Як економити на кондиціонуванні повітря за допомогою теплообмінника

Як скоротити витрати на опалення, якщо у тім домі застосована приточно-витяжна вентиляція? У цій статті ми розповімо про пристрої, які дозволяють підігрівати свіже холодне повітря за рахунок температури відпрацьованого. Мова піде про повітряних теплообмінниках - рекуператорах.

• колекторний
• канальний
• Радіаторний або пластинчастий
• роторний
• Рекуператор на елементах Пельтьє
• рідинний
• Рекуператор своїми руками
  • Варіант перший. пластинчастий
  • Варіант другий. трубчастий

Ідея утилізації тепла популярна вже довгий час. Глобальне потепління і дорожнеча енергії змушує задуматися про економію навіть тих, чиї енерговитрати незначні на тлі промислових. Отже, «вдаримо» першим законом термодинаміки за витратами на опалення.

Ідея, що лежить в основі дії всіх рекуператорів проста, як і все геніальне - передача теплової енергії через більш щільну середу (метал або воду). Цей процес відбувається природним шляхом, за рахунок роботи законів фізики, тому теплообмін здійснюється без додаткових витрат. Все рекуператори поділяються за двома ознаками: принцип дії (конструкція) і спосіб установки.

Розглянемо варіанти рекуператорів за способом установки.

колекторний

Приплив і витяжка збираються в загальні канали, і в певному місці встановлюється колектор з теплообмінником. Великі колектори, які обслуговують безліч приміщень, встановлюються на даху (дахові рекуператори). Являє собою один з основних вузлів припливно-витяжної системи вентиляції. Є частиною системи каналів.

переваги:

Дозволяє вибрати зручне розташування вузла - на горищі, під стелею або в підвалі.

Продуктивність (а значить і ціна) розраховується разом з системою вентиляції, що дозволяє підібрати оптимальний варіант і не переплачувати.

Не потребує додаткових отворів або прорізів для монтажу самого приладу.

Вузли рекуператора можуть замінюватися окремо.

недоліки:

При установці в холодних приміщеннях вимагає додаткової термоізоляції (утеплений бокс).

Вимагає спеціальних навичок і знань, зокрема при розрахунку і монтажі.

Має відчутні лінійні розміри (від 600х600х200 мм).

канальний

Рекуператор являє собою трубну конструкцію, яка встановлюється вканал, прокладений в стіні. Деякі моделі мають функцію «догрів».

переваги:

Повністю автономний пристрій, що вимагає тільки підключення електрики.

Простота монтажу.

Простота розрахунків (підбір потужності за обсягом кімнати).

Компактність - не вимагає додаткового місця (розташований всередині стіни).

недоліки:

Обслуговується тільки в майстернях.

Прокладка каналу в стіні (діаметр від 150 мм).

Обслуговує лише одне приміщення.

Відносно високий рівень шуму.

Загальним фактором для обох видів є те, що в них можуть бути застосовані різні типи теплообмінників. Також вони передбачають опціонну установку різних фільтрів.

Більш важливою ознакою рекуператора вважається різновид теплообмінника, який в ньому встановлений. Цей параметр часто стає вирішальним при виборі агрегату. Даного питання слід приділити час, оскільки продуктивність і функції можуть відчутно відрізнятися. Розглянемо варіанти пристрою теплообмінника. Оцінюючи переваги і недоліки, ми врахуємо, що для кожної з систем потрібні вентилятори подачі повітря. Також загальною ознакою буде утворення конденсату (у різному ступені).

Радіаторний або пластинчастий

Найпростіший, але при цьому ефективний вид. Повітря різної температури проходить по каналу, розділеному провідним середовищем - металевої (пластикової, паперової) пластиною або поверхнею трубки. Температура передається через більш щільну середу матеріалу пластини.

переваги:

Не має рухомих деталей. Конструкція без механічного зносу.

Чи не споживає енергії.

Можливість кустарного складання ефективного пристрою з підручних матеріалів (з ринкових «розвалив»).

недоліки:

Відносно низький ККД - 40-65% *.

Конденсація вологи на ребрах, і, як наслідок, обмерзання (вимагає пристрою байпаса для періодичної «розморожування»).

* - у порівнянні з роторним. ККД 50-60% вважається нормою для рекуперації повітря.

Ціна сильно коливається в залежності від продуктивності. Так, для забезпечення потреб заміського будинку площею 60 кв. м ціна пристрою буде стартувати від 15000 рублів і дорожче (в залежності від обсягу приміщень). Рекуператори з промислової продуктивністю обійдуться в суму від 25000 рублів.

роторний

Являє собою постійно обертовий барабан, заповнений сотами (наскрізними канальцами) діаметром 2-4мм. Вентканали підводяться на рівні частини барабана, але не перетинаються. Потік повітря постійно обдуває ребра сот (канальців) і передає їм температуру, яка переноситься обертанням в інший відсік.

переваги:

Найвищий ККД - до 85%.

Контроль електроніки за витратою енергії в залежності від перепаду температур.

Дозволяє регулювати теплообмін (швидкістю обертання барабана).

