по теме
Сравнение работы естественной вентиляции и принудительной системы с рекуперацией:

Принцип функционирования централизованного рекуператора, расчет КПД:

Устройство и порядок работы децентрализованного теплообменника на примере стенового клапана Prana:

Через вентсистему из помещения уходит порядка 25-35% тепла. Для сокращения потерь и эффективной теплоутилизации используются рекуператоры. Климатическое оборудование позволяет задействовать энергию отработанных масс для нагрева поступающего воздуха.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе разных вентиляционных рекуператоров? Оставляйте, пожалуйста, комментарии к публикации, делитесь опытом эксплуатации таких установок. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Рекупера́ция (от лат. recuperatio- «обратное получение») - возвращение части материаловилиэнергиидля повторного использования в том жетехнологическом процессе.

Рекуперация при обработке сырья называется десорбцией. Десорбция, как и другие процессы массопередачи, обычно обратима, а первичный процесс называется адсорбцией. Эти процессы широко применяются в химической промышленности при очистке и осушке газов, очистке и осветлении растворов, разделении смесей газов или паров, в частности при извлечении летучих растворителей из смеси газов (рекуперации летучих растворителей). Рекуперация жидких растворителей используется в производстве углеводородов, спиртов, простых и сложных эфиров и т. д. Процессы адсорбции и десорбции осуществляются на специализированных адсорбционных установках.

Рекуперация – процесс частичного возврата энергии для повторного использования. В данной теме мы говорим о рекуперации воздуха в системах вентиляции.

Принцип работы рекуператора

У нас есть приточно-вытяжная вентиляция. Приточный воздух зимой очищается воздушными фильтрами и нагревается калориферами. Он попадает в помещение, согревает его и разбавляет вредные газы, пыль и прочие выделения. Затем он попадает в вытяжную вентиляцию и выбрасывается на улицу… Отсюда мысль… Почему бы нам не нагревать холодный приточный воздух воздухом выбрасываемым. Ведь мы по сути выбрасываем деньги на ветер. Итак, у нас есть выбрасываемый воздух с температурой 21 С и приточный, который до калорифера имеет температуру -10 С. Мы устанавливаем, к примеру, рекуператор с пластинчатым теплообменником. Чтобы понять принцип действия рекуператора с пластинчатым теплообменником представьте себе квадрат, в котором вытяжной воздух проходит снизу-вверх, а приточный слева-направо. Причем эти потоки не смешиваются друг с другом за счет использования специальных теплопроводящих пластин, разделяющих эти два потока.

В итоге выбрасываемый воздух отдает приточному до 70% тепла и на выходе из рекуператора имеет температуру 2-6 С, а приточный воздух, в свою очередь, имеет температуру на выходе из рекуператора 12-16 С. Следовательно калорифер будет нагревать воздух не -10 С, а +12 С и это позволит нам значительно сэкономить на электро- или тепловой энергии, затрачиваемой на обогрев приточного воздуха.

Виды рекуператоров

Хотя рекуператор с пластинчатым теплообменником больше всего распространен на территории РФ, существуют и другие виды рекуператоров, которые в некоторых случаях являются более эффективными или вообще только они могут справиться с поставленными задачами. Мы предлагаем вам рассмотреть четыре самых популярных вида рекуператоров:

Рекуператор с пластинчатым теплообменником (Пластинчатый рекуператор)

Рекуператор с роторным теплообменником (Роторный рекуператор)

Водяной рециркуляционный рекуператор

Крышный рекуператор

Пластинчатый рекуператор

Наиболее распространенным типом является пластинчатый или перекрестно-точный рекуператор воздуха для квартир.

Он представляет собой небольшую кассету. В ней созданы два канала, которые разделены между собой листами стали. По ним идут раздельно приточный и вытяжной потоки воздуха. Сталь выполняет роль «фильтра» тепла. То есть происходит температурный обмен, но не допускается смешения воздуха. Распространенность этого типа устройств обусловлена его простотой, компактностью и дешевизной. Пластинчатый рекуператор воздуха для квартир обладает некоторыми недостатками, но они не столь существенны при установке в небольших жилых помещениях.

Преимущества: - устройство легко встраивается в любой участок воздуховода; - отсутствуют подвижные части (проще обслуживание, отсутствует риск смещения воздушных потоков и пр.); - относительно высокий коэффициент полезного действия – 50…90%; - можно работать с высокотемпературными газовыми и воздушными смесями (до +200°C); - аэродинамическое сопротивление проходящим воздушным потокам увеличивается незначительно; - простая регулировка производительности посредством перепускного клапана.

