Самодельный рекуператор для загородного дома с КПД 80% / Хабр

Наступила зима, и я решил усовершенствовать систему вентиляции в моем загородном доме. До этого момента ее практически не было, все вентилирование осуществлялось за счет открывания окон, выбрасывания теплого отработанного воздуха и впускания холодного свежего с улицы. Я что-то слышал о системах рекуперации (recuperatio — обратное получение, возвращение), позволяющих не просто выбрасывать тепло вместе с воздухом, а использовать его для нагревания входящего свежего воздуха с заметной экономией энергии на отоплении. Подумав — а почему бы и нет, я решил попробовать сделать такую систему самостоятельно.

Теоретическая часть очень проста.

Рекуператор — это ящик со слоями фольги или чего то подобного, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. По четным промежуткам между слоями из дома выходит теплый отработанный воздух, по нечетным заходит с улицы свежий холодный. Потоки идут навстречу друг другу, при этом теплый отработанный воздух из дома, проходя по промежуткам между фольгой, соприкасаясь через фольгу с холодным воздухом с улицы, постепенно отдает ему свое тепло и выходя из рекуператора остывает почти до температуры входящего. Входящий с улицы воздух, в свою очередь, поглотив тепло выходящего из дома воздуха, нагревается почти до температуры воздуха в помещении.

Расчетная экономия на отоплении входящего с улицы воздуха ожидалась в районе 1-2 квт, при объеме циркуляции через вентиляцию с рекуператором около 100-150м3/час, что делало проект теоретически рентабельным и окупаемым.

Подумав и порисовав

я приступил к закупкам материалов и изготовлению устройства.

Для создания слоев я использовал фольгу для утепления парилки в бане толщиной 50 мкм, для проставок между слоями — трехмиллиметровый линолеум, разрезанный на полоски шириной 10-15мм. Для склеивания и герметизации — обычный хороший силиконовый герметик под пистолет, для звуко- и гидроизоляции внутри рекуператора — пластиковые сэндвич панели, для внешней стенки ящика — фанеру 12мм, а в качестве вентиляторов — обычные канальные вентиляторы диаметром 125мм производительностью до 188м3/ч.

Процесс изготовления состоял из двух основных этапов — изготовления ящика с внутренним слоем из пластиковой сэндвич панели

и приклеивания слоев фольги с проставками на силиконовый герметик. На одно только приклеивание слоев фольги с их вырезанием ушло дня четыре, не меньше.

Слоев вышло 43 штуки, общая площадь фольги в рекуператоре около 17 м2.

Дальше идет монтаж ящика на стену в топочной и подключение его к системе вентиляции.

Запуск, измерение температур воздуха в помещении, на улице, на выходе из рекуператора в дом и на выходе рекуператора на улицу, а также дальнейший расчет КПД по формуле КПД=(t[рек]-t[внешн])/(t[внутр]-t[внешн]) показали очень неплохой КПД — около 80%, притом что для коммерческих рекуператоров нормальным является КПД в районе 65-80%.

В чем секрет? В огромной площади теплообмена и удачной конструкции. 17м2 фольги против 4-5м2 у магазинных рекуператоров. Призматическая форма теплообменника вместо 2-3 квадратных теплообменников позволяет более эффективно использовать площадь и объем внутри рекуператора. Расчеты тепловой “мощности” рекуператора показали около полутора киловатт экономии энергии на обогрев воздуха.

Видео процесса создания рекуператора:

Самодельный рекуператор для загородного дома с КПД 80%

Наступила зима, и я решил усовершенствовать систему вентиляции в моем загородном доме. До этого момента ее практически не было, все вентилирование осуществлялось за счет открывания окон, выбрасывания теплого отработанного воздуха и впускания холодного свежего с улицы. Я что-то слышал о системах рекуперации (recuperatio — обратное получение, возвращение), позволяющих не просто выбрасывать тепло вместе с воздухом, а использовать его для нагревания входящего свежего воздуха с заметной экономией энергии на отоплении. Подумав — а почему бы и нет, я решил попробовать сделать такую систему самостоятельно.

