Системи вентиляції з рекуперацією тепла: переваги, принцип роботи та установка

Системи вентиляції з рекуперацією тепла з'явилися у другій половині 20 століття, але на початку їх розвитку вони були складними та дорогими в експлуатації. Поступово з розвитком технологій та зростанням попиту на енергоефективні системи опалення та вентиляції, ці системи стали більш доступними та ефективними. Сьогодні вони широко використовуються в багатьох країнах світу. 

Традиційні системи вентиляції часто споживають значну кількість енергії для підігріву повітря в холодний період року. Для невеликих вентиляційних установок споживання електроенергії на підігрівання свіжого повітря може бути незначним. Однак, у випадку виробничих та промислових приміщень, витрати на опалення повітря можуть досягти великих розмірів. У таких ситуаціях застосування такого теплообмінника виявляється вкрай необхідним для зменшення витрат на підігрів повітря.

Ось чому важливо звернути увагу на альтернативні, енергоефективні технології вентиляції, такі як системи з рекуперацією тепла.

Як працює рекуператор повітря: принцип дії та основні компоненти

Це пристрій, який використовується в системах вентиляції для передачі тепла від витяжного повітря до свіжого повітря без змішування їх. Цей процес забезпечує збереження енергії та використання її для підігріву припливного повітря.

Уявіть, що зимою ви відкриваєте вікно в приміщенні, щоб провітрити кімнату. Внутрішнє повітря виходить з кімнати, а на його місце надходить холодне повітря зовні. В результаті, система опалення витрачає більше енергії на підігрів нового повітря. Приблизно так працює система вентиляції - вона механічним шляхом забезпечує повітрообмін в приміщення. Але повітря яке надходить в приміщення потрібно подавати теплим. Для цього в системі повинно відбуватися його нагрівання. Це робить нагрівач, а в системах з відновленням тепла рекуператор. Він передає тепло від витяжного повітря до свіжого, тим самим економить та зменшує кількість енергії для нагрівання припливного.

Вони бувають різних типів, але основні принципи їх роботи однакові. Вони мають дві камери, одна для відпрацьованого повітря, а друга — для свіжого. Повітря проходить через спеціальні теплообмінні елементи, які передають тепло між потоками повітря без їхнього змішування. Таким чином, свіже повітря нагрівається перед тим, як потрапити в приміщення, а відпрацьоване повітря виходить на вулицю, передавши своє тепло новому потоку повітря.

Основні компоненти системи 

Процес передачі тепла відбувається в системі припливно-витяжної вентиляції. Частіше за все це припливно-витяжна установка з рекуперацією тепла. Розглянемо її склад та опишемо призначення кожного з компонентів.

Теплообмінник

Це місце, де відбувається передача тепла. Він забезпечує передачу тепла між двома потоками повітря (витяжне та свіже) без їхнього змішування. Може бути виготовлений з різних матеріалів, зокрема з алюмінію, полістиролу або полімеризованої целюлози та мати різні конструкції, наприклад, пластинчастий або роторний.

Нагрівач

В деяких установках може бути встановлено додатковий нагрівач для підігріву свіжого повітря в холодні місяці. Це може бути електричний нагрівач або водяний нагрівач, який підключається до системи опалення. В інших такий нагрівач відсутній. 

Вентилятори

Забезпечують необхідний рух повітря через систему. В системі є два вентилятори: один для відведення витяжного повітря з приміщення та інший для подачі свіжого повітря ззовні. Останнім часом в установках все частіше використовують вентилятори з ЕС-моторами через їх ефективність, тиху роботу та довговічність. Вони використовують постійний магнітний ротор та електронний контролер для управління обертанням мотора, забезпечуючи точне регулювання швидкості та кращі робочі характеристики.

Фільтри

Очищують повітря від пилу, алергенів та інших часток перед тим, як воно потрапить у приміщення, а також перед тим, як відпрацьоване повітря викидається назовні. Фільтри можуть бути різних типів, в залежності від потреб користувачів. Також вони захищають елементи вентиляції від забруднення для стабільної роботи.

Система автоматики

Система автоматики контролює роботу вентиляційної системи, включаючи регулювання швидкості вентиляторів, температури нагрівача та зміну режимів роботи. Вона також може включати датчики якості повітря, температури та вологості для оптимального налаштування системи відповідно до умов користування.

В моделях, які не обладнані нагрівачем, є вбудований захист від обмерзання. При загрозі обмерзання вимикається припливний вентилятор, витяжний розігріває теплообмінник до певного значення. Потім знову вмикається припливний вентилятор.

Сучасні системи автоматики для управління вентиляцією використовують мобільний додаток та інтеграцію в систему Розумний будинок. Через додаток можна віддалено керувати режимами, вмикати та вимикати установку, задавати температуру припливного повітря, налаштовувати продуктивність та байпас для літнього режиму. Також можна налаштувати тижневий таймер, отримувати індикації щодо фільтрів та їх очищення або заміни.