Пластинчатые рекуператорыустроены 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.

Известные производители пластинчатых рекуператоров: SCHRAG (Германия), MITSUBISHI (Япония), ELECTROLUX, SYSTEМAIR (Швеция), SHUFT (Дания), REMAK, 2W (Чехия), MIDEA (Китай).

До недавнего времени приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором воздуха использовалась в России довольно редко, пока специалисты не пришли к выводу о том, что такая система - это необходимость. В основе работы вентиляции заложен принцип рекуперации. Так называется процесс, при котором из отработанного воздуха возвращается часть тепла. Покидая помещение, теплый воздух частично нагревает встречный холодный поток в теплообменнике. Таким образом, на улицу выходит полностью «отработанный» воздух, а в помещение попадает не только свежий, но и уже нагретый воздух.

Почему от вытяжной вентиляции старого типа давно пора отказаться

Почему традиционная естественная вытяжная вентиляция, которая долгие годы устанавливалась в частных домах, квартирах и зданиях, - больше не эффективна? Дело в том, что в этом случае через рамы, дверные проемы и щели должно происходить непрерывное проникновение воздуха в помещение, но в случае установки герметичных пластиковых стеклопакетов, приток воздуха сильно сокращается и в результате естественная вытяжная система вентиляции перестает нормально функционировать.
Для того, чтобы в помещениях температура воздуха была комфортной, в зимний период воздух требуется нагревать, на что в нашей стране, владельцем жилья затрачиваются огромные средства, т.к. холода в нашей стране длятся 5-6 месяцев. И хотя отопительный сезон - короче, все равно на обогрев приточного воздуха уходят огромные ресурсы. Однако на этом недостатки естественной вытяжной вентиляции не заканчиваются. С улицы в помещение попадает не только холодный, но и грязный воздух, а также периодически возникают сквозняки. Контролировать объем этих воздушных потоков нет возможности. Получается, что из-за несбалансированной вентиляции на ветер в буквальном смысле слова выбрасываются огромные деньги, потому что люди вынуждены платить за нагрев воздуха, который через пару минут улетает в трубу. Так как цены на энергоносители растут год от года, неудивительно, что вопрос об уменьшении затрат на отопление рано или поздно возникает у каждого бережливого человека, который не хочет за свой счет «отапливать улицу».

Как сберечь тепло в доме

Для сбережения тепла в системе вентиляции, - нагрева приточного холодного воздуха за счет удаляемого из помещения теплого воздуха, предназначены специальные установки-рекуператоры. В приточно-вытяжные вентиляционные установки встраивается кассета, обеспечивающая теплообмен воздуха. Выходя через неё, вытяжной воздух передает тепло стенкам теплообменника, при этом холодный воздух, идущий в помещение, нагревается от стенок. Этот принцип заложен в основу работы пластинчатых и роторных рекуператоров, которые на данный момент завоевали популярность на рынке вентиляционных установок.

Есть ли недостатки у пластинчатых рекуператоров

В устройствах данного типа потоки воздуха как бы разрезаются пластинами. Эти приточно-вытяжные системы, помимо множества преимуществ, о которых пойдет речь дальше, имеют и один недостаток: с той стороны, где выходит вытяжной воздух, на пластинах образуется наледь. Проблема объясняется просто: в результате того, что теплообменная пластина и вытяжной воздух имеют разные температуры, образуется конденсат, который, собственно, и превращается в наледь. Через замерзшие пластины воздух начинает проходить с огромным сопротивлением, и производительность вентиляции резко падает, а процесс рекуперации практически останавливается, до момента полного оттаивания пластин.
Процесс можно сравнить с тем, как если бы из морозильной камеры достали бутылку лимонада. Стекло в миг покрылось бы сначала белой пленкой, а затем - каплями воды. Можно ли бороться с проблемой обмерзания рекуператора? Специалисты нашли выход, установив в системах вентиляции с рекуперацией специальный клапан-байпас. Как только пластины покрываются слоем наледи, байпас открывается, и приточный воздух какое-то время идет в обход кассеты рекуператора, поступая в помещение практически без нагрева. При этом, пластины рекуператора довольно быстро размораживаются за счет удаляемого вытяжного воздуха, а образовавшаяся вода собирается в дренажной ванне. Ванна соединена с дренажной системой, выходящей в канализацию, и весь конденсат сливается туда. Рекуператор снова начинает эффективно работать, а воздухообмен восстанавливается.
Когда кассета размораживается, клапан снова закрывается, однако и тут есть одно «но». Когда воздух не поступает в теплообменник, обходит его, экономия энергии сводится к минимуму. Связано это с тем, что приточный воздух, как правило, кроме пластин теплообменника, догревает встроенный калорифер - точно такой же, какой имеется в простых приточных установках, но значительно меньшей мощности. Как с этим справляться? Можно ли бороться с наледью, чтобы не терять деньги?