Теоретическая часть очень проста.

Рекуператор — это ящик со слоями фольги или чего то подобного, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. По четным промежуткам между слоями из дома выходит теплый отработанный воздух, по нечетным заходит с улицы свежий холодный. Потоки идут навстречу друг другу, при этом теплый отработанный воздух из дома, проходя по промежуткам между фольгой, соприкасаясь через фольгу с холодным воздухом с улицы, постепенно отдает ему свое тепло и выходя из рекуператора остывает почти до температуры входящего. Входящий с улицы воздух, в свою очередь, поглотив тепло выходящего из дома воздуха, нагревается почти до температуры воздуха в помещении.

Расчетная экономия на отоплении входящего с улицы воздуха ожидалась в районе 1-2 квт, при объеме циркуляции через вентиляцию с рекуператором около 100-150м3/час, что делало проект теоретически рентабельным и окупаемым.

Подумав и порисовав

я приступил к закупкам материалов и изготовлению устройства.

Для создания слоев я использовал фольгу для утепления парилки в бане толщиной 50 мкм, для проставок между слоями — трехмиллиметровый линолеум, разрезанный на полоски шириной 10-15мм. Для склеивания и герметизации — обычный хороший силиконовый герметик под пистолет, для звуко- и гидроизоляции внутри рекуператора — пластиковые сэндвич панели, для внешней стенки ящика — фанеру 12мм, а в качестве вентиляторов — обычные канальные вентиляторы диаметром 125мм производительностью до 188м3/ч.

Процесс изготовления состоял из двух основных этапов — изготовления ящика с внутренним слоем из пластиковой сэндвич панели

и приклеивания слоев фольги с проставками на силиконовый герметик. На одно только приклеивание слоев фольги с их вырезанием ушло дня четыре, не меньше.

Слоев вышло 43 штуки, общая площадь фольги в рекуператоре около 17 м2.

Дальше идет монтаж ящика на стену в топочной и подключение его к системе вентиляции.

Запуск, измерение температур воздуха в помещении, на улице, на выходе из рекуператора в дом и на выходе рекуператора на улицу, а также дальнейший расчет КПД по формуле КПД=(t[рек]-t[внешн])/(t[внутр]-t[внешн]) показали очень неплохой КПД — около 80%, притом что для коммерческих рекуператоров нормальным является КПД в районе 65-80%.

В чем секрет? В огромной площади теплообмена и удачной конструкции. 17м2 фольги против 4-5м2 у магазинных рекуператоров. Призматическая форма теплообменника вместо 2-3 квадратных теплообменников позволяет более эффективно использовать площадь и объем внутри рекуператора. Расчеты тепловой “мощности” рекуператора показали около полутора киловатт экономии энергии на обогрев воздуха.

Видео процесса создания рекуператора:

Рекуператор для частного дома: определение, виды, особенности, установка

Бытовой рекуператор воздуха является составной частью систем вентиляции и кондиционирования. Это устройство помогает создать комфортный микроклимат в помещении и значительно сократить расходы на отопление. Перед покупкой рекуператора следует подробнее узнать о его назначении и принципе работы, плюсах и минусах, правилах выбора и доступных разновидностях.

Содержание

1. Что такое рекуператор
2. Разновидности и особенности рекуператоров для частного дома
3. Пластинчатый
4. Роторный
5. Водяной
6. Крышный
7. Достоинства и недостатки
8. Правила выбора рекуператора
9. Своими руками монтаж и изготовление
10. Области применения рекуператора

Что такое рекуператор

Рекуператор выполняет 2 функции – вентиляция и подогрев приточного воздуха

Рекуператор для дома представляет собой теплообменник специальной конструкции, используемый для вентиляции помещений. Его основная задача заключается в передаче тепловой энергии от вытяжного воздушного потока к приточному воздушному потоку, подаваемому внутрь помещения. Под такой энергией понимают как тепло, так и холод, поэтому вытяжной поток способен отдавать одновременно тепло и холод приточному воздуху, попеременно нагревая его или охлаждая. Рекуператор нужен для стабильной выкачки энергии из воздуха, выходящего из помещения. При его работе воздушные потоки не смешиваются, поэтому приточный воздух не загрязняется вытяжным.