Корпус

Об'єднує всі компоненти системи вентиляційної установки. Він може бути виготовлений з різних матеріалів, таких як метал, пластик або полістирол. Захищає внутрішні компоненти від зовнішніх впливів та забезпечує герметичність системи, яка є важливою для ефективної роботи вентиляційної системи. В панелях використовується тепло та звукоізоляція для зменшення втрат тепла та рівня шуму.

Типи рекуператорів

Регенератори тепла можуть бути різних типів, але найпоширенішими є пластинчасті та роторні рекуператори. Розгляньмо їх характеристики, переваги та недоліки.

Пластинчасті рекуператори

Цей тип має пластинчастий теплообмінник, що складається з ряду тонких пластин, які розділяють потоки свіжого та відпрацьованого повітря. Тепло передається між цими потоками через пластини без змішування повітря.

Переваги

• Висока ефективність теплообміну
• Низьке енергоспоживання
• Компактність компонентів, що дозволяє зменшити габаритні розміри установки
• Відсутність рухомих частин, що зменшує витрати на обслуговування та можливості несправності
• Невелика вартість самого пристрою

Недоліки

• Обмежена робота при низьких температурах через можливість замерзання вологи на пластинах
• Менш ефективні при високих вологості та забрудненості повітря
• Потрібно відведення дренажу, який утворюється в процесій його роботи в холодний період року

Роторні рекуператори

Роторні регенератори використовують роторний теплообмінник, який складається з круглої структури, розбитої на сектори. Повітря проходить через ці сектори, поки ротор обертається, забезпечуючи передачу тепла між потоками повітря.

Переваги

• Здатність ефективно працювати при широкому діапазоні температур та вологості
• Здатність передавати вологу між потоками повітря, що забезпечує контроль вологості в приміщенні
• Немає потреби відводити дренаж

• Наявність рухомих частин, що може потребувати більше обслуговування та заміни в порівнянні з пластинчастим типом
• Відносно більші розміри та вага, що призводить до збільшення габаритних розмірів установка
• Висока вартість самої вентиляційної установки та обслуговування
• Потенційне змішування повітря через відсутність герметичної роздільної стінки між потоками

Отже, при виборі між пластинчастим та роторним типом пристроїв відновлення енергії, вам слід враховувати ряд факторів, таких як кліматичні умови, вологість, рівень забруднення повітря та вимоги до розмірів та ваги системи. Пластинчасті регенератори можуть бути кращим варіантом для компактних систем в житлових та невеликих комерційних будівлях, тоді як роторні пристрої можуть бути більш підходящими для приміщень з високим рівнем вологості та забруднення, а також для великих комерційних та промислових об'єктів.

Чому потрібна система регенерації тепла

Однією з головних переваг використання системи отримання зворотного тепла є значне зниження енергетичних витрат на опалення та охолодження приміщень. Відновлення тепла дозволяє зберегти до 80-90% теплової енергії відпрацьованого повітря, що позитивно позначається на енергоспоживанні.

Системи вентиляції з регенерацією тепла сприяють підтримці комфортного мікроклімату в приміщеннях. Вони забезпечують постійний обмін повітря, стабілізують температуру та вологість, а також знижують рівень шуму та запобігають проникненню забруднювачів.

Інвестиції в таку систему можуть принести значні економічні вигоди. Оперативні витрати на опалення та охолодження знижуються завдяки енергозбереженню, а також забезпечують довготривалий ресурс використання системи. В деяких країнах навіть існують державні програми стимулювання та підтримка для встановлення енергоефективних систем, що можуть компенсувати частину витрат на установку та обслуговування таких інженерних рішень.

Відповіді на поширені запитання

Чи варто інвестувати в рекуператор повітря?

Інвестування у відновлення тепла варте розгляду, оскільки воно дозволяє знизити витрати на опалення та охолодження, покращити якість внутрішнього повітря та забезпечити комфортні умови для мешканців. Водночас пристрої відновлення енергії повітря сприяють зниженню впливу на навколишнє середовище.

Як визначити, який тип підходить для моєї будівлі?

Щоб визначити найкращий тип регенерації тепла для вашої будівлі, рекомендується звернутися до кваліфікованого фахівця, який оцінить параметри будівлі, систему вентиляції та потреби мешканців.

Які основні відмінності між різними типами?

Основні відмінності між ними полягають у тому, як вони передають тепло між вхідним та вихідним потоками повітря. Найбільш поширені типи регенераторів — це пластинчасті та роторні. Пластинчасті передають тепло через тверду перегородку, тоді як роторні використовують обертовий теплообмінник.

Чи потрібне спеціальне обслуговування для таких пристроїв?

Так, вони потребують регулярного технічного обслуговування та чистки, щоб забезпечити оптимальну роботу та тривалий термін служби. Рекомендується перевіряти фільтри, перегородки та інші компоненти системи відповідно до виробничих вказівок.

Який термін служби рекуператорів повітря?

Термін служби може сильно варіюватися в залежності від якості виробу, умов експлуатації та регулярності технічного обслуговування. В середньому, рекуператори повітря можуть служити від 10 до 20 років. Дотримання виробничих рекомендацій щодо обслуговування та чистки допоможе забезпечити максимальний термін служби вашої системи вентиляції.