Приточно-вытяжные вентиляционные установки с рекуперацией тепла

Производители рекуператоров нашли решение этой серьезной проблемы. Благодаря изобретению новой технологии, влага, что оседает на стенках теплообменника со стороны выходящего воздуха, начинает впитываться в них и переходить на сторону приточного воздуха - увлажняя его. Таким образом, практически вся влага, находящаяся в удаляемом воздухе, попадает обратно в помещение. За счет чего возможен этот процесс? Такого эффекта инженеры добились, создав кассеты из гигроскопичной целлюлозы. Кроме того, многие из гигроскопичной целлюлозы не имеют байпасов и не подключаются к дренажной системе с ванной и водопроводом. Всю влагу утилизируют потоки воздуха, и она остается, практически полностью в помещении. Итак, используя в рекуператоре теплообменник из целлюлозы больше не нужно использовать байпас и направлять воздух в обход пластинам рекуператора.

В итоге эффективность рекуператора удалось поднять до 90%! А это означает, что приточный воздух с улицы будет на 90% нагреваться за счет выходящего воздуха. При этом рекуператоры без проблем могут работать даже на морозе, до -30 градусов Цельсия. Такие установки отлично подходят для жилых помещений, квартир, загородных домов и коттеджей, сохраняя и поддерживая необходимую влажность и воздухообмен зимой и летом, они создают и поддерживают необходимый микроклимат в помещении круглый год, экономя при этом не малые деньги. Однако следует помнить, что рекуператоры с целлюлозными теплообменниками как и все остальные, способны обмерзать, что со временем может привести к выходу из строя теплообменной кассеты. Для того, чтобы полностью исключить возможность обмерзания, необходимо устанавливать защиту от обмерзания. Так же при всех своих положительных качествах рекуператоры с бумажным теплообменником, нельзя использовать для помещений с повышенным содержанием влаги, в частности, для . Для влажных помещений, в том числе и для бассейнов необходимо использовать приточно-вытяжные вентиляционные установки с пластинчатым рекуператором из алюминия.

Схема и принцип работы приточно-вытяжной системы вентиляции с рекуператором

Предположим, что на улице зима и температура воздуха за окном -23 0 С. При включении приточно-вытяжной установки, уличный воздух засасывается установкой при помощи встроенного вентилятора, проходит через фильтр и попадает на теплообменную кассету. Проходя через нее, он нагревается до +14 0 С. Как мы видим, в зимние холода, установка не в состоянии полностью прогреть воздух до комнатной температуры, хотя многим, возможно будет достаточно и такого нагрева, поэтому после рекуператора приточный воздух может идти сразу в помещение, или если в рекуператоре стоит так называемый «догрев воздуха» проходя через него, воздух догревается до +20 0 С и только полностью прогретый попадает в помещение. Догреватель это маломощный калорифер электрический или водяной мощностью 1-2 кВт, который может, если в этом есть необходимость, включаться при низких уличных температурах и догревать воздух до комфортной комнатной температуры. В комплектациях рекуператоров различных производителей, как правило, есть возможность выбора водяного или электрического догревателя. Напротив, комнатный воздух с температурой +18 0 С(+20 0 С) засасываясь из помещения встроенным в установку вентилятором, проходя через теплообменную кассету, охлаждается приточным воздухом и выходит на улицу из рекуператора, имея температуру -15 0 С.

Какая температура воздуха будет после рекуператора зимой и летом

Есть довольно простой способ самим посчитать, какой же температуры будет попадать воздух в помещение после рекуператора. На сколько эффективно будет прогреваться приточный воздух и будет-ли он вообще подогреваться? Что будет происходить с воздухом в рекуператоре летом?