Устройство может генерировать хорошую энергию как зимой, так и летом. Зимой рекуператор должен нагревать приточный воздух за счет вытяжного воздуха. Для этого поток холодного воздуха снаружи и теплый поток из помещения передаются внутрь теплообменника, где вытяжной воздух нагревает приточный. Такой нагрев позволяет экономить мощность электрического или водяного нагревателя в вентиляционных системах. Наличие рекуператора также позволяет не терять большую часть тепла при вентиляции и снизить отопительную нагрузку в зимний период.

Если поток приточного воздуха прогревается до +10 градусов за счет потока вытяжного воздуха, мощность нагрева в такой ситуации рассчитывается на 8 градусов с учетом нагрева. Так как она соответствует перепаду температур, то наличие рекуператора в этом случае позволило бы сэкономить 82% мощности системы на вентиляцию.

Разновидности и особенности рекуператоров для частного дома

Теплообменник в пластинчатом рекуператоре имеет вид металлических пластин

Стандартный рекуператор для частного дома состоит из основания с форсунками, встроенными вентиляторами, теплообменными кассетами и фильтрами. Если он содержит один теплообменник, приточный и вытяжной воздух внутри будут обмениваться теплом через тонкие стенки. При наличии двойного теплообменника в первом вытяжной поток отдает энергию промежуточному носителю, во втором – промежуточный передает ее подающему. Чтобы правильно подобрать вариант, нужно знать, по какому принципу работает каждый из четырех типов устройств.

Пластинчатые

Пластинчатые устройства применяются в приточно-вытяжных системах моноблочного типа. Это устройства на основе пластинчатого теплообменника без подвижных частей, по его каналам в процессе работы движется воздух, потоки чередуются между собой. Выходной и входной потоки ограждены алюминиевыми пластинами, через которые осуществляется нагрев. Такие устройства призваны максимально увеличить площадь контакта с потоками. За счет этого эффективность теплообмена и рекуперации тепла в них находится на высоком уровне.

Роторный

Роторный рекуператор

Ротационные аппараты считаются наиболее эффективными по сравнению с аналогами. Их конструкция представляет собой колесо или ротор, ось вращения которого соответствует движению воздуха по линиям. Половина такого колеса находится в зоне выхлопного потока, а другая половина – в зоне приточного. Сам ротор состоит из скрепленных между собой пластин, через которые при работе свободно проходит воздух. Роторный рекуператор воздуха сначала контактирует с потоком выхлопных газов, нагревающим колесо. После этого часть его поступает в приточную зону, где нагревается и передает полученное тепло. Затем часть колеса снова оказывается в зоне отвода воздуха, цикл замыкается.

При переходе колеса из области выхлопного потока в приточную часть в ротор поступает небольшое количество воздуха. Это вызывает смешивание потоков, но в более дорогих и современных устройствах эта проблема практически отсутствует.

Вода

Обычный водовоздушный рекуператор, подходящий для частного дома, работает на воде, используемой для теплопередачи. Принцип его работы можно сравнить с работой котла, замененного теплообменником и встроенным в колпак. Радиатор в этом устройстве представляет собой специальный элемент, рассчитанный на входящий поток извне. Вода нагревается в теплообменнике и отдает тепло в дополнительном элементе. Такие рекуператоры считаются недостаточно энергоэффективными, но при этом они дешевле мощных аналогов и работают по простой схеме.