Переносить частину вологи (не сушить повітря).

Мінімальний конденсат. Ні зимового обмерзання (за рахунок контролю електроніки).

недоліки:

Проста конструкція вимагає складної автоматики контролю.

Вимагає постійної наявності електроживлення.

Вимагає окремого місця.

Для самостійного монтажу та обслуговування потрібні професійні навички.

Складна і високопродуктивна система обійдеться в суму від 60000 рублів.

Рекуператор на елементах Пельтьє

Як теплообмінника виступає термоелектричний модуль.

переваги:

Елементарна (аматорська) конструкція.

Мала споживана потужність.

Доступність елементів рекуператора.

Не потребує особливих навичок.

недоліки:

Низький ККД - 20%.

Мала продуктивність.

Без електрики не працює.

Вкрай вузька область застосування.

Таких пристроїв заводського виробництва немає, та й навряд чи вони витримають конкуренцію з традиційними перевіреними пристроями. Ціна такого агрегату складеться з витрат на покупку його частин - близько 1000 рублів.

рідинний

Має радіатор сжідкім агентом (вода, антифриз). Оскільки ККД такого рекуператора практично дорівнює пластинчастому, а конструкція незрівнянно складніше (а значить і дорожче), ми не будемо детально його описувати (в рейтингу не бере).

Рекуператор своїми руками

У цій частині статті ми розберемо прототипи саморобних радіаторних теплообмінників. Ця конструкція прийнята нами як найпростіша і ефективна.

Варіант перший. пластинчастий

Спосіб 1. Виготовити такий радіатор можна з будь-якого профільованого матеріалу-теплопровідність не має вирішального значення, головне, щоб він був тонким. Це можуть бути пластини оцинкованого профлиста або будь-якого подібного матеріалу. Чим частіше будуть вигини на профілі (продухи), тим ефективніше буде робота радіатора. Вирізаємо під один розмір (300х300 мм) і наклеюємо нейтральним герметиком, чергуючи напрямок каналів, до моменту, поки конструкція не дійде до форми куба.

Спосіб 2. Металеві пластини. Якщо в наявності є рівний листовий метал 1-2 мм товщини (краще алюміній), то радіатор можна виготовити з нього. Вирізаємо рівні прямокутники заданого розміру (в нашому випадку 300х300 мм). Нарізаємо смуги шириною 20 мм і довжиною по пластині (300 мм). Наклеюємо герметиком смуги на пластини дві по краях і одну по центру. Чергуючи напрямок пластин, щоб вийшло так: один «поверх» проглядається уздовж, сусідні поперек.

Радіатор готовий. Далі знадобиться тільки 4 перехідника-розтруба під діаметр труби (як правило, 150 мм), які також можна виготовити самостійно з оцинковки. Потім вся конструкція встановлюється в термобокс - утеплений ящик з каналом для конденсату. По боках ящика повинні бути отвори, через які ми включимо рекуператор в систему вентиляції.

Увага! Основний нюанс установки - куб радіатора повинен знаходиться під нахилом відносно всіх каналів. Це потрібно для того, щоб конденсат віддалявся самопливом.

Варіант другий. трубчастий

Нам знадобляться рівні металеві трубки діаметром 10 мм - близько 30 пог. м, пластина нержавійки (алюмінію, дюралюмінію) 300х150х1-2 мм, каналізаційна труба діаметром 150 мм і довжиною 1,5 м, два трійника, клей-герметик по металу (нейтральний).

Увага! Використання герметика на основі кислоти може привести до корозії у всіх випадках.

Основна складність цього варіанту - рівно вирізати дві пластини і висвердлити в них дзеркально отвори. Принцип розташування отворів: площа отворів дорівнює 40% від площі всієї пластини. Коротше кажучи, при зовнішньому діаметрі трубок 12-13 мм вийде 20 отворів. Вони повинні бути розташовані дзеркально на обох пластинах.

Порада. Цю частину роботи (пластини) краще довірити професіоналу.

Збираємо корпус рекуператора - на 1,5 м трубу надягаємо по трійника з обох сторін. Ретельно виміряємо розмір трубок так, щоб після встановлення не зайняти посадочне місце наступних елементів. Акуратно нарізаємо трубки. Зміцнюємо трубки в пластини (вони повинні встати по кінцях трубок) на клей-герметик. Після висихання монтуємо конструкцію в корпус (трубу). Рекуператор готовий.

Встановлюємо в систему, витримуючи нахил для стоку конденсату.

Вартість наведених вище саморобних агрегатів обчислити складно, з огляду на місцеві можливості майстра (всі деталі можуть знайтися в гаражі). Тому ми приймемо умовну вартість, рівну 1000 рублів.

Ось так, практично безкоштовно, можна організувати підігрів повітря для повітряного опалення та інших цілей. Закликаючи на допомогу сили природи, закони фізики і власну кмітливість, ми рухаємося до гармонії з навколишнім світом. Про те, як розрахувати і підібрати обладнання для припливно-витяжної системи з рекуператором, ми розповімо в наступній статті.

Віталій Долбін, рмнт.ру