Зима

На картинке видно, что уличный воздух равен 0 0 С, эффективность рекуператора равна 77% при этом, температура воздуха попадающего в помещение равна 15,4 0 С. А на сколько прогреется воздух, если температура на улице будет например -20 0 С? Существует формула расчета приточного воздуха для рекуператора в зависимости от его эффективности, температуры воздуха на улице и в помещении:

t (после рекуператора)=(t (внутри помещения)-t (на улице))xK (КПД рекуператора)+t (на улице)

Для нашего примера получается: 15,4 0 С=(20 0 С-0 0 С)х77%+0 0 С Если температура за окном -20 0 С, в помещении +20 0 С, эффективность рекуператора 77%, то температура воздуха после рекуператора составит: t=((20-(-20))х77%-20=10,8 0 С. Но это конечно теоретический расчет, на практике температура будет немного меньше, около +8 0 С.

Лето

Аналогично рассчитывается температура воздуха после рекуператора летом:

t (после рекуператора)=t (на улице)+(t (внутри помещения)-t (на улице))xK (КПД рекуператора)

Для нашего примера получается: 24,2 0 С=35 0 С+(21 0 С-35 0 С)х77%

Схема и принцип работы приточно-вытяжной системы вентиляции с роторным рекуператором

Принцип действия роторного рекуператора основан на обмене теплом между входящим и выходящим потоком воздуха в системе вентиляции через роторный алюминиевый теплообменник, который вращаясь с различной скоростью, позволяет осуществлять такой процесс с различной интенсивностью.

Какой рекуператор лучше

Сегодня в продаже имеются рекуператоры разных фирм производителей, отличающиеся по многим пунктам: принципу работы, эффективности, надежности, экономии и т.д. Давайте посмотрим на наиболее популярные типы рекуператоров и сравним их преимущества и недостатки.
1. Пластинчатый рекуператор с алюминиевым теплообменником. Цена такого рекуператора достаточно низкая, по сравнению с другими типами рекуператоров, что несомненно является одним из его приемуществ. В устройстве потоки воздуха не смешиваются, их разделяет алюминиевая фольга. Из минусов следует назвать не высокую производительность при низких температурах, т.к. теплообменник периодически обмерзает и должен часто оттаивать. Логично, что затраты на электроэнергию повышаются. Не желательно так же их устанавливать и в жилых помещениях, т.к в зимний период в процессе работы рекуператора, удаляется вся влага из воздуха помещения и требуется его постоянное увлажнение. Основным преимуществом алюминиевых пластинчатых рекуператоров является то, что их можно устанавливать для вентиляции бассейнов.
2. Пластинчатый рекуператор с теплообменником из пластика. Преимущества - те же, что и у предыдущего варианта, однако КПД - выше благодаря свойствам пластмассы.

3. Пластинчатый рекуператор с теплообменником из целлюлозы и одинарной кассетой. Несмотря на то, что потоки воздуха разделяются перегородками из бумаги, влага спокойно пропитывает стенки теплообменника. Важным преимуществом является то, что в помещение обратно попадает и сбереженное тепло и влага. Из-за того, что теплообменник практически не подвержен обмерзанию, не тратится время на его оттаивание, значительно увеличивается эффективность устройства. Если говорить о недостатках, то они - таковы: рекуператоры этого типа нельзя устанавливать в бассейнах, а также в любых других помещениях, где наблюдается избыточная влажность. Помимо этого рекуператор нельзя использовать для осушения. Очень часто, такие .

4. Роторный рекуператор. Отличается высоким КПД, однако этот показатель все же остается ниже, чем если бы использовалась пластинчатая установка с двойной кассетой. Отличительной особенностью является низкое потребление энергии. Что до недостатков, то отметим такие моменты, так как встречные воздушные потоки у роторного рекуператора разделены не идеально, в приточный воздух попадает небольшое количество удаляемого из помещения воздуха (пусть и незначительное). Само устройство стоит довольно дорого, т.к. используется сложная механика. Наконец, роторный рекуператор должен обслуживаться чаще, чем другие приточно-вытяжные установки и его установка во влажных помещениях не желательна.