Кровельный

Рекуператор кровельный в системе общей вентиляции дома

Вентиляционные устройства кровельные применяются с целью фильтрации, нагрева и подачи воздуха внутрь объекта. Температура воздушных потоков в них регулируется охлаждающим элементом или канальным нагревателем. Поток воздуха частично или полностью проходит через пластины устройства. Такие системы устанавливаются на кровельные перекрытия с помощью проделанных в кровле отверстий. Этот тип рекуператора помогает забирать собранный с потолка переработанный воздух и выбрасывать его в атмосферу, передавая тепло входящему потоку. Воздух выдувается в потолок или направляется в основную зону.

Устройство кровли также может быть частью общей схемы вентиляции, в таких ситуациях это указывается на чертежах. Это устройство простое в обслуживании и доступно в нескольких версиях. Они различаются по мощности и измеряются объемом проходящего через них воздуха. В основу устройства положена конструкция каркасно-панельного типа из алюминиевых профилей с толщиной листа до 0,2 мм. Стены его основания дополнены минеральной ватой для утепления; такие рекуператоры также оборудованы водяной, газовой и электрической секциями.

Рекуператоры способны полностью заменить систему естественной вентиляции дома

Перед установкой системы рекуперации полезно заранее ознакомиться с плюсами и минусами таких устройств. В список их достоинств входят:

• возможность полностью заменить процесс естественной вентиляции;
• устройство очищается закрытыми фильтрами, этот способ защищает рекуператор от загрязнения;
• возможность снижения затрат на электроэнергию, отопление и дополнительные системы на 30-50%;
• быстрое удаление лишней влаги, посторонних запахов и вредных веществ благодаря постоянно работающей системе вентиляции.

Среди недостатков устройств этого типа отмечают наличие шума при работе, необходимость очистки каналов после длительной эксплуатации, периодические перебои в подаче электроэнергии, после которых система не запустится автоматически, а также затраты на начальном этапе эксплуатации.

Правила выбора рекуператора

Для дома нужно выбирать маломощные устройства, но с качественными фильтрами.

Есть несколько важных факторов, которые следует учитывать при выборе хорошего рекуператора. Учитывается местный климат, так как это имеет большое значение для некоторых видов приборов, например, плиты. Для дома желательно выбирать наименее энергоемкую модель, поэтому при выборе обращают внимание на мощность агрегата. Дополнительно учитывается площадь фильтрующего материала, если она большая, срок службы значительно увеличится, при этом снизятся затраты на электроэнергию.

Приборы лучше приобретать с качественными фильтрами, самые простые способны удалять только крупные частицы грязи, более сложные задерживают пыль, в том числе и мелкую. Необходимо учитывать производительность рекуператора, которая должна соответствовать размерам и потребностям помещения. На интенсивность также может влиять количество или частота изменений воздушного потока. В плане управления стоит выбирать устройства с системой автоматики, дающей больше возможностей.

Монтаж и изготовление своими руками

Пример самодельного рекуператора

Монтаж любого рекуператора не представляет сложности, если проводится по правилам. На этапе монтажа и подключения к системе устройство необходимо закрепить на твердой поверхности и состыковать с одним вытяжным и приточным каналом. Далее участки стыков обрабатываются герметичным составом и рекуператор помещается в теплозащитный и шумоизолирующий корпус. Если установка устройства предусмотрена в рамках проекта системы вентиляции, эту процедуру следует доверить специалисту.

Канальные рекуператоры требуют прокладки двух воздуховодов в каждом помещении для подачи и притока воздушных потоков. При этом рассчитывается свободное сечение решеток и правильно подбираются раструбы, чтобы исключить ненужный шум.

При необходимости рекуператор можно сделать своими руками, лучшим выбором в этом случае будет система пластинчатого типа. Обладает хорошим реальным уровнем КПД, простой и надежной конструкцией, не требует подключения к электричеству.

Области применения рекуператора

Рекуператор можно использовать для вентиляции отапливаемого гаража

Установка рекуператора в любом доме необходима, если его владельцы планируют создать оптимальную тепловую систему с вентилятором, отоплением и кондиционированием. Выбор конкретного типа устройства зависит от потребностей, чаще всего используются пластинчатые или поворотные агрегаты.