Рекуператоры для квартир и загородных домов


Mitsubishi Lossney	Electrolux EPVS	DAIKIN	Sistemair	SHUFT

От чего зависит цена на рекуператор

В первую очередь, цена на рекуператор зависит от производительности всей системы вентиляции. Проектировщик-профессионал сможет разработать грамотный проект, удовлетворяющий именно вашим условиям и запросам, от качества которого будет зависеть не только эффективность работы всей системы, но и ваши дальнейшие затраты на её обслуживание. Конечно оборудование можно подобрать и самому, включая и воздуховоды и решетки, но желательно, чтобы обозначенными вопросами занимался специалист. Разработка проекта стоит дополнительных денег и на первый взгляд кому-то подобные расходы покажутся довольно солидными, но если посчитать, сколько денег в результате останется в вашем бюджете благодаря грамотному , то вы удивитесь.
Выбирая самостоятельно рекуператор, первым делом обращайте внимание на цену и обещанное качество. Стоит ли устройство заявленной суммы? Или вы просто переплатите за новинку или бренд? Оборудование стоит недешево и окупается несколько лет, поэтому к выбору устройства следует подходить очень ответственно.
Обязательно проверьте наличие сертификатов на продукцию и узнайте, сколько действует гарантийный срок. Обычно гарантия дается не на рекуператор, а на его составные части. Чем лучше качество узлов, агрегатов и прочих комплектующих - тем дороже обойдется покупка. Надежность системы оценивается по сильным и слабым сторонам товара. Естественного, идеального варианта не предлагает никто, но найти наилучшее решение для конкретного помещения - вполне возможно.

Как выбрать приточно-вытяжную установку с рекуператором

Первым делом задайте продавцу следующие вопросы:
1. Какая фирма выпускает продукцию? Что о ней известно? Сколько лет на рынке? Какие ходят отзывы?
2. Какова производительность системы? Эти данные могут рассчитать специалисты, к которым вы обратитесь за консультацией, в том числе и специалисты нашей компании. Для этого вы должны указать точные параметры помещения, желательно предоставить планировку квартиры, офиса, загородного дома, коттеджа и т.д.
3. Каким будет сопротивление системы воздуховодов потокам воздуха после установки конкретной модели? Эти данные также должны рассчитывать проектировщики для каждого отдельного случая. При расчетах учитываются все диффузоры, изгибы воздуховода и многое другое. Модель и мощность рекуператора подбирается с учетом так называемой «рабочей точки» - соотношения расхода воздуха и сопротивления воздуховодов.
4. К какому классу энергопотребления относится рекуператор? Во сколько обойдется содержание системы? Сколько можно экономить электроэнергии? Это нужно знать для того, чтобы просчитать траты на отопительный сезон.
5. Чему равняется заявленный Коэффициент Полезного Действия установки и реальный? КПД рекуператоров зависит от того, какой будет разница температур в помещении и снаружи. Также на этот показатель влияют такие параметры, как: тип теплообменной кассеты, влажность воздуха, компоновка системы в целом, правильность размещения всех узлов и т.д.
Давайте посмотрим, как может рассчитываться КПД для разных типов рекуператоров.
- Если теплообменник пластинчатого рекуператора изготовлен из бумаги, то КПД составит, в среднем, 60-70%. Установка не промерзает, точнее - это случается крайне редко. Если теплообменник нужно разморозить, то система сама снижает на какое-то время производительность установки.
- Пластинчатый алюминиевый теплообменник демонстрирует высокий КПД - до 63%. А вот рекуператор окажется менее производительным. КПД здесь будет равняться 42-45%. Связано это с тем, что теплообменник должен часто оттаивать. Если же вы хотите устранить обмерзание, то придется использовать гораздо больше электроэнергии.
- Роторный рекуператор показывает высокий КПД в том случае, если обороты ротора регулирует «автоматика», руководствуясь показателями температурных датчиков, которые устанавливаются и в помещении, и на улице. Роторные рекуператоры то же подвержены обмерзанию, в результате чего, снижается КПД так же, как и у пластинчатых рекуператоров, сделанных из алюминия.

При эксплуатации вентиляционных установок в жилых домах или производственных помещениях в целях экономии затрачиваемых средств необходимо еще на этапах проектирования предусматривать установку энергосберегающего оборудования, называемого приточно-вытяжными вентиляционными системами с применением процессов рекуперации тепловой энергии.

Само устройство под названием «рекуператор» является определенным видом теплообменника, состоящего из двойных стенок, пропускающих, как холодный приточный, так и вытяжной теплый воздух. К основным характеристикам рекуператоров относят его коэффициент полезного действия, который в большинстве случаев зависит от некоторых важных параметров:

металлического состава конструкции теплообменника;
общей площади соприкосновения с воздушными потоками;
соотношения объема проходимых воздушных масс (приточных к вытяжным).

В общем, различия между вентиляционными теплообменниками определяются также и многими другими факторами, которые входят в конкретные виды рекуператоров.

Видовая классификация рекуператоров

Воздушные рекуператоры довольно часто оснащаются не только теплообменником, но и двумя вентиляторами для отдельного отвода чистого и отработанного воздуха. Помимо этого, в данные устройства могут включаться различные технические приспособления в целях повышения качества подаваемого воздуха. Исходя из этого, теплообменники классифицируют по используемому теплоносителю, конструкции или схеме движения теплоносителей на следующие типы:

Пластинчатый рекуператор (еще называемые перекрестно-точечные) – является самым популярным видом теплообменников благодаря своей компактной конструктивной простоте, относительно небольшой стоимости и надежности. Данный тип оборудования состоит из набора кассет, разделенных каналами приточных и вытяжных воздушных потоков, выполненных из оцинкованного металла. КПД данных устройств может достигать в среднем до 70%. и не нуждаются в использовании электрической энергии. К основным достоинствам подобных вентиляционных установок относят:

повышенную эффективность (уровень производительности);
отсутствие потребителей электрической энергии;
удобный и простой монтаж;
бесшумность работы.

Основной их недостаток заключается в возможном обмерзании теплообменника в результате образования на пластинах излишнего конденсата. Для максимального устранения данного недостатка, бытовой рекуператор оборудуется отводами для сбора конденсатной жидкости (конденсатосборниками). Исключение составляют лишь целлюлозные теплообменники.

Пластинчатый рекуператор, принцип работы которого достаточно удобен и прост, и основан на пересечении без смешивания в теплообменнике двух потоков воздушных масс (приточных и вытяжных) обладает достаточной эффективностью за счет показателя КПД, измеряющегося в процентном соотношении, и может соответствовать следующим значениям:

45-78% — при применении пластиковых либо металлических теплообменников;
60-92% — при использовании пластинчатых рекуператоров с наличием целлюлозного гигроскопического теплообменника.

Рекуператор канальный пластинчатый может применяться в помещениях, где предъявляются высокие требования и нормы к чистоте поступающего воздуха. Для устройства вентиляционной системы можно приобрести как готовое устройство, так и изготовить .

На основе пластинчатых приточно-вытяжных установок существует также мембранный рекуператор, позволяющий совершать одновременно влаго- и теплообмен в целях устранения необходимости создавать дополнительную дренажную систему для вывода избыточного конденсата. Мембранные пластины имеют избирательную проницаемость, в связи, с чем пропускают молекулы воды и задерживают молекулы газов.

Роторный рекуператор, принцип работы которого основан на вращении роторного теплообменника с определенной и постоянной скоростью представляет собой конструкцию цилиндрической формы, внутри которой плотно располагаются слои из гофрированного металла. Встроенный барабан, совершая вращательные движения, изначально пропускает нагретый воздух, после чего приточный холодный. В итоге поступательно охлаждаются или нагреваются гофрированные слои и холодному воздушному потоку передается часть тепла. Подобные вентиляционные установки обладают рядом преимуществ, среди которых выделяют:
- частичное возвращение влаги (отсутствует необходимость в );
- возможность регулирования скорости вращения роторов;
- компактность конструкции и монтажа.
Наряду с достоинствами роторные теплообменники имеют существенные недостатки – требуют использования электроэнергии, установку дополнительных фильтрующих компонентов и имеют подвижные элементы.

КПД роторного рекуператора может составлять 60-85%, поэтому их используют в системах, характеризующихся большими расходами воздуха.
Гликолевый рекуператор – один из представителей установок с промежуточными теплоносителями, который позволяет соединять две отдельные вентиляционные системы. Данное оборудование идеально подходит для осуществления модернизации уже действующих вентиляционных систем, работающих отдельно друг от друга.Гликолевый рекуператор, принцип работы которого основывается на установке нагревательного теплообменника с подачей в него антифриза (циркуляции водно-гликолевого раствора), зачастую рассчитывается индивидуально. К базовым характеристикам таких установок относят:
- возможность регулировки системы с помощью встроенной автоматики и скорости циркуляции теплоносителя;
- эксплуатация установки при минусовых температурах без необходимости проведения разморозки;
- подсоединение нескольких притоков и одной вытяжки или наоборот;
- отсутствие подвижных частей;
- промежуток между вытяжкой и притоком может доходить до 800м.
Главный недостаток – низкая эффективность работы – 45-60%.
Рекуператор водяной – разновидность воздушных рекуператоров, используемых в приточных и вытяжных системах. Механизм действия такого устройства обусловлен в переносе тепла посредством воды. В данном случае теплообменники могут размещаться на удаленном расстоянии при помощи теплоизолированных трубопроводов. Это обстоятельство и является основной целью применения – соединение вентиляционных магистралей. Используются водяные рекуператоры довольно редко из-за низких значений КПД и необходимостью в проведении частого технического обслуживания.

Основные критерии выбора рекуператоров

При подборе подходящего и оптимального по эффективности рекуператора необходимо придерживаться следующими критериями:

уровень рекуперации (энергосбережения) – в зависимости от изготовителя и модели такой параметр должен быть в пределах 40-85%;
санитарные и гигиенические показатели – наличие возможности контроля степени очистки и качества поступающего воздуха;
энергетическая эффективность – значение потребления энергии;
эксплуатационные характеристики – общая продолжительность срока службы, пригодность оборудования к выполнению ремонтных работ, потребность в минимальном сервисном обслуживании;
адекватная стоимость.

Учитывая все эти показатели, выбрать наиболее качественные и эффективные по производительности виды рекуператоров, не составит большой сложности для желающих, как создать, так и усовершенствовать действующую вентиляционную систему.

Электродвигатели предназначены для приведения в движение различных механизмов, но после завершения движения механизм необходимо остановить. Для этого можно использовать тоже электрическую машину и метод рекуперации. О том, что такое рекуперация электроэнергии, рассказывается в этой статье.

Что такое рекуперация

Название этого процесса происходит от латинского слова “recuperatio”, которое переводится как “обратное получение”. Это возврат части израсходованной энергии или материалов для повторного использования.

Этот процесс широко используется в электротранспорте, особенно работающем на аккумуляторах. При движении под уклон и во время торможения системы рекуперации возвращает кинетическую энергию движения обратно в аккумулятор, подзаряжая их. Это позволяет проехать без подзарядки большее расстояние.

Рекуперативное торможение

Один из видов торможения – это рекуперативное. При этом скорость вращения электродвигателя больше, чем заданная параметрами сети: напряжением на якоре и обмотке возбуждения в двигателях постоянного тока или частотой питающего напряжения в синхронных или асинхронных двигателях. При этом электродвигатель переходит в режим генератора, а выработанную энергию отдаёт обратно в сеть.

Основным достоинством рекуператора является экономия электроэнергии. Это особенно заметно при движении по городу с постоянно изменяющейся скоростью, пригородном электротранспорте и метрополитене с большим количеством остановок и торможением перед ними.

Кроме достоинств, рекуперация имеет недостатки:

невозможность полной остановки транспорта;
медленная остановка при малых скоростях;
отсутствие тормозного усилия на стоянке.

Для компенсации этих недостатков на транспортных средствах устанавливается дополнительная система механических тормозов.

Как работает система рекуперации

Для обеспечения работы эта система должна обеспечивать питание электродвигателя от сети и возврат энергии во время торможения. Проще всего это осуществляется в городском электротранспорте, а также в старых электромобилях, оснащенных свинцовыми аккумуляторами, электродвигателями постоянного тока и контакторами, – при переходе на пониженную передачу при высокой скорости режим возврата энергии включается автоматически.

В современном транспорте вместо контакторов используется ШИМ-контроллер. Это устройство позволяет возвращать энергию как в сеть постоянного, так и переменного тока. При работе оно работает как выпрямитель, а во время торможения определяет частоту и фазу сети, создавая обратный ток.

Интересно. При динамическом торможении электродвигателей постоянного тока они так же переходят в режим генератора, но вырабатывающаяся энергия не возвращается в сеть, а рассеивается на добавочном сопротивлении.

Силовой спуск

Кроме торможения, рекуператор используется для уменьшения скорости при опускании грузов грузоподъёмными механизмами и во время движения вниз по наклонной дороге электротранспорта. Это позволяет не использовать при этом изнашиваемый механический тормоз.

Применение рекуперации в транспорте

Этот метод торможения используется много лет. В зависимости от вида транспорта, его применение имеет свои особенности.

В электромобилях и электровелосипедах

При движении по дороге, а тем более, по бездорожью электропривод почти всё время работает в тяговом режиме, а перед остановкой или перекрёстком – “накатом”. Остановка производится, используя механические тормоза из-за того, что рекуперация при малых скоростях неэффективна.

Кроме того, КПД аккумуляторов в цикле “заряд-разряд” далёк от 100%. Поэтому, хотя такие системы и устанавливаются на электромобили, большую экономию заряда они не обеспечивают.

На железной дороге

Рекуперация в электровозах осуществляется тяговыми электродвигателями. При этом они включаются в режиме генератора, преобразующего кинетическую энергию поезда в электроэнергию. Эта энергия отдаётся обратно в сеть, в отличие от реостатного торможения, вызывающего нагрев реостатов.

Рекуперация используется также при длительном спуске по склону для поддержания постоянной скорости. Этот метод позволяет экономить электроэнергию, которая отдается обратно в сеть и используется другими поездами.

Раньше этой системой оборудовались только локомотивы, работающие от сети постоянного тока. В аппаратах, работающих от сети переменного тока, есть сложность с синхронизацией частоты отданной энергии с частотой сети. Сейчас эта проблема решается при помощи тиристорных преобразователей.

В метро

В метрополитене во время движения поездов происходит постоянный разгон и торможение вагонов. Поэтому рекуперация энергии даёт большой экономический эффект. Он достигает максимума, если это происходит одновременно в разных поездах на одной станции. Это учитывается при составлении расписания.

В городском общественном транспорте

В городском электротранспорте эта система устанавливается практически во всех моделях. Она используется в качестве основной до скорости 1-2 км/ч, после чего становится неэффективной, и вместо неё включается стояночный тормоз.

В Формуле-1

Начиная с 2009 года, в некоторых машинах устанавливается система рекуперации. В этом году такие устройства ещё не давали ощутимого превосходства.

В 2010 году такие системы не использовались. Их установка с ограничением на мощность и объём рекуперированной энергии возобновилась в 2011 году.

Торможение асинхронных двигателей

Снижение скорости асинхронных электродвигателей осуществляется тремя способами:

рекуперация;
противовключение;
динамическое.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя

Рекуперация асинхронных двигателей возможна в трёх случаях:

Изменение частоты питающего напряжения. Возможно при питании электродвигателя от преобразователя частоты. Для перехода в режим торможения частота уменьшается так, чтобы скорость вращения ротора оказалась больше синхронной;
Переключением обмоток и изменением числа полюсов. Возможно только в двух,- и многоскоростных электродвигателях, в которых несколько скоростей предусмотрены конструктивно;
Силовой спуск. Применяется в грузоподъёмных механизмах. В этих аппаратах устанавливаются электродвигатели с фазным ротором, регулировка скорости в которых осуществляется изменением величины сопротивления, подключаемого к обмоткам ротора.

В любом случае при торможении ротор начинает обгонять поле статора, скольжение становится больше 1, и электромашина начинает работать как генератор, отдавая энергию в сеть.

Противовключение

Режим противовключения осуществляется переключением двух фаз, питающих электромашину, между собой и включением вращения аппарата в обратную сторону.

Возможен вариант включения при противовключении добавочных сопротивлений в цепь статора или обмоток фазного ротора. Это уменьшает ток и тормозной момент.

Важно! На практике этот способ применяется редко из-за превышения токов в 8-10 раз выше номинальных (за исключением двигателей с фазным ротором). Кроме того, аппарат необходимо вовремя отключить, иначе он начнёт вращаться в обратную сторону.

Динамическое торможение асинхронного двигателя

Этот метод осуществляется подачей в обмотку статора постоянного напряжения. Для обеспечения безаварийной работы электромашины ток торможения не должен превышать 4-5 токов холостого хода. Это достигается включением в цепь статора дополнительного сопротивления или использованием понижающего трансформатора.

Постоянный ток, протекающий в обмотках статора, создаёт магнитное поле. При пересечении его в обмотках ротора наводится ЭДС, и протекает ток. Выделившаяся мощность создаёт тормозной момент, сила которого тем больше, чем выше скорость вращения электромашины.

Фактически асинхронный электродвигатель в режиме динамического торможения превращается в генератор постоянного тока , выходные клеммы которого закорочены (в машине с короткозамкнутым ротором) или включенные на добавочное сопротивление (электромашина с фазным ротором).