Пластинчатые устройства просты в установке и обслуживании, имеют низкую стоимость и мощность, а также они имеют низкий КПД. Они малоэффективны в системах теплообмена больших площадей и не подходят для помещений с повышенным уровнем влажности. Их целесообразно использовать для создания систем вентиляции в загородных домах, на объектах ИЖС, в офисных или административных помещениях, производственных помещениях и складах.

Роторные устройства обладают хорошей мощностью, имеют высокий КПД и не зависят от условий эксплуатации. При этом они нуждаются в качественном обслуживании и регулярном техническом осмотре. Такие устройства идеально подходят для больших мастерских, крупных жилых или административных сооружений и зданий, помещений с повышенной влажностью и слишком сухим воздухом.

Рекуперация – преимущества и недостатки

Рекуперация является очень популярным способом создания очень экономичного дома, который прослужит нам долгое время без больших затрат. Все больше и больше домов на одну семью имеют систему рекуперации, и она часто сочетается с тепловым насосом и водяной рубашкой для камина, что еще больше снижает наши счета

Каковы преимущества рекуперации?

Рекуперация включает утилизацию тепла, которое уже находится внутри дома. Благодаря этому мы можем сократить наши счета за отопление даже вдвое. Система засасывает уже нагретый воздух из помещения, затем очищает его специальными фильтрами, чтобы отдать обратно без потери тепла. Основным преимуществом рекуперации является обмен использованного воздуха, поэтому вы можете дышать отфильтрованным, свежим воздухом. Это очень хорошо для аллергиков, у которых проблемы с дыханием, особенно весной и летом. Воздухообмен осуществляется круглосуточно, даже при закрытых окнах, что позволяет лучше проветривать помещения. Летом благодаря рекуперации воздух охлаждается, а зимой нагревается. Это положительно сказывается на нашем самочувствии и здоровье. Благодаря постоянному обмену воздуха и его фильтрации мы имеем гарантированное гигиеническое качество по сравнению с загрязненным воздухом снаружи. Также пыль не так часто оседает на предметах и ​​мебели, что снижает необходимость проведения генеральной уборки

Изображение romanzaits, источник: freepik.com

В системах рекуперации также можно рассчитывать на защиту от смога, которую обеспечивают карманные фильтры класса G4. С возможностью установки фильтра F7 мы можем задерживать до 90% пыли размером 1-10 мкм и 75% пыли меньшего размера. С современными фильтрами также есть возможность ионизации воздуха и его очистки от вирусов и бактерий.

Самым большим преимуществом рекуперации является экономия на отоплении. Вы можете сократить счета за отопление дома до 50%, ведь при самотечной вентиляции теплопотери значительно больше, а рекуперация заставляет большую часть тепла оставаться в помещении. При такой современной системе потребность в первичной энергии снижается на 20 кВтч/(м2год). При рекуперации риск появления плесени и грибка сводится к минимуму, что дает нам комфорт проживания и безопасность.

Недостатки рекуперации

Недостатком рекуперации являются довольно большие первоначальные инвестиционные затраты. Он окупается примерно через год, ведь мы существенно экономим на отоплении, но для многих цена установки рекуператора может оказаться слишком высокой. Часть средств может быть получена из средств, выделяемых на охрану окружающей среды. Это такие же субсидии, как и в случае установки фотоэлектрических панелей. Чтобы стоимость рекуперации была еще меньше, стоит инвестировать в гораздо более современный рекуператор, который позволит увеличить рекуперацию тепла. Определенную стоимость составят и фильтры, которые необходимо часто менять из-за скапливающейся в них пыли и грязи. Фильтры заменяются каждые 12 месяцев или около того. Вы также должны включить дополнительные расходы, такие как сервисная проверка один раз в год и потребление электроэнергии около 0,60 злотых